基于运动单元故障建模的装配可靠性控制技术

为提高机电产品装配环节的可靠性,首先采用"功能—运动—动作"的结构化分解方法得到元动作单元,然后对产品历史故障数据进行分析以确定各运动单元的故障模式,并建立运动单元故障树;为提高分析效率,使用二元决策图(BDD)对故障树进行转化,得到故障树的最小割集,并根据基本事件的发生概率计算得到基本事件的重要度;然后根据80/20定律将重要度较高的事件确定为可靠性控制点,分析可靠性控制点故障的故障源,建立基于多色集合理论的故障与故障源间的布尔关系矩阵,提出在装配过程中针对各主要故障原因的可靠性控制措施。研究结果表明:该故障建模和可靠性控制技术能够有效提高装配过程中的可靠性。     

基于误差传递模型的精密装配几何误差灵敏度分析

文中针对确定各零部件几何误差对装配精度的影响以及瓶颈装配工序等重要问题,分析了两零件装配时由于配合面表面形貌所导致的几何误差造成的零件位姿变动,确定单工序的配合误差.以此为基础,基于多体系统理论建立多工序装配过程误差传递模型,用矩阵微分法建立了几何误差对装配精度的灵敏度分析模型.该模型可以识别出多工序装配过程中对装配精度有较大影响的主要零部件几何误差,从而为精密装配精度分析以及控制提供基础,并通过实例验证了模型及分析方法的有效性.      

3-PUU并联测量机中阿贝误差分析

针对并联测量机中滑块角运动误差对仪器精度的影响问题,分析了3-PUU并联坐标测量机滑块角运动误差及所产生的阿贝误差的特点;在测量理论模型的基础上,借助于全微分理论建立了阿贝误差传递模型;在实验获取各滑块角运动误差数据的基础上,通过插值方法构建滑块角运动误差样条曲线,然后计算出滑块角运动误差对仪器总误差的影响。分析结果表明:滑块角运动误差对Y方向测量精度影响最大,对X方向影响最小,这从另一个角度体现了并联机构误差平均效应的数学内涵,揭示了滑块角运动误差在并联机构中传递的特点,也为后续的误差修正和仪器精度的提高奠定了良好的基础。     

基于动作单元的机电产品故障溯源诊断方法

针对故障在复杂机电产品中传递发展的特点,提出了一种基于动作单元的机电产品故障溯源诊断方法.按照"功能-运动-动作"对整机功能进行结构化分解得到基本的动作单元,并分析动作单元之间的传递过程;在此基础上建立以动作单元和故障现象为节点的贝叶斯网络模型,利用贝叶斯网络的推理算法,计算各个节点的发生概率并追溯最大概率路径,实现动作层的故障动作单元诊断及故障动作单元传播过程诊断;利用故障图对动作单元内部的故障模式及其传递发展过程进行描述,找到引起动作单元故障的根本原因.通过对机电产品动作层和动作单元内部的诊断分析,实现故障现象到故障原因的溯源诊断.将所提出的溯源诊断方法应用到某企业数控转台故障诊断中,结果表明,从运动的角度进行故障溯源诊断,能够有效地诊断出故障动作单元及其传播过程并反映出动作单元内部元件故障的传递发展过程,便于找到导致故障的根本原因,提高了对机电产品故障诊断的效率.     

宏微结合的12自由度微装配系统精度分析

为了提高分立式宏微结合的12自由度微装配系统的整体位姿运动控制精度,提出误差矢量坐标变换合成法,建立了微装配系统基于刚体假设的误差传递模型,推导了装配零件与装配基体零件的位姿误差计算公式,提出了姿态误差灵敏度分析计算方法,根据分析结果采用微位姿检测装置测量获得了系统补偿向量,使微装配系统整体位姿运动控制精度提高至微米级.     

三轴数控平面磨床几何精度分析与稳健设计

为了经济合理地分配三轴数控平面磨床零部件几何精度,提出了一种几何精度分析设计的方法.针对磨床具体结构,基于多体系统理论和齐次坐标变换方法,建立了磨床几何误差传递模型,并通过试验验证了该模型具有理想的预测性能;根据误差传递模型,运用正交试验设计和参数试验的试验设计方法分析识别了影响磨床加工精度的11项关键几何误差因素;基于稳健设计理论,在成本分析和误差溯源基础上,建立了11项关键几何误差因素下的磨床成本-质量模型,并运用该模型对关键几何误差因素的公差进行了稳健设计.研究结果表明:上述方法能实现对磨床几何精度的经济合理的分配.     

