对接仿真试验台对接动力学的数值仿真研究

为检验对接机构性能,研究对接过程动力学,根据我国对空间对接任务的要求,设计了全物理仿真试验台。建立了对接仿真试验台对接过程捕获阶段的对接动力学数学模型,通过仿真分析,得到了各种对接初始条件下试验台的相互作用力、力矩等参数。仿真结果表明在给定的对接初始条件下对接机构均能成功捕获,得到的作用在试验台上的作用力和力矩,为试验台的设计提供了依据,同时仿真结果可以验证对接机构缓冲系统的设计参数及对接策略。     

弱撞击式对接机构对接性能试验台六维力测量单元在线校准技术研究

分析研究了弱撞击式对接机构对接性能试验台在线校准技术,针对试验台六维力测量单元工作原理和试验台结构特点,开展试验台六维力测量单元在线校准方法研究。基于伺服电机控制器和行星丝杠结构的传力机构设计结构紧凑的高精度标准力源加载机构,并研制轻便可控、准确定位的六分量力计量工装来解决试验台六维力在线校准中平稳施力和基准同一的技术难点,研制六维力测量单元在线校准装置,实现对弱撞击式对接机构对接性能试验台六维力测量的量值溯源。     

机器人六维腕力传感器标定试验台误差分析与研究

介绍了自行研制的机器人六维腕力传感器标定试验台以及在该试验台上进行单向施加标定力的方法。分析了试验台系统误差产生的各种原因,推导出由轴承内部的摩擦力矩、定滑轮与绳子之间的摩擦力、绳子自重、加载方向和作用点位置偏差等各种原因引起的系统误差的计算公式。针对施加F1方向标定力的情况,计算出各种原因引起的系统误差值,求出合成后试验台总的系统误差值,并进一步提出减小系统误差的方法。     

单轴气浮台低速自由转动规律分析

 根据单轴气浮台的结构及工作原理,通过对单轴气浮台核心部件静压气体轴承摩擦力矩和功率的分析,得出单轴气浮台的摩擦力矩和功率;在此基础上推导出单轴气浮台在不计外界空气阻尼条件下的低速自由转动规律,即单轴气浮台旋转的角速度及转速是一个随时间衰减的单指数函数;并通过运用Matlab曲线拟合工具箱将实验采集到的离散数据进行曲线拟合,结果表明：拟合曲线完全符合单轴气浮台低速自由转动规律.该规律对单轴气浮台的设计有一定的参考价值.     

Stewart式六维力传感器轻量化设计

空间复合力测量是空间感知技术的重要发展方向之一。六维力传感器作为主要的空间复合力测量装置,被广泛应用于火箭发动机推力测试、航天器对接等领域。目前,轻量化已成为六维力传感器的主要研究方向之一,但由于其设计指标多且各项指标间存在相互制约,故采用理论推导、数值仿真及实验验证相结合的方法进行研究。首先,利用螺旋理论建立Stewart式六维力传感器在理想条件下的力映射模型,通过求解综合性能目标函数来确定其各向同性度理论最优时的结构参数。然后,利用ABAQUS有限元分析软件构建Stewart式六维力传感器仿真模型,并对其初始样机的质量、刚度、强度和灵敏度进行了详细分析;在此基础上,分析了上、下加载盘主要结构参数对传感器质量、刚度和强度的影响,进而对加载盘结构参数进行了优化并设计了一种具有正四面体特征的半球形减重结构,实现了传感器的轻量化设计。最后,对优化后Stewart式六维力传感器的性能进行了仿真分析和实验验证。结果表明,基于多目标参数优化结合数值仿真、实验验证可有效提高设计效率和降低设计成本;所设计的减重结构可有效改善Stewart式六维力传感器的质量分布和提高其质量利用率,优化后传感器的质量减小了17.65%且综合性能优异。研究结果可为六维力传感器的轻量化设计和综合性能优化提供参考。     

制冷系统节流装置流动特性试验台分析

试验研究是进行节流装置流动特性研究的重要手段,研制高效实用的节流装置试验台显得非常重要。本文对传统制冷循环试验台、液环节流装置试验台、开式制冷节流装置试验台三种制冷系统节流装置流动特性试验台流程进行了分析和比较,以期为以后节流装置流动特性试验台的研发提供参考。     

一种纸基摩擦材料的摩擦特性

制备了一种纸基摩擦材料。通过改装QM1000-Ⅱ型摩擦材料性能试验机的盘车装置, 增添静摩擦力矩曲线数据采集和处理程序, 研究了载荷与纸基摩擦材料摩擦力矩特征的关系和对静、动摩擦系数的影响, 得到了静摩擦力矩曲线图。试验结果表明: 测量静摩擦力矩的持续时间与载荷无关, 静、动摩擦力矩随着加载载荷增加而增大, 静摩擦系数随载荷增加而增大, 动摩擦系数随载荷增加而减小, 自动盘车测得的静摩擦系数准确性和可信度高, 试验结果对设计摩擦材料的使用参数和优化摩擦材料的配方工艺有指导意义。      

