双三角钻臂的定位控制及仿真

推导双三角机械臂的关节变量到支臂油缸长度计算的增量公式，运用该式提出一种新的钻臂定位的控制系统结构，即直接以关节变量（而不是油缸长度）为目标的闭环控制系统。在MATLAB环境下对以上算式及控制系统结构进行仿真验证。先在ADAMS中建立双三角臂的动力学模型，然后将该模型导出成为MATLAB．m计算模型，最后在MATLAB中实现钻臂定位的闭环控制系统仿真。针对某实际钻臂的仿真结果表明，增量算式尽管是在微变情况下推导的，在偏差较大的范围内应用时其计算误差对定位过程影响不大，体现在钻臂轨迹于隧道断面的投影不是直线，同时不会影响最终的控制精度，可以用于实际控制。     

折臂式随车起重机的动力学分析

为了对折臂式随车起重机进行动力学分析,先建立折臂式随车起重机的Creo动力学模型,并分析其工况特点。应用Creo动力学模型计算某一工况下各个构件的受力,得出了动臂油缸受力最大。对动臂油缸进行动力学分析的过程中发现了动臂油缸受力的三个阶段。进一步研究,得到了吊重质量、伸缩臂长度和运行速度与动臂油缸受力的偏微分关系,并计算出了偏微分方程组的解析解。为折臂式随车起重机的机构设计提供了一种高效便捷的方法。     

基于刚‒柔耦合的反铲液压挖掘机工作装置多体动力学分析与仿真

以某型挖掘机为研究对象，建立其工作装置及挖掘阻力数学模型。针对土方、石方挖掘工况，采用压力传感器、位移传感器测得挖掘过程中各油缸的压力及位移，采用电阻应变片测出动臂与斗杆上各测点的应力。基于所获得的各油缸位移及压力，通过动力学分析计算载荷。使用有限元分析软件和动力学仿真软件建立挖掘机刚?柔耦合模型，并以各油缸位移曲线为驱动，得到动臂及斗杆上各点应力。仿真计算与应力测试的对比结果表明，对应测点的应力变化趋势基本一致，误差在15%以内。     

双三角钻臂及其液压系统的建模与参数估计

双三角钻臂具有结构紧凑、运行平稳、凿岩无盲区等优点,被凿岩机器人所采用.为了控制钻臂,对轨迹进行跟踪和精确定位,要求建立钻臂及其液压系统的数学模型.然而,该系统十分复杂,具有非线性和快时变的特点,要建立其精确的模型很困难,也没有必要.作者从液压系统的流量方程、连续性方程和力平衡方程入手,对双三角钻臂及其液压驱动系统机理建模.在建模过程中,忽略一些对模型精度影响不大的次要因素,获得了系统的简化模型.通过对钻臂的结构和受力进行分析,导出了模型中的参数、液压缸负载力的估算公式和估算方法,为实现钻臂的轨迹跟踪和精确定位控制打下了基础.     

锚杆钻机机械臂设计及动力学仿真分析

针对井下巷道支护人工打锚索安全性差且效率低的问题,锚杆钻机设计新增了锚杆机械臂。根据机械臂的实际尺寸建立了三维模型,并且以机器臂设计运动学理论为基础,推导出锚杆钻机机械臂动力学方程。由于锚杆钻机机械臂在实际运动下受力相对复杂,并且对整机稳定性有较大的影响,故将机器臂的虚拟样机模型导入多体动力学软件ADAMS中进行动力学仿真,观察钻架在恒定外负载作用下,通过调整两个油缸之间的行程是否能实现钻架在整个工作空间的所有工作位置,找到整机在不同姿态打锚索时的最恶劣工况,查看该工况下油缸受力变化及伸缩臂受力状况。在仿真时刻3s时,机械臂升降油缸受力超过该油缸的许用极限抗压力1.9×10~5 N,需要运用Ansys Work Bench对伸缩臂承受扭转力较大处进行扭转静强度校核,以保证机械臂的动力学需求,为日后"工业机械臂"动力学分析提供一定的理论基础和实践经验。     

