基于空间模型技术的新型正交5-DOF并联机床的运动学传递性能分析

提出了一种新型正交5-DOF并联机床,研究了这种新型机床的运动传递性能.推导出这种机床的运动传递平衡方程,定义了运动传递性能评价指标、速度各向同性性能评价指标及各全域性能评价指标,应用空间模型技术,绘制了各全域性能图谱,为这种新型正交5-DOF并联机床的参数优化奠定理论基础.这种新型正交5-DOF并联机床具有结构简单、承载能力强、初始装配位姿解耦、工艺性好等优点,适用于空间曲面(磨具、叶片等)零件的加工及气囊抛光等领域.     

并联机床主运动模块设计的研究

提出了一种新型模块化并联机床的结构模型，采用并联机构实现了机床的主运动。利用机构尺寸型空间模型理论，研究了机床主运动模块平均二自由度机构的运动特性，给出了机构运动学的正反解。研究表明，末端执行器的奇异位形形式与机构尺寸有关，而机构存在着3种类型的奇异位形，其最大工作空间取决于并联机构两支链中较短杆的长度，研究为快捷地设计开发三轴或多轴并联机床提供了基础理论。     

并联机床研究趋势及我国发展现状分析

并联机床是一种完全不同于传统机床的新一代机床，目前国内外对并联机床的研究趋势主要集中在并联机床机构学理论及相关理论研究、并联机床精度和可靠性研究、并联运动机床开放式数控系统的研究、并联机床组成标准模块和关键基础件的研制等。我国较早地对并联机床进行了研究并取得了较为显著的成果。     

6-THS型并联机床结构参数设计理论与方法

并联机床具有模块化程度高、重量轻、速度快和造价低等优点。该文以６－ＴＨＳ型并联机床结构为对象，研究其设计理论与方法。定义了并联机床的初始位形，构造出并联机床处于初始位形时的局部灵活度解析模型，并以此为基础提出了运动学设计的最优构形。基于上述分析结果，提出一种并联机床尺度参数综合方法。该方法兼顾运动终端实现姿态的能力和灵活度两方面的要求，保证了所设计的机床满足制造领域的基本要求。利用该方法进行工程设计计算，结果证明该方法可行。     

并联机床机构的分析

介绍了并联机构的产生、发展及其应用，阐述了并联机床的发展，并对并联机床机构进行了位置、运动及其空间分析。     

基于ActiveX技术的3-TPT并联虚轴机床运动仿真

根据最新研制的3TPT并联虚轴机床的机构组成,对其进行了运动分析,建立了虚轴机床的运动模型,并得到了并联机构的运动学逆解表达式,同时还得到了该并联机构的运动学正解表达式·利用MDT提供的ActiveX操作机制,应用面向对象方法和ActiveX技术,进行了3TPT并联虚轴机床的运动仿真,提出了运动仿真的具体实施方法和过程·在VisualBasic开发环境下,完成了仿真程序编制工作·通过实际仿真证明:该并联机构具有运动学正反计算简单、易于实现实时控制及工作空间大等优点     

并联运动机床运动学和动力学分析与仿真

以4 XP XU YY U X型并联运动机床为例,采用影响系数法建立了运动学分析的数学模型,利用Lagrange方程求解出动力学模型,为其它理论分析奠定基础。同时以虚拟样机软件ADAMS为工具,建立了并联机床的仿真模型,并对并联机床进行了动力学分析,获得了并联运动机床的动态特性,从而完善并优化了并联运动机床的系统设计。     

一种新型三自由度并联机床的概念设计与运动分析

根据螺旋理论系统分析了 机构的运动特点,并提出了一种能实现三维移动的 并联机床。利用坐标变换法建立了该并联机床的位置和速度解析方程,有8组显式的位置正解和反解,并推导出了机床的正、逆雅克比矩阵。     

