二维微动工作台的设计与分析

设计了一种用于宏微双重驱动系统的二维微动工作台。该微动平台采用柔性铰链支撑的并联式设计结构,该结构比串联式结构更简单紧凑,其x方向和y方向完全对称,所以这两个方向的参数完全相同,便于参数识别与工作台控制;采用有限元方法对该工作台进行了静态分析,并与采用解析法计算的结果进行对比。推导出由于宏动工作台高加速运动而引起微动工作台振动的加速度公式,为研究宏动台高加速、高减速运动对微动工作台的影响提供了依据。最后,计算分析了宏动工作台典型运动情况对微动工作台的影响,分析表明选择合适的阻尼比ξ,可以获得较短的微动工作台系统的调整时间和较小的超调量。     

基于压电陶瓷的二维微动工作台有限元分析

本文对二维微动工作台的一些关键技术进行了理论分析，并借助于ANSYS软件建立了二维微动工作台的有限元模型，采用有限元分析方法，对其静、动态力学性能进行了数值分析，得出了微动工作台的静态力学性能及固有频率。     

基于ANSYS的高速数控雕铣机模态分析与实验研究

利用有限元分析软件ANSYS,建立KT 450高速数控雕铣机滑板系统和工作台系统的三维有限元模型,对滑板系统和工作台系统进行模态分析,得到了前8阶固有频率及模态振型,通过模态参数辨识给予验证.并提出改善机床动态特性的方法.     

基于超声波电机的三维微动平台的设计

为了适应航空环境中低电压和轻重量的要求,设计了一种基于柔性铰链微位移缩小机构的微动平台。微动平台由超声波电机作为驱动元件,利用杠杆原理,经由柔顺机构输出缩小位移,从而实现机器人末端手臂的微位姿调整。对微位移缩小机构缩小倍数与运动学做了理论分析,并对柔性铰链位移和最大应力进行了有限元分析,实验证明该微动平台可以实现预期的运动。     

磁悬浮直线进给单元工作台模态分析

磁悬浮直线进给单元是一种新型的机床功能部件,振动问题是其结构设计中所面临的问题之一,它会造成机床的加工误差,影响零件的加工精度和表面质量。建立了进给单元工作台的三维有限元模型,利用有限元分析软件ANSYS对工作台初始模型进行模态分析,求得其固有频率和振型,并据此改进工作台的结构,以便在设计阶段预测工作台的性能,并为工作台的结构优化提供理论依据。     

硅铝合金柴油机机体紧固面微动疲劳研究

目的针对柴油机机体和主轴承盖紧固面之间发生的微动疲劳失效现象,探讨微动状态下柴油机硅铝合金机体的裂纹萌生特性及寿命评价方法。方法建立机体紧固面组合结构有限元模型,计算机体紧固面上的应力/应变历史数据,在此基础上分析机体紧固面的接触状态,探讨摩擦系数及摩擦功对微动疲劳特性的影响。采用多轴疲劳参数(CCB、F、SSI、Ruiz参数)预测了机体微动裂纹萌生位置,对所用参数进行修正,建立适用于机体紧固面的微动疲劳寿命预测模型。结果预测结果与实验值对比可知,F、SSI参数与实验结果差异较大,CCB和Ruiz参数的寿命预测结果与实验值接近,在2.3倍公差带因子范围内。但由于CCB参数预测的裂纹萌生位置和机体实际断裂位置不符,所以不能用于机体微动疲劳寿命预测。结论在接触状态突变的区域容易萌生微裂纹,适当增大摩擦系数或者降低摩擦功可以抑制机体的微动疲劳损伤。Ruiz参数预测的机体微动疲劳寿命与实验值最为吻合,用Ruiz参数评估柴油机硅铝合金机体的微动疲劳寿命可以将误差控制在2.3倍公差带因子范围内。     

精密微动工作台二维微位移机构的设计研究

介绍了一种精度高、性能稳定、结构简单的二维微动工作台微位移机构的工作原理及其设计；着重分析了为消除机构间隙和工作台爬行，提高定位精度和响应速度所采取的技术措施：电致伸缩陶瓷驱动、柔性铰链与杠杆放大一体化结构等。     

基于PolyMAX方法的加工中心工作台计算模态与实验模态对比分析

利用ANSYS软件建立加工中心工作台的有限元模型,对工作台模态特性进行分析,得到前3阶模态频率和振型;应用PolyMAX方法对工作台进行实验模态分析.通过对比计算模态与实验模态的分析结果,验证有限元模型的合理性,为工作台结构的合理设计与改进提供理论依据.     