混合臂式高空作业车变幅系统动态建模与分析

针对混合臂式高空作业车变幅系统液压油缸驱动力难以显式计算的问题,借助拉格朗日方程和解析几何法对混合臂高空作业车臂架系统建立运动微分方程,得到臂架角位移、油缸行程与油缸受力随时间变化的动力学关系,在此基础上推导油缸油压、流量随时间变化的关系。给出臂架运动条件,基于最小二乘原理,运用MATLAB编程进行数值求解,得到油缸受力、油压及流量的时间历程曲线并对结果进行分析和验证。结果表明,模拟运动下油缸b1、b2、s1所受作用力较大,油缸设计时须优先对其进行强度分析;油缸b1、b2、s1油压变化也较大,油缸设计时须对其进行动强度分析;各油缸流量变化不大,可考虑使用定量泵节流调速系统。以上研究为混合臂式高空作业车臂架系统的设计及油缸选型等提供了参考依据。     

冲击破岩掘进机工作机构支臂与油缸铰点力仿真

为研究冲击破岩掘进机凿岩过程支臂与各油缸铰点的受力情况,根据多体动力学理论建立该机工作机构运动方程,运用ADAMS建立其虚拟样机模型.由波动力学理论确定了破碎头凿岩过程的随机载荷,通过对最大破碎深度、最大破碎高度各支臂与油缸铰点力仿真,得到各铰点受力变化规律.结果表明:各铰点力随凿岩阻力变化,波动明显,且与工作机构位姿有关;最大破碎高度时掘进油缸与支臂Ⅲ所受平均载荷最大,易使工作机构支臂产生疲劳裂纹,影响其使用寿命.与Matlab计算结果对比,两者最大误差为0.29%,证明所建模型及研究方法可行.     

冲击破岩掘进机工作机构支臂与油缸铰点力仿真

为研究冲击破岩掘进机凿岩过程支臂与各油缸铰点的受力情况,根据多体动力学理论建立该机工作机构运动方程,运用ADAMS建立其虚拟样机模型.由波动力学理论确定了破碎头凿岩过程的随机载荷,通过对最大破碎深度、最大破碎高度各支臂与油缸铰点力仿真,得到各铰点受力变化规律.结果表明:各铰点力随凿岩阻力变化,波动明显,且与工作机构位姿有关;最大破碎高度时掘进油缸与支臂Ⅲ所受平均载荷最大,易使工作机构支臂产生疲劳裂纹,影响其使用寿命.与Matlab计算结果对比,两者最大误差为0.29%,证明所建模型及研究方法可行.     

液压凿岩台车钻臂振动特性分析

钻臂作为凿岩定位工作的直接完成者,在凿岩冲击反力激励下往往会振幅过大,影响成孔质量和液压元器件、钻臂的使用寿命。因此有必要对凿岩机的激励特性、结构动力学特性和振动响应进行研究。以阿特拉斯凿岩台车钻臂和Cop 1838ME型凿岩机为研究对象,对凿岩机活塞进行动力学分析,并采集活塞动力学数据,得到了振动激励的定量计算公式。利用hypermesh建立全钻臂的有限元模型,进行有限元模态分析,得到钻臂结构的动力学特性。进而对钻臂进行瞬态分析,得到钻臂的振动响应。对通常的钻臂、凿岩机和其他冲机器的振动分析和减振设计、力学分析以及轻量化设计具有一定的指导意义。     

