多向驱动电动牙刷设计

本设计所提供的是一种具有旋转运动与径向直线运动,并且可以更换牙刷头的电动牙刷。通过其控制开关的调控,可实现3种不同的工作状态,即单一双向旋转运动、单一径向直线运动、双向旋转及径向直线同步运动。其原理是通过电机驱动偏心曲柄滑块机构来实现径向直线运动;通过单个电机驱动带动牙刷头旋转实现旋转运动。并通过机械动力学仿真软件ADAMS、Solid Works进行仿真设计确实可行,且其设计前身技术已经获得国家实用新型专利授权认证,专利号:ZL 2014 2 0673358.6。     

多轴车辆测功试验台多电机转速同步控制方法研究

针对多轴车辆测功试验台电机加载时的转速同步控制方法进行研究。分析车辆传动系统中常用机械传动元件的动力学特性,给出理想动力学模型。通过对模型进行不同排列组合,获得多轴测功试验台理想动力学模型。当车辆传动系统中存在足够数量的轮间、轴间行星齿轮差速器时,发现试验台的理想模型由独立电机模型组成,且各电机模型间不存在耦合关系。据差速反馈思想,提出用于试验台加载的转速同步控制策略,以保证试验系统各电机加载时转速同步性,并通过计算机仿真对差速控制策略的同步控制有效性进行验证。     

一种基于直线往复冲击运动的新型旋转电机

提出了一种基于电磁铁冲击和转子惯性的旋转电机。从尺蠖的运动机理得到启发,设计了结构简单的直角型定子和环形转子。方波信号经功率放大器放大后驱动电磁铁输出直线往复运动,驱动定子不同的接触端与转子交替冲击接触,在定子冲击和转子惯性作用下,转子产生稳定的旋转运动。从运动学及动力学角度对运动原理进行了分析,在ADAMS中进行了多体动力学仿真。通过原型机试验,验证了其运动原理的有效性,测定了基本运动特性。通过控制控制信号源的频率,原型机的转速可在(1～15) rpm之间调节。     

立式直线驱动的配重波动建模与动态补偿抑制

针对直线电机立式驱动时受配重装置扰动而产生冲击的特点,提炼并归纳了引起冲击的配重平衡力波动和配重摩擦力波动因素;基于等熵一元绝热气流理论,构建了配重平衡力波动模型;利用Stribeck原理,构建了改进的配重摩擦力波动模型;通过永磁同步直线电机的电磁推力方程,设计了基于动态补偿器的配重扰动抑制方法;结合电流环双PID解耦与速度环模糊PID自适应参数整定,构建立式直线驱动控制系统。以电火花机主轴为例进行仿真和实验,结果表明驱动系统的速度波动和振动得到了有效的抑制,相比传统的控制方法位置和成形精度更高。     

地平式光电跟踪系统动力学模型分析及其虚拟样机技术仿真

结合动量定理和动量矩定理分析了地平式光电跟踪系统的动力学特性,建立了地平式光电跟踪系统的非线性模型,并用虚拟样机技术对其非线性模型进行仿真.理论分析与仿真结果表明,当方位轴和俯仰轴均以较高的角速度或角加速度运动时,因非线性关系所导致的扰动力矩会严重影响系统的跟踪精度,当地平式光电跟踪系统的俯仰轴相对其各惯性主轴的转动惯量相等时,可彻底解决俯仰轴与方位轴之间的运动偶合关系.     

C形纵剖面部分球冠换能器结构对声焦域的影响

在球带腔形聚焦超声换能器的基础上，设计一种C形纵剖面部分球冠聚焦超声换能器，研究其结构参数变化对声焦域形态的影响。通过建立的有限元仿真模型，分别讨论了换能器的球带高度和聚焦夹角与焦域形态的变化关系。结果表明，球带高度越高、聚焦夹角越大，其焦域尺寸越小，焦域长轴与短轴的比值越低，焦域趋近于圆形，尤其是当球带高度为1.6F（F为焦距）、聚焦夹角≥210°时，其焦域三轴尺寸均可达到亚波长尺度。为验证仿真结果的正确性，设计制作了一个可改变聚焦夹角的换能器并进行了测试，实验与仿真结果大致相符。设计的换能器相对于传统行波换能器，焦域形态得到了明显改善，能够压缩焦域长短轴之比，有效提高聚焦精度，为改善聚焦超声换能器焦域形态提供了一种设计方法。     

纵弯复合多自由度球形超声电机的研究

摘 要：目前国内外对多自由度超声电机的研究和应用尚属探索阶段,出现了多种结构的多自由度超声电机。本文提出了一种新型单振子纵弯夹心换能器式超声电机结构,由单一驱动足产生多自由度振动轨迹,驱动球形转子作多自由度运动;对十字交叉换能器做了模态分析,对纵振和弯振做了模态简并;建立了驱动足的运动轨迹方程,并仿真分析了典型驱动方式下驱动足的振动轨迹;试验测试了样机转子绕X、Y、Z轴转动的速度与电压之间的关系和转矩与速度之间的关系,计算了相应情况下电机的最大效率;电机旋转方向与分析结果一致。
     

水下仿生贝壳电磁驱动器动力学分析

仿生驱动是水下航行技术的一个重要发展趋势,目前仿生贝壳相关研究较少,为了研究仿生贝壳电磁驱动器的动力学特性,首先基于电磁感应和双贝类贝壳的外形结构及喷射运动机制提出一种仿生贝壳电磁驱动器,建立驱动器执行机构的动力学模型并推导动力学参数,构建永磁体受到的磁力矩的数学模型。接着通过Ansoft Maxwell进行电磁仿真验证,依据对数螺线极坐标方程建立仿生贝壳模型并通过永磁体阵列排布优化动力学参数。最后完成动力学响应计算和分析。结果表明,磁力矩模型验证结果准确,优化后仿生贝壳驱动器动力学幅频响应均存在一个共振峰值,且在外部激励为10 Hz附近时均出现相位跳跃现象,当系统阻尼为0.003 N·s/m时,执行机构振动幅值出现短暂平台效应而后迅速衰减。研究结果可为基于仿生贝壳电磁驱动器的流量控制系统和水下航行系统的动力学分析提供参考。     

曲柄群驱动机构刚柔耦合的动平衡研究

针对曲柄群驱动机构运转过程存在较大振动和噪音的问题,根据平面连杆机构动平衡理论中质量矩替代法和动量矩替代法推导出曲柄群驱动机构的动平衡条件.利用ADAMS软件建立刚性体六曲柄群驱动机构的动力学模型,并对比分析模型配重前后各曲柄固定转动副处的受载曲线,基于刚性体虚拟样机模型仿真结果得到机构刚柔耦合虚拟样机动平衡模型.该刚柔耦合模型仿真结果说明六曲柄群驱动机构摆动力和摆动力矩均得到了较好的平衡,揭示了只靠施加配重质量的曲柄群驱动机构并不能实现理想的动平衡效果.这种刚柔耦合的动平衡方法为进一步研究曲柄群驱动机构的动力学特性提供了新的思路.     

全自动升降书桌设计与分析

根据对日常生活的观察和对便携式书桌的研究，提出并设计了一种在家庭、办公中都能用到的新型自动升降式书桌。桌面通过轴承连接使其能够在垂直方向上进行90。转动，其通过底部电机的转动带动丝杆的转动，将旋转运动转换成直线运动，从而驱动桌面的垂直升降。绘制了sohdworks三维立体图模型，并进行了动力学仿真。进行实验室样机试验，其结果验证了结构设计的合理性。