基于速度椭球的3SPS-1PS并联髋关节试验机尺度综合分析

对一种用于评价人工髋关节材料的3SPS—1PS并联髋关节试验机的结构参数进行了尺度综合分析。将速度椭球概念应用到试验机尺度综合中,利用速度椭球特性,即在给定任务条件下,速度椭球的长轴长度越短,驱动器的驱动速度越低。速度椭球长轴长度等价于其雅克比矩阵最大奇异值,因此为了获得最小驱动速度,以雅克比矩阵的最大奇异值的最小值为尺度综合目标,对3SPS—1PS并联髋关节试验机进行了尺度综合,并利用尺度综合得到的参数对工作空间进行了仿真分析。结果表明,尺度综合后的试验机可达工作空间包含任务空间,满足实验要求。     

高加速度的柔性3-RRR并联机构尺度综合设计

该文以设计高加速度的平面柔性3-RRR机构为目的,研究一种平面3-RRR并联机构的尺度综合设计方法.建立机构的运动学逆解方程、速度和加速度传递方程以及动力学逆解模型.根据机构的特点,给定末端速度和加速度曲线,分析机构输入和输出加速度与设计参数之间的关系,提出兼顾最大加速度和作业空间要求的并联机床尺度综合设计方法,并通过具体的设计计算,证明该方法可行.最终给出一组满足速度、加速度以及工作空间要求的尺寸参数.     

实轴空间综合约束下的数控加工速度前瞻策略

为了避免数控高速加工中由高曲率区域引起的机床驱动轴的运动突变、机床振动和工件过切,提出了基于实轴空间综合约束的数控加工速度前瞻控制策略.该方法应用切削运动的S形曲线速度规划方案,对机床实轴运动数据进行速度、加速度、冲击约束检测,整体提前寻优确定S形速度前瞻的过程参数,并提出了速度规划节点分离法对切削路径进行分段独立S形曲线速度的规划.仿真和试验表明,采用该方法进行速度前瞻处理时,可使加工速度平滑连续,不仅消除了各驱动轴运动突变引起的冲击振动,而且有效地解决了五轴数控加工中的速度控制问题,因此降低了曲面轮廓误差,满足了高速高精度的加工要求.     

基于可编程运动控制器的电火花加工高速抬刀控制系统

针对电火花加工高速抬刀控制系统的设计要求,设计了基于可编程运动控制器的电火花加工高速抬刀控制系统,并将其应用于DK7140型商用电火花成形加工机床.结果表明,利用所设计的高速抬刀控制系统实现了主轴最高速度达200 mm/s、最大加速度约9.68 m/s2的稳定高速抬刀运动.进一步通过窄槽加工实验,取得了窄槽加工最大深度与加工效率的成倍提高,并验证了高速抬刀控制系统的控制与加工性能.     

π形梁厚膜压阻式加速度传感器研究与设计

介绍了一种新型的基于陶瓷基片加工工艺的π形梁15 000 m/s2厚膜压阻式加速度传感器.在加工过程中采用厚膜工艺与梁加工成型工艺,从而保证了梁结构的完整性.分析了该传感器的结构参数和灵敏度,同时介绍了其工艺流程及封装后的测试结果.基片尺寸为15 mm×6 mm×1 mm,其中敏感质量块尺寸为6 m×6 mm×1 mm,梁尺寸为3 mm×6 mm×0.3 mm.经初步测试,在采用12 V电源供电时灵敏度为0.002 4mVs2/m左右,响应频率为1.29 kHz.     

单向地震模拟振动台的设计

为了深入了解自行组装模式下地震模拟振动台的性能,基于地震模拟振动台的组成及工作原理,提出了振动方向、驱动方式、台面尺寸及控制模式等方面振动台参数的设计与分析方法,阐述了系统的动态性能分析以及组成部件参数的优化过程.东南大学自行组装的振动台系统参数设定为单水平向,电液伺服驱动,钢焊结构台面,台面尺寸6m×4m,最大承载模型重30t,最大加速度1.5g,最大速度600cm/s,最大行程±250mm,最大激振力±1 000kN,频率范围0.1~50Hz。在空荷载和钢架模型荷载情况下,利用EL-Centro地震波、Taft地震和Kobe地震波在压缩比为1∶1,1∶2,1∶3,1∶4的情况下进行地震模拟试验,波形相干系数均大于0.75.试验结果表明,这种组装振动台的波形失真小,动态性能稳定,可以满足大部分抗震试验的需要.     

