一种伺服机构刚度计算方法

伺服系统机械刚度的好坏不仅是影响其抵抗外部干扰能力的重要因素之一,同时也对整个系统的控制性能起着决定性的作用。提出了一种伺服系统机械刚度的计算方法,以电动舵机为例,详细推导了组成系统各传动机构的机械刚度与整个系统机械刚度的数学关系,指明了在研究伺服系统刚度时忽略前级传动机构刚度的两个前提条件。     

大惯量下电动伺服机构非线性特性与控制方法研究

针对高超声速飞行器非线性影响飞行姿态控制问题,分析了电动伺服机构中传动间隙、刚度、摩擦力矩等非线性因素的影响,并讨论了由间隙引起极限环的定义及产生条件。针对传动间隙引起的极限环振荡和较大惯量的翼面加剧振荡问题,建立了系统间隙极限环模型和非线性振动模型,并提出了间隙补偿器设计方法。重点研究了间隙、翼面转动惯量、刚度及干扰力对伺服控制系统的影响规律。通过在内环增加间隙补偿器的基础上,在外环引入速度、加速度负反馈设计方法,解决了大惯量舵面下控制系统抖动问题,仿真和试验结果证明了这一理论是正确的。     

伺服系统机械谐振机理与抑制方法分析

现今高性能伺服系统对系统带宽提出了越来越高的要求,而传动轴、联轴器、减速器等传动机构均存在一定的弹性,使得系统具有一定频率的谐振点.当系统带宽覆盖该谐振频率时,系统就会发生机械谐振现象.尤其对减速器等必然存在传动间隙的传动装置,间隙的存在极大地降低了传动刚度,并加剧谐振带来的危害.在分析伺服系统机械谐振产生机理的基础上,对目前国内外关于抑制机械谐振的各种方法进行了介绍与分析.针对舵系统应用背景指出了几种具有良好应用前景的抑制方法,并着重进行了分析与研究.     

星型齿轮传动非线性动力学建模与动载荷研究

本文建立了星型齿轮传动的弯扭耦合非线性动力学计算模型,模型中考虑了原动机和负载惯性,齿轮副的啮合综合误差,齿轮的偏心误差,时变啮合刚度以及齿轮的啮合间隙。采用适当的广义坐标变换,将线性恢复力和非线性恢复力共存的动力学方程组统一成矩阵形式,用数值解法获得了在有间隙非线性的情况下受强参数激励和多频激励的系统的动态响应和动载荷历程。最后给出了一个算例,讨论了间隙、齿频误差和偏心误差对齿轮系统的响应、动载荷以及各星轮的载荷分配均匀性的影响。并研究了刚度和误差激励和间隙的相互耦合关系,得出了对星型齿轮传动设计和制造有意义的结论。      

搅拌摩擦焊接机器人形变及载荷控制方法研究

基于搅拌摩擦焊接中搅拌头受力数学模型,利用Ansys Workbench建立了搅拌头的静力学模型。分析了焊接过程中前进阻力、侧向力、轴向力和扭矩对搅拌头应变影响,仿真结果表明,搅拌摩擦焊接过程中搅拌针的根部是主要的应力集中区域。合适的焊接方法与工艺对提高机器人搅拌摩擦焊接稳定性有很大帮助,对搅拌摩擦焊点焊、优化搅拌头设计和焊接工艺参数、热源和超声辅助、反馈测量补偿搅拌摩擦焊、改进机器人结构刚度和精度等载荷控制方法进行了详细阐述。结合工业机器人整体刚性较弱、加工作业时易引发颤振、关节减速器内部齿隙较大,提出了基于双电机传动的无间隙传动高刚性机械臂结构设计,并对机械臂刚度特性进行分析。     

扭转刚度对功率分流传动系统均载特性的影响

考虑齿侧间隙、齿轮副间的时变啮合刚度、齿轮偏心误差、轴的扭转以及支撑刚度等,构建了面齿轮-圆柱齿轮两次功率分流传动的动力学模型。利用传动构型的力封闭特点以及将轴的扭转角位移当量转化成线位移的方法,消除了系统方程中的刚体位移。采用Runge-Kutta数值仿真法求解了动力学方程,获得了传动系统的均载系数,并研究了各传动轴扭转刚度对均载系数的影响。结果表明:输入、输出轴的扭转刚度对系统各传动级均载特性几乎没有影响;均载系数对左、右分扭轴和双联轴的扭转刚度较敏感。在双联轴满足强度要求且扭转刚度取较小值时,左、右分扭轴扭转刚度的合理匹配可进一步提高系统的动力学均载特性。      