二并联数控螺旋面钻尖刃磨机床的动力学仿真

研制了一种新型二并联数控螺旋面钻头尖刃磨机床.该机床的数学模型简单,计算方便,易于实现实时控制.介绍了该机床的结构形式和特点,并用拉格朗日方法建立了二并联数控螺旋面钻头尖刃磨机床的动力学模型.以此为基础,在Matlab/Simulink环境下实现机构的动力学动态仿真.仿真得出的时间曲线能够直观地反映出二并联数控螺旋面钻头尖刃磨机床在工作状态下直线电机的驱动力以及动平台运动参数的变化情况.仿真结果表明,该并联机构动力学特性良好,具有极大的实用价值.     

并联机床虚拟样机的概念设计

构型设计和尺度设计是并联机床设计的关键。该文针对并联机床虚拟样机开发中的构型设计展开研究,给出了并联机床虚拟样机设计流程和系统结构,提出了并联机床虚拟样机概念设计的集成设计方法,该方法集成了4种相辅相成、互为补充的并联机床构型设计方法,举例说明了设计要求输入、运动分配规划、概念设计、运动学分析设计和三维实体建模仿真等关键问题的解决方案。开发了集成化、可视化的并联机床虚拟样机概念设计软件包。     

双叉式叶尖结构对风力机流场特性影响的数值模拟

以波音737MAX机翼的双叉式叶尖结构为风力机叶尖改型设计思路,设计出双叉式叶尖结构风力机,利用计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)进行数值计算.结果 表明:双叉式叶尖结构风力机叶片压力差、叶尖线速度小于未改型风力机叶片,但上叉与下叉压力差总和大于未改型风力机叶片,增大了双叉式叶尖结构风力机总输出功率,主要影响因素为叶尖开叉角度.通过风洞实验验证了数值模拟的合理性,实验和数值模拟表明双叉式叶尖结构风力机尾迹轴向速度损失小于未改型风力机.     

自由曲面六轴联动砂带磨削机床试验

提出了一种以汽轮机叶片为典型对象的自由曲面高效精密加工方法,建立了基于砂带磨削原理的自由曲面六坐标联动磨削与抛光系统,研究了该机的关键技术如双摆动磨头、自由曲面磨削数控编程软件和冷缺排屑系统,在此基础上利用该机对叶片表面进行了六轴联动砂带磨削抛光试验验证,为确定合理的汽轮机叶片抛光工艺参数提供了依据。     

基于PRO/E的混流式水轮机叶片的三维造型

针对混流式水轮机叶片形状的复杂性给其三维实体造型带来的困难,以混流式转轮叶片二维木模图为基础,基于PRO/E软件的三维建模功能,采用从点到线、线到面、面再到体的方法,对混流式水轮机叶片进行三维造型.为了提高造型的准确性,用切割的方法对叶片进水边、上冠及下环进行修型,从而可真实准确地得到木模图所表示的混流式水轮机叶片的三维实体造型.     

一种基于lightGBM框架改进的GBDT风力发电机叶片开裂预测方法

风力发电机叶片开裂直接影响风力发电机运行,采用梯度提升决策树算法与基于lightGBM框架改进的梯度提升决策树算法对风力发电机叶片开裂进行预测。对比分析了预测准确度与可行性。基于lightGBM改进的梯度提升决策树算法分析的风力发电机运行数据得出的预测结果优于梯度提升决策树算法,且对于风力发电机叶片开裂预测准确度较高,并具有实用价值。同时该算法能够大幅降低样本中的无效数据,减少计算量。其独立特征合并能够使得划分点特征数量降低,提高风力发电机叶片开裂预测的准确性。最后,风力发电机叶片开裂预测实验结果表明,基于lightGBM改进的梯度提升决策树算法取得了更好的预测结果,计算量更小且能够准确预测风力发电机叶片开裂故障。     

