考虑油膜阻力的直线滚动导轨副摩擦力建模与试验

为了准确预测直线滚动导轨副的摩擦力大小及受影响因素,本文考虑导轨副的流体润滑状态,基于Hertz接触理论研究了直线导轨副摩擦力受滚珠接触角和预紧力的影响规律.基于接触理论建立了直线导轨滑块的受垂直载荷的静力学平衡方程.利用Hertz接触理论分析直线滚动导轨受外力时各列滚珠接触力的变化情况,并结合对临界载荷的分析,建立了随外载荷变化的考虑润滑油膜阻力的直线滚动导轨副摩擦力模型.以国产某型号直线滚动导轨副为研究对象,对所建立的受载摩擦力模型进行试验验证.通过试验数据与理论数据的分析和对比,验证了润滑油膜阻力、接触角和预紧力等因素对直线导轨副摩擦力的影响规律.研究表明,直线滚动导轨副摩擦力在润滑条件下,受接触角变化和预紧力退化的影响呈现有规律的变化.     

太阳能电池帆板机构轴承的试验分析

以卫星太阳能电池帆板驱动机构用固体自润滑轴承为研究对象,开展了轴承跑合、轴承寿命及性能试验研究分析.研究表明,采用在轴承套圈沟道上溅射MoS2固体膜与自润滑材料保持架相结合,是空间轴承润滑的一种有效方式;对溅射固体润滑膜轴承,采取预跑合对保证轴承性能及可靠性是十分必要和有效的.研究所得的资料和结论为采用固体润滑技术解决轴承空间润滑问题提供了依据.     

考虑波纹度的滚珠直线导轨动力学建模研究

以滚珠直线导轨为研究对象,在实际测试的基础上提出了导轨系统中滚道表面波纹度数学模型,建立了滚珠与滚道因波纹度引起的接触量变化的解析模型.基于赫兹接触理论分析了滚珠与滚道之间接触量与接触力的关系,将滑块简化为一个刚体,建立滑块的动力学方程;在一定速度条件下对该方程进行求解,并与试验测试的结果进行对比,验证了所建立的导轨系统动力学模型的有效性.数值计算结果表明:在导轨系统振动的研究中滚道波纹度是不可忽略的因素.     

空间固体润滑球轴承低速小摆角运动寿命分析

对低速小角度摆动的固体润滑球轴承运转寿命进行了理论分析与试验研究。基于滚动球轴承的弹性力学与运动学,对滚动体与套圈之间的相对滑移速度进行了分析,并在外滚道控制理论边界条件下对分析结果进行了简化。结合固体界面Archard磨损模型,给出了小角度摆动MoS_2固体润滑轴承寿命的估算公式。针对公式中涉及的小角度摆动运转工况,开展了固体润滑轴承机构的真空加速寿命试验,试验结果表明轴承在小角度摆动的典型工况下寿命超过2. 3×10~6次,符合寿命估算公式的理论计算结果,验证了理论分析的正确性。低速小角度摆动工况下的固体润滑轴承寿命估算公式表明其寿命与速度无关、与载荷成非线性相关以及与材料强度成正比。     

固体润滑滚动轴承动态特性有限元分析

参照卫星驱动机构使用的C36018固体润滑角接触球轴承,建立了三维模型,借助ABAQUS有限元软件,对固体润滑滚动轴承进行显式动力学仿真分析,得到了不同转速和轴向力下轴承各部件的动态接触应力及滚珠和内圈的运动状态,并与无涂层润滑条件下的结果进行了对比分析.结果表明:轴向载荷增加,轴承各个部件的应力幅值都有所增大,滚珠和保持架开始转动所需的时间缩短;转速增加,接触区域应力峰值变化频率增大,但对应力幅值的影响很小;具有固体润滑涂层的滚道接触面,在与滚珠发生接触时,涂层发生弹性变形,接触面积增大,接触应力减小,可以有效地保护轴承.     

滚动直线导轨固有特性分析

为分析滚动直线导轨固有频率与滚珠切向接触刚度影响因素的关系,在建立综合考虑切向与法向接触刚度的滚珠接触力学模型的基础上,采用拉格朗日方程完成对整个导轨动力学解析建模,推导出各振型的固有频率解析表达式.基于某系列导轨的固有频率数值计算,对比分析了有无切向接触刚度对整个导轨固有频率的影响,并进一步分析了预紧力和摩擦系数等切向刚度影响因素对整个导轨固有频率的影响.分析结果表明:考虑切向接触刚度的滚动直线导轨比未考虑切向接触刚度的固有频率稍高;5个固有频率均随预紧力的增加呈非线性增加;摩擦系数对低频侧翻振动影响最大,对偏航振动影响最小.     

