新型机电惯容器抗振性能仿真与实验研究

针对传统滚珠丝杠式机电惯容器换向时存在的惯性逆效应,提出一种可稳态切换的新型滚珠丝杠式机电惯容器设计方法.首先,介绍了新型机电惯容器的结构与工作原理,依据滚珠丝杠式惯容器与旋转电机的动力学模型,建立了机电惯容器的动态模型;其次,基于新机电相似理论,仿真分析外接不同电容下的机电惯容器力学性能输出,研究电机电感与电阻对力学...     

可控惯容器非线性建模分析与参数辨识测试

为研究可控惯容器的非线性,依据机电相似理论,进一步推广得到机电液相似理论,并基于该理论研制了流体式可控惯容器装置,建立其理想模型和非线性等效模型,利用台架试验对其部分参数进行辨识,仿真分析其力学输出特性。结果表明,非线性因素对所设计的可控惯容器力学输出性能影响较大,一般情况下不可忽略。在液体的压缩性不可忽略时,低频振动下主要由惯容器所产生的惯性特性对振动起到抑制作用;高频激励下主要是液体弹性特性对振动起到抑制作用。研究结果进一步验证了机电液相似理论的正确性。     

滚珠丝杠式惯容器非线性建模与参数辨识

针对滚珠丝杠式惯容器存在的非线性力学特征,首先,分析了滚珠丝杠式惯容器的工作原理,对惯容器的主要部件进行了非线性力学分析,建立了考虑摩擦、间隙以及丝杠弹性力的惯容器非线性力学模型;然后,在数控液压伺服激振试验台上进行了惯容器的力学性能试验,得到了惯容器在不同惯容系数以及不同激振输入下的力学响应特性;最后,根据试验结果分析了摩擦和间隙对惯容器力学性能的影响,得到了便于参数辨识的惯容器力学模型结构,实现了惯容器输出力仿真与试验结果的分析和对比。结果显示,二者在一个周期内的均方根值误差不超过7%,非线性模型呈现出良好的拟合精度,证明了所述方法的可行性和有效性。     

机械式光栅拼接稳定性全闭环控制技术研究

激光惯性约束聚变对机械式拼接光栅的稳定性提出更高的要求,采用全闭环控制技术实现光栅拼接的高稳定性。为提高光栅装置的拼接精度,分析柔性机构的运动性能,从理论上推导精确的拼接机构运动控制算法;以电容微位移传感器作为反馈元件,研究动光栅位姿监测算法,实现动光栅位姿的实时监测。综合应用拼接机构运动控制算法和光栅位姿监测算法,实现光栅拼接稳定性的单神经元自校正PID全闭环控制;设计了光学检测系统,进行光栅拼接试验,并测试拼接装置的运动精度和稳定性,评估光栅拼接稳定性全闭环控制技术的可行性。试验结果表明拼接机构定位精度为0.2μrad/步(转动)、10 nm/步(平动),转动稳定精度小于1.2μrad/30 min、平动小于24 nm/30 min(平动),满足光栅拼接任务的要求。     

贴片工艺对微加速度传感器CV特性的影响

针对设计制作的硅三明治MEMS电容式加速度传感器,利用COMSOL软件建立了封装结构有限元模型,仿真分析了贴片工艺对传感器芯片变形的影响。通过对贴片前后传感器CV特性曲线的测试,发现贴片后传感器在测量CV特性曲线时中间质量块会经历平动和转动的过程,曲线会出现明显拐点,提出了利用CV特性曲线计算贴片后传感器敏感质量块偏移大小和扭转角度的方法,通过该方法计算的结果与有限元仿真结果相符。     

热力机械耦合能域的功率键合图建模方法

针对热力系统与机械系统耦合的典型动力装置,研究提出了统一建模的功率键合图方法。在热力学系统中,从机械功、热传递、质量迁移引起能量迁移三种能量作用出发,分析了热力C-场的三个功率通口,建立了热力键合图模型;相应地,分析并建立了后续的机械平动与机械转动的键合图模型。通过分析全工作过程的功率键合图模型,导出了系统状态方程。结合某柴油机的结构参数对该模型进行了动力学仿真,仿真结果证明了所提出方法的有效性。     

