蓝牙技术在工业控制系统中的集成和开发

针对现代工业控制系统对无线通讯技术的需求,分析了蓝牙协议栈,介绍了蓝牙无线通讯技术在工业设备控制领域中的集成和开发技术,包括通过通用异步接收/发送器UART(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter)使用蓝牙主机控制器接口HCI(Host Controller Interface)的指令分组、事件分组和数据分组实现设备控制器对蓝牙芯片的操作.说明了建立蓝牙网络所必须的两个步骤:主站发现从站的存在和主站与从站建立连接.介绍一个开发实例:数控机床无线手持操作器,采用蓝牙技术代替电缆连接,系统包括自动连接、模式选择、超时报警等功能;设计了通过无线传输的有效数据包格式,并对电子手轮脉冲的编码与译码进行了分析.      

平纹机织多元多层碳化硅陶瓷基复合材料的等效弹性模量预测

 针对平纹机织多元多层碳化硅陶瓷基复合材料,按照“从底向上”的顺序考虑了纤维丝/界面/基体尺度以及纤维束/基体/涂层尺度下的微结构有限元模型。采用能量法依次进行了两个尺度上的等效性能计算,首先在纤维丝/界面/基体的尺度上计算了纤维束的等效弹性参数,然后将这些参数代入到纤维束/基体/涂层尺度微结构模型中,计算得到复合材料的整体弹性常数。数值计算结果与实验结果吻合较好,验证了所提计算方法以及模型的有效性。     

Experimental study on rotary ultrasonic vibration assisted drilling rock

Traditional rotary ultrasonic vibration drilling rock (f_z < 2A) is an effective drilling rock method, but its feed rate is limited by the ultrasonic vibration amplitude, resulting in lower drilling efficiency. In this paper, based on the requirements of drilling efficiency in the asteroid sampling mission, the process method of rotary ultrasonic vibration assisted drilling rock (f_z > 2A) was proposed. The mechanism of ultrasonic vibration assisted drilling rock was analyzed, and the propagation of ultrasonic energy in the process of ultrasonic vibration assisted drilling rock was analyzed. Using the small diameter cemented carbide triangular bit as the drilling tool, the comparative test of ultrasonic vibration assisted drilling and traditional drilling of sandstone, marble, and basalt was carried out. The experimental results showed that there was a specific feed rate range for each type of rock, so that the weight on bit required for ultrasonic vibration assisted drilling was less than that of traditional drilling. With the increase of firmness coefficient of sandstone, marble, and basalt, the ratio of weight on bit to feed rate was increased, and the effective feed rate range of ultrasonic vibration assisted drilling was reduced. The ultrasonic vibration assisted drilling rock (f_z > 2A) was one of the alternative methods for drilling rock on the asteroid surface.     

自由曲面侧铣刀具轮廓与轨迹同步优化方法

针对自由曲面侧铣加工中轨迹规划困难、加工精度难保证等问题，提出了一种自由曲线母线类刀具的外形轮廓设计方法。该方法在优化刀具轮廓的同时，充分考虑了加工过程中的工件精度和刀轴光顺性问题，实现了自由曲线母线类刀具的形状设计和对应侧铣加工轨迹的生成。首先，通过分别定义刀具轮廓母线和刀轴轨迹面实现对刀具形状和侧铣加工轨迹的表达，并由此计算切削行上刀具工件干涉量来评价加工误差，以刀轴轨迹面能量评价刀轴光顺性，建立了基于加工误差和刀轴光顺性的刀具轮廓与加工轨迹的同步优化模型；其次，为实现对同步优化模型的求解，给出了基于序列逼近法的求解策略，以及优化初值中刀轴轨迹面控制参数和刀具轮廓控制参数获取方法；最后，分别通过加工轨迹规划实验和刀具轮廓设计实验，验证了本文算法在在自由曲面四轴侧铣加工刀具轮廓设计与加工轨迹优化中的正确性及有效性。研究成果为提高自由曲面类零件侧铣加工精度、实现侧铣加工刀具轮廓设计及侧铣加工轨迹规划提供了一种有效的方法和手段。     

基于可行图的五轴在机测量探针轴向优化方法

针对不同探针轴向下红宝石球上触碰点会引入不同预行程误差导致标定精度和效率低的问题，提出了一种用于优化在机测量探针轴向的可行图构建方法。首先，根据包围盒算法计算各个测量点处免干涉的探针轴向。接着，利用机床运动学链建立红宝石球上触碰点与机床旋转轴的关系，进而构建机床转台旋转角度的可行图。为了提升检测精度，以减少红宝石球上触碰点和机床旋转轴方向变化为原则，优化测量路径上探针轴向，满足无干涉且红宝石球触碰点最少的条件。最后，以离心式叶轮为例进行验证，采用此方法不仅能保证红宝石球上触碰点个数最少而大幅度缩短标定时间，还能减少引入的机床误差量而提升测量精度，实验结果证明该方法重复性好、可行度高。     

Stewart机床运动学分析

运用多体系统理论研究了6-SPS型Stewart机床机构和丰田型Stewart机床机构的运动学,建立了相应的零级（位姿）和一级（速度和角速度）运动学方程,获得了两种Stewart机床机构的雅可比矩阵。运用多体系统通用分析软件对Stewart机床的运动进行了仿真计算,为后续研究等奠定良好基础。     

STK用于网络环境下仿真的实现方法

卫星工具软件STK(SatelliteToolKit)是进行卫星系统分析和仿真的有效工具,其重要模块之一STK/Connect可提供用户在客户机/服务器环境下与STK连接的功能,满足系统对网络通信的要求。该文在深入研究STK/Connect的核心技术的基础上,将其应用于空间信息传输仿真演示系统,成功地实现了动态组网的效果演示并取得了良好的效果。     

多元基体抗烧蚀炭/炭复合材料的微观结构分析

采用光学金相、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、高分辨率电子显微镜多种微观结构分析手段，对多元基体C／C复合材料微观结构进行了研究。结果表明，采用的液相浸渍法制得的多元基体C／C复合材料，具有良好的微观、界面结构。     

基于能量输入与耗散关系的机床一维轴热变形预报研究

通过分析一维主轴热传导差分模型,建立起基于反馈原理的机床能量输入、输出的热变形预报模型。并分别建立了一维和二维结构热变形预报模型,对比发现该模型具有较高的预报精度,由此预见其对预报整体机床热变形具有重要意义。     

飞机蒙皮多点成形用复合柔性垫层的结构参数优化

 使用柔性垫层是抑制和消除多点模拉形过程中零件表面缺陷的重要措施。针对常规橡胶垫层的不足,提出了一种以橡胶为基体以金属板条为加强结构的复合结构垫层,对其进行了有限元建模和分析,并从垫层变形控制角度对加强结构的设计参数进行了优化。分析结果表明,加强结构中金属板条宜薄不宜厚,但厚度太薄则无法有效抑制零件的表面缺陷,应控制在0.5 mm左右。而较宽的加强材料的宽度也有利于提高垫层的性能,但过宽的板条会影响垫层的贴模能力,应控制在钉杆截面宽度的80％左右。