多矢量推进水下航行器6自由度非线性建模与分析

采用舵和矢量推进器联合进行航向控制的新型水下航行器,实现高、低速下不同航向控制方式的多种运动模式.根据其结构特点和运动特性,运用欧拉角法建立6自由度运动学模型,针对纵倾角θ=±90°时存在奇异点的问题,采用四元数法进行解决,保证任意姿态下的运动求解.基于牛顿第二定律和拉格朗日方法建立多矢量推进水下航行器的6自由度非线性动力学模型,两种方法所推导的动力学模型完全一致,验证模型的正确性,并为控制系统的设计奠定基础.进一步采用四阶五级龙格-库塔积分算法进行动力学方程求解,解决水下航行器耦合非线性空间运动方程运算难和显示难的问题.通过多矢量推进水下航行器空间运动性能的计算和分析,进一步验证其运动学和动力学模型的有效性,并表明低速航行时采用矢量推进器控制航向和高速航行时采用舵控制航向可以较大地提高水下航行器的机动性能.     

静力压桩机自动调平系统的逆动力学模型研究

静力压桩机调平系统的逆向动力学模型是求解自动调平控制系统的关键,压桩机实时控制过程中出现"虚腿"的原因之一即是缺少动力学分析.为此,从压桩机的结构入手,考虑平台运动和液压控制系统的耦合,建立调平机构动力学模型,并对其进行动态过程研究,结果满足调平系统快速高精度的要求,自动调平运动过程中未出现"虚腿"现象.     

除鳞机传动机构设计及动态减振性能研究

设计了一种除鳞机柔性机械传动机构,该机构主要由齿轮传动、链传动、柔性连接3部分组成,通过各组件的相互传动最终实现单输入多输出的柔性自由度运动。详细叙述了传动系统的设计与功能实现过程,对所设计的样机进行了动态减振性能研究,结果显示:除鳞机柔性传动机构克服了传统纯机械系统所存在的刚性缺陷,使机构设计变的更加富有弹性与可塑性,为机械传动系统的设计提供了一个新方向。     

含间隙卫星天线双轴机构动态磨损特性研究

卫星天线双轴驱动机构是天线系统实现精确定位的关键组件,磨损间隙是影响天线指向精度及寿命的主要因素.采用非线性弹簧阻尼模型建立了间隙处的接触碰撞模型,同时采用Coulomb摩擦模型考虑运动副间隙处的摩擦作用,进而建立了含间隙双轴机构的动力学模型,对其进行动力学仿真,提取出接触碰撞时的动力学参数,基于Archard's摩损模型计算运动副间隙的动态磨损量,从而得到间隙运动副的动态磨损特性,为进一步研究非规则时变间隙对卫星天线系统动态性能的影响提供基础.     

基于矢量法三自由度并联机器人运动模型的构建

众所周知,求解并联机器人运动学、动力学模型的方法有很多种,例如牛顿欧拉法、拉格朗日方法等。主要是通过运用矢量法在已知输入主动杆运动角度的情况下,通过从正方向求解并联机器人动平台质心坐标的运动变化,相对于前者方法较为简单,易于理解。然后在基于已知动平台质心坐标条件下,反向求解并联机器人主动杆的角度变化。最终并通过具体实例用Matlab软件仿真其运动轨迹,说明其运算方法的可行性。     

双臂协调机器人相对动力学建模

双臂机器人动力学建模是研究双臂协调运动的关键技术,难点在于同一系统中建立两机械臂之间联系。针对双臂协调机器人动力学建模问题,基于拉格朗日方程建立了两臂动力学模型一般形式,运用矢量解析法求解单臂角速度雅可比矩阵,然后结合虚位移原理,基于相对雅可比矩阵建立双臂协调机器人相对动力学模型,确立两机械臂末端相对作用力与关节参数之间关系。仿真和试验结果验证了矢量解析法与相对动力学模型的正确性,该模型能够求解两机械臂末端相对力,为分析双臂协调运动提供理论依据。     

3-PRS型并联机构刚体动力学研究

以3-PRS型并联机构为研究对象,应用虚位移原理建立了机床的刚体动力学模型,求解了刚体动力学的正问题和反问题,即在已知运动的情况下求出驱动力或在已知驱动力的情况下求解机构的运动形式.通过两个运动实例的仿真实验观察机床的驱动性能,证明了机构在整个工作空间内不存在奇异和突变的区域.     

