第一台多功能微纳米级表面特性摩擦显微仪

介绍了一台具有国际发明专利的新型仪器--多功能机械摩擦显微仪(TPM). TPM可用于检测微纳米级工程表面的机械和摩擦性能. 其特点是在一次扫描中可同时检测以下四项功能参数表面轮廓、表面摩擦、表面纳硬度和表面弹性模量. 由于TPM基于点阵扫描, 因此所测得的四项参数在空间和时间上是相关的. TPM是一种可变力触针式扫描仪. 表面接触力由一个永久磁铁和线圈加力装置控制, 加力范围为0.01～30 mN. 扫描平台范围为100 μm×100 μm,该范围通过闭环控制具有纳米级精确度.表面轮廓的范围为20 μm并具有0.1 nm的分辨力. TPM 已经用于各种表面的性能测试中并取得了广泛的认可.TPM 在2001年获得了"Metrology for World Class Manufacturing Awards 2001".     

五层框架结构的吸振研究

本文对五层框架结构模型进行吸振研究.通过固有频率计算和实验测试,来设计吸振器的参数.并对其吸振效果进行了实验验证,证明了其理论计算以及吸振器没计的正确性.     

防冻堵的船用绕管式LNG气化器设计

绕管式气化器具有高效紧凑、机械强度高的优点,可作为船载LNG气化设备使用,但需要合理设计气化器结构来避免水介质发生冻堵。本文设计了一种水加热型绕管式LNG气化器,在满足气化工艺要求的同时可防止气化器出现冻堵。首先提出了基于防冻堵的气化器结构设计思路:在保证管侧水温高于冰点和管侧出口水温分布均匀的前提下,设计绕管式气化器的关键结构参数;然后通过三维分布参数模型对气化器换热、压降性能以及防冻堵性能进行校核,并提出结构参数优化调整的方法。采用本文提出的设计方法,对一台已知设计参数的LNG气化器进行算例分析,优化调整后的绕管式换热器热负荷和压降能够满足设计要求,且管侧壁面温度最低温度为7. 32℃,管侧出口平均温度为31. 42℃,达到防冻堵的效果。     

纸器包装结构参数化设计探讨

以实例为依据,以理论为指导,对纸器包装结构进行调查、分析和参数化设计,建立典型纸器包装结构参数化设计的一般实现方案,探索包装结构的规范化设计,为计算机辅助包装结构设计提供理论依据。     

一种基于Chord的完全分布式克隆TPM检测方案

针对直接匿名验证(DAA)协议中使用可变名字基时检测克隆可信平台模块(TPM)存在的困难,在保持TPM高匿名度的前提下,提出了一种基于Chord的完全分布式克隆TPM检测方案.将访问服务的TPM映射到Chord覆盖层中,在不依赖可信第三方(TTP)参与的情况下实现了对克隆TPM的有效检测.以服从泊松分布的TPM访问规律和服从负指数分布的服务时间为模型,对该方案和已有方案的性能进行了分析与仿真,结果表明该方案具有高检测率和零虚警率等特性.该检测方案思想可以在不增加额外开销的情况下部署到基于分布式哈希表(DHT)的完全分布式系统中.     

超声珩齿振动系统动力学特性分析与仿真

为研究超声珩齿振动系统的非谐振设计,通过MATLAB软件对振动系统的动力学频率方程进行求解,分析了变幅杆设计长度和变幅器振动频率对频率方程解误差的影响,并得出一组变幅器的设计参数。为验证非谐振设计方法的可行性,通过ANSYS模态分析,能使变幅器的谐振频率与理论设计的结果基本一致。     

栅控热阴极中和器电子发射特性的仿真分析

栅控热阴极中和器不消耗推进剂,可以简化微电推进供气供电系统、降低整个系统的复杂性,并提高推力器的比冲.为了研究中和器结构尺寸和工况参数对电子发射性能的影响规律,采用Opera仿真软件对中和器建模,分析主要设计参数对阳极电流、栅极截获电流和电子束轨迹的影响.分析结果表明,采用合理的设计参数可以引出24.6 mA的阳极电流...     

小型CMOS太阳敏感器

提出并设计了一种基于FPGA的小型CMOS数字式太阳敏感器.对其光学系统设计参数进行了合理选择,采用了"质心法"求取太阳像光斑中心位置,并用最小二乘法对该太阳敏感器进行了标定.经过测试,应用该技术实现的太阳敏感器样机的视场范围可达到60°×60°,测角精度可达到0.05°,帧频10Hz,质量小于250g,总功耗为750mW.包括处理电路在内的整个结构尺寸为80mm×80mm×35mm.     

