数控机床伺服系统故障诊断分析

介绍数控机床伺服系统的组成及工作原理，分析伺服系统在实际加工过程中所出现的故障及形成的原因，根据多年的经验，总结提出了一些适合现场维修的检查手段及故障排除方法。     

一种核管道机器人结构设计与驱动力分析

针对人工方式进行核电管道检测与维护存在效率低的问题,将管道机器人技术应用到核电站管道维护中,代替人工进行现场故障监测、异物探测和清理。设计了直径为300 mm的管道机器人的机械结构,分析了机器人在管道中的受力情况以及驱动特性。同时设计了一种全新的单电机全驱动机构,这种设计使机器人整体结构更为紧凑,提高了机器人行进速度以及驱动负载能力。并利用ADAMS动力学仿真软件对机器人驱动特性进行了研究和分析。结果表明,机器人的驱动能力能够满足实际作业需求,并且其驱动能力与摩擦系数、斜坡度有关;其中驱动力与摩擦系数成正比,即摩擦系数越大机器人的驱动力越大;驱动力与斜坡度成反比,即斜坡度越大驱动力越小。该研究结果可为后续机器人优化设计提供理论依据。     

Multi-objective optimum design of fast tool servo based on improved differential evolution algorithm

The flexure-based mechanism is a promising realization of fast tool servo (FTS), and the optimum determination of flexure hinge parameters is one of the most important elements in the FTS design. This paper presents a multi-objective optimization approach to optimizing the dimension and position parameters of the flexure-based mechanism, which is based on the improved differential evolution algorithm embedding chaos and nonlinear simulated anneal algorithm. The results of optimum design show that the proposed algorithm has excellent performance and a well-balanced compromise is made between two conflicting objectives, the stroke and natural frequency of the FTS mechanism. The validation tests based on finite element analysis (FEA) show good agreement with the results obtained by using the proposed theoretical algorithm of this paper. Finally, a series of experimental tests are conducted to validate the design process and assess the performance of the FTS mechanism. The designed FTS reaches up to a stroke of 10.25 μm with at least 2 kHz bandwidth. Both of the FEA and experimental results demonstrate that the parameters of the flexure-based mechanism determined by the proposed approaches can achieve the specified performance and the proposed approach is suitable for the optimum design of FTS mechanism and of excellent performances.     

基于滑动操作模型的履带机器人驱动力设计

履带式结构由于能够提供较大的推进力和良好的复杂环境通过能力,因此被广泛应用于很多的机器人设计当中。基于滑动操作模型详细分析了履带式机器人运动时的运动状态和受力特点,提出了一种履带式机器人力学模型,分析了机器人运动时的驱动力。根据分析结果,对履带式机器人的一些设计问题提出了新的思考。     

双柔性支撑板快速伺服刀架优化设计及测试

设计了一种基于双柔性支承板的快速伺服刀架用于金刚石车削加工非回转对称微结构表面,并对其性能进行了测试。根据约束条件推导了刀架柔性支承板的刚度解析表达式,同时给出了柔性板上最大Von Mises应力的计算公式。根据快速伺服刀架设计指标,优化了柔性支承板的结构参数,并根据上述结构参数,加工得到了快速伺服刀架。最后,搭建了快速伺服刀架控制系统,测试了它的静态及动态特性。测试结果表明,设计的快速伺服刀架的刚度为53 N/μm,最小运动分辨率为3 nm,工作行程可达20 μm。另外, 它的稳态跟踪误差小于4 nm,开环带宽为2 kHz,一阶固有频率可达3 kHz。测试结果不仅验证了所述设计方法的正确性,也表明采用双柔性支承板结构是设计高刚度、高精度微位移机构的一种有效方法。     

基于失效树分析的机床进给系统可靠性设计

超精密机床系统可靠性的问题日益受到重视,失效树分析法可以帮助设计者及早有效地评价设计中存在的薄弱环节及缺陷,以此来改进设计,可以提高产品的可靠性水平.本文以超精密车床进给系统为例,建立系统可靠性模型,通过失效树分析找出系统的相对薄弱环节,并提出提高机床系统可靠性的措施,获得了良好的效果.     

基于Maxwell的磁场发生装置设计及分析

为了实现混有钕铁硼粉末的水凝胶磁化,设计了一种基于亥姆霍兹线圈的新式磁场发生装置。利用Maxwell软件3D模块绘制出磁场系统的三维模型,采用Magnetostatic静磁场求解器分析了增设的辅助线圈距离变化对场强的影响,得到了磁场发生装置的优化结构;再对比磁场发生装置和亥姆霍兹线圈的中心磁场强度和磁感线分布密度,验证结构优化的可靠性。结果表明:当辅助线圈距离为70 mm时,中心磁场强度最大;安匝数相同时,磁场发生装置的中心磁场强度要明显高于亥姆霍兹线圈,最终优化后的磁场发生装置中心磁场强度可达到1.37 T,磁感线分布更加均匀、密集。该仿真结果能够对磁场发生装置结构设计与工作特性分析提供参考,缩短了磁场发生装置设计成本与开发周期。     

重型构件夹持机构驱动力与夹持力关联模型研究

建立了含摩擦转动副大型夹持机构的夹紧力模型,并在此基础上对典型重型夹持机构力的传递进行分析,建立了含摩擦转动副重型夹持机构液压缸输出力(驱动力)与钳口夹持力之间的关联模型,并通过实例计算验证了此模型的准确性,为重型构件夹持系统设计提供了理论依据.     