基于状态空间方法的机械运动方案设计的理论基础

为解决机械运动方案的设计问题,提出了机械运动方案设计的状态空间方法,以基本变换单元为功能载体,构建了状态特征矢量,并推导获得了状态方程;提取了状态矩阵内非零元素的运动特征值,讨论了对偶矢量及状态空间的相关性质,得到了状态空间中运动变换特征矢量的运算规则,为应用状态空间方法实现方案设计的可计算自动求解提供了理论基础。     

基于Simulink的受电弓运动学仿真

受电弓是电力机车的重要部件之一.为分析受电弓的运动学性能,基于Simulink应用矢量法对受电弓进行运动学仿真.推导出受电弓的闭环矢量方程和弓头的矢量方程,构成受电弓的运动矩阵方程.通过Simulink内部的函数来求解运动矩阵方程,建立受电弓的运动学仿真模型,并以国产SS7型机车的受电弓为算例对受电弓进行仿真分析.仿真结果表明,该仿真模型可方便地获得受电弓的运动学参数,为实现受电弓的控制及性能改进提供理论依据.     

轴向槽气体轴承-转子非线性系统的动力学行为

针对轴向槽气体轴承支承的转子非线性动力系统,研究了系统动力学行为的不平衡响应和分岔。采用矢量拟合近似求解的方法,建立了轴向槽气体轴承的有理函数模型,通过耦合转子运动模型,提出了一种轴向槽气体轴承-转子非线性系统动力学模型,在对其动力学行为求解过程中避免了对动态气膜力的反复求解,减少了计算时间。运用轴颈和圆盘中心的轨迹图、频谱图、Poincaré映射和分岔图分析了轴向槽气体轴承-转子系统的非线性不平衡响应和分岔行为。以转速为分岔参数研究了非线性系统从倍周期运动通向混沌的道路,以质量偏心为分岔参数研究了非线性系统的倍周期运动的倒分岔行为。数值结果表明轴向槽气体轴承-转子非线性系统存在复杂的动力学现象及分岔行为。     

机械系统概念设计自动化方法

给出了一种基于设计规则的机械系统概念设计自动化方法。该方法体现了发散思维创新设计思想,依赖符号方案推理器来实现。符号推理器主要由设计规则定义、图形载体库、构件相似性判定及符号推理四部分组成。通过定义设计规则,选择图形载体,对图形载体进行并、或、非的逻辑运算,邻接、重叠、拓扑性的关系运算,系统可以自动地获得概念设计符号方案。镶嵌于推理器内部的构件相似性分析组元,对图形载体各构件进行相似性分析,避免了冗余方案的产生,能够得到符合设计规则要求的全部设计方案。通过细化设计规则,使概念设计具有收敛性,并且可以得到优化的设计方案。该方法适用于一般复杂机械系统的概念设计。     

混联机械系统方案设计特征状态空间理论与方法

提出混联机械系统运动方案设计与综合的运动功能特征状态空间理论模型。构建混联运动功能特征状态空间,转换设计空间对象到特征状态空间元素,分析特征状态空间构成要素的空间关联关系。进一步探讨空间及其元素性质,研究对偶矢量间运算规则和度量方式,形成抽象有序的封闭空间框架。总结特征状态空间与设计解空间相互映射的方案综合理论,实现运动功能分析的数学求解模式,得到特征状态空间理论对系统设计的运用指导过程。设计实例说明该方法的可行性和实用性。     

机械运动方案设计的状态空间方法

提出了机械运动方案设计的状态空间方法,以基本变换单元为基础,建立了运动变换状态方程,提取了输入与输出特征矢量、运动传递函数与特征值,讨论了对偶矢量、状态变换矩阵及状态空间的性质,得到状态空间中运动变换特征矢量的运算规则,实现了把串联机械系统的运动方案设计问题转化为输入输出运动特征矢量在状态空间中的单环路径规划问题,通过状态空间中不同对偶点的连接方式可以获得相应的运动方案设计可行解,为机械运动方案设计提供一种新的有效方法。     