一种钢铅组合耗能器的滞回模型和减震效果研究

该文在工字型钢铅组合耗能器试验的基础上,建立其滞回模型,并对安装耗能器的减震结构进行数值仿真,研究这种耗能器的滞回性能和减震效果。首先建立了耗能器的有限元分析模型,在有限元模型能够准确描述耗能器力学性能的前提下,利用均匀设计法对耗能器的主要几何参数进行设计,并进行数值回归计算,得到了耗能器的双线性滞回模型屈服强度、弹性刚度、强化刚度等力学性能与几何参数之间的关系。建议的滞回模型形式简单,便于工程应用,且与试验结果接近,表明模型参数公式合理;最后,建立钢铅组合耗能器减震体系的仿真模型,进行地震反应分析,结果表明:钢铅组合耗能器有良好的减震控制效果。     

新一代数据采集器模拟量采集插件设计技术

数据采集器是飞行试验关键的测试设备,它的性能与现代飞机飞行试验有很大的关系.为满足现代飞机设计定型的需求,新一代数据采集器设计大量采用了FPGA和DSP器件,大大提高了采集器测量参数的采样率、通道数、测量参数类型和使用的灵活性.本文介绍的新一代采集器模拟量采集卡设计技术,用数字信号处理技术来实现信号的放大、滤波及偏置修正,并提供了对采集卡各个部分进行设计的理论依据.     

空间RRRP机械臂的刚柔耦合非线性动力学特性研究

摘 要 机械臂的刚柔耦合非线性动力学特性分析是实现其运动精度控制的基础。针对某航天飞行器装载的RRRP型空间机械臂,采用模态组合函数描述各臂的弹性变形,将转动副角位移、移动幅线位移以及各臂的模态坐标作为广义自由度,利用Lagrange定理建立了空间RRRP机械臂的非线性动力学方程,采用4-5阶变步长 Longgekuta法,对非线性微分方程组进行了数值求解。研究了机械臂刚柔耦合的非线性特性及结构参数变化对末端振动的影响,为进一步实现其结构优化和精度控制奠定基础。     

基于割灌机的机械臂设计与分析

目的 针对我国部分地区在林间复杂环境中清林割灌及后续运输加工包装难度大的问题,设计一款具有高效割灌清林能力的灌木收割装置。方法 对机械臂进行三维建模,利用ADAMS软件对机械臂进行动力学分析,并利用Ansys有限元软件进行静力分析和模态分析,得到机械臂的受力情况以及是否发生共振。根据得出的数据对机械臂的参数进行优化改进。结果 对机械臂进行静力学分析得出,机械臂最大的应力为109.25 MPa,最大的变形量为8.055 6 mm,机械臂产生的一阶最小频率为69.194 Hz。多变量的参数优化后得出最优参数值是中机械臂的长度为901.5 mm、臂厚为8.4 mm、铰接处的孔大小为52.2 mm、铰接处的厚度为7.22 mm。结论 文中对机械臂的结构进行设计以及仿真分析,验证了机械臂在作业时强度和刚度的合理性。得出优化改进后的机械臂设计满足稳定性要求,对整个机器的运动过程有着重要的意义。该机器可广泛应用于林业采集和包装运输行业。     

基于结构谐振CAE分析的注塑机械手优化设计

注塑机械手是对塑料加工生产进行自动控制的生产设备.在实际工作过程中,注塑机械手在快速响应的控制条件下会产生结构谐振,影响机械手的定位精度.应用参数化建模方法和CAE软件对注塑机械手进行结构谐振有限元分析,并基于多学科优化设计平台,以减小谐振为目标,采用自适应模拟退火算法对机械手的结构尺寸进行优化设计,最终降低了机械手平台振动,提高了机械手的定位精度,并实现了设计优化过程的自动化,为类似产品的设计开发提供了系统的参考方法.     

基于虚拟样机技术的万吨压机锻造操作机的运动学仿真分析

 万吨压机锻造操作机是重要的重载操作设备.锻造操作机钳头预期运动轨迹的精确实现,是实现锻造操作机基本功能的基础.基于虚拟样机技术,在ADAMS软件中建立了锻造操作机整机系统的虚拟样机,对操作机进行运动学仿真,得出钳头运动情况曲线,并将运动曲线与锻造操作机的设计参数进行比较,分析确定了操作机的运动性能良好,为设计操作机的详细结构提供了理论及数据依据.     