空间对接机构地面真空热试验

提出了改进的热控件设计方案,即在对接锁驱动组合外围不实施整个包裹,而是在较小尺寸的对接锁外围单独包裹的对接机构;根据对接机构在轨飞行中可能出现的7个极限工况和拉偏热循环条件,在空间环境模拟器的真空罐中完成了对接机构地面真空热试验,考核了对接机构热控系统的控温性能及其机械组件的运动功能;同时,观测了不同轨道舱边界温度和外热流对不同位置零部件温度的影响,并对热平衡试验数据与仿真计算结果进行了比对.结果表明:所提出的热控设计方案基本能够满足设计要求,在所设计的温度条件下,对接机构能够正常工作;在真空热循环条件下,对接机构对接环的推出/拉回以及对接锁系的锁合/解锁等运动功能和基本性能均满足设计要求.     

变曲率飞机壁板钻铆执行机器人的设计与仿真

自动钻铆执行机器人设计结构由末端执行器和多关节旋转机械臂组成.末端执行器通过转台结构的分度摆动实现不同执行部件工位的转换.末端执行器通过与旋转关节机械臂的协同作用,实现柔性自动化加工装配.用MATLAB软件仿真得到该机械臂的运动空间轨迹,再通过ADAMS软件仿真检验旋转机械臂的运动空间特性,满足变曲率壁板生产的需要.     

复合材料天线罩水压疲劳寿命分析及验证

根据耐压复合材料疲劳破坏特性和材料力学性能,开展了天线罩强度分析和寿命预测,结合天线罩实际使用环境编制载荷谱,提出并实施有关疲劳寿命安全校核试验验证,结果满足设计使用要求。     

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.     

全自动热泵用四通电磁换向阀寿命试验台的研制

对JB/T7230 94热泵用四通换向阀进行了研究分析,用实际的制冷工质代替氮气,模拟四通换向阀的实际工作环境,测试四通换向阀的使用寿命.设计建造了一套全自动四通换向阀寿命测试系统,研制了试验环境空气处理系统,编制了工况参数控制和电气系统设计及软件程序,并进行了四通换向阀的寿命测试试验.试验结果表明,用制冷工质模拟实际工作条件能够准确测试四通换向阀的寿命.     

航空二冲程直喷发动机电控润滑系统试验研究

针对航空二冲程直喷式发动机的结构和性能要求,设计并开发了以某型电控机油泵作为核心执行器的智能化润滑系统.结合机油泵的工作原理设计出专用的驱动-反馈系统并对泵油特性进行试验研究.根据发动机的实际需求进行润滑油量的匹配计算和发动机台架试验测定,并对不同气缸的润滑油泵油均匀性进行检测.结果表明该型机油泵的有效泵油脉宽为16~30 ms,润滑系统可以满足二冲程直喷式发动机的润滑要求,泵油均匀性较好.      

固体自润滑轴承真空应用的可靠性

随着固体润滑轴承在真空等特殊环境中的广泛使用,需要对它的性能进行更深入的了解,本文对多个固体润滑轴承组件在真空中的试验过程进行了介绍,并结合试验结果对固体润滑轴承在真空中应用的可靠性进行了分析和探讨。     

含弹性索的绳牵引并联机构的动力学和末端轨迹控制

为了能为实际应用提供更多的机构构型选择及更有效地研究机构动力学和轨迹控制问题,以2索(一索为弹性索;另一索为普通无质量无弹性刚性索)牵引末端执行器实现2个方向平动运动的2T机构为例,研究其动力学和末端轨迹控制问题.首先,在末端执行器运动方程的基础上,推导机构系统的逆动力学公式,给出机构动力学系统的状态空间表示及体现其具有微分平坦性的非正式表达;接着,利用非线性控制理论的线性化过程严格证明该微分平坦性,并获得微分平坦输出量和微分同胚于机构动力学系统的拥有Brunovsky正则形式的线性化和解耦化的等价系统;最后,通过针对该等价系统设计外环线性状态反馈控制器,实现末端执行器的渐近稳定轨迹跟踪,并进行实例控制仿真研究.结果表明:控制仿真可实现末端轨迹渐近稳定跟踪,稳定之后的跟踪误差值为0;但在稳定之前存在轨迹跟踪误差和振荡时间,这可通过优化反馈控制增益或修正反馈控制器来改善.     

