圆盘式电流变传动机构的优化设计

应用电流变流体技术于机械系统和流体控制系统,可实现无移动件或少移动件的机构,改善系统的动态品质,文中讨论圆盘式电流变传动机构的优化设计,以及机构的动态品质、电流变流体的物理性能和装置的结构参数,给出圆盘直径、剪切速度、极化力和粘性力之间的关系。     

圆盘式电流变传动机构的性能

圆盘式电流变传动器是电流变传动机构的主要领域，而机构的功率损耗及其效率又是整个机构动态研究的重要课题．文中研究装置的粘性功耗及漏导功耗，提出1个新参量——控制能力系数．该系数可用来研究装置尺寸及材料参数的选取，其对机构性能的影响．     

平行板电极间缝隙电流变传动性能

介绍平行板电极间缝隙电流变传动的原理 ,研究其主要结构尺寸的设计 .同时 ,讨论平行板的结构尺寸、电流变液体的材料性能 ,以及运行参数与平行板电流变传动装置的传递力、粘性功率损失、传动效率之间的关系 .研究结果表明 ,机构传递力和粘性功率的损失与其间隙的平方成反比 ,粘性功率损失与两极间电压的平方成正比 ;而当极间电压较低时 ,传动效率随间隙的增大而急剧下降 .     

平盘-波纹盘式电流变传动装置的剪切运动特性

提出以平盘-波纹盘配合来提高电/磁流变传动装置可传递的力矩.首先分析了平盘-波纹盘间电流变液的剪切运动特点,推导出平盘-波纹盘间电流变液的速度分布、压强分布及可传递力矩的特点.通过实验,将双平盘式与平盘-波纹盘电流变传动装置比较,证明了平盘-波纹盘结构可增大传递力矩,且其传递力矩的放大程度与波纹盘的波纹头数无关,而主要取决于装置和波纹的结构参数以及电/磁流变液的流变特性.     

平板状电流变阀压力差理论与实验分析

利用电流变技术,基于电流变阀的工作机理,设计了单通道平板状电流变阀和双通道平板状电流变阀样机.分析了两种平板状电流变阀压力-流量方程,并通过有限元方法理论分析了平板状电流变阀的强度.在理论分析的基础上,制作了两种平板状电流变阀样机并建立了实验系统,对影响平板状电流变阀性能的关键参数进出口压力差进行了实验研究.实验结果表明,平板状电流变阀的进出口压力差随流量增加而增大,还随着输入电压的提高而线性增大.当电压为110 kV、流量为211.2 mL/min时,单通道平板状电流变阀进出口压力差达到0.12 MPa.     

磁力传动机构设计及传递力矩计算方法的研究

磁力传动机构是近年来得到广泛应用的新型驱动机构,本文首先分析磁力传动机构设计的主要内容和设计方法方面存在的主要问题,分析讨论几种磁力耦合传动机构传递力矩计算方法的局限,介绍了平面轴向、同轴径向磁力耦合传动机构传递力矩的工程计算方法及其在纺织机械中的应用设计实例.     

行星减速机传动的测量研究

本文主要论述了行星减速机传动力矩的测量方法,通过伺服系统测量行星减速机的传动力矩及力矩波动值,同时结合整个传动机构各部件特性,分析影响减速机传动过程中的因素.     

孔系加工机构中曲拐传动的全力动平衡

针对孔系加工机构中曲拐传动存在的振动问题 ,提出了利用内平衡的方法实现曲拐轴的动平衡 ,并通过“力平衡法”实现曲拐传动机构的摆动力和摆动力矩完全力平衡 .减小或消除了整个传动机构的振动 ,提高了孔系加工的加工精度 .     

