计及尺寸公差和配合的平面连杆机构优化设计

分析了设计与制造过程的关联性,考虑了杆长公差和孔轴配合对系统运动精度的影响,基于蒙特卡罗算法,提出了计及公差和配合的平面连杆机构优化设计方法,预测了制造后机构运动的误差.优化设计了含间隙连杆角位移机构,与经典的模糊稳健优化设计及稳健优化设计相比,误差的均值和标准差变化一致,说明了所提方法的有效性;将其拓展应用于不同配合的间隙模型优化,实现了设计阶段对机构运动误差范围的预测,为机构优化设计提供了一套可量化的评价体系.     

提升机电机械盘式制动器的间隙与压力控制

制动间隙调节和正压力控制是电机械盘式制动器设计和实现的关键问题。通过对矿井提升机电机械盘式制动器的分析,建立了包括电机、减速器、碟簧及螺纹副的数学模型。使用遗传算法和模糊控制律优化比例-积分-微分控制器(proportional-integral-derivative, PID)的参数选择。针对制动间隙和正压力控制,将具有自整定功能的PID应用在矿井提升机电机械盘式制动器。对比仿真与试验结果,讨论了控制器的性能。试验表明：制动间隙调节时间为0.8 s,上升时间为0.4 s,稳态误差为4%;制动器正压力与电机电压呈线型关系,模糊PID控制器能够将制动正压力控制在目标范围内,具有很好的跟踪性能。     

注塑成型工艺多目标稳健设计及优化算法

在注塑成型过程单目标稳健设计的基础上,提出了成型质量特性均值及标准差的双目标稳健设计模型以及成型多质量特性的多目标稳健设计模型,提出了基于Pareto最优的混合交叉变异的多目标蚁群算法.在结合实例的研究中,针对某遥控器上下盖的注塑成型工艺参数设置分别建立了翘曲量均值及标准差的双目标稳健设计模型和最大翘曲量及最大体积收缩率的多目标稳健设计模型,再利用混合交叉变异的多目标蚁群算法进行求解,求解结果与non-dominated sorting genetic algorithmsⅡ(NSGAⅡ)算法比较,得出部分算法性能指标优于NSGAⅡ算法.利用多目标稳健优化得到的工艺参数进行实际注塑成型,得到的塑件制品成型质量好并且波动较小.     

平面四杆机构的动力学概率分析

在平面连杆机构运动学概率分析的基础上,建立了平面连杆机构动力学参数的概率分析模型,给出了平面四杆机构运动副反力的概率数字特征值计算公式,并以一简单平面铰链四杆机构介绍了此模型的使用.整个模型以矩阵形式表达,避开了对机构输出表达式直接微分时复杂的数学运算,成功地解决了机构输出参数误差的相关性问题.     

矿用救援机器人悬架平衡机构建模与仿真

为了提高矿用救援机器人的平顺性和越野性,将被动适应式空间平衡连杆机构与履带行驶机构相结合,根据对角线对称布置和中心线对称布置两种空间平衡连杆机构,分别设计了矿用救援机器人悬架。基于笛卡尔坐标系建立了两种悬架多刚体模型,计算其自由度为2,表明两种悬架均具有差动性能;通过几何方法推导出对角线对称的悬架具有线性均化作用。在Recurdyn多体系统仿真环境下进行运动学仿真,并使用蒙特卡洛法进行试验,对试验结果进行线性回归分析,结果表明:所设计的两种矿用救援机器人悬架均具有差动性能;与中心线对称的空间平衡连杆机构悬架相比,对角线对称的空间平衡连杆机构悬架还具有线性均化能力,因此,采用对角线对称的空间平衡连杆机构悬架。所设计悬架的零部件布置于隔爆机箱外部,不必考虑悬架与隔爆机箱的密封,简化了结构设计,满足矿用救援机器人运动功能的需求。     

平面轨迹机构多目标的运动精度可靠性评价

提出了一种多尺寸概率综合法,对考虑构件杆长公差和运动副间隙的平面轨迹机构进行了运动学设计.构建轨迹点运动误差的概率模型,以运动精度最大失效概率最小化为目标,将可靠性和运动无缺陷作为性能概率约束,建立了机构运动精度可靠性概率优化设计数学模型,并验证了模型的有效性.在满足给定运动输入输出关系的前提下,优化出了各配合方案的最优杆长及允差等设计参数.根据铰点配合方案及优化获得的杆长尺寸公差均值,得到了不同铰点配合间隙对机构运动精度可靠度的影响程度;结合预估制造成本,进行方案综合评价.研究结果表明铰点B,C,A和D的配合间隙对机构运动精度可靠度的影响程度依次增大.兼顾成本和可靠度,给出了最优设计方案.     

