直线电机滑台摩擦特性和摩擦模型

为了提高直线电机在高速、高加速工况下的运动精度,需要对直线电机滑台的摩擦特性进行研究。本文通过直线电机实验台研究了加速度和速度对摩擦力的影响。实验结果表明:加速度越大,预滑动阶段结尾处的临界摩擦力也越大;加速度越大,混合润滑区摩擦滞后现象越显著,使得Stribeck曲线出现后移;在高速运动下,黏滞摩擦力并不随速度呈线性变化,黏滞摩擦因子会随着速度增加而逐渐减小。针对这些摩擦特性,提出了考虑加速度影响的Stribeck二元摩擦模型。结合实验数据辨识出了模型参数并通过对比其他工况下的实验数据和模型预测值,验证了Stribeck二元模型的有效性。     

基于PLC的柱面打磨机床控制系统设计

本文介绍了一种经济型柱面自动打磨车床控制系统的设计方案.本方案由压力传感器采集打磨头与柱面间压力,由压力控制打磨精度和质量;PLC内部集成位置控制功能,通过三台步进电机驱动打磨电机空间移动;有42个功能键的文本显示器构成人机界面.PLC的两轴位置控制功能通过外部继电器切换控制三台步进电机,运行可靠,降低了系统硬件成本.     

滑坡深层位移磁定位测量方法研究

为解决滑坡深部监测孔因滑坡深部滑移剪断而失效的问题,将永磁体埋置于滑带以下,滑带以上安装磁传感器测量滑体相对位移.为了消除地磁以及环境磁场的影响,该磁定位方法以差分方式测量目标磁极周围磁场梯度并解算磁极空间位置.假设目标磁极为磁偶极子,推导了磁场梯度与空间位置的关系式.室内试验模拟了监测孔中磁极和磁传感器的空间关系,通过移动磁极模拟滑坡移动.试验数据表明如果监测孔中磁极与磁传感器距离为1.5m,磁极垂直于钻孔移动,在0～1.0m位移范围内分辨精度小于±2mm,在1.0～1.5m范围内分辨精度小于±5mm.从而解决了常用钻孔倾斜仪监测时当变形较大时不能监测的难题.     

应用TRIZ理论解决外镗机加工面不能满足大型工件的问题

钢结构工件在进行加工制作过程中要对镗孔位置和焊接位置进行磨平处理,但是当待加工工件特别巨大,吊车根据加工要求移动待加工工件费时费力,并且需要较多人工进行辅助。外镗机由电机和圆形刀具组成,圆形刀片的加工范围不能满足大型钢结构的加工面。如果一直加大刀片的半径尺寸,会使刀具边缘与轴中心距离变大,离心率也会随之变大,导致刀具被毁坏,且加工质量也会变粗糙。如果将整个外镗机位置进行移动,则不能保证移动前后加工精度的一致性。应用TRIZ理论,解决了外镗机加工面不能满足大型工件的问题。     

自行车U形车架立管扩孔机设计

针对自行车U形车架立管上的鞍管安装孔加工前后壁厚变化率较大,工件容易在加工过程中发生变形并影响成品精度等问题,通过对加工特点的分析,提出了创新设计的夹口平行移动的夹具和转动限制器。采用夹口平行移动的夹具减小了工件的锥状变形;增加工件转动限制器,减小了夹具所承受的扭矩,从而减小了工件变形量,保证了成品的精度。     

