导引头稳定平台弹性干扰力矩分析与优化技术

为降低导引头稳定平台运动过程中,与其相连接的线缆和管路随之运动产生的弹性干扰力矩,以弹性细杆非线性力学理论为基础,对稳定平台所属的运动线缆和管路进行建模与仿真分析。在仿真分析的基础上,提出弹性干扰力矩的精确计算方法,并将其应用于线缆虚拟布线设计中。以弹性干扰力矩的仿真计算结果为判据,对线缆布局设计进行优化。通过实验验证,表明该方法可以有效地将弹性干扰力矩限制在允许的范围内,进而提高制导精度。     

基于任意时间RRT算法的三维自动布线技术

考虑约束的路径规划是线缆布局设计的重要方面,针对目前三维环境下的布线方法效率低以及对约束考虑不完善的问题,提出一种基于任意时间RRT算法的三维自动布线方法。该方法将任意时间算法与双树吸引快速扩展随机树(RRT)算法相结合,兼顾路径规划的长度约束及搜索效率,实现线缆初始路径的生成,提出了基于障碍物的磁吸算法(OBMA),将初始路径作"贴壁"细化处理完善线缆路径,最后建立了基于Cosserat弹性杆理论的线缆物理模型,计算获得线缆的精确空间姿态,从而完成布局设计。开发了原型系统,通过典型的布线场景对算法性能进行了测试,并利用某产品仪器板布线实例验证了线缆布局设计效果。     

某机载天线射频线缆布线设计与长度优化

针对某机载天线射频线缆布线设计与长度优化问题,提出人工布线与多目标优化相结合的方法。以线缆总重量最小为目标,线缆分组等长为约束条件,构建线缆长度多目标优化数学模型,采用MATLAB的遗传算法函数完成问题求解,有效简化设计过程,提高布线效率。     

线缆虚拟布线与敷设过程仿真技术

为提高复杂机电产品中线缆布线的质量和装配可靠性,结合机电产品中的线缆研制流程,提出一种虚拟环境下的线缆布线设计、装配工艺规划和安装仿真集成方法,重点对虚拟环境下基于图论的线缆数字化模型建立、交互式线缆布线与敷设过程仿真、基于逆运动学和能量优化法的线缆运动仿真方法等关键技术进行阐述。所开发的线缆虚拟布线与敷设仿真系统已在航天产品的研制中得到局部应用,初步实现了线缆的数字取样和敷设过程仿真。     

虚拟环境下的活动线缆物理特性建模与运动仿真技术

针对活动线缆的布线工艺可靠性差的问题,提出一种基于弹性细杆力学模型的活动线缆物性建模与运动仿真方法.该方法针对活动线缆的柔性及连续性特性,通过建立固定的惯性坐标系、与活动线缆微元固连的Ftenet坐标系和主轴坐标系等三套坐标系,并对活动线缆微元进行平衡状态下的受力分析,得到活动线缆在平衡状态下的Kirchhoff方程,...     

光滑平面约束下的活动线缆物性建模与运动仿真技术

针对活动线缆在安装和服役过程中受到单面约束时的运动过程仿真问题,提出一种基于弹性细杆静力学理论的光滑平面约束下的活动线缆物性建模与仿真方法。该方法通过分析活动线缆在光滑平面约束下的受力情况,将活动线缆所受到的约束力用拉格朗日乘子表达,将节点与平面的相对空间位置关系作为限制活动线缆运动的约束方程,得到分布力作用下的活动线缆Kirchhoff平衡方程,并建立活动线缆的物理模型。进而采用非线性约束优化方法求解模型。最后根据不同假设条件进行算例测试,通过比较活动线缆的仿真形态和实际形态,验证模型和数值解法的正确性。结果表明,该模型和解法能充分真实地表达活动线缆的基本物理特性和活动线缆受到光滑平面约束时的形变特点。     