NC加工位置误差模型及其测量和补偿方法研究

机床误差补偿是为了达到"抵消"刀具位置的误差,消除或减少加工误差.从不追溯误差来源的角度,提出了机床加工位置误差有限元模型.这种模型建模方法简捷,既能够准确地表示机床误差及其分布,又能以简单、经济的方法加以标定.误差有限元的网格越密,该模型精度越高.为了高效标定误差有限元网格节点参数,提出了用跟踪激光干涉仪实现机床误差的直接测量方法.同时,提出了基于位置误差有限元模型的实时补偿软件设计方法,介绍了基于华中Ⅰ型数控系统的实验情况.实验证明,位置误差有限元补偿方法是一种提高数控机床精度经济而有效的方法.     

应用遗传算法分析前起落架收放运动误差

前起落架的收放机构必须按照设计的轨迹准确灵活地运动,以确保起落架在放下和收起状态能承受相应的载荷。实际上前起落架的各杆件自身存在着制造误差,其与前起舱的连接交点位置也存在着误差。这些误差在装配过程中产生误差传递和累积,使得起落架的收放终止位置产生偏离,导致与前起落架连动的前起舱舱门无法关闭。本文采用遗传算法结合尺寸链分析了前起落架的运动误差,该方法既避免了判断各组成环的增减性,又考虑到位置误差的影响,实用性广,精确度高。     

并联机器人位姿误差分析

利用并联机器人的运动学反解模型,通过误差传递矩阵的求解来探讨机器人主要误差源与其位姿误差之间的关系,建立了并联机器人的位姿误差模型、并讨论了并联机器人主要误差源对位姿精度的影响,为实际误差的补偿与控制奠定了理论基础．     

近场麦克风阵列幅相误差校正技术

针对近场均匀麦克风线阵,提出了一种利用单个校正源对存在阵元幅度和相位误差的阵列模型进行校正的方法,该方法要求在已知校正源和各个阵元位置的前提下对阵列幅相误差进行估计,从而得出了阵列误差校正矩阵.对实际麦克风阵列校正的结果表明,该方法简单快速,计算量小,且具有较高的估计精度.     

数控机床进给系统装配误差建模及特征分析

摘要：
通过建立几何模型,分析了数控机床进给系统运动过程中由装配引起的误差特征,提出了表示其误差特征的综合表达式,将装配误差分为周期性分量和累积性分量.通过仿真分析,研究了装配误差在数控机床内置传感器中的信号特征,以及对进给系统运动精度的影响规律.结果表明：装配误差的周期性分量不影响进给系统的定位精度,但会导致进给系统在运动过程中产生周期性波动,且在频率调制的条件下其周期性波动幅值将增加;装配误差的累积性分量影响进给系统的定位精度,当与运动方向发生交叉时将产生累积方向的变化.同时,对某数控机床内置传感器的信号特征进行分析,并基于分析结果进行装配调整,从而降低了由装配引起的运动误差,提高了被测数控机床进给系统的精度.
     

飞剪机中连杆机构运动与动力学误差分析

根据机构弹性动力学理论和误差分布的思想，对飞剪机的连杆机构动力学变形建立了理论模型，对于给定的机构轨迹进行了四杆机构模拟，在此基础上，对该机构进一步进行了KED(kineto-elasto-dynamics)分析，模拟分析出了机构关键点的轨：迹点变形和变化规律．同时分析了机构参数出现误差后引起轨迹的误差分布。     

机床导轨结合部变形所产生的加工误差

本文根据结合面的数学模型进行了下列三方面研究:对常用的机床导轨型式推导通用力平衡方程式;建立各种平面移动式导轨结合部变形的数学模型;得出单层和双层平面移动式结合部变形所产生的加工点位置误差的通用计算公式。用计算机模拟实际工况进行计算,以此对各种导轨结合部在相同条件下的加工误差特性进行了分析比较,为机床设计中选择最佳设计方案、预估设计效果和寻求合理设计参数提供了依据.     