湿喷机机械臂喷枪振动特性的研究

为了提高某公司生产的CHP30型湿喷机机械臂的工作性能,运用D H坐标法对该机械臂进行运动学分析;基于刚柔耦合系统动力学理论,建立了机械臂的刚柔耦合模型,利用ADAMS分别对机械臂的刚性模型和刚柔耦合模型进行了动力学分析,得到了不同载荷情况下机械臂末端在各坐标轴方向上的位置曲线.仿真结果表明：机械臂和混凝土的重力动载荷以及喷射作用力是其产生振动的主要原因,最大振幅约为0.04 m,与实际情况相吻合;端部喷射作用力对机械臂末端振动的影响程度因喷射方位的改变而变化,喷射侧面时,振幅最大,喷射顶部时,振幅最小;橡胶输送管悬挂在2个锁扣上时对机械臂的振动影响较小.仿真结果对湿喷机机械臂的设计有一定的指导作用,同时为机械臂末端的轨迹规划和机械臂的疲劳分析提供了理论依据．     

Gough-Stewart并联机构谐振频率特性试验研究

对具有不同结构参数的Gough-Stewart并联机器人机构进行典型位姿下的脉冲激励试验,研究系统谐振频率随结构参数和位姿的变化规律。首先,按照一定的结构参数装配机构,在上平台的结构特征点布设加速度计。然后,在典型位姿进行脉冲激励,记录特征点空间三个自由度方向上的加速度响应,利用分析软件求解频率响应函数曲线,并进行谐振频率辨识,分析谐振频率随位姿的变化情况。最后,改变结构参数重新装配机构,重复试验过程,分析谐振频率随结构参数的变化情况。研究结果可作为机器人动态优化设计与控制器设计的参考。     

基于模糊自整定PID算法的压电柔性机械臂振动控制研究

柔性臂运行过程中的振动降低了其定位和操作精度,不同控制算法时的柔性臂抑振效果也不相同。针对刚-柔-电耦合的双连杆压电柔性机械臂,提出基于模糊自整定PID算法的柔性臂振动主动控制方法。利用MATLAB软件中的模糊工具箱,建立有效的模糊规则,实现了PID参数在线自整定模糊控制系统的设计与仿真。与常规PID控制算法相比较,仿真及实验结果表明:两种算法均能抑制柔性机械臂的振动,但模糊自整定PID控制器具有响应快、鲁棒性好、调整方便等优点,并更好地改善了控制系统的动态性能。     

结构参数对双柔性臂的动力学性能影响的研究

将飞行器探测与修复机械手等效为含集中质量的双柔性臂系统，将飞行器平台作为双柔性臂系统的支承件，将末端夹持器及检测装置作为集中质量，利用假设模态法和拉格朗日方程建立了机械臂的多柔体动力学方程。借助数值方法求解了双柔性臂的动力学特性，及其在工作过程中对飞行器的冲击反力；研究了臂长、臂径、材料弹性与密度等参数对其动力学性能的影响规律。计算结果表明：参数的不合理取值会导致臂关节的角加速度突变值和支承的冲击反力增大。在该研究成果基础上，可进一步实现机械臂的优化设计。     

机器人柔性手臂动力分析的模态综合法

在机器人柔性手臂动力学的有限元分析中,往往导致很高的自由度,加之动力学方程的时变性,其动力响应的计算不仅十分复杂,而且可能因计算机内外存容量的限制及昂贵的机时费用而难以实现.本文将模态综合法引入机器人柔性手臂的动力学分析,把柔性手臂的各部件隔离成自由界面子结构,把其动力学有限元方程投影到各自的模态空间中,关节连接件(关节集中质量、关节阻尼、关节弹性)处理成耦合件,最终在诸子结构的模态坐标集上建立了整体系统的运动微分方程,使之大幅度降阶.     

Control of a 2-DOF manipulator with a flexible forearm

In this paper we present experimental results on the position and vibration control of the end-effector of a 2-DOF parallelogram manipulator with a flexible forearm. A dynamic model of the manipulator is first obtained. Control strategies are implemented to control the manipulator. The first control strategy uses the computed torque method based on a reduced-order dynamic model of the manipulator which is obtained by assuming that all the links are rigid. This method is referred to as the reduced-order computed torque (ROCT) method. Experimental results demonstrate that such a strategy is not good for vibration control of the end-effector of the manipulator. The second control strategy is a state feedback control law designed based on a local linearization of the nonlinear dynamic model. Experimental results show that this control strategy achieves good vibration control of the end-effector of the manipulator. However, since the strategy is based on local linearization, it is valid only in a neighbourhood of the operating point. A hybrid controller that uses the ROCT method for the initial large movement of the manipulator is then implemented. Based on a switching rule, the controller is switched to the state feedback controller based on the linearized model when the manipulator is sufficiently close to the equilibrium state. Experimental results are reported and the successful performance of the controller in dampening out end-point vibrations is demonstrated.