数控火焰切割机中摆动机机构的演化与设计

根据用户提出的在圆柱曲面的厚壁上切割大孔后须切坡口的技术要求，在数控火焰切割机中设计了新颖的摆动机构，并对机构进行了运动分析与计算，经过调试及试切后得到了令人满意的工程效果。     

数控火焰切割机中摆动机构的演化与设计

根据用户(渤海造船厂)提出的在圆柱曲面的厚壁上切割大孔后须切坡口的技术要求,在数控火焰切割机中设计了新颖的摆动机构,并对机构进行了运动分析与计算,经过调试及试切后得到了令人满意的工程效果.     

空间三自由度柔顺并联机构设计与仿真分析

刚体替换法是柔顺机构设计重要方法之一。基于刚体替换理论,选取合适的空间机构构型,选用合适的柔性铰链替换刚性运动副,依据KutzbachGrubler理论计算空间并联机构自由度,进而设计了一种三自由度柔顺并联机构微动平台。利用ANSYSWorkbench有限元分析软件对柔性支链和微动平台进行位移和应力分析,并得到动平台输出端节点位移数据,验证了三自由度柔顺并联机构的运动精度满足设计要求。通过分析获得的参数为多自由度柔顺并联机构优化提供了参考,同时可为多自由度柔顺并联机构设计提供借鉴。     

仿生蝠鲼胸鳍摆动推进机构设计与水动力分析

为了提高水下无人航行器推进系统效率,设计仿生蝠鲼胸鳍摆动推进机构及其摆动形式. 在研究蝠鲼胸鳍运动机理的基础上,设计摆动幅值与急回系数相互解耦的曲轴联合曲柄摆杆机构,以实现仿生胸鳍的特定摆动形式. 推导并建立仿生胸鳍的鳍面运动方程,利用数值仿真分析单侧胸鳍在该摆动形式下的水动力特性,根据设定的推进性能评价指标说明该摆动形式相对正弦摆动形式的优越性. 通过实验验证装置的前进、转向等运动性能,分析胸鳍摆动幅值、频率与运动速度的关系. 结果表明,在特定的摆动形式下,该仿生胸鳍摆动推进机构能够实现水下无人航行器的前进、转向等预定运动,满足基本推进要求.     

平面二自由度并联机构的精度分析

根据平面二自由度并联机构的结构特点与运动特性的分析,推导出机构运动学的正反解,进而得出该机构的速度和加速度方程．利用该机构的运动学方程,分别在杆长和运动副间隙两方面对机构进行精度分析．为该机构的进一步应用提供了理论基础．     

被动式摆动水翼潮流能量获取技术实验研究

针对传统的旋转叶片式水轮机在潮流能量获取过程中存在的问题,提出一种模仿水中生物尾部摆动的被动式摆动水翼潮流能量获取技术。在分析水翼的运动规律和功率系数、效率、折算频率等各参数之间关系的基础上,设计了被动式摆动水翼潮流能量获取实验装置;在三套正反向曲柄摇杆机构的作用下,被动式摆动水翼实现了两自由度周期循环,利用飞轮克服曲柄摇杆机构运动中存在的死点问题,利用扭矩传感器实现了输出轴的转速信号和转矩信号提取;循环水槽环境下完成了被动式摆动水翼能量获取实验,实验结果表明利用被动式摆动水翼能够进行潮流能量获取,当折算频率为0.096时,最高能量获取效率达到18%。     

塔式起重机运动惯性力引起货物摆动特性分析

塔式起重机机构运动容易引起货物摆动,降低了起重机的工作效率和安全性。通过分析机构运动惯性力引起的货物摆动特性,可为有效消除塔式起重机货物摆动提供控制理论和方法。文章根据Lagrange-Euler运动方程,建立塔式起重机动力学模型,推导了惯性力引起的货物摆动角度、角速度及货物摆动中心线倾斜角度的计算公式,通过实验仿真分析其摆动特性,并对机构运动惯性力引起的货物摆动最大角度进行估算。结果表明:塔式起重机变幅机构和回转机构运动惯性力使货物产生空间摆动;货物运动惯性力、离心力和科氏力的共同作用使摆动中心线发生倾斜,偏离了原来的平衡位置;货物运动的离心力和科氏力进一步加大了空间摆动的幅值。     

新型六自由度运动模拟器及其性能测试

基于三爪式对接机构的缓冲性能,针对验证捕获、缓冲和连接等组件的技术参数要求,设计了一种新型六自由度运动模拟器.分析了六自由度对接运动原理,依据欧拉转动定理,推导出目标运动模拟器的变换矩阵,详细介绍了运动模拟器以及关键部件的结构和工作原理,并对关键部件进行了应力仿真分析,将成型的三爪式对接机构安装在运动模拟器上进行了联合试验.仿真分析结果表明,在最大撞击力下,关键部件的最大变形量和最大应力均满足设计指标要求.通过对样机的试验验证,各个自由度的运动行程和偏转角度均能满足技术指标要求.     