开门式电灯控制装置

简要介绍了开门式电灯控制装置的结构特点和工作原理。针对原有电灯开关进行了改进设计,通过转动门把手,实现室内电灯开关的功能。该装置通过机械传动与微电子的有机结合实现了机电一体化产品,同时在设计过程中选用了光敏元件、可调变阻器、延时继电器等一系列元件,实现了弱电对强电的控制,不仅使整个装置更加的完善,而且使其安全系数更高。充分体现了我们的设计理念。     

自动无芯复卷机的机构设计及仿真

对实现纸张无芯复卷的机械系统进行了研究,提出了实现纸张自动无芯复卷的策略,设计了无芯复卷的机械机构。基于纸张的扭转弹簧阻尼一质量梁模型,借助RecurDyn软件的MTT2D模块,对无芯复卷机构进行了建模仿真,讨论了不同设计参数对卷取机构性能的影响。基于机械最优设计数学模型,借助RecurDyn的AutoDesign模块对卷取机构进行了参数优化,改善了机械系统的性能。     

机械系统可靠度计算方法—阶段连续界限理论

针对机械系统难以建立定量的可靠性计算模型，从实用角度出发，对计入相关的机械系统可靠性理论进行研究，提出了机械系统可靠度计算的五个实用模型并建立了相关程度的定性判定准则，这对于机械系统可靠性设计具有理论意义，对实际机械系统可靠度的计算具有实际指导意义。     

基于惯容的浮筏隔振系统人工自愈技术研究

传统浮筏隔振系统为双层“质量-弹簧-阻尼”机械系统。基于机电相似理论，质量与一端接地电容对应，而惯容是与电容完全对应的双端机械元件。将惯容引入浮筏隔振系统，使浮筏动力学模型中双层质量间可产生可变惯性耦合，从而极大影响系统固有频率与隔振性能。浮筏的退化或异动会改变系统固有频率和力传递率。惯容惯质系数的增加会使浮筏固有频率降低并影响力传递率。将人工自愈的思想引入浮筏隔振系统，根据系统固有频率的监测结果来调节惯容惯质系数，将系统固有频率自主调整恢复至合适固有频率，即为基于惯容的浮筏隔振系统人工自愈技术。为验证该技术原理，搭建浮筏隔振系统实验平台，进行简谐激励扫频试验。试验结果验证基于惯容的浮筏隔振系统人工自愈技术的可行性。     

A linearized lumped parameter approach to vibration and stress analysis of elastic linkagesAnalyse des contraintes et des vibrations des mecanismes aux barres flexibles par la methode de discretisation lineare des parametres

Nonlinear equations of motion resulting from the lumped-mass modeling of mechanism links are linearized and decoupled by using the concept of kinematic influence coefficients. Effect of rotatory inertia of elements and end masses of moving links is investigated. Equations of motion are solved by way of the central finite difference method. The model is applied to a planar four-bar linkage corresponding to an actual mechanism that has been examined experimentally and analyzed by non-linear lumped parameter method. The results show that the error due to linearization is small and that rotatory inertia has significant effect on the elastic response of the mechanism.     