多关节凿岩机械手快速定位方法

凿岩机器人在工作时,完成的任务是随机的,它每1只机械手具有6个转动关节和3个移动关节.在定位时,其运动学逆运算过程相当复杂,为满足实时控制的需要,必须实现快速逆运算.作者在分析凿岩机器人钻臂结构的基础上,利用钻臂的双三角支架的空间平移性能,根据各关节变化所引起的钻臂端部位姿的变化,综合机器人学中运动学知识,建立一个专家系统,采用拟人化的方案--"先定点,再定位姿",解决凿岩臂的快速定位问题,以实现描述各关节位置的变量的快速逆运算.根据实际工作情况,首先使钻臂的端点与目标定位点重合,求解出相应的关节运动变量的值,然后把凿岩机械手看作闭链机构,再选择相应的运动关节确定钻臂的空间位置,从而简化了计算的难度,可快速、精确地求解机械手的各关节变量值.     

基于ActiveX技术的3-TPT并联虚轴机床运动仿真

根据最新研制的3TPT并联虚轴机床的机构组成,对其进行了运动分析,建立了虚轴机床的运动模型,并得到了并联机构的运动学逆解表达式,同时还得到了该并联机构的运动学正解表达式·利用MDT提供的ActiveX操作机制,应用面向对象方法和ActiveX技术,进行了3TPT并联虚轴机床的运动仿真,提出了运动仿真的具体实施方法和过程·在VisualBasic开发环境下,完成了仿真程序编制工作·通过实际仿真证明:该并联机构具有运动学正反计算简单、易于实现实时控制及工作空间大等优点     

DSX5-70型虚拟轴机床五轴联动控制

分析了最新研制的DSX570型三杆五自由度虚拟轴机床的机构组成及自由度,推导了其运动学逆解计算公式,作为实现运动控制和设计分析的基础·结合所使用的零件造型及数控编程系统,给出了实现五轴联动控制的处理方法·并以空间曲线为例,进行了五轴联动轨迹规划和切削试验·结果表明,运动学计算结果正确,五轴联动控制实时性好,符合实际加工的需要     

连续采煤机截割部的运动及力学分析

连续采煤机截割部的运动和力学特征对整个机器的截割性能、效率有重要的影响.以顶部悬挂式连续采煤机截割部为例,建立了截割部液压缸活塞运动速度与悬臂摆动角速度以及活塞推力与悬臂摆动力间的函数关系.经计算机模拟,得到了悬臂摆动角速度与悬臂摆角的关系曲线以及摆动力与悬臂摆角的关系曲线.力学分析得到悬臂的速度、力的大小及变化规律,为设计和改善采煤机的工作性能提供了理论依据.     

一类6-SPS并联机构正运动学符号解分析

并联机构正运动学是一个位置和姿态耦合的复杂非线性问题,一般难以求得符号解.对于一类6-SPS并联机构,通过引入四元素来描述动平台的转动,不仅能够避免产生公式奇异性,而且将高阶的正运动学方程降阶为一组二阶方程.在这组方程中,动平台的位置和姿态是解耦的,可以通过求根公式符号地解析出机构的8种装配模式,其结果揭示了这类并联机构正解之间内在的对称关系.     

Wheeled foot quadruped robot HITAN-I

0IntroductionInthe past,much work has been done toinvestigatefour-legged walking.Two of the earliest works are the G.E.Quadruped and Phoney[1].With the introduction ofmore powerful computers,more and more bionic robotshave beeninvented in recent years.WARP1[2]in2002,TITAN[3-5]from1989,BISAM[6]in1998and SCOUTII[7]in1999are examples for these developments.Asground vehicle,the advantages of mobile robot have beenrecognized by peopleinengineeringfields.Ground mobilerobots are usually cl…     

铁饼掷远的运动学分析

根据运动员投掷铁饼的动作，应用运动学理论，给出了铁饼掷远的距离公式，指出3个运动学参量对提高运动成绩的关键作用．     

缸底支承液压缸缸底强度计算

通过对缸底支承液压缸缸底的受力分析，给出了曲杆力学模型以及缸底强度计算公式，为缸底支承液压缸的设计提供了一种理论计算方法