有限转角旋转电枢式永磁同步电动机设计

为降低运行噪声,提升仿生鱼腰关节驱动用电动机(简称腰电机)无故障工作时间,降低维护成本,腰电机采用直驱方式,且还应轻质高效.根据仿生鱼鱼体尺寸、鱼体结构及鱼尾的拍动模式,结合流体力学理论,对仿生鱼尾鳍部分进行了力学分析.根据腰电机的安装位置、旋转角速度及尾鳍受力,计算得腰电机的输出转矩和输出功率要求.由于电机转矩与气隙处直径的平方成正比,故针对腰电机低速大扭矩设计要求,选择外转子电机结构形式;但是,考虑到安装空间的限制,以及腰电机运行角度有限的特点,提出了一种有限转角旋转电枢式永磁同步电动机用作腰电机,即通过变换传统外转子永磁同步电动机拓扑结构,将传统的永磁外转子变换为定子,将传统的定子电枢改为在有限转角内旋转的转子电枢,在克服安装空间受限的同时增大了电机单位体积的输出转矩.运用有限元方法对一台54槽60极有限转角旋转电枢式永磁同步电动机进行了电磁设计,通过选取合适的齿宽达到腰电机轻质高效的设计目的.根据实际运行工况,分析了腰电机在仿生鱼尾部拍动频率为0.35 Hz时的运行效率为75.5%,满足不低于75%的设计要求.最后,对腰电机样机进行了寿命试验.结果表明:该电机满足仿生鱼腰关节驱...     

一种永磁直线电机的永磁体阵列设计

针对一种无铁心单边永磁直线电机的结构形式，推导了工作气隙磁场的二维解析解，用于电机阵列类型、永磁体厚度和永磁体占空比等结构参数的设计．解析计算表明，在该直线电机结构形式下，永磁体阵列采用常规阵列就可以得到与分段Halbach阵列接近的磁场，使电机的加工与装配得以简化，这与ANSYS有限元计算结果一致．该分析直线电机磁场的方法仅需修改边界条件，就可用于铁心直线电机的设计．基于文中的分析，实现了一个直线电机驱动的单自由度工作台，其行程为27mm，移动件的质量为1．4k，最大加速度为11．5m／s^2．     

基于迭代学习的掩模台与工件台同步控制

针对光刻机掩模台与工件台在曝光扫描过程中必须保持运动同步的问题,提出了一种迭代学习同步控制方法.为提高系统的动态跟踪精度和带宽,采用以直线电机和音圈电机为执行器的宏微控制结构,建立了掩模台的动力学模型.提出的主从同步控制结构以工件台为主动系统、掩模台为从动系统,在常规反馈控制的基础上加入了同步控制器.根据迭代学习控制方法设计了二阶同步学习律,并证明了该学习律的收敛性.仿真结果表明同步学习算法可以明显地减小同步偏差,同步偏差的峰值和移动标准差随迭代次数的增加而不断减小,在50次迭代后分别减小了45.12％和36.84％.     

轮胎压路机质心与其工作性能

为了研究质心对轮胎压路机工作性能的影响,分析了质心与轴载荷的动态分配、压实作业质量、直线行驶、滚动阻力等参数之间的关系,并对26 t轮胎压路机整机性能的测试结果进行了验证。结果表明:质心的高度影响轴载荷的动态分配,质心高度应尽量取较低值,当质心较高时,不仅影响前、后桥动态附着能力的大小,而且影响整机的起步加速和爬坡性能;质心应尽量布置于整机的几何中心线上,使前后桥轮胎两旁的重叠度对称,有利于保证整机的直线行驶性能和有较小的滚动阻力;质心在几何中心线上位置应使前、后轮的平均接地比压接近,保证压实的效率与均匀性。     

变负载下永磁同步直线电机的推力及速度变化分析

以永磁同步直线电机为研究对象进行受力分析,建立数学模型,并利用Matlab/Simulink软件建立直线电机的仿真模型,探究施加不同负载时直线电机的推力以及速度变化.结果表明:随着工件质量的不断增加,直线电机的状态响应时间和最大偏差也在增加;速度的响应时间曲线上升趋势较为平缓,推力的响应时间曲线变化明显;推力的超调量曲线上升趋势较为平缓,速度的超调量曲线上升趋势变化明显,当工件质量为240 kg时,电机速度的超调量超过30%,严重影响到电机的运行.为降低负载变化对直线电机稳定性的影响,通过计算得出了最大负载质量和最大电机推力.     

