基于桥式柔性铰链多误差源的数学建模

利用快刀伺服系统加工可获得纳米级的微结构,桥式柔性铰链是最关键的零件之一,其柔性铰链的误差度直接影响零件的加工精度。通过对多误差源的分析,探索每个误差源对精度的影响程度。包括过对桥式柔性铰链关键尺寸的加工误差,特别是对敏感度较高的长度、宽度、厚度加工误差的分析,建立起关键尺寸与加工精度的数学模型;分析温度变化,建立基于神经网络的加工误差数学模型,并提出温度补偿的策略;分析重力等原因引起的误差变形,建立由于重力引起变形量与加工精度的数学模型。将上述的多误差源的数学建模运用到设计和制造中,能从源头上减少误差对加工精度的影响程度,提高快刀伺服系统加工微结构零件的尺寸精度和表面粗糙度。     

坦克炮采用交流全电控制系统的研究

对应用最新交流调速技术研制出的交流全电炮控系统进行了介绍。该系统的高低向分系统用交流永磁同步电动机(PMSM)及滚珠丝杠螺旋传动代替了由动力油缸等组成的电液伺服系统。方位向分系统也采用了PMSM系统。它的性能有了很大提高;与现装备相比,重量减轻40%,体积减小30%,效率提高35%;计算表明滚珠丝杠的使用期限也达到了3 240 h．可见交流全电炮控系统有很好的应用前景。     

正交碳/玻璃纤维织物增强混凝土薄板力学性能试验研究

结合课题,研究了正交碳/玻璃纤维织物增强混凝土薄板的三点抗折受力性能。试验表明,用纤维织物增强混凝土薄板,具有较高的极限承载力,薄板的裂缝宽度减小,挠度增大,且具有良好的变形性能。对纤维织物浸胶后,会明显改善纤维织物与混凝土之间的界面粘结性能。并根据试验结果,分析了纤维织物增强混凝土的弹性性能。     

深井巷道挠曲褶皱性底臌机理与控制技术

为研究巷道底臌的破坏机理,提高底板岩层的长期稳定和控制,保证矿井的运输生产正常,采用理论推导的方法,分析了巷道底板滑移线场、极限载荷和速度的运移演化特征,对大屯矿区千米深井层状岩体挠曲褶皱性巷道的底臌机理和控制手段进行了探讨。结果表明:巷道宽度和底板岩层内摩擦角是影响巷道底板应力区分布特征的主要因素,给合推导出的反底拱锚固梁力学模型可以对底板支护强度和锚固参数进行设计,可有效控制底臌。特别对于深井层状岩体巷道底板支护强度应达到0.4 MPa时,底板岩层可达到长时稳定,孔庄煤矿2 a期巷道底臌量小于10 mm,表明研究成果具有较强的可行性与实用性。     

碳纤维布抗弯加固钢筋混凝土梁的耐火极限分析

编制了碳纤维布抗弯加固钢筋混凝土梁的温度场计算程序和耐火极限分析程序,通过数值分析结果与试验结果的对比,初步验证了程序的有效性。利用上述程序,针对高温下加固梁的受弯破坏形态,就不同构件跨高比、防火涂料厚度、受拉纵筋配筋率、碳纤维布加固量、混凝土保护层厚度、荷载比等共计1728种工况进行了大量计算分析,同时考察了各参数对加固梁耐火极限的影响规律。在此基础上,建立了加固梁的耐火极限简化预测方法。研究结果表明,加固梁的耐火极限随防火涂料厚度、混凝土保护层厚度和受拉纵筋配筋率的增加而逐渐增大,同时随荷载比、碳纤维布加固量和跨高比的增加而逐渐减小,其中荷载比的影响最为显著。     