空间重复锥杆卡爪式连接分离机构设计与分析

为满足航空宇航领域中对可重复连接分离技术的需求，提出了一种小型轻量化、有容差、高承载和高刚度的空间重复锥杆卡爪式连接分离机构. 采用ANSYS Workbench软件对空间重复连接分离机构进行静力学仿真校核其高承载能力，采用ADAMS软件建立该机构的运动学模型并验证其运动可行性. 基于等效弹簧接触模型建立了空间重复锥杆卡爪式连接分离机构的连接刚度显示表达式，利用ANSYS Workbench软件分析在无预紧力条件下和仅有预紧力条件下的刚度，并进行线性函数拟合. 结合线性规划方法，优化了预紧力使刚度和承载能力同时最大化. 最后，研制原理样机，开展10次以上重复连接与分离实验，证明了该设计的有效性. 通过研制重复锥杆卡爪式连接分离机构，为其在飞行器交会对接、卫星在轨服务、天线重复展开和大型宇航结构在轨构造等工程应用领域提供技术支撑.      

脂润滑高速角接触球轴承外圈热特性分析及试验

角接触球轴承在工作中由于内部各零部件及润滑脂的相互摩擦,导致温度上升,严重影响轴承的使用寿命和性能.针对此问题,以H7008C角接触球轴承为研究对象,考虑滚珠自旋的影响,建立一种适用于高转速脂润滑条件的生热模型及传热模型,得到不同转速下轴承外圈的温升情况;试验测试了不同转速下轴承的外圈温度.研究结果表明:高转速下滚珠自旋摩擦生热量不可忽略,采用此模型比整体法模型计算得到的外圈温度更接近试验温度,且与试验测试温度的误差在9％以内,从而验证了该理论模型预测轴承外圈温升的可行性.     

直线滚动导轨动力学精细有限元建模

提出一种可以减少或避免繁琐实验的、通用的导轨精细有限元建模方法.从分析单个滚珠-沟槽的接触特性出发,确定了在不同预紧力作用下单个滚珠的接触刚度;用弹簧质量单元模拟单个滚珠-沟槽的接触,在充分考虑滚珠分布的基础上完成了导轨系统的精细有限元建模.详细描述了创建该有限元模型的具体流程以及关键步骤,并以THK公司生产的SHS-35R型导轨为例进行了实例研究.获得了该导轨系统的固有特性,并与解析模型分析结果相比较,二者计算分析结果基本相符,从而证明所建模型的正确性.     

采摘机器人恒速抓取环境模拟及其控制器设计

为实现机器人对苹果的无损采摘,本文通过设计阻抗控制器来提高末端执行器抓取的柔顺性.在夹持器匀速抓取的情况下,用Burgers模型表示苹果黏弹力学行为,利用该模型的力学特性模拟抓取环境,间接减小环境参数不确定性对末端执行器阻抗控制性能的影响.仿真试验结果表明,基于环境模型的阻抗控制器系统输出的接触力能够快速、低超调地跟踪期望力,显示了该模型在苹果抓取控制器设计中的应用前景.     

全数字控制大功率高频微弧氧化电源

根据微弧氧化技术要求,研制了一种基于高频变换的全数字化大功率微弧氧化电源.介绍了系统的组成及工作原理,详述了采用两级全桥PWM控制实现多特性输出的设计方案.采用DSP全数字化控制,可以使系统按照需求实现多特性输出.试验测试和用户使用验证表明,该电源可稳定输出变频变幅等多种波形组合,满足微弧氧化工艺需求,使用可靠.     

可移动多维振动时效机器人设计与运动学分析

针对现有振动时效技术的不足,为解决多维激振作业的需求,设计了一种在3-UPU并联结构支架基础上串联3条机械臂的混联式多维振动时效机器人,拓展了末端执行器的自由度及工作空间。运用ADAMS对并联支架进行运动学分析;基于D-H参数(Denavit-Hartenberg parameters)对机械臂进行建模,并对串联机械臂进行正运动学求解,运用MATLAB对机器人机械臂Ⅱ的工作空间进行求解,解出激振器工作空间的范围。验证了机械臂末端执行器工作区间的可行性。多维振动时效机器人机械臂拥有良好的工作性能,提高了振动时效的工作效率,机械臂间相互协同满足多维振动时效的作业要求。