基于粒子群优化算法的绳驱动连续体机器人轨迹规划

为提高绳驱动连续体机器人运动的平滑性和稳定性,在关节空间和笛卡尔空间研究了基于样条函数和粒子群算法的轨迹规划问题。首先,采用双参数局部指数积公式建立连续体机器人的运动学模型;其次,根据牛顿-拉夫森迭代方法进行逆运动学求解;最后,基于自适应惯性权重的粒子群时间最优化算法结合五次B样条函数,分别实现了连续体机器人在关节空间和笛卡尔空间的轨迹规划。仿真结果表明：在相同的条件下,两种方法均可得到连续体机器人末端的连续轨迹,速度均小于10 mm/s,加速度均小于20 mm/s²;基于关节空间规划出的关节位移、速度、加速度曲线更为平滑,关节空间规划用时9.219 3 s,笛卡尔空间规划用时10.604 6 s。基于粒子群优化算法的绳驱动连续体机器人轨迹规划研究,提高了连续体机器人的运动性能,可为绳驱动连续体机器人的位姿规划提供参考。     

微细切削用小型数控铣床的研制

介绍了一台自主构建的适于微小尺寸零件制造的300 mm×400 mm×500 mm三轴小型数控铣床,xyz工作空间尺寸为50 mm×50 mm×20 mm,全闭环数控系统分辨率为0.05 μm,能实现亚微米级加工精度.该机床关键部件采用高速空气静压电主轴、交叉滚柱支撑的高分辨率超精密滑台、永磁直线电机、CCD显微镜以及基于IPC的多轴运动控制卡,结合优化的插补控制策略及误差补偿机制,能实现三维复杂形面超精密微细切削加工的精度要求.初步调试后的加工试验结果显示,该铣床已经具有加工大深宽比meso尺度三维零件的能力.     

单晶硅微尺度侧磨表面质量影响因素试验研究

为了获得具有较好表面质量的典型硬脆材料单晶硅微结构,采用微尺度磨削技术,利用直径为0.9 mm的微磨棒沿单晶硅(100)晶面进行磨削.首先通过三因素五水平的正交试验分析出影响单晶硅微尺度磨削表面粗糙度的主次因素;其次优化出获得较小表面粗糙度的单晶硅微尺度磨削工艺;最后通过单因素试验研究单晶硅微磨削表面粗糙度(Ra)随工艺参数的变化规律.结果表明:在沿单晶硅(100)晶面的微磨削过程(20 000 r/min≤v_s≤60 000 r/min,20μm/s≤v_w≤170μm/s和3μm≤a_p≤15μm)中,主轴转速对R_a影响最大;当主轴转速(v_s)为50 000 r/min、进给速度(v_w)为20μm/s、磨削深度(a_p)为3μm时,R_a最小;R_a随vs的增大基本呈减小趋势,但v_s过大时机床主轴出现振动,R_a出现增大趋势.R_a随v_w和a_p的增大而增大.     

高温合金K445微磨削表面质量实验研究

为探究镍基高温合金的微尺度磨削表面质量,首先采用0.9 mm磨头直径、500#磨粒的微磨棒对典型镍基高温合金材料K445进行微尺度磨削三因素五水平正交试验.通过极差分析找出影响微磨削表面质量的主次因素:进给速度的影响最大、主轴转速次之、磨削深度的影响最小;优化出了微磨削K445的理想工艺组合,即进给速度fm=20μm/s、磨削深度ap=6μm、主轴转速vg=58 kr/min时,加工表面粗糙度最小,Ra为462 nm.其次通过单因素实验总结出了进给速度、磨削深度、主轴转速及微磨棒悬伸量对K445磨削表面质量的影响规律,并对其原因进行了深入分析,使之为镍基高温合金微小零件的加工提供重要的理论依据.     

基于ADAMS的3-TPS混联机床运动学和动力学仿真

针对3-TPS混联机床的电机参数选择和机构设计问题,在SolidWorks软件中建立混联机床的三维实体模型,然后把该装配体模型导入到ADAMS/View里,形成了具有多体动力学的虚拟样机仿真模型.通过对该机床进行运动学和动力学分析,仿真得出各主动杆件的速度和驱动力曲线.以空间搜索的方法,找出各主动杆件的最大速度和最大驱动力,从而获得了3-TPS混联机床的运动和动力特性,为机床的电机选择和机构以及控制系统的设计提供了重要参考依据.     