双主动圆盘式电流变传动器的数学模型

在基于虚拟仪器构建的通用的电液测控实验台上,采用Bingham模型描写电流变液,建立电流变传动器的离散数学模型.对于随机负载干扰和不确定摩擦阻尼的情况,利用输入输出角度和转矩的采样数据,识别模型的系数,并可计算系统的无阻尼自然频率和阻尼比或时间常数.所建立的数学模型与基于Leven berg-Marquardt算法的人工神经网络建立的模型相比较,能更有利于对电流变传动系统进行结构设计、参数识别和系统控制.     

电传动履带车辆双侧驱动转速调节控制策略

为解决双电机独立驱动电传动履带车辆行驶控制问题,建立以目标速度为输入的电传动履带车辆整车及驱动系统模型,设计了电传动履带车辆双侧驱动转速调节控制策略. 该控制策略由综合控制单元和两侧驱动电机控制器相互配合实现. 在Simulink/Stateflow中建立转速调节控制策略模型,完成以驾驶员操作为输入、包含控制环节的多工况系统仿真. 仿真结果和行驶试验验证了转速调节控制策略的可行性和有效性. 该控制策略已在车辆上成功应用.     

双自由度串联机械手的输入转矩优化

针对串联机械手在执行任务过程中执行机构输入转矩较大,导致机构运动不平稳的问题,创建双自由度串联机械手运动简图模型.采用能量最小化控制方式,构造能量控制的动力学方程,分析机械手关节角度、连杆质量及各关节之间的距离,确定优化关系式.采取优化方法计算输入转矩的控制方程,得出输入转矩的最佳尺寸,并结合具体实例,在Matlab/Simulink软件中对优化后输入转矩进行仿真.结果表明:与优化前的仿真结果相比较,优化设计后机械手输入转矩较小,整体波动相对平稳,效果较好.     

固定翼双旋弹修正组件滚转控制研究

针对固定翼双旋弹修正组件滚转通道存在的输入扰动和模型不确定性问题,设计一种基于H_∞回路整形的两自由度滚转通道控制方法. 通过对修正组件电气系统和机械系统的建模,得到执行机构电磁控制力矩的计算方法,利用理论分析及实验测试,研究了修正组件气动力矩和滚转阻尼力矩的建模方法,从而得到滚转通道控制模型,并设计基于H_∞回路整形的两自由度滚转通道控制器实现滚转角度控制. 半实物仿真实验结果表明,通过对修正组件电气系统和机械系统分析建立滚转通道控制模型的方法可行,设计的滚转通道控制器能够实现精确的滚转角控制.      

电磁作动器信号特性分析及建模

为对一款实验所用的定制电磁作动器进行数学建模,对电磁作动器进行大量实验和测量来采集信号数据,并通过将数据进行降噪处理和积分转换等方法分析研究了电磁作动器输入输出信号,研究拟合其数据结果,建立了此电磁作动器的数学模型。结果表明：建立了一个直观表达输入输出信号之间关系的电磁作动器数学模型,且该模型满足后续工程使用要求。     

推力矢量发动机燃气舵系统的设计与分析

本文对推力矢量发动机燃气舵进行总体设计,构建燃气舵控制系统的仿真模型,为实用的推力矢量控制装置提供了有价值的参考。首先在大量试验的基础上,对推力矢量燃气舵进行初步设计,通过对燃气舵系统的受力分析,找出弹体和燃气舵之间的相互作用关系,推出了弹体和燃气舵片之间力的转换关系,燃气舵片偏角和舵机转角之间的转换关系,进而推导出燃气舵系统的铰链力矩;其次,对燃气舵系统进行力矩分析和力学转换,确定舵机系统受到的负载,结果表明,所设计的燃气舵曲柄滑杆传动机构能够有效减小铰链力矩对舵机系统的负载;最后,构建燃气舵系统数学模型,利用MATLAB对其进行仿真并取得了较好的效果,最终实现燃气舵系统的PID精确控制,为燃气舵系统的设计和控制研究提供了依据。     