柔性测量臂运动学建模及参数标定方法

利用局部指数积模型,建立了6自由度参数的运动学模型,克服了传统D-H模型只有4自由度参数的缺点,考虑了沿Y轴平移和绕Y轴旋转2个自由度运动学参数的误差对测量精度的影响.以单点测量值的标准差为目标函数,采用基于模拟退火的粒子群优化算法,通过全局寻优,避免了最小二乘法在求导和求逆时产生的较大计算误差,从而优化出运动学参数的标定值.实验结果表明,所提出的新模型及新运动学参数标定方法可以将柔性测量臂X、Y、Z轴的重复性精度分别提高95.91%、96.42%和96.10%.     

铁道车辆制动系统防滑控制仿真与试验研究

通过建立铁道车辆单轮对运动学模型、轮轨蠕滑力模型、制动过程的制动力开环与闭环控制模型,分析了单轮对制动工况下的防滑控制仿真方法.针对电空直通制动系统防滑单元,基于DSHplus软件建立了气路仿真模型与防滑控制策略仿真模型,通过与Matlab联合仿真,分析了电空直通制动系统防滑单元的气路特性与控制参数的选择,研制了制动防滑单元并进行了相关试验,结果表明,该仿真模型可用于模拟轮对制动过程的滑行工况,可用于防滑单元的集成设计与参数优化.     

组合取样估算疲劳失效概率

本文提出依据随机参数的均值和标准差取值,将各随机参数取值组合后再用模拟法计算失效概率.     

一种可控机构式码垛机器人的间隙误差补偿

基于可控机构的理念,以提高承载能力和运动精度为目的,设计出一种新型可控式码垛机器人。在此基础上,考虑受力变换频繁的两关节处的运动副间隙,依据连续接触模型建立含间隙可控码垛机器人的运动误差模型。利用改进的粒子群算法优化驱动杆位移参数,进而补偿了由运动副间隙引起的结构误差。结果表明,该方法能有效补偿间隙误差,可较好提升码垛机器人的运动精度。     

基于WEB房车制动器CAD系统的设计与实现

采用B/S和C/S混合结构,将JSP,Servlet技术与商用CAD系统的二次开发技术相结合,构建了房车制动器CAD系统.系统具有支持制动器的结构参数优化、稳健设计、虚拟试验、虚拟装配等功能.给出了系统的框架结构,对组成系统的各个功能模块进行了详细介绍.运用制动器与整车性能的匹配理论,对制动器进行选型分析,给出了整车匹配模块的算法流程图;以制动效能为目标,建立了制动器优化设计数学模型,确定了制动器的主要结构参数.将基于损失模型的稳健设计方法应用于制动器的设计,将基于响应面模型的稳健设计方法应用于电磁体的设计,提高了制动器设计质量;为实现电磁体表面均匀磨损和抗旋转趋势,提出了非对称结构电磁体的优化设计方案.     

特大型电动轮矿用自卸车联合制动特性研究

为了研究特大型电动轮矿用自卸车下坡联合制动时的制动特性,分析联合制动时电阻栅能耗制动及液压多片湿盘式制动器制动功率的分配,以湘电重装满载整车重量达520t的自卸车为研究对象,建立了自卸车电阻栅能耗制动及液压多片湿盘式制动器联合制动系统动力学模型,利用Mtlab/simulink对该自卸车在不同下坡坡道上的紧急联合制动进行了数值分析计算,获得制动特性曲线.结果表明:初速度为30 km/h时,在不高于10％的坡度下紧急制动距离不超过21 m;平均比制动力在不同坡道基本保持不变,最高值为0.35左右;后轮比制动力大于前轮比制动力,侧滑、跑偏的可能性大于转向失控的可能性;当满载重心向后轴移动时,平均比制动力保持不变,前后轮比制动力差距减小,可有效利用地面粘着力;电阻栅能耗制动与液压多片湿盘式制动器的平均制动功率之比约为2:3.研究表明该联合制动系统可有效减轻主制动器负荷,提高制动效能,延长主制动器使用寿命.     