机床结构模态分析与优化设计软件的原理及应用

机床结构模态分析与优化设计软件ＭＡＯＤ使机床结构动态特性的分析及其 优化可以在微型机上完成。该软件以实际测量的激励和响应信号为输入信号。主要模块 包括：结构模态参数识别、复模态动画显示、动特性灵敏度分析、结构修改的模拟和结 构参数的优化等。文中简述了各主要功能模块的理论依据，给出了 ＭＡＯＤ软件应用于 框架结构和两台加工中心机床上的实例。     

复摆型细碎颚式破碎机机构尺寸参数及其优化设计

以优化理论讨论了复摆型颚式破碎机的机构尺寸参数及其对机器性能的影响,并进行了机构各杆长度的确定和动颚齿面上给定点位置的轨迹性能值计算.在此基础上以生产能力极大为目标建立数学模型,为复摆型颚式破碎机的优化设计和深入研究提供了理论依据.     

基于专用机床传动精度的尺寸链可靠性设计

利用偏微分方程法求解尺寸链中的公差分配问题,对影响专用机床传动精度的主轴箱体零件进行尺寸链可靠性设计,避免常规平面尺寸链计算方法浪费工艺能力和工艺能力不足的问题.建立以尺寸链中任意一个尺寸环作为函数的数学模型,对其求全微分;采用等公差分配原则对公差进行合理的分配和换算;按实际工程经验确定参数.这种方法不仅使用方便有效,能够满足工艺要求,而且也能够保证通用机床箱体零件的加工质量,为在可靠性设计中定量分析专用机床传动精度提供依据.     

无梯度多参数自动历史拟合方法

通过历史拟合以降低油藏地质参数的不确定性,提出一种稳定高效的无梯度多参数最优化调参技术,根据贝叶斯统计理论建立历史拟合最小化数学模型,并利用奇异值分解算法进行降维分解,然后采用基于方向导数的无梯度算法对该最优化问题进行求解。该方法同时实现了渗透率、孔隙度、相对渗透率、原油黏度及水体参数的拟合,进一步降低了反问题的不确定性。与人工历史拟合结果相比,基于降维方法的自动历史拟合结果表现出高度的一致性,节省了大量的人力与机时,证明了该方法的有效性与正确性。     

基于运动学的可重构方法及其应用

基于可重构机床的特点，用矩阵描述的方法建立机床组成模块的运动学模型；给出选择机床模块的标准；根据机床的结构特点及功能要求，由所选择的模块生成机床的所有拓扑结构；结合所给出的方法分析了多功能选择性激光烧结机的设计．研究表明，采用可重构的方法设计选择性激光烧结机，可以节约设计费用及制造费用．     

铣削加工的最优化自适应控制

本文研究用 TP-801单板机作为自适应控制器的最优化自适应控制系统,建立了最小加工成本的数学模型,用随机决策方法给出了刀具寿命方程的经验表达式,提出了一种快速的在线优化方法.并在 XK-715数控铣床上进行了实验研究.结果证明,当切削余量或刀具磨损等因素变化时,自适应控制器可根据给定的输入和过程的输出信号在线优化切削条件,保证数控机床始终工作在最优状态.     

并联机床驱动杆铰链位置误差分析

为提高并联机床运动精度,解决其铰链误差对运动精度的影响问题,以东北大学开发的3-PTP并联机床为分析对象,采用叠加原理,建立三自由度并联机构驱动杆铰链误差模型;采用矩阵范数分析驱动杆铰链误差对动平台终端运动精度的影响规律.分析表明,结构参数λ大,不利于减小工作空间内动平台位置误差的最小值,但对其最大值影响不大.该误差模型的建立为此并联机床进一步优化机构设计参数以及误差补偿奠定了基础.     

基于UG的高精度棱体成形车刀CAD/CAM系统

根据成形车刀的设计理论, 综合运用UG/OpenMenuScript, UG/Open UIStyler, UG/Open API和Visual C 6.0等UG二次开发工具, 开发出基于Windows XP和UG二次开发平台、以VC为编程工具的成形车刀CAD/CAM系统. 该系统利用自动截形法获得成形车刀"零误差"刀刃廓形;采用导入燕尾槽模型的方法, 利用最小半径控制点技术实现了棱体成形车刀的基于特征参数化设计;使用数据库技术实现成形车刀的切削角度、结构尺寸的参数化设计;通过编程实现工程图的尺寸标注功能;解决原来成形车刀设计的设计精度和效率低等问题, 消除了双曲线误差. 该系统实现了与UG系统的无缝集成, 具有良好的人机交互性、可扩充性和可移植性. 借助该系统可直接快速、准确地生成高精度棱体成形车刀工程图以及廓形的数控线切割加工程序.     

汽车发动机悬置系统多目标优化的研究

以整车为背景，提出以汽车驾驶室振动能量最小和发动机悬置能量解耦为综合目标的多目标优化模型，对发动机悬置参数进行了优化，计算实例表明选择合适的发动机悬置参数可以有效地降低汽车的振动