直角柔性铰链的力学特性

为了深入分析精密传动用柔性铰链的机械性能,在研究常用结构形式柔性铰链力学特性的基础上,对变形敏感的直角柔性铰链的力学特性进行了分析．建立了直角柔性铰链空间力学模型,推导了空间刚度矩阵表达式．在此基础上。从柔性铰链基本结构尺寸等方面研究了影响柔性铰链刚度性能的因素,研究发现影响柔性铰链变形性能的刚度系数与柔性铰链几何尺寸参数和构成柔性铰链材料的弹性模量密切相关．研究表明,当柔性铰链的有效长度增加或材料的弹性模量降低时,其各方面的刚度系数均有不同程度的降低．研究工作对深入分析柔性铰链力学特性、优化设计压电驱动器结构,提高其综合性能具有一定的意义．     

基于有限元分析的超声椭圆振动切削装置设计

超声椭圆振动切削技术(Ultrasonic Elliptical Vibration Cutting, UEVC)是近年来发展起来的一种超精密加工技术,其加工装置的结构设计是当前研究的难点之一。本文通过分析现有的超声椭圆振动切削装置,设计了一种基于圆弧型柔性铰链结构的超声椭圆振动装置,利用有限元分析工具对该装置进行模态分析,找出了影响其谐振频率的关键结构参数并用全局优化模块优化参数,使装置的某一阶纵振和弯振模态的谐振频率一致,同时对该装置进行了多场耦合分析以预测不同相位下的刀尖运动轨迹。仿真分析表明,后盖板长度的变化会引起纵振和弯振模态谐振频率的显著改变,而底座厚度的变化对纵振和弯振模态的谐振频率几乎都没有影响,顶端长度的变化仅对弯振模态的谐振频率有一定程度的影响。基于上述仿真分析及优化,制造出UEVC装置的样机并测量其谐振频率和振动特性,测量结果显示该装置的谐振频率测量值与仿真结果吻合较好,所开发的装置能在谐振状态下输出椭圆轨迹,同时可通过调节施加电压的幅值和相位来使刀尖输出不同的椭圆轨迹,能用于脆性材料微结构曲面的加工。此外,对该超声椭圆振动切削装置施加频率与装置谐振频率一致的交流电时,其纵振和弯振的振幅将随电压幅值的增加而线性增大,其中弯振振幅对电压幅值的变化更为敏感。     

剪切干涉仪精密相移系统的研制

设计了一种用于迈克尔逊干涉仪横向剪切相移测量的精密相移系统。该系统采用压电陶瓷驱动器作为驱动元件,通过柔性铰链平移机构推动反射镜实现无摩擦、无间隙微位移。采用电容传感器进行位移反馈测量,利用单片机系统作为中央处理器进行PID闭环控制以实现高精度相移。对相移系统的行程及定位精度进行了测试,当输入阶跃位移信号为80nm时,相移系统输出位移精度小于3nm。当相移系统连续位移2μm,每步位移为80nm时,其输出位移的定位精度小于5nm。实验结果表明,相移系统的行程与定位精度满足剪切干涉仪设计要求。     

红外离轴系统金属反射镜设计与分析

随着单刃金刚石数控车削技术的不断提高,越来越多的红外系统选用金属作为反射镜材料以提高系统的性价比。同共轴光学系统相比,离轴光学系统的反射镜结构和装调更为复杂,为了深入研究金属反射镜在红外离轴系统中的应用,提出了一种集 Kinematic 定位和柔性去应力相结合的轻量化金属反射镜结构。首先从金属结构件的加工特点出发,分析了金属反射镜的轻量化形式和安装结构;接着针对某离轴反射系统中口径最大的离轴主镜,按照各设计要素建立了金属反射镜结构模型;最后采用有限元仿真分析方法,在各种工况下,对该主反射镜进行了详细的分析,结果均满足光学设计要求。     

LET柔性铰链的等效刚度分析及其参数优化

分析了表示LET柔性铰链转动能力的扭转等效刚度,为确保铰链的转动精度提出了拉压等效刚度的概念并推导出其计算公式。以LET柔性铰链的结构参数为设计变量,提高转动能力和转动精度为目标,建立了铰链的优化模型;采用模拟退火法实现了LET柔性铰链的参数优化,并对优化前后铰链的转动性能进行了分析比较。结果表明,优化后铰链的转动能力和转动精度比优化前都有了明显提高。