一种多机器人系统平台的结构设计

针对机器人生产线任务复杂化和加工柔性化的需要,设计了一种多机器人系统平台,并依据电路板装配与焊接的多机器人系统平台进行机构设计.由于平台结构设计关系到电路板的安装状况,不合理的设计将导致元件装夹错误、位置装配偏移以及焊接质量差等,所以重点设计了自动预紧传动机构、移动平台解耦机构和独立运转转向工作台机构.在对传动精度、运转形式和供电方式研究的基础上,基于SolidWorks建模分析了机构设计的合理性.     

瞬时转动不同於定轴转动的一个实例

非均质轮,质量为m、半径为R,轮心为A,质心为c,该圆轮在粗糙水平面上作无滑滚动。某瞬时,C在A正上方,即CA在同一竖直线上,角速度为ω,求地平面对轮的约束力N。 正确的解法是,轮的瞬时位置及我们所建的坐标系如图,依加速度分布公式,质心C的加速度为     

飞行器质量特性参数测量

质量特性参数(质量、质心、转动惯量、惯性矩)是飞行器重要飞行技术参数,传统的质量质心和转动惯量分别采用质心台和扭摆台测量,一次只能获取安装方向上的质心和转动惯量。由于飞行器结构上的原因,要求物体在一次装夹下高精度获取所有物理参数。为解决这一问题,将质心台和扭摆台合并为一质量特性参数综合试验台,并在台面上安装了可旋转和水平倾斜的斜台,将试件在斜台一次装夹下,测量试件在不同状态下的转动惯量,利用坐标转换法计算出物体三轴转动惯量和惯性矩等质量特性参数方法。阐述了一次装夹下物体质量质心及转动惯量测量原理,讨论了产生测量误差主要原因,分析了斜台倾角误差对测量精度的影响。     

转向架系统簧上质量的物理参数识别

提出了基于质量感应法、状态空间理论和模态空间理论的3种转向架系统簧上质量物理参数识别方法,设计了用于物理参数识别的定向激励测试工况,并通过仿真试验对以上参数识别方法进行验证及对比分析.结果表明,当采用质量感应法、状态空间理论和模态空间理论时,附加质量大小分别选取为系统质量的8%、17%和7%时识别精度较高;总体来看,模态空间理论的识别精度最高,状态空间理论次之,质量感应法最低;就质量参数、惯量参数、一系垂向刚度及阻尼参数识别而言,可以不考虑转向架簧上质量质心与一系悬挂下作用点位置高度差的影响;在高度差较小时,也可忽略其对结构参数识别精度的影响.     

二自由度平移并联机器人空间静刚度分析

为提高一种二自由度平移并联机器人机构静刚度分析的准确度,该文建立了六维空间静刚度模型,并对主刚度及主方向做出评价.考虑机构的驱动刚度、结构刚度和空间外载荷3个因素对整机静刚度产生的影响,对机构的支链和滚珠丝杠进行静力学分析,求出它们的变形.采用虚拟机构法并根据输入输出之间的速度映射关系分别得到支链和滚珠丝杠引起动平台产生的位姿变形,再由小变形叠加原理推导出机构的整体变形.根据空间外力及外力矩与机构整体变形之间的关系,建立机构的整体空间静刚度模型.基于正交变换法,分析机构的最大最小线位移和角位移刚度的特性.研究结果表明该二自由度平面平移并联机器人机构的静刚度是空间六维的,沿导轨轴线方向的静刚度具有各向同性,垂直于导轨轴线方向的静刚度与其位置有关.     