对接综合试验台温度环境模拟分系统研制与试验验证

研制了一种新型对接机构综合试验台环境模拟分系统,为空间对接机构提供高低温的试验环境,以便了解对接机构在不同的冷却状态、冷却速率条件下的性能及其对对接过程的影响。系统利用液氮喷射散流装置与可控硅控制的电加热器组合运行,为模拟试验提供高低温环境。同时利用高精度快速反应的气动调节装置和旁通分流方法维持试验空间的压力稳定,以消除附加压力对对接试验过程的影响。通过基于PLC的Fuzzy-PID多级控制和数据实时采集系统对环境模拟分系统的各关键控制点和监视点进行实时扫描。试验验证表明,建立的对接机构综合试验台环境模拟分系统能够满足试验过程对温度均匀度和压力稳定的要求,能为地面模拟对接过程提供合适的模拟环境。     

冷藏运输条件仿真试验台的设计与测试

设计、建立了冷藏运输条件仿真试验台。试验台由两部分组成：一是外部环境模拟,可模拟各种温度、湿度以及速度环境,通过无级调节,多种组合,可模拟冷藏运输单元所能遇到的主要外部条件。二是冷藏运输单元模拟,以20英尺冷藏集装箱为基础,对风口位置、大小,出风方向、风量等进行调节,还能对箱内温度、湿度、气体成分进行组合调节,对多温空间、各种货物不同装载模式进行试验。试验台配备高精度的检测、控制设备。对试验台气密性、漏热率等性能指标进行了全面检测,所有参数达到设计要求,为冷藏运输设备的优化设计、食品运输安全等方面研究提供基础。     

基于LabVIEW的反力式滚筒制动试验台仿真研究

为有效评价反力式滚筒制动试验台的检测性能,该文在建立反力式滚筒制动试验台力学模型的基础上,使用LabVIEW软件对其制动检测过程进行仿真,并通过与实车制动检测试验所得数据的对比,验证该仿真的准确性。通过对台体参数的输入,可反映不同参数制动试验台的使用性能,以验证产品设计或结构优化的效果。     

基于采样控制系统直接设计理论的QFT设计方法及应用研究

从频域设计角度出发，应用离散信号分析方法，提出了仿真转台周期时变系统-采样控制系统QFT设计参数的选取方法，并应用采样控制系统直接设计方法，在不丢失采样时刻之间系统信息的条件下，通过对系统进行提升化处理，求解等效离散系统，使仿真转台伺服控制系统的QFT设计问题转化为采样控制系统混合灵敏度设计问题，为仿真转台数字控制器的设计提供了一种新方法。在此基础上同时给出了某电仿真转台控制系统QFT设计实例。     

正交-遗传试验算法的分析与应用

为了解决并联机器人机构的优化设计问题,提出一种基于正交试验设计法和遗传算法的优化方法。在简要讨论正交试验设计法和遗传算法的基本原理基础上,对两种方法的寻优算法、各个参数的对应关系作了比较分析,探讨了用正交表构造遗传算法中初始种群的方法。提出一种适用于设计变量多且适应度函数难求的“一代”正交-遗传试验法的思路和方法。将该方法应用于一种新型四自由度并联机器人机构的结构优化设计,得出以机构全域条件数为目标函数的机构结构优化尺寸方案。实例证明这种优化方法行之有效。     

对位和间位芳纶短切纤维混杂对芳纶纸性能的影响

采用国产对位芳纶(聚对苯二甲酰对苯二胺)短切纤维、间位芳纶(聚间苯二甲酰间苯二胺)短切纤维与沉析纤维混杂制备芳纶纸,研究了纤维混杂效应对芳纶纸性能的影响。采用SEM、XRD分析了自制混杂纤维芳纶纸和Nomex T410(0.13mm)纸中短切纤维与沉析纤维之间的微区结合特征以及结晶性能,通过TGA分析了混杂纤维芳纶纸与Nomex T410纸的耐热性能,并通过对比自制芳纶纸与Nomex T410纸力学性能、绝缘性能,研究了对位和间位芳纶短切纤维混杂对芳纶纸性能的影响。结果表明:芳纶纸抗张指数、撕裂指数、结晶度以及耐热性能均随对位芳纶短切纤维添加量的增加而增加,而芳纶纸耐压强度呈先上升后下降的趋势。当对位和间位短切纤维混杂比为2∶2(质量比)时,自制混杂纤维芳纶纸与Nomex T410纸短切纤维与沉析纤维之间粘结状态相似,力学性能、绝缘性能与耐热性能相近,其抗张指数为130.4N·m·g~(-1),优于Nomex T410纸纵向(111.1N·m·g~(-1))与横向(56.2 N·m·g~(-1))的;撕裂指数为32.6 mN·m~2·g~(-1),介于Nomex T410纸纵向(37.6mN·m2·g~(-1))与横向(23.6mN·m2·g~(-1))之间;耐压强度分别为26.5kV·m~(-1)和27.0kV·m~(-1);结晶度分别为34.84%、15.71%;初始分解温度分别为430.6℃、435.1℃,780℃时其质量损失分别为42.8%、39.1%,芳纶纸均具有稳定的耐热性能。     