内嵌阻尼器的摆动伺服气缸

针对普通摆动气缸不能在行程中间实现任意点精确、快速定位的问题,研究开发一种摆动伺服气缸。提出集成叶片式气压驱动装置、圆盘式磁流变液旋转阻尼器、角度检测装置的摆动伺服气缸结构方案。设计了高速响应的驱动电源,线圈电流的阶跃响应时间约为1ms。对摆动伺服气缸基本性能试验结果表明:摆动伺服气缸具有良好的驱动性能,摩擦力矩较小,对气压驱动基本无影响,可调阻尼力矩在控制电压4.5V时达到饱和阻尼力矩24.7N·m,动态力矩平稳,波动在5%以内,输出力矩响应时间约为35ms。     

超磁致伸缩驱动器理论分析及实验研究

针对超磁致伸缩位移驱动器(Terfeno1-D棒6mm×80mm)进行了实验研究,主要考虑输入电流、预压力、温度与位移输出特性之间的变化关系。通过己有设备构建实验平台,在不同的条件下对驱动器输出特性进行实验,实验结果与理论分析一致,揭示了输入与输出的特性,为驱动器的优化奠定了基础。     

伸缩鸭舵式修正迫弹螺杆传动机构工况研究

为研究伸缩鸭舵式修正迫弹执行机构工况,建立了执行机构在伸展过程中的时间模型和动力学模型,探讨了机构的连杆长度和起始位置角对伸展响应时间和电机输出扭矩的影响.计算结果表明:电机转速为3 000r/min时,螺杆传动机构的伸展响应时间小于25 ms且满足工程要求;鸭舵受到最大空气动力为30 N时,执行机构能够控制鸭舵自由伸缩,所需电机扭矩小于0.5 N·m;连杆长度和起始角度越大,电机输出扭矩越小且变化趋于平稳.      

电子机械制动执行器的摩擦力矩和能耗分析

为了实现在设计阶段对系统摩擦力矩的合理预估,提高执行器性能预测的准确性,以行星齿轮滚珠丝杆式电子机械制动执行器为研究对象,分析系统摩擦的主要来源及其对执行器性能的影响;建立执行器系统动力学模型和摩擦力矩模型,将理论计算与实验相结合,对模型参数进行了辨识,基于理论计算和实验辨识结果的对比分析讨论了两者存在差异的原因;同时分析摩擦模型参数对制动间隙消除时间和最大制动夹紧力的影响,各部件摩擦对系统摩擦力矩的影响及其随转速和载荷的变化规律,以及紧急制动过程中执行器产生的摩擦能耗.结果表明:影响制动间隙消除时间的摩擦主要来源于电机和滚珠丝杆;影响制动夹紧能力的摩擦主要来源于滚珠丝杆、电机和推力轴承,随着制动夹紧力的增加滚珠丝杆和推力轴承对系统摩擦的影响增大,而电机的影响显著降低;紧急制动过程中,执行器产生的有效力矩传递比仅为73.56%,摩擦能耗高达48.1%.     

弹体滚速和舵机时间常数对炮弹制导精度的影响

通过建立滚转制导炮弹的动力学模型,分析了弹体滚转速度与舵机时间常数对于炮弹落点精度的影响.采用2对舵面控制俯仰与偏航运动的制导炮弹,它的舵系统输入指令为三角函数.随着滚速的提高和舵机时间常数的增大,舵系统的跟踪误差加大;在舵系统输入指令中适当增加相位超前角时,舵系统的跟踪精度显著提高,相位超前角约为弹体滚速和舵机时间常数的乘积.对包含舵指令转换方程和舵机动力学方程的制导炮弹动力学模型进行仿真.仿真结果表明,当弹体滚速为5 r/s,时间常数为0.01时,相位补偿前的落点误差为50.31 m;增加相位超前角2.5°,落点误差为5.14 m.说明选择与弹体滚速和时间常数相匹配的相位补偿角可大大提高制导炮弹的落点精度.该文分析结果可为炮弹滚转速度选择和舵机系统设计提供参考.