分布力作用下的活动线缆物性建模技术

针对目前活动线缆布线设计过程中的布线方法落后及布线结果难以验证的问题,在基于弹性细杆的活动线缆物性模型的基础上,提出一种分布力作用下的活动线缆物性建模方法。该方法将方程组经过变量代换及无量纲化后,利用微分求积法对其进行离散,并采用直接添加约束方程的方法处理边界条件,得到一组超定非线性方程组,之后采用Levenberg-Marquardt方法对该方程组进行迭代求解。建立了实验验证装置,通过算例与实验对照分析,证明了该模型能够较为准确地表达活动线缆的物理性质。在此基础上开发了活动线缆计算机辅助设计与优化系统,给出了系统应用流程和验证效果。     

基于SMT和LDOB-PRM算法的分支线缆自动布局设计方法

针对机电产品中的分支线缆自动布局设计与优化难题,提出一种基于最小斯坦纳生成树和改进的随机路径图算法的分支线缆自动布局设计方法。该方法采用最小斯坦纳生成树算法求解带有约束的斯坦纳点,并将该点确定为分支线缆的分支点;以基本随机路径图算法为基础,采用低离散度和基于障碍物的混合采样策略,构建一幅覆盖全空间障碍物表面的路径图,再利用A*算法搜索各线缆段的最短路径;对求解得到的路径点进行拟合,并最终获得分支线缆布局设计结果。设计并开发了分支线缆自动布局设计软件原型系统,并进行了算例测试与实例验证,证明了所提方法的可行性。     

面向混合约束模型的线缆布线技术研究

线缆布线是一个基于约束空间的求解过程,而影响线缆布线的约束因素又是复杂多变的,根据不同的约束条件能得到不同的布线路径。在分析了工程领域的线缆布线问题的基础上,首先提出了约束因子、约束集合等概念,并应用这些概念对影响线缆布线的约束因素进行分析,通过将功能相似的约束因子进行组合,使其形成约束集合,进而建立布线混合约束模型,其次基于该模型分别采用模拟退火算法、蝙蝠算法及粒子群算法进行仿真,最后对计算结果进行对比,进而验证了该模型的可行性。     

基于改进RRT算法的线缆自动布线技术

针对机电产品中线缆布局设计效率低、成本高的问题,提出一种基于障碍物与目标吸引的改进快速扩展随机树算法(Obs-GA RRT)的线缆自动布线方法。该方法以基本RRT算法为基础,提出标准扩展、基于障碍物碰撞面片法矢量方向扩展及基于历史与目标点吸引扩展相结合的扩展策略,并采用节点扩展概率准则及多步贪婪准则,自动求解出线缆的布局初始路径,并提出基于扩展碰撞信息的路径优化方法对求解得到的初始路径进行优化。设计并开发了三维线缆自动布线软件系统,进行了算例测试与实例应用,验证了算法的高效可行。     

Dynamic simulation and disturbance torque analyzing of motional cable harness based on Kirchhoff rod model

The motional payloads on stabilized platform must be linked by some cable harnesses with other immobile apparatus.During the operation of stabilized platform,these cable harnesses can create spring dis...     

机载雷达天线座线缆布置改进设计

机载雷达天线座线缆布置已成为天线座设计的重难点,尤其是低温下线缆阻力矩急剧增大等问题,亟需解决。文中通过分析机载雷达天线座布线设计常见方式,并就线缆阻力矩对电机性能的影响进行测试,总结出布线设计存在的主要问题。通过设计新型布线装置改进线缆扭曲,采用新型柔性材料改善低温下线缆变硬问题,对天线座线缆布局进行优化设计,较好地解决了线缆布置设计的常见问题。目前新型设计方法已在多型类似产品上成功运用,取得良好效果,为后续产品设计提供参考。     

基于ADAMS的液压挖掘机机械系统参数化模型

研究利用ADAMS建立挖掘机工作装置机构系统参数化模型的方法.利用ADAMS/View提供的参数化功能,将运动连接铰点设定为关键点,通过参数化点坐标,实现了挖掘机虚拟样机工作装置的尺寸参数化驱动和运动约束的参数化;建立了具有各种运动约束关系的虚拟机构参数化模型.为虚拟样机的优化及分析提供模型.     