基于蒙特卡罗法的轨迹再现转向机构稳健性设计

对于转向梯形机构,以转向过程的运动精度为目标函数,以主销中心距、轴距、转向梯形底角和转向梯形臂长度四个参数作为设计变量,以最小传动角及最大角度误差作为约束,建立了基于响应面方法的稳健设计数学模型. 应用具有正态分布参数的蒙特卡罗稳健设计方法,对汽车转向机构进行了优化设计. 比较了确定性优化方法与蒙特卡罗方法的设计结果. 在转向角度误差相差不大的情况下,应用蒙特卡罗方法设计的转向机构最小传动角大,系统的传递性能及运动性能好,并且当设计变量出现微小变化时,能有效保证转向系统的运动轨迹.     

少齿差金属橡胶复合摆线齿轮副动态特性分析

金属橡胶具有很强的变形补偿能力,可帮助实现高精密传动。介绍了复合摆线齿轮副的结构及原理,建立了齿轮副的三维模型,并在ADAMS中建立起此金属橡胶齿轮副的刚柔混合模型后进行动力学仿真,分析了弹性模量变化、双联齿轮间隙及两对齿轮副中心距对少齿差复合摆线齿轮副角速度、角加速度、啮合力和传动误差的影响,同时对比分析了刚性、刚柔复合2种齿轮副输出轮角速度以及传动误差的差异。结果表明增大少齿差齿轮副中心距、适当增大金属橡胶弹性模量和双联齿轮间隙可减小振动波动,刚柔复合摆线齿轮的角速度和传动误差整体波动均比刚性齿轮副小,说明金属橡胶在新型NN型两级少齿差齿轮副中起到了减振效果。     

基于μC／OS-II的矿用新能源电机车液晶显示系统

针对矿用新能源电机车在运行过程中对参数显示的要求,设计了一种基于嵌入式μC/OS-II的矿用新能源电机车液晶显示系统。设计了包括液晶显示和CAN通信在内的硬件电路,对μC/OS-II系统进行了移植,在此基础上完成了系统的软件设计。通过对液晶显示系统测试,显示该系统能够准确地实现电池参数显示功能,验证了基于μC/OS-II的液晶显示系统设计符合矿用新能源电机车对于参数实时、准确显示的要求。     

运动机构的鲁棒优化设计方法

为了解决设计中存在的公差与实际制造中的误差经常引起运动机构的实际性能发生波动甚至发生变异的问题,通过构建设计目标机构的目标函数鲁棒性和约束函数鲁棒性,将鲁棒优化设计方法应用到运动机构的设计中。通过对四杆机构的摆杆、机架尺寸发生波动时的运动响应进行鲁棒优化计算,与传统设计方法得到的优化解相对比,鲁棒优化设计解能够使设计的运动结构具有更加稳定的性能。算例表明,鲁棒优化设计方法能够有效降低参数波动对运动机构性能的影响,是解决该类问题的有效途径。     

载货汽车制动蹄片温度监测方法研究

为实时掌握载货汽车制动蹄片温度变化状况,研究一种用于监测制动蹄片温度的方法. 通过运动分析找出制动蹄片位移最大位置,从而获得温升最大位置,也即蹄片温度监测点;利用传感器、数据采集模块、数据处理模块构建载货汽车制动蹄片温度监测系统,进行传感器选型、软件系统设计、研究系统实施方法;通过对比验证实验进行监测系统数据采集. 实验结果表明,系统的监测误差≤2.5%,证实了该制动蹄片温度监测系统的有效性.     

机车牵引力与制动力的分析

分析了矿用电机车的牵引力与制动力，指出各种矿山运输教材中机车章的错误。