数控机床动压主轴的热误差建模技术研究

为了降低加工过程的热误差,提高数控机床加工精度,基于时序相关分析理论与数值计算方法,建立了一种以温度场分布及加工参数为输入的新型机床主轴热误差建模方法.所建模型由热误差模型、主轴动压轴承热特性模型以及主轴热传递模型三部分组成.该方法首先根据时序相关理论建立热误差与温度测点之间的相关模型,再通过灰色相关理论完成关键温度测点位置与数量的优化,同时,基于数值计算与热传导理论,建立了动压主轴系统热特性模型.以一台大型龙门导轨磨床为实验对象,建立了磨床主轴箱热误差预测模型.实验结果表明,所建立的热误差模型具有良好的热误差辨识性能.     

数控铣床几何误差测量与反向间隙补偿试验

 研究数控铣床几何误差检测及其补偿技术,对高速数控铣床工作空间中的平面误差场的检测、建模和补偿技术进行了比较系统和深入的探讨。对几何误差的基本特性,在单轴轴向运用高精度的HEIDENHAIN直线光栅进行了试验验证。结果表明,在满足基本测试条件下,误差的基本特性成立,这为提供新的误差测量方法打下了基础;针对数控铣床运动过程中的反向间隙,提出了插补运动综合几何误差的间隙补偿技术和算法,数据处理后的测量结果显示反向间隙可以很好地得到补偿。     

基于全局优装法的共轴光学系统装调研究

以共轴光学系统中圆柱形零件圆环形装配平面为研究对象,研究了装调中多零件对接时基准轴的角偏误差传递与补偿原理.首先分析了共轴光学系统的实际装调方法和典型定中心基准轴传递路径.然后基于误差测量和最小二乘法,确定拟合圆环形装配平面方程.运用几何变换理论得到精确描述单个零件底面和顶面的角偏误差的变换矩阵,以及两零件装配时结合面上两坐标系间的变换矩阵,建立了多零件装配时始末法线角偏误差与相对装入角度的显式函数关系.针对不同类型的定中心基准轴传递路径,采用不同的遗传算法方案实现了对始末法线角的优化,提出了求解相对装入角度允许误差的方法.最后提出了一种基于全局优装法的共轴光学系统装调方法,并以某共轴光学系统为例,验证了本文方法的可行性与实用性.     

南宋后期部授书院山长制度考略

为解决工业结构中大型法兰对接装配存在的低精度、低效率等问题,提出一种基于姿态矢量及LD-PSD在线反馈的对装方法.首先,以关节臂测量机获取标定块测量点的实际坐标值,与理论坐标值对比形成拟合误差矩阵,以该矩阵2范数最小为优化目标,利用奇异值分解法（SVD）建立全局坐标系与测量坐标系映射关系,并获取全局坐标系下待装配件若干点空间坐标,结合最小二乘法及随机霍夫变换（RHT）建立待装配体当前位姿数学模型.设计六自由度位姿调整装置,以静法兰为目标位姿,依据关键姿态矢量信息解算动法兰位姿调整参量,实现位姿预调整. LD-PSD在线反馈系统检测并反馈装配质量评价指标,规划微转动及微平动路径,对静法兰位姿多次纠偏以满足对接装配精度.试验结果表明：装配过程高效,装配精度高,能够实现法兰连接结构的精确对装.设计的LD-PSD在线反馈系统可实现位姿的调整、检测、反馈再调整的闭环装配操作.     

数控机床平面误差场的接力测量法

分析了数控机床几何误差的固有特性,提出一种使用较小范围测量仪器获得整个机床平面误差场信息的方法——接力测量法.该方法以距离机床坐标原点较近的点（该点的误差直接通过测量仪器获得）为基点,从而获得离机床坐标原点较远位置点的误差,依此类推,最终获得整个机床平面上位置点的误差信息.给出了接力测量的法则,对平面误差场中任意一点的误差,应以最少的接力次数获得,接力测量次数相同时,测量路径对测量结果影响不大.试验结果表明,在数控机床反向间隙补偿后,由接力测量产生的误差对测量结果影响很小,接力测量法具有较高的测量精度,且操作方便,能够用来进行平面误差场的标定.