带惯性负载的阀控马达随动系统的非线性仿真

本文以 YMT-S型三轴飞行模拟转台为例,对带惯性负载的阀控马达随动系统的非线性进行了模拟计算机仿真。时间比例尺取 m=100。仿真的液压元件为:3 F 电液伺服阀和 YCM-27径向柱塞式液压伺服马达。通过模拟计算机仿真,观察了伺服阀的死区、磁滞与摩擦造成的滞环,流量与压力间的平方根律造成的非线性增益,阻尼非线性:伺服马达的库仑摩擦;转台刚度以及传动间隙对系统的影响。该系统结构如示意图1:本文第一部分为结构图及模拟计算机图的建立;第二部分为系统仿真结果与分析。     

超低温转台温控策略研究

针对超低温下电机及传动受力机构的性能下降问题,开展了超低温转台的温控策略研究,设计了超低温转台的被动、主动温控装置,以及与之配套的现场和远程测控系统。     

航空发动机承力系统抗变形能力评估

针对航空发动机承力系统的结构和力学特征,基于安全性设计要求,建立了整机承力系统抗变形能力的评估方法,分别从结构固有抗变形能力、稳态载荷下的抗变形能力以及瞬态冲击载荷下的抗变形能力3方面提出了当量刚度、间隙匹配系数、冲击放大系数3个评估参数.以典型高涵道比涡扇发动机承力系统为对象进行了抗变形能力评估.结果表明:以截面的等效刚度和承力系统最大等效刚度的比值作为结构当量刚度,以稳态载荷下整机系统各个截面的最小间隙与 最大间隙的比值作为间隙匹配系数和以瞬态冲击载荷与各个支点及安装节上支反力的最大峰值载荷的比值作为冲击放大系数,这3个参数均能较好地反映出整机承力结构的危险位置和极限载荷下的响应特征.最终的评估结果可以为承力系统结构方案设计和优化提供参考.      

提高机器人结构刚度及关节精度的方法

传统工业机器人具有工作空间大、结构紧凑、灵活性好等优势,已由早期的物料搬运、点焊、喷涂等操作逐渐应用于制孔、铣削、磨削等高精度金属切削加工领域。然而,工业机器人相比于机床刚性较弱,金属切削过程中的切削载荷使机器人末端刀具偏离期望的加工轨迹,外部激振力极易引发机器人颤振,影响机器人加工精度;此外,关节减速器内部齿隙也会严重影响机器人精度。对采用机器人刚度优化、机器人加工误差补偿、机器人传动间隙补偿、机器人加工振动抑制等提高机器人精度方法的研究现状做了总结,提出了两种提高机器人精度的机器人结构改进设计,分别为基于双电机驱动的无间隙传动机器人结构和基于四边形机构的高刚性机械臂结构,并对新型机器人的结构特点进行了阐述。     

虚拟转台实现

使用CAD软件建立转台台体机械结构的虚拟模型以获得机械台体的物理特性。将转台物理特性引入虚拟转台系统来进行虚拟转台的实时控制,并使用D irectX技术实现转台控制过程中的实时三维模型显示,从而实现虚拟转台的系统调试验证。     

多激励下某直升机传动系统动载特性

针对由弧齿锥齿轮和行星轮系构成的直升机传动系统,构建了纯扭振动模型,采用集中参数法建立了齿侧间隙非线性动力学方程.通过有限元方法求得了时变啮合刚度,采用4-5阶变步长Runge-Kutta法对动力学方程进行了数值求解,借助动载系数、相图、Poincaré截面图、快速傅里叶变换频谱图等分析手段,研究了传动系统在时变啮合刚度、齿侧间隙、综合传动误差、外载荷等多种激励作用下系统的动载特性.结果表明啮合刚度对传动系统的影响最大,动载系数最大值为1.5;齿侧间隙对系统响应特性的影响是有限的;啮合误差在一定程度上抑制了齿轮系统的振动;外载荷波动对不同速级的影响不同,动载系数最大值发生在并车传动.     