一种新型3-URS机构分析

为了保证3-URS机构实现确定运动,利用螺旋理论进行了分析。描述了机构的单分支约束及所有分支约束的合成,分析了机构约束螺旋系的相关性与冗余约束和局部自由度等因素对机构自由度的影响,根据修正的Grübler-Kutzbach公式计算出并联结构的自由度为6。结果表明,机构实现确定运动需要6个输入运动。     

平地机工作装置混联机构简化位置正解分析

为了研究平地机工作装置的运动学特性,提出工作装置混联机构简化位置正解的分析方法.根据平地机工作装置结构及各部件运动副关系,抽象出工作装置机构模型.基于平地机作业方式特点,对该机构进行分解和分析,确定少自由度并联机构为该机构的主体.利用螺旋理论对该并联机构进行自由度分析,采用数值分析法对该并联机构进行位置正解分析,并基于ADAMS实现平地机工作装置并联机构部分的位置正解分析.现场的物理试验表明,对于工作装置并联机构部分的位置正解,试验结果与计算机仿真结果基本吻合,最大误差不超过3%,满足平地机工作装置的精度要求;从而验证了所提出的分析方法的有效性.依据该理论基础,通过进一步的分析,获得平地机混联机构工作装置的运动学特性,最后讨论该机构设计要点,为工作装置设计和优化奠定理论基础.     

新型静偶分离摆架的研究

静偶分离摆架是双面立式动平衡机的关键技术.在分析传统立式动平衡摆架静偶分离特性的基础上,为从结构上实现静偶振动的完全分离,提出了一种新型静偶分离摆架结构,采用十字簧杆消除力偶对平动簧板的影响,通过建立系统振动力学方程,讨论了平动和偶动的振动特性,分析了影响静偶分离的各种物理因素.实验结果表明,这种静偶分离摆架结构的偶动对平动的影响甚微,实现了静偶运动有效的分离,消除偶不平衡量对静不平衡量的影响,远远优于传统摆架结构.     

基于预置区域数据表的自摆式大流量消防炮控制系统设计

为克服现有自摆式消防炮依靠复杂的机械传动结构实现自摆的不足,设计一种基于预置区域数据表的自摆式大流量消防炮控制系统。当火灾发生时,消防炮通过程序方式调用预先设置的水平摆动角度库和俯仰步进角度库,控制水平、俯仰直流电机的转动方向和角度,进而完成消防炮的自摆式运动;采用H桥功率驱动电路完成对直流电机的驱动,利用编码器实时检测水平、俯仰机构的位置角度,采用STM32L0系列超低功耗单片机控制自摆式大流量消防炮。该消防炮具有无线遥控功能,可供操作人员远距离操作。该系统性能稳定,依附程序控制的方法实现消防炮的自摆式运动,在实际应用场所中取得良好效果。     

Application and testing of a vertical angle control for a boom-type road header

Automatic profiling control using a boom-type roadheader requires an understanding of horizontal and vertical swing angles of the cutting boom. In this study the vertical angle of the cutting boom is discussed. First, a vertical swing detection model for the cutting boom is established. Then, a kinematic analysis of the vertical swing mechanism is made and formulae describing the geometrical relationship between the vertical swing of the cutting boom and the telescopic length of vertical hydraulic lift cylinders and vertical swing angle of the boom are presented. Various factors such as complexity of the calculation model, the difficulty of installing the sensor and the cost are compared for two methods. Finally, directly measuring the vertical swing angle of the cutting boom with a tilt sensor is decided to be the more simple and effective method. The detection sensitivity and the vertical cutting error of a tilt sensor are studied. Vibration tests on an EBZ160 roadheader were performed in a coal mine. The characteristic vibration frequencies are analyzed. A design of a vibration isolation mount for the tilt sensor is presented. It makes the detection device work more reliably under conditions where vibration is present and lays a foundation for the implementation of an automatic roadhead cutter. A tilt sensor is installed on an EBZ160 and an EBZ200, and experiments have been done in a coal mine. The results show that the experimental result is favorable and achieves the goal of automatic control of the vertical swing of the cutting boom.     