机械产品方案设计自动化研究

研究并提出了一种基于遗传算法的机械方案计算机辅助设计系统模型，该模型利用面向对象的方法将各个机构进行封装而形成机构类。通过把机械方案设计过程看作是一个状态空间的求解问题，用遗传算法控制其搜索过程，利用复制，交换和变异等操作进行一次次迭代，最终自动生成一组最优的设计方案，该系统经过了大量的实例验证，具有很高的有效性，准确性和实用性。     

方案设计两级实例推理过程模型及系统结构的研究

本文将重点研究机械方案创新设计过程。作者根据机械方案设计特点,提出两级实例推理过程模型,设计并描述基于实例功能推理的机械方案智能设计系统。同时对实例分解表示进行详细研究,并讨论了功能结构图及机械装置的框架表示方法,描述一种改进的组合功能分类方法,建立了方案功能结构实例库和机械装置实例库。     

A Roller Bearing Fault Diagnosis Method Based on Improved LMD and SVM

Aiming at the non-stationary features of the roller bearing fault vibration signal,a roller bearing fault diagnosis method based on improved Local Mean Decomposition(LMD)and Support Vector Machine(SVM)is proposed.In this paper,firstly,the wavelet analysis is introduced to the signal decomposition and reconstruction;secondly,the LMD method is used to decompose the reconstruction signal obtained by the wavelet analysis into a number of Product Functions(PFs)that include main fault characteristics,thus,the initial feature vector matrixes could be formed automatically;Thirdly,by applying the Singular Value Decomposition(SVD)techniques to the initial feature vector matrixes,the singular values of the matrixes can be obtained,which can be used as the fault feature vectors of the roller bearing and serve as the input vectors of the SVM classifier;Finally,the recognition results can be obtained from the SVM output.The results of analysis show that the proposed method can be applied to roller bearing fault diagnosis effectively.     

基于CAN总线的LED隧道灯控制系统设计

介绍了一种基于CAN总线的LED隧道灯控制方法,利用CAN总线传输距离远、成本较低、可靠性高的特点,实现控制长距离隧道内LED隧道灯工作的目的。给出了系统组成框图和工作原理。     

Decoupling and effects of the mechanical vibration on the dynamic precision for the direct-driven machine tool

The linear motor feed system realizes direct drive, and all the intermediate transmission components are canceled. The thrust harmonics and other disturbances act on the mechanical system directly because the mover is connected with the driven parts, leading to obvious mechanical vibrations. The mechanical dynamic characteristics have important effects on the thrust characteristics and dynamic precision of linear motor feed system. In this paper, the decoupling and effects of the mechanical vibration on the dynamic precision for the direct driven are researched. Firstly, the mechanical kinetic model is established considering the characteristics of the joint between the guide rail and block and servo stiffness. Then the model realizes decoupling through the modal analysis, and the vibration responses in different directions are analytically calculated. What is more, a modeling method for the linear motor feed system considering the mechanical characteristic is put forward based on the modal separation method (MSM). The effects of the mechanical vibration on the dynamic precision of feed system are discussed. At last, the experiments are carried out and the influences of the structure parameters on the mechanical characteristics and displacement fluctuations are analyzed through sensitivity analysis, which provides a theoretical basis for the mechanical active design and improvement.     

虚拟设计环境下小型甘蔗联合收获机的概念设计

通过阐述概念设计定义及其特点，在三维虚拟环境下，建立小型甘蔗联合收获机的概念机构，提出对有工作约束条件，运动、动力特性复杂的机械系统，采用模块式虚拟装配及仿真；对各功能模块采用发散性创新设计，使样机方案不受子模块的约束，解决模块间结构与性能的协调性，通过对小型甘蔗联合收获机概念样机方案实例的仿真分析，说明运用虚拟环境的概念设计及其机构仿真，探讨了一种复杂机械系统的设计分析方法，可以简化机械系统设计开发过程，减少开发时间和成本。     

基于有限元分析技术的大客车车门结构拓扑优化设计研究

阐述和分析了运用有限元分析方法进行机械结构拓扑优化设计的基本原理和所涉及的关键问题。对某型大客车车门结构进行了拓扑优化有限元计算分析与研究。结果表明，应用有限元法进行机械承载结构拓扑优化设计一种有效的优化方法，可为机械结构及零部件轻量化设计提供重要的概念化设计参考。