大型单轴转台两种轴系结构的有限元分析

利用INVENTOR软件对大型单轴转台进行三维实体建模,根据转台机械结构特点进行分析并结合本文的研究内容,对转台的各结构部件进行了合理的简化,采用有限元分析软件ANSYS建立了转台的有限元模型,对两种转台结构进行了静力计算、模态分析和谐响应分析,对分析结果进行了比较,并提出了两种结构的选用建议。     

结构刚度对带惯性负载的阀控马达随动系统的影响

在阀控马达随动系统中,执行元件(阀与马达)和负载(传动装置与转台)的惯性、结构刚度,决定了系统的结构谐振频率。本文寻求结构谐振频率与系统参数的关系。     

并车螺旋锥齿轮传动动力学参数二维域界结构分析

构建了并车螺旋锥齿轮传动含间隙非线性动力学模型,采用变步长Gill数值法对振动方程进行了求解。将胞映射法引入齿轮动力学全局性态域界分析中,获得了动力学参数二维域界解结构。分别考虑了系统在齿侧间隙、综合误差、时变刚度以及阻尼比等参数域界结构中的稳态特性,借助相图、Lyapunov指数（LE）、Poincaré截面、快速傅里叶频谱分析(FFT)等手段研究了齿轮系统在多参数域共同激励下的动态分岔行为,验证了胞映射法在齿轮动力学参数域设计中的准确性。结果表明:当阻尼比ξ∈［0.025,0.225］时,在间隙和综合误差激励下系统均通过倍周期分岔进入混沌;较大阻尼比有助于系统处于稳态周期域中;时变啮合刚度激励下,系统在周期域和混沌域之间发生跃迁,域界附近参数的微小波动将导致吸引子进入另一吸引域中。      

卫星测试转台方位轴传动链的优化设计

为了降低卫星测试转台研发成本同时满足传动的高定位精度要求,设计了基于双齿轮消隙机构和偏心套机构的转台方位轴末端传动机构改进方案。通过实物验证,实现了2T级卫星测试转台的定位精度的要求,相比原传动链减少了50%的制造周期和65%的制造成本。     

基于滑毯式货运系统同步性的传动分系统刚度计算方法研究

在散装货物装/卸载时,传动分系统刚度与滑毯式货运系统传输同步性存在密切关系。系统设计时,传动分系统刚度设计不合理,将导致滑毯在移动过程中与其连接的同步带载荷不均,进而影响滑毯移动的同步性,最终对系统正常运行造成重大影响。本文基于系统满载情况下对传动分系统刚度开展分析研究,提出基于系统传输同步性的传动分系统刚度计算方法,为滑毯系统设计提供依据,更为同类型产品或系统的同步性设计提供思路和方法。     

某型随动系统传动链结构刚度问题研究备

在某型随动系统调试过程中,系统终端负载的高低指向角出现震荡现象．经分析,高低传动链路结构刚度不足导致了终端负载的高低指向角震荡．本文对该系统的高低传动链路结构刚度进行了分析研究工作,并给出了优化方案．     

基于遗传算法的转台结构有限元优化设计

高精度飞行三轴转台作为一种半实物仿真模型,影响其精度的因素主要包括各种非线性环节和台体本身的机械特性。非线性环节包括摩擦模型的不确定性,各种干扰力矩和三轴之间的惯量耦合等,而机械特性主要包括台体的机械加工精度、三轴之间的安装垂直精度以及台体的刚度特性。本文主要考虑提高台体的刚度特性来对台体进行结构优化,并采用智能优化方法—遗传算法求解出台体结构的最佳截面尺寸。     

三轴飞行模拟转台控制系统设计

本文简要介绍了三轴飞行模拟转台在直升机飞行控制系统地面模拟试验中的作用,重点阐述了三轴飞行模拟转台控制系统的基本原理、结构框图和系统设计要求,以及该转台控制软件的设计方法。