宏微3-RPR并联机构运动学精确求解

针对所研制宏微伺服驱动的3-RPR并联机构运动学纳米级求解精度的要求,研究其运动学模型及其正解和逆解算法。推导3-RPR的逆解方程,通过MATLAB编程得到其解析解;建立正解方程,采用数值迭代法、神经网络算法和遗传算法优化的神经网络算法对其进行正解研究,并采用MATLAB实现其算法求解。通过最终的求解精度对比,经遗传算法优化的神经网络算法能实现纳米级的求解精度、且耗时最短。     

矿用梭车蜗轮蜗杆减速器故障分析与改进

煤机设备减速器国产化已成为趋势,但是国产蜗轮蜗杆减速器一直存在发热严重、传动效率低、蜗轮磨损明显、寿命较低等问题,尤其是蜗轮的耐磨性已成为行业“卡脖子”的技术难题。分析国产蜗轮蜗杆减速器中存在的故障,通过研究蜗轮蜗杆的材料、加工、装配和润滑等影响因素,为蜗轮蜗杆减速器提供了材料选择方案、蜗轮蜗杆表面质量控制建议、蜗轮蜗杆装配和润滑措施等,最后通过台架试验和井下工业性试验验证,该减速器可在矿上无异常使用6个月以上,表明减速器的开发是成功的。     

基于样本熵的改进小波降噪在微电机质量检测中的应用

微型电机振动信号信噪比低,环境噪声复杂,对噪声信号进行有效去除是对其进行质量检测的关键步骤。针对传统小波降噪阈值函数连续性差、降噪效果不理想等问题,提出一种基于样本熵的改进小波阈值函数,能够根据信号混乱程度自动对阈值函数进行调节。仿真结果表明：在低信噪比环境下,基于样本熵的改进阈值函数降噪效果明显优于传统阈值函数和普通改进阈值函数,信号信噪比得到显著提升。对微型电机异音信号进行降噪处理和特征提取,结合SVM分类器进行训练测试,试验结果表明：改进的小波降噪算法能够有效去除电机信号环境噪声,提取有效的信号特征,对出厂电机性能优劣进行准确判断。该方法将为微型电机厂家大规模质量检测提供理论依据和支持。     

基于DenseNet算法的一维桁架数字化装配控制系统仿真及优化

为解决一维桁架在轨建造过程中存在的精确定位难及桁架工位拓展转换控制效率低的技术难题,提出运用数字孪生和人工智能相结合的方式,通过计算机建模技术,构建并完成集自动装配、搬运、检测、信息追溯为一体的数字化装配系统,并与传统工艺对比。结果表明:与传统工艺相比,基于DenseNet算法的数字化装配系统在提高桁架素材故障检测率、空间利用率,减少配套失误,实现全生命周期实时追溯,加快动作节拍等方面效果显著。研究结果为我国宇航制造企业以及装备制造业开展面向智能制造的产品数字化生产线建设提供参考。     

基于Halcon的新型引线框架排片机的设计

针对传统引线框架排片机在生产过程中进料部件平稳性差、效率低,X、Y伺服主轴型机械手抓取效率低、入位精度不足等问题,提出一种基于Halcon的新型引线框架排片机。通过改进进料各部件导向结构和驱动形式,采用拉针结构替代传统的皮带式柔性输送结构,实现高效平稳的进料功能。采用SCARA机械臂替代传统X、Y伺服主轴,配合单气缸驱动的抓取机构,实现响应更快、整合性更高的排片功能。设计入位视觉检测模块,利用Halcon视觉库对封装托架边界特征和引线框架定位孔特征进行在线检测与分析。结果表明：该排片机误报率小于2%,漏报率为0,检测时间小于500 ms,满足生产现场实际的应用需求。     