电缆布局设计技术研究进展综述

电缆布局设计作为机电产品研发过程的重要一环,一直以来都受到学术界的热切关注。在深入研究电缆布局设计的基础上,按其发展历程对现有电缆布局设计技术进行综述。首先介绍传统电缆布局设计技术的工艺流程及其时代局限性和不相适应性。然后从桌面式计算机辅助设计系统和沉浸式虚拟现实技术两方面介绍人机交互式电缆布局设计技术。最后针对现在的研究热点——电缆自动布局设计技术展开详细介绍：一方面从电缆整体自动布局设计系统入手,分析有关电缆自动布局的自主开发系统和二次开发系统;另一方面重点介绍盲目搜索算法、启发式搜索算法、智能优化算法和基于采样的路径规划算法在电缆自动路径规划中的应用。对电缆布局设计技术的未来研究方向进行了展望,为今后电缆数字化布局设计技术的研究提供借鉴与支持。     

Multi-Branch Cable Harness Layout Design Based on Genetic Algorithm with Probabilistic Roadmap Method

Current studies on cable harness layouts have mainly focused on cable harness route planning.However,the topo-logical structure of a cable harness is also extremely complex,and the branch structure of the cable harness can affect the route of the cable harness layout.The topological structure design of the cable harness is a key to such a layout.In this paper,a novel multi-branch cable harness layout design method is presented,which unites the probabilistic roadmap method(PRM)and the genetic algorithm.First,the engineering constraints of the cable harness layout are presented.An obstacle-based PRM used to construct non-interference and near to the surface roadmap is then described.In addition,a new genetic algorithm is proposed,and the algorithm structure of which is redesigned.In addition,the operation probability formula related to fitness is proposed to promote the efficiency of the branch structure design of the cable harness.A prototype system of a cable harness layout design was developed based on the method described in this study,and the method is applied to two scenarios to verify that a quality cable harness layout can be efficiently obtained using the proposed method.In summary,the cable harness layout design method described in this study can be used to quickly design a reasonable topological structure of a cable harness and to search for the corresponding routes of such a harness.     

三自由度平动并联机构静力分析与仿真

以高速、高精度的三自由度平动并联机构为研究对象,列出机构的速度雅克比矩阵,得出了动平台和各个构件的速度映射关系式。提出了一种速度雅克比矩阵与虚位移原理相结合的机构静力分析方法,推导了在重力和外载荷作用下的并联机构静力计算方程,计算出为了保持机构平衡在主动臂上的驱动力矩。利用拆杆法与与虚位移原理相结合求出运动副的约束力。计算出的驱动力矩和约束力与ADAMS软件仿真结果进行了对比,计算和仿真结果相符合,表明该方法切实可行。     

工程机械驾驶模拟器运动平台多体动力学分析

应用机械系统动力学仿真分析软件ADAMS,对驾驶模拟器运动平台进行了运动学和动力学仿真研究.建立了6自由度Stewart型运动平台的虚拟样机模型,进行了仿真计算,得出支腿作动器行程和驱动力的变化曲线.仿真结果为运动平台的设计提供了依据.     

END MILLING SYSTEM COMPLIANCE AND MACHINING ERROR

Tool deflection resulting from cutting forces places a constraint on the achievable precision and productivity in machining. This paper presents an analytical model of machining error, in terms of part form deviation in end milling due to the elastic compliance of cutting tool. Based on the relationship of local cutting forces and chip thickness, the shear loading and bending moment on the tool cross section are presented in terms of cutter angular position. The tool deflection resulting from the bending moment is then established from the principle of virtual work. The resulting deflection of workpiece and machine tool structure is also considered through shear loading analysis. The expression for machining error is derived as a closed-form function of the machining parameters, cutting configuration, material characteristics, and machine receptance. End milling experiments were conducted to verify the analytical model under various cutting conditions. Error maps are presented to illustrate the effects of process conditions on the achievable part accuracy.