基于机电惯容的漂浮式海上风力机无源振动控制

机电惯容是一种新型惯容装置,可利用电路网络实现高阶机械阻抗,具有性能和空间上的优势。由于海上风力机的机舱空间有限,研究了位于浮式平台中的机电惯容系统对漂浮式海上风力机载荷的影响。根据直流电机的特性,电机轴的转矩输出与电机回路中的电流呈线性关系,因此针对所建立的机电惯容,重点研究了所有由单个电阻、电容、电感组成的电路网络对漂浮式风力机减振性能的影响。为了降低优化过程中的复杂度,首先建立了3自由度(Degree of freedom,DOF)漂浮式海上风力机模型,随后优化了含有电路网络模型的输入输出传递函数的H2范数,得到电路网络最优参数。最后,基于美国可再生能源实验室的5 MW基准风力机模型对优化结果进行了仿真分析。仿真结果表明,在不考虑装置工作行程的情况下,所建立的机电惯容调谐质量阻尼器(Mechatronic inerter tuned mass damper,MITMD)系统可以有效减少风力机系统的结构载荷。相较于减振装置位于机舱中的情况,建立在平台中的MITMD系统可以同时减轻塔基和塔顶转轴处的载荷。MITMD的控制效果以运动位移为代价,因此在实际应用中需要折中考虑减振效果和装置...     

A technique to model the simply supported Timoshenko beam in the design of mechanical vibrating systems

A simple technique for introducing the effects due to shear deformation and rotatory inertia in the design of transversely vibrating beams is developed using the state-space analysis of modern control theory. The control of beam vibration using linear and rotatory dampers is considered as a special case.     

制动器试验台惯量模拟液压实现方法的研究

汽车制动性能直接关系到行车安全,是汽车的主要性能指标之一,它很大程度上取决于制动器性能的好坏。制动器实验台是测试制动器性能和质量的重要装置,对其进行结构精简,使其设计和制造成本降低、检测精度提高,始终是相关研发人员追求的目标。目前,国内外制动器试验台实现形式有机械惯量和电惯量两种,但其各有相应的缺点。为了克服这些缺点,研究了惯量模拟的液压实现方式,分析了其可行性及重要意义,提出了"液惯量"的概念用于制动器试验台的研发。     

机械产品绿色设计理念

介绍了机械产品绿色设计的基本概念和内涵,提出了“理念决定设计”的观点,指出了绿色设计理念的提出是现代机械设计学科的一次革命和飞跃,探讨了绿色设计理念对现代机械产品设计的影响。     

转动惯量测量装置推介及适用性选择方法

转动惯量是物体的重要参数之一。转动惯量的测量是物体参数特性测量的重要部分,在机械设计和工程实践中具有重要意义,如它的测定有助于明确做定轴转动的零部件的工作特性和性能,也是研究和控制飞行体飞行轨道和姿态的必要环节。简要介绍了确定转动惯量的方法,包括计算和测量方法。目前,转动惯量的测量设备也是层出不穷,型号齐全,进一步介绍了国内外典型转动惯量测量装置的原理和优缺点,分析如何依据实际需求正确地选择测量精度高、方便且成本低的装置。     

基于工艺动作过程的机械执行系统概念设计过程模型

机械产品概念设计的目的是获得产品设计方案,以便为后续的详细设计奠定基础。为了获得较好的产品设计原理方案,需要对机械产品在概念设计阶段的过程模型进一步研究。在前人的研究基础之上,主要针对机械执行系统概念设计过程模型进行研究,提出基于功能-作用原理-工艺动作过程-执行动作-行为-功能载体过程模型和相互之间的映射策略,把产品概念设计的过程模型进一步细化,以更好的符合人们在产品设计过程中的逻辑思维,从而便于提高设计人员的创新能力。     

弹性储能装置中平面涡卷弹簧的有限元分析

储能已成为改善风电场输出功率可控性、提升电网稳定性水平的有效手段.提出了基于平面涡卷弹簧的机械式弹性储能-发电系统方案,针对储能装置中关键零件平面涡卷弹簧建立了力学模型和有限元模型,并进行了有限元应力分析和模态分析,得到了涡簧的扭转变形、横截面上的应力分布、固有频率和前20阶振型.研究成果为储能装置的优化设计、储能密度的计算提供了有力依据,也为弹性储能-发电系统的实现奠定了基础.     

绿色制造技术在机械制造过程中的应用

介绍了绿色制造技术的概念,主要从制造产品的绿色材料设计、绿色结构设计、绿色毛坯制造、绿色加工及热处理、绿色包装、绿色回收等方面的研究,来探讨绿色制造技术在机械制造过程中的应用。