多齿分度盘动态分度误差分析

多齿分度盘是机械领域分度精度最高的元件,它通过上下齿盘啮合完成分度。在多齿分度台上下齿盘啮合时,牙齿间不可避免的存在着冲击,影响分度精度。根据动力学的相关理论,采用ANSYS/LS-DYNA对上下齿盘建立弹性动力学模型,分析啮合牙齿的弹性体动力响应,及对分度精度的影响,并用实验验证。经过分析,当上齿盘下落高度为1mm,在文中中间位置下落,分度误差为0.08";左侧位置下落,分度误差为0.53"。实验得出,上齿盘下落高度为1 mm,在中间位置下落,分度误差为0.09";左侧位置下落,分度误差为0.55"。经过分析和实验可知,分度盘上齿盘由中间位置下落,且降低下落高度,可以减小齿面间冲击,提高分度精度。     

车辆非线性随机响应的统计线性化研究

建立了计及悬架系统钢板弹簧刚度和减振器阻尼非线性的整车八自由度模型。用统计线性化方法求出了系统在路面随机激励下的响应，并将计算结果与实验值和时域法模拟结果进行了比较。结果表明统计线性化方法与实验值吻合较好，比时域法的精度高，是进行车辆非线性分析的有效方法。     

基于扭矩控制的导管内径滚压连接成形特征分析

钛合金导管内径滚压连接技术主要用于飞机液压管路系统中,具有耐高压和高密封性,能够提升飞机液压管路系统的高可靠性能,满足飞机轻量化和长寿命的需求,成为航空管件连接技术的首选方案.本文以理论分析、有限元模拟和试验相结合的方法,从导管滚压连接胀形器各组件的运动状态、接触状况、受力分析以及管材节点位移变化等方面,探讨了基于扭矩控制的导管内径滚压连接成形机理及特征.研究表明,成形过程中芯轴主动转动,滚柱带动保持架周向随动转动;芯轴与滚柱之间有较大的径向挤压力和切向摩擦力,在这两个力的合力作用下,产生轴向进给力,使芯轴自动进给,导管、滚柱和芯轴之间接触面和接触力逐渐增大,成形扭矩随之增加,导管材料逐渐嵌入管套凹槽,完成连接成形,这是扭矩控制的导管内径滚压连接机理所在.理论分析与有限元模拟及试验结论吻合较好,研究结果对工程应用中的质量控制和工艺优化具有一定的指导作用.     

某带泡沫护帽的筒装导弹跌落仿真分析

目的验证某肩扛发射的筒装导弹在0.5 m跌落工况下聚氨酯泡沫护帽的缓冲效能。方法对筒弹进行0.5 m无损跌落试验,发现挡销块被剪切破坏,通过固定在弹体上的加速度传感器,得到弹体加速度数据;然后通过有限元仿真软件Ansys/LS-DYNA模拟筒装导弹的跌落过程,分别得到挡销块应力分布及弹体加速度数据。结果挡销块某区域应力超过其材料强度极限,从而发生单元失效,与试验现象一致;弹体在弹轴方向上的加速度最大值为200g,与试验值183g的误差为9.3%,表明建立的仿真模型合理有效。根据此模型对提出的2种改进优化方法的有效性进行了仿真验证。结论通过试验与仿真对比建立合理有效的有限元仿真,验证了更改挡销块材质及加厚护帽,均可满足在0.5 m跌落环境下的强度要求,为产品下一步的改进优化提供了有效建议,可提升产品的研制效率,节约试验成本。     

活动吸爪轮式交接装置的设计及优化

目的对某包装机组中的活动吸爪轮式交接装置进行设计,分析其动力学特性,并进行优化,以使其适合伺服控制。方法对交接装置中凸轮机构进行设计,建立装置的三维模型,利用虚拟样机技术进行动力学分析。利用遗传算法对机构的凸轮曲线进行优化设计。结果优化后的装置负载转矩波动幅度从7.7751下降到5.6696 N·m。结论通过优化凸轮机构引起的阻力矩,可有效地减小装置负载转矩波动幅度,降低对伺服电机性能的要求,提高系统的同步控制精度。     

车辆用钢板弹簧的可靠性优化设计

 介绍了车辆不同厚度钢板弹簧的可靠性优化设计方法在基本随机变量的概率特性已知的情况下，运用二阶矩法和约束随机方向法对钢板弹簧进行了可靠胜优化设计，编制了实用的计算机程序，迅速准确地得到了钢板弹簧的可靠性优化没计信息．