Study on failure warning of tool magazine and automatic tool changer based on tool-pulling force

Journal of Mechanical Science and Technology - A tool magazine and automatic tool changer is used to store and change tools in a machining center. Its failures would increase the maintenance time...     

基于切削力的刀具故障诊断

提出和实现了一种基于切削力状态参量判别刀具故障的方法。利用LabVIEW软件平台采集和分析切削力信号。调用MatLAB中的小波包工具将信号分解,并计算各频段的能量谱,输入BP神经网络进行训练。将经过训练后的BP网络用于对刀具故障进行诊断,并给出了应用实例。     

基于配置模板的快速配置设计系统研究

研究了大批量定制技术在除尘器制造行业中的应用，开发了基于配置模板的快速配置设计的产品开发平台。系统通过基于功能结构单元的产品配置模板，快速响应客户需求。获得最接近客户需求的配置结果。再驱动CAD系统对配置结果连行完善设计，从而快速开发出满足客户需求的最终产品。整个配置过程，设计过程，图档资源管理等通过项目管理驱动实现。     

刀具嵌入镍铬合金薄膜微传感器切削力测量的研究

切削力的测量旨在改进和提高切削加工性能。本文设计和制备了一种镍铬合金薄膜微传感器,将其焊接嵌入刀具的刀杆上以测量加工中的切削力。该传感器由Ti6A14V钛合金基体、镍铬合金薄膜层及氧化铝绝缘层组成。切削力引起的薄膜变形使四个电阻栅组成的惠斯通电桥产生输出电压,对其输入和输出电压之间的关系进行了理论分析。构建了切削力测量系统。研究结果表明,该薄膜传感器具有良好的线性度和更小的相互干扰,适合于各种条件下车削力的测量。     

快速刀具伺服分数阶PID控制仿真的研究

利用分数阶PID控制,提出了一种新的快速刀具伺服(FTS)跟踪控制方法,以改善FTS的控制性能。根据差分进化算法,讨论了分数阶PID控制器的参数整定;通过数值仿真,考察了该方法的可行性和有效性。针对FTS的轨迹跟踪,根据响应时间、跟踪精度等指标,详细比较了分数阶PID控制与传统PID控制的性能。仿真结果表明,分数阶PID控制器的阶跃响应时间约为5×10-7s,是PID控制响应时间的42%,对频率为1 kHz,幅值为1μm的正弦信号的跟踪误差约为6 nm,是PID跟踪误差的50%,验证了基于分数阶PID控制器实现FTS轨迹跟踪控制的可行性和优越性。     

基于INVENTOR刚度分析的数控插槽机刀架结构优化设计

本文介绍了数控插槽机刀架的工作状态,分析刀架的结构,采用专用软件对刀架的刚度进行了分析,根据分析结果提出了改进刀架刚度的有效措施,以减小因刀架刚度不足而给产品带来的加工误差,在实际使用中获得稳定的加工质量.     

基于改进遗传算法的带传动优化设计

建立了以带轮体积最小为目标的优化数学模型，并运用实数编码策略、联赛选择机制及通过动态调整交叉概率和变异概率引入自适应算子对标准遗传算法进行改进，利用改进后的遗传算法对该问题进行了优化设计。计算实例表明，该方法具有较好的实用价值，可应用于同类零件的优化过程。     

一种基于UML建模语言的CASE工具在工程设计中的应用

为构建更高质量的设计,一种基于UML建模语言的CASE工具进行 设计文档和代码生成。借助接口生成器和编程环境之间的紧密联接,以实现 图形软件的高效制作。     

基于最大熵原理与欧氏距离的机床主轴系统的退化分析

采用最大熵原理和距离函数对M1432B磨床工件主轴X2方向进行了退化分析,首先采用最大熵原理获得4—10月份振动信号精确的概率密度分布,然后采用距离函数中的欧氏距离对4—10月份概率密度分布的变化进行计算,结果表明M1432B磨床工件主轴X2方向发生了微小的退化。     

基于刀具-工件接触率的固结磨粒旋转超声加工的工具受力分析

在旋转超声加工中,刀具磨损往往决定着工件的加工质量和刀具的寿命。考虑到刀具的磨损主要与刀具受力有关,因此引入刀具-工件接触率概念从理论上解释了主轴转速、进给速度和振幅对旋转超声加工中刀具受力的影响规律,理论分析发现主轴转速,振幅的增大以及进给速度的减小可以降低主轴切削力,利用有限元仿真软件DEFORM对单颗磨粒的受力情况进行了仿真,得到的仿真结果验证了刀具-工件接触率概念解释结果的正确性,同时也证明了单颗粒磨粒DEFORM仿真的可行性。     

数控机床伺服驱动系统齿轮配比设计

在数控车床改造中,机床进给伺服驱动系统是重要的组成部分,控制精度是非常重要的指标。该文介绍了数控机床进给伺服系统的组成和分类,同时介绍了电子齿轮在数控机床中的应用情况,介绍了电子齿轮的概念,以配置了安川伺服电机和驱动器的数控进给系统为例,介绍了电子齿轮比的计算过程。     

基于参数化的车辆驱动桥壳动态优化设计

介绍了应用UG/NX软件对汽车驱动桥壳进行参数化设计的方法,并对某轻型货车建立了其驱动桥壳的动力学模型.在考察其变形、强度和刚度的基础上,对影响桥壳强度和刚度的因素进行了设计研究,并进行了产品结构优化设计.和传统的设计方法相比,这种方法提高了精度和效率.