基于热力耦合变形的机床主轴公差建模方法研究

机床主轴的公差建模很少同时考虑切削力与摩擦热耦合变形的影响,导致公差模型与工程实际存在较大差异,难以保证机床主轴加工精度的问题。为此,研究一种基于热力耦合变形的机床主轴公差建模方法。根据机床主轴的实际工况,运用小位移旋量理论表达特征的几何变动,建立主轴原始几何误差的Jacobian-Torsor公差模型;根据几何变动修正Jacobian-Torsor公差建模,增加典型配合特征的公差变动表示模型;利用ANSYS计算主轴在切削力与摩擦热耦合作用下的变形量;将结果引入修正的Jacobian-Torsor模型,得到热力耦合变形下的机床主轴公差模型。结果表明：主轴与轴承的装配间隙在径向y方向上的平动量减少0.009 mm,沿着径向的转动量减少0.000 8 mm,过盈增大,加快了主轴的磨损,影响主轴的回转精度。所设计的模型可为机床主轴的公差设计提供参考,并可预测和改善主轴的工作性能。     

基于Corten-Dolan法则的低压训练舱疲劳寿命预测

训练舱舱体作为低压模拟设备的结构支撑,其主要破坏形式是由于舱体壁承受的压差载荷,加剧了应力集中部位的疲劳损伤,从而导致结构部分失效。针对负压大型舱体结构的疲劳损伤问题,以企业某型低压舱为原型,创建包括内加强筋、过渡舱在内的几何模型,进行了静力学和动力学分析,确保结构设计的合理性;同时,采用三点雨流法统计并获取对应的循环载荷谱;选择Goodman方程进行平均应力的修正,提高预测的准确性;最后,利用舱体材料的 S-N 曲线和Corten-Dolan法则,对其结构进行疲劳寿命预测分析,获取了危险单元部位在对应循环载荷作用下的循环次数、疲劳损伤和雨流矩形图。仿真结果表明：疲劳损伤严重部位的损伤值为1.018×10-5,局部可循环次数为9.822×104次,预计可使用寿命达15年左右;由雨流矩形图可知,平均应力主要集中在202.1~281.7 MPa之间,最大应力幅为211.8 MPa,平均应力以拉应力为主。     

基于电液比例阀的干法辊压造粒机工作特性研究

普通电磁阀控制的干法造粒机工作过程中挤压辊常常出现偏斜和振动,对粉料成型质量产生严重影响。采用电液比例控制技术对干法辊压造粒机液压系统进行改造,通过分析挤压辊咬入角受力平衡方程,提出影响挤压辊工作特性的主要因素是粉体物料与挤压辊表面的摩擦因数。将AMESim软件与ADAMS软件相结合,针对改造前和改造后的干法造粒机搭建机液联合仿真模型,对比分析干法辊压造粒机工作特性随摩擦因数变化规律。仿真结果表明：与改造前干法辊压造粒机工作特性相比,改造后的干法辊压造粒机其液压缸无杆腔压力,挤压辊位移、速度、加速度、角速度、角加速度等曲线变化更加平稳,且增大粉体物料与挤压辊表面的动摩擦因数,可明显改善干法辊压造粒机运动的平稳性。     

基于EtherCAT的三次元高速多工位送料机械手控制系统设计与实现

针对现有的三次元送料机械手低速、低精度的特点,设计了基于实时以太网EtherCAT的三轴联动送料机械手。通过对其运动轨迹进行了分析,合理地规划了三次元送料机械手的运动轨迹曲线;通过优化其速度和加速度以及加加速度的特征,提高了三次元送料机械手在运动过程的动态特性;通过在控制系统采用电子凸轮技术,使伺服电机的运动能够实现所规划轨迹的点对点的精确定位。在通信方式上采用了实时以太网EtherCAT总线来实现多轴精确同步控制,采用环形双向冗余技术提高系统的稳定性和可靠性,并通过实验验证和测试分析。结果表明:该控制系统使送料机械手能够在所设计的工作空间内运行快速、平稳,达到所设计的35次/min的抓取速率。     

3-DOF混联机构的动力学建模与仿真分析

提出一种新型三自由度混联机构,运用螺旋理论分析了该机构的机构学原理,计算了机构自由度。以多刚体系统动力学理论为基础,建立了该并联机构的多体系统动力学模型,在此基础上开展了该机构正向运动学、逆向运动学及动力学的仿真研究。结果表明:在所设计的的构型及尺度下,机构存在非线性的输入输出关系;在Z轴方向一定的情形下,X方向最大运行角度为-15°,Y方向最大运行角度为-17°;从机构的加速度及速度运动曲线来看,机构不存在明显的刚性冲击。