基于机器视觉的风力机叶片损伤检测系统

针对风力机叶片表面出现的磨损等早期损伤特征现象,传统损伤检测方法存在高成本低效率等问题,设计了一种基于机器视觉和图像处理相结合的风力机叶片损伤检测系统。通过搭建机器视觉实验平台完成风力机损伤叶片图像采集和处理,通过使用HSV进行颜色平面提取,卷积运算、高亮显示操作滤波,选用自动阈值分割方法中最小均匀性度量法进行阈值分割处理,最后通过数学形态学去噪处理,腐蚀、膨胀、开运算等操作完成特征提取,设计了基于LabVIEW的风力机叶片智能图像识别系统,通过对图像处理后的损伤特征识别效果调试,完成性能测试。实验结果表明,基于该算法处理后的图像在设计的识别系统内准确识别率达到92.3%,并对裂纹损伤进行目标测量得到实际长度且绝对误差最大为3mm。该系统满足叶片检损的要求,实现对风力机叶片表面裂纹、轮廓磨损等损伤的图像处理和识别,并对损伤处进行标记、计数和测量,实现无损探伤,为兆瓦级风力机叶片损伤检测提供方法借鉴和图像处理、系统设计的技术支持。     

高精度可调距螺旋桨强力数控砂带磨床的设计及应用

针对目前国内船用可调距螺旋桨(简称调距桨)制造中落后的手工打磨工艺现状,提出了一种利用数控砂带磨削技术实现调距桨复杂型面的高效加工方法,并设计了四坐标联动的强力磨床,重点介绍了该磨床的关键技术如强力砂带磨头的设计、调桨砂带磨削数控编程软件的开发等,最后利用该样机对桨叶表面进行了强力砂带磨削应用试验,为确定合理的船用螺旋桨强力高效砂带磨削工艺参数与应用提供了参考依据。     

涡轮叶片参数化结构设计平台的开发

针对航空发动机涡轮叶片的结构特点,提出一种UG(Unigraphics NX)混合参数化建模生成涡轮叶片的方法.利用UG提供的4种二次开发工具及VC++程序设计语言,在UG环境下,完成涡轮叶片参数化结构设计平台的开发,并给出应用实例.     

大型风力机柔性叶片在运行工况下的内力分析

为了准确地模拟柔性叶片在运行工况下叶片危险截面的内力,进行叶片的强度与刚度分析,并考察叶片的振动对气动载荷与气弹响应的反馈,以美国可再生能源实验室(NREL)发布的5 MW近海风力机为研究对象,建立了包含气动模型和系统的动力响应模型两部分的柔性叶片非线性气动弹性力学模型。采用计算多体系统动力学理论,基于Roberson-Wittenburg建模方法,结合叶素动量理论,建立了柔性叶片的气弹耦合方程,实现了叶片的气弹耦合时域响应分析。算例计算了NREL的5 MW近海风力机在紊流风速作用下,叶片各截面的挥舞、摆振和扭转方向内力矩的时域响应。研究成果对于叶片强度与刚度校核与优化设计有重要的应用价值。     

涡轮弯扭叶片的几何造型

现代涡轮叶片是弯曲、扭转、变截面复杂流线型面,一般无法解析表达,为满足叶片型面数控加工要求,针对给定若干叶片截面上型值点的情况,采用节点号参数化双三次Ｂ样条插值曲面对完整弯扭叶片进行三维造型,并提出考察造型型值点网格密度是否满足加工精度要求的判断准则,实际加工证明,此算法简洁,稳定,适合涡轮叶片加工的工程需要。     

汽轮机叶片参数的多目标优化设计

由于制造误差和不平衡力的作用,汽轮机叶片的周向气动力除合成一个力倡外,还合成一个横向力,这个横向力使转子发生进动,在一定条件下会使转子失稳,是转子的一个自激激振力。为保证机器正常工作,应对汽轮机叶片参数进行多目标优化、本文首先导出了力偶和激振力的公式,建立了汽轮机叶片参数的多目标优化设计的数学模型,提出了求解该模型的算法,并给出了算例。