125 MN双柱快速锻造液压机本体模态分析

应用有限元软件MSC.Marc对125 MN快速锻造液压机本体模态进行了求解,获得了本体前四阶固有频率和振型,分析了各阶振型产生原因及其对工作状态的影响,发现移动工作台及其液压缸是本体的薄弱环节,需加强其支撑和连接刚度;考察了不同行程时本体固有频率和振型的变化趋势,结果表明:随行程增大,本体一阶模态频率几乎呈线性增加,但增加幅度较小;活动横梁处于最高位置时,本体一阶模态频率最低.     

3-PRR柔性微动平台的运动建模与工作空间分析

基于3-PRR型柔性并联微动平台较3-RRR型更适合直线驱动,提出了一种含不同类型柔铰的3-PRR柔性微动平台最简型式,整体结构形式由3组呈120°对称均布的柔性运动支链构成。针对伪刚体模型法的不足,运用卡氏第二定理,根据不同柔铰的刚度模型和力传递关系建立柔性支链的刚度模型,基于刚度叠加原理得到以柔铰刚度为自变量的系统刚度模型,建立了微动平台封闭型整体运动模型。通过分析结构参数对雅克比矩阵的影响,选取了最佳结构参数。通过建立约束条件,将原平台的工作空间与最佳结构参数时的工作空间进行对比,验证了最佳结构参数选取的正确性。通过有限元法与理论模型计算结果之间的分析比较,模型的运动误差在可控范围之内,说明了该模型的正确性。     

基于正交试验的双圆弧齿轮约束模态模型研究北大核心

齿轮模态分析主要依靠数值模态分析和试验模态分析法,存在求解过程繁琐且无法直接获取齿轮参数与模态频率振型之间耦合关系的问题。为进一步掌握齿轮主要参数对约束模态频率的影响,根据模态有限元计算理论,对双圆弧齿轮约束模态模型进行研究;分析前6阶模态振型图,采用正交试验方法,运用方差分析,计算各因素对模态频率的影响因子;定量分析双圆弧齿轮的齿数、模数、螺旋角、齿宽因素对约束模态的影响。结果表明:齿数是影响固有频率的主要因素,其次是模数、螺旋角和齿宽;对试验结果进行中心化一次非线性回归模型计算,建立双圆弧齿轮约束模态频率计算模型,实现双圆弧齿轮约束模态的快速计算,对比验证1阶频率计算值的准确性。研究结果为全面研究双圆弧齿轮的振动和噪声特性提供参考。     

基于固有频率变化和载荷特性的点焊疲劳寿命预测

基于疲劳试验和动态响应试验,对单点拉剪点焊试件在恒幅、变幅和随机疲劳过程中的固有频率变化特性进行了研究.通过恒幅、变幅疲劳损伤过程中的频率响应函数曲线和各阶模态固有频率的比较,提出以载荷和频率变化率作为描述点焊疲劳损伤的特征参量,并利用剩余寿命比,建立了频率变化率与参量的线性关系,并以此关系描述随机载荷的疲劳过程.根据加载载荷、频率变化率和当前循环数来预测寿命,适用于载荷谱已知,固有频率可测情况下的疲劳寿命预测,预测值与试验值吻合较好.     

分布式拉杆转子预紧失谐对固有频率的影响

为研究预紧力失谐对存在大量结合面的分布式拉杆转子固有频率的影响,通过试验分析与有限元结合的方法研究了预紧失谐对固有频率的影响。建立考虑结合面接触刚度的拉杆转子失谐有限元模型并进行模态分析;设计并搭建了分布式拉杆转子固有频率测量试验台,测量在不同失谐情况下拉杆转子的第1阶固有频率,验证有限元模型的准确性。仿真与试验结果表明:拉杆转子的预紧力失谐量相同时,固有频率随失谐拉杆数量的增加而下降;验证了失谐拉杆转子动力学模型的准确性。     