基于Stewart平台虚轴机床运动学研究

以Stewart平台机构为基础 ,将 6杆 6自由度的Stewart平台机构演变成 3杆 3自由度的Stewart平台的简化形式 ,并将该机构与机床结构相结合 ,建立了 3自由度虚轴机床的结构模型。运用机构运动学与数学理论 ,建立了虚轴机床运动学方程 ,分析了机构结构参数对机床作业空间的影响 ,并通过计算机仿真画出了各影响因素与作业空间的关系曲线。对虚轴机床的活动平台在空间运动时关节摆角的变化规律进行了研究。为了从理论上进一步验证虚轴机床作业空间的分析结果 ,运用Matlab软件对虚轴机床的作业空间进行了计算仿真。从而 ,确定了该虚轴机床在空间中X、Y、Z三个方向的运动范围。为在机床领域合理利用机器人技术作了基础研究工作。     

太阳辐射计检定用多维工作台的研制

针对太阳辐射计量仪表进行检定的需要,提出了一种具有四个自由度功能动作的多维检定工作台。工作台在与太阳模拟器联合,可同时对两块待栓仪表的参数误差进行检定。在对太阳高度角和方位角的研究基础上,阐述了工作台旋转机构、升降机构、俯仰机构和转臂机构的设计过程,并对工作台的控制系统进行了说明。测试结果表明多维工作台各级转动误差小于0．05°,由倾角仪和步进电机组成的台面水平控制误差在±10’以内,满足设计指标要求。     

体三维显示中屏幕机械运动误差对显示的影响

研究屏幕的机械运动误差对基于发光二极管（LED）旋转屏体三维显示的影响,主要分析屏幕附加轴向窜动和摆动这2种系统的主要机械误差对显示效果的影响.通过理论研究及数值模拟,给出运动误差幅度与三维显示效果的关系,得出要保证竖直和水平分辨率不下降的情况下的最大窜动和摆动误差,提出简单的适用于体三维显示系统的机械容差计算方法.研究表明,窜动影响体三维竖直分辨率,摆动影响水平分辨率.     

深井提升尾绳动力学建模及摆动参数分析

针对深井提升机提升运动中尾绳摆动引起的尾绳寿命短的问题,采用离散化建模的方法,使用机械系统动力学仿真软件(automatic dynamic analysis of mechanical systems, ADAMS)建立尾绳黏弹性振动模型,实现尾绳的运动仿真,研究尾绳的摆动特性。设计试验记录井筒底部回转处尾绳摆幅,并与仿真结果比对,验证模型的合理性。分析不同参数对尾绳摆幅的影响。结果表明:尾绳微段在井筒底部回转处分别产生左右两侧的最大摆动位移,尾绳摆幅与垂向转动刚度系数K_TZ、垂向转动阻尼系数C_TZ以及质量密切相关,左右摆幅分别受垂向转动阻尼系数和质量影响最大,在单独提高50%自身参数后,分别增加26.41%和21.75%。试验结果与仿真结果基本一致,可为尾绳选型、构建隔离装置提供参考。     

山区输电线路跳线风偏状态方程及临界风速研究

为研究山区微地形中的竖向风速对跳线风偏的影响,基于刚性直棒法对导线、跳线及绝缘子串增加竖向风荷载分析,确定跳线处最大风偏位移值作为风偏指标,建立风荷载作用前后跳线静力平衡平面的几何变换关系,提出了考虑竖向风速影响的跳线风偏状态方程。建立半径5 km的地形模型,包含跳线风偏事故地点与微气象站点,采用数值模拟方法将微气象站点风速推演到事故地点风速,获得了考虑微地形影响的跳线风偏闪络事故风速。将事故线路参数及竖向风速代入跳线风偏状态方程,得到跳线风偏临界水平风速,通过与事故风速进行比较验证了跳线风偏状态方程的可靠性。最后根据风偏状态方程分析竖向风速的变化对跳线风偏临界水平风速的影响。结果表明:随着竖向风速的增大,跳线风偏临界水平风速线性减小,当风攻角为20°时临界水平风速可降低16%。考虑竖向风速影响的跳线风偏临界水平风速取值较为安全,建议在山区输电线路跳线设计过程中加以考虑。     

两管Bumper相贯焊接坡口数控切割

利用空间解析几何的原理建立了管管相贯数学模型,用参量方程描述了被切管焊接坡口的几何形状,并对数控切割运动进行了研究,将切割运动分解为管的回转、割炬平移、割炬倾斜、割炬倾角四轴运动,该数学模型可应用于四轴联动火焰数控切管机.给出了建立数学模型所需参考平面和数控切割时相贯线、局部两面角、割炬倾角、旋转角的参量表达式.通过切...