点胶机周转机构改进设计

一款专用于手机显示屏点胶封装工作的全自动点胶封装机,在使用过程中,下游工序常发现零件位置出现偏移,定位不准确.通过对点胶封装机固化台送料机构工作原理的分析,发现送料机构的液压缸工作速度太快,在取料盘及放料盘时,存在冲击振动,容易造成料盘上的产品出现位移,影响到下道工序的正常工作.用滚珠丝杆升降机构取代液压缸升降机构,通过控制伺服步进电机的转速,可在取、放料盘时,升降机构的运动速度接近于零,料盘上零件不会出现振动位移,满足生产要求,受到生产企业的肯定.     

涡轮导向叶片蜡模组焊件的测量

涡轮导向叶片蜡模组件是由三个单联叶片蜡件组焊接而成,涡轮导向叶片蜡模组件形状复杂,蜡件收缩率大,且通道公差也大,易变形,检测定位难度很大,需要检测导向叶片蜡模单件和组件安装板两侧面中心位置尺寸,安装板侧面由双斜面形成空间位置,该测量装置既实现各单件通道尺寸测量,又能满足焊接后的尺寸和焊接后各单联叶片的相互位置要求,边焊接边检查。由于蜡件熔铸成型时,每个蜡件尺寸不同,变形大,因此需要此测具克服位置尺寸公差进行测量,从结构上采用斜块涨紧,并限制蜡件叶片的理论极限位置,确保组焊接件位置,采用UG三维建模,建立三个叶片蜡件空间的焊接的位置,采用螺纹压紧机构,在设计时合理选取倒棱厚度和方向,消除其影响;斜块涨紧高度位置取在叶片中心位置,保证三联叶片准确位置,用可调式斜块限制线性移动,并有限位机构进行测量,解决了多联涡轮导向叶片蜡模组件焊接位置的测量。     

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.     

大型天线主反射面位姿调整机构设计

本文提出一种大型天线主反射面的位姿调整机构,它将天线主反射面作为位姿调整机构的负载,按照一种特定的安装方式实现主天线面的固定支撑并通过伸缩运动实现单自由度平动的主动调整机构,主要包括滚珠丝杠、箱体组合、套筒组合、滑块组合和涡轮蜗杆等部分.其优点是结构刚度大、承载能力强、响应速度快、具有很高的传动精度和可靠性,通过借助蜗轮蜗杆的自锁特性来避免滚珠丝杠副的逆转,用以保证主反射面调整工作的稳定,能够实现天线主反射面的位姿调整和精度控制,补偿因重力变形和安装误差等因素导致的天线性能和指向的变化.     

面向LED芯片检测与分选的机器视觉定位系统的开发

LED芯片定位是进行芯片检测、划片、扩晶、固晶及判断芯片电气特性、芯片管脚是否达到要求,能否成功分选LED芯片质量的关键一环.针对这一问题,首先根据定位系统的结构原理,对LED芯片高精度定位系统进行了方案设计并构建出其硬件结构.其次分析研究了定位系统的视觉部分,并运用图像处理中的模板匹配算法,解决了LED芯片的精确识别与可靠定位.然后对定位系统的运动控制滑台部分进行设计,通过运动控制卡发脉冲操作驱动器控制直线伺服电机运动,并采用直线光栅检测技术进行位置反馈,从而实现滑台伺服系统X轴、Y轴、Z轴和θ角等方向上的精确定位.最后对定位系统的视觉软件、运动控制软件等部分进行设计,其中视觉软件采用VB6.0开发操作界面、图像处理软件Halcon10.0进行识别和定位,运动控制软件进行滑台的运动控制,从而获得LED芯片在晶圆上的精确位置.分别采用机器视觉、滑台伺服控制、光栅检测反馈和高精度图像模板匹配技术,研制出LED芯片高精度定位的自动化检测系统.实验测试结果表明,其图像定位精度误差小于1μm,滑台定位精度误差4μm,整体定位系统定位精度小于5μm,定位速度大于5粒/秒LED芯片.因此,该系统不但能够满足定位系统的科研需求,也能推广应用到生产中去,为芯片级高精度定位系统开辟了新的方法.