机器人磨削工艺参数对系统固有频率影响的试验研究

针对机器人刚性差造成的磨削振动工作模态参数难以预测的问题,建立工艺参数与系统固有频率的关系模型。在简化机器人磨削系统的基础上,提出磨削接触刚度的测量方法。运用摄动法求解振动矩阵方程,将工艺参数与工作模态以磨削接触刚度为纽带联系起来。应用机器人-砂带机磨削平台进行试验验证,改变不同工艺参数测量工作模态,与计算值进行对比,证明数学模型的准确性,并进一步得到不同磨削工艺参数对接触刚度、系统固有频率的影响规律。研究结果为避免或抑制机器人-砂带机磨削系统产生磨削振动以及磨削工艺参数优化提供了参考。     

陶瓷基复合材料结构固有频率与内部损伤分析

通过室温条件下的循环加卸载试验,研究编织SiC/SiC复合材料固有频率特性及内部损伤演化过程.结果表明:固有频率随循环加卸载过程中峰值应力的增大而减小,通过分别定义频率衰退参数Φ与模量衰退参数D表征了复合材料固有频率与弹性模量的折减程度.基于细观力学理论对编织陶瓷基复合材料循环加卸载迟滞回线进行理论计算,理论模拟结果与...     

变幅载荷作用下点焊焊接接头的疲劳损伤

对拉剪点焊试样进行了多级变幅疲劳加载,载荷块分别为低-高、高-低和低-高-低形式,测量了疲劳破坏过程中的固有频率.基于疲劳寿命试验结果和固有频率随疲劳寿命的变化,分析了点焊结构疲劳损伤累积的特点和加载次序对疲劳寿命的影响.结果表明,载荷块形状,即加载次序对疲劳寿命的影响并不明显,使用线性疲劳累积损伤理论预测的疲劳寿命接近实际疲劳寿命.依据固有频率的变化,可以监测疲劳寿命过程中出现的损伤,并确定损伤的程度.按照损伤力学中损伤随寿命的演化规律,可进行疲劳寿命预测,寿命预测结果与试验疲劳寿命吻合较好.     

A method to predict position-dependent structural natural frequencies of machine tool

Machine tool structure has a strong influence on the dynamic properties of the tool. The change of a machine tool's structure will cause variations in the dynamic parameters of the entire tool, such as its natural frequency, which will result in changes to the stability of the tool and poor machining quality. Thus, a study on the variations of machine tool dynamics is essential for high performance cutting. In this paper, using the mass change method, a basic mathematical model for predicting the natural frequency change resulting from structural change was presented followed by an experimental validation of the model. The mathematical model indicates that structural change will lead to the outward variation of the natural frequency, which is essentially related to the change of the squared mode shape values between the original position and the modified position of the moving component. With this natural frequency change rate prediction model, the natural frequency in the case of structural change can be easily predicted. The predicted results indicate that the positional change of different moving components has differing influences on the natural frequency of the machine tool.     

Determination of residual stress in spherical balls by resonant ultrasound spectroscopy

In this study, resonant ultrasound spectroscopy (RUS) for determining residual stress in small size spherical balls was examined. Natural frequencies of spherical balls with residual stress were analysed by finite element method. Resonant frequencies of spherical balls were experimentally measured by a RUS system. Both natural frequencies in the analysis and the resonant frequencies measured in the experiment decreased as the compressive circumferential stress at the ball surface increased. It was concluded, on the basis of both analytical and experimental results, that the measurement of the resonant frequency by the RUS system along with the analysis of natural frequency are effective for determining the values and distributions of unknown residual stress in spheres.     

基于LabVIEW的液压振动锤启停共振控制技术研究

在液压振动锤的启动和停止阶段,当振动锤的振动频率达到土壤的固有频率时,振动锤和土壤会出现强烈振动现象,对振动锤的工作寿命和安全性能造成极大影响。为消除此阶段的共振现象,在LabVIEW中设计液压振动锤的控制信号输出程序;采用软启动方式, 并设置对比实验,以验证控制方式的可行性。实验结果表明：所提出的软启动方式能减弱液压振动锤启停阶段的共振现象。     

三自由度高刚度机器人动态特性分析与测试

建立三自由度高刚度机器人有限元模型并对其进行静、动态特性分析。对比分析制动器动作对机器人的刚度、固有频率和机器人在外力作用下的稳态响应的影响;对样机进行实验测试分析。结果表明：所提制动器结构方案能提高机器人的刚度和固有频率以及降低操作器末端的振幅,能够改善机器人工作时的动态特性。