基于新式三点驱动的大口径快速控制反射镜分析

为满足光学视场不断扩大,跟踪速度不断提高的需求,对更大通光口径与偏转范围的快反镜进行了分析与研究。首先,比较了传统的压电式三点驱动与四点驱动方案后,提出了一种新式三点驱动方案,可兼顾良好的动态性能与简易的控制系统,同时避免耦合误差。然后推导了压电陶瓷驱动器参数与快反镜负载惯量、偏转范围与响应频率之间的关系公式。通过有限元仿真分析了快反镜的最大偏转范围与模态频率。最后通过搭建试验平台得到测试结果,与仿真结果和理论分析结果进行对比,在镜片尺寸为长轴128 mm,短轴90 mm的椭圆的情况下,偏转范围绕短轴为±2.44 mrad,绕长轴为±3.98 mrad,一阶模态频率为447 Hz,伺服带宽为149 Hz,误差均在8%以下,验证了设计与分析的可行性与正确性。     

基于新式三点驱动的大口径FSM分析与研究

为满足光学视场不断扩大,跟踪速度不断提高的需求,对更大通光口径与偏转范围的快反镜进行了分析与研究。首先,比较了传统的压电式三点驱动与四点驱动方案后,提出了一种新式三点驱动方案,可兼顾良好的动态性能与简易的控制系统,同时避免耦合误差。然后推导了压电陶瓷致动器参数与快反镜负载惯量、偏转范围与响应频率之间的关系公式,通过有限元仿真分析了快反镜的最大偏转范围与模态频率。最后通过搭建试验平台得到测试结果,与仿真结果和理论分析结果进行对比,在镜片尺寸为长轴128 mm,短轴90 mm的椭圆的情况下,偏转范围绕短轴为±2.44 mrad,绕长轴为±3.98 mrad,一阶模态频率为447 Hz,伺服带宽为149 Hz,误差均在8%以下,验证了设计与分析的可行性与正确性。     

动态参数影响下液体静压主轴运动精度分析及优化

针对现有液体静压主轴运动误差分析及优化的不足,基于液体静压主轴的结构参数,建立了主轴运动误差的动力学模型,定量分析了在不平衡质量作用下主轴转子不同转速下的动态参数变化规律。以主轴运动误差数学模型作为目标函数,以主轴系统参数作为设计变量,采用遗传算法对液体静压主轴系统的运动误差进行优化分析。单一因素优化分析时,主轴系统径向误差运动x、y、主轴倾角θ的优化效率分别为41.22%、25.21%、66.16%,多目标优化时效率为4.7%。优化后的主轴运动精度都有了显著的提高,并得到了提高液体静压主轴运动精度的结构参数组合。     

滚仰式导引头稳定平台动力学建模及驱动力矩计算

为指导滚仰式导引头稳定平台控制系统的设计,结合李群理论,分析了稳定平台运动学描述方法,推导了广义坐标形式的动力学方程.该动力学方程不仅考虑了加速度力矩,而且综合了质量不平衡力矩、框架耦合力矩及弹体运动产生的干扰力矩等非线性力矩.在此基础上分析了导引头跟踪沿光轴切线飞行的目标时的角速度、角加速度参数.最后针对某滚仰式导引头原理样机,数值计算滚转轴的最大驱动力矩为1.828N·m,俯仰轴最大驱动力矩为0.015 6N·m.     

气体轴承的动态特性分析及实验研究

针对气体静压主轴回转误差求解不准确的问题,提出了一种利用气膜阻尼模型预测气体轴承动态特性的计算方法,揭示了气膜阻尼影响气体轴承动态特性的内在机制。首先通过微扰动法和分离变量法对气体轴承的气膜阻尼系数建模并求解分析;然后将气膜阻尼系数引入轴承转子系统进行动力学建模,计算分析阻尼系数对气体轴承动态特性的影响;最后搭建气体轴承回转误差测量试验台,得到主轴实时回转跳动误差信号并与理论结果进行对比。实验结果表明:与未考虑气膜阻尼特性的回转跳动误差相比,考虑气膜阻尼特性计算的主轴回转跳动误差值更加接近实验测量值,考虑气膜阻尼特性使主轴跳动误差率减小了4.93%～8%。研究结果可为气体轴承动态特性的预测和精度控制提供理论参考。     

基于静刚度的变轴数控机床加工误差仿真研究

以变轴数控机床的运动部件--Stewart平台为研究对象,从变形的角度对机床的加工误差进行了分析和研究,得出了静态载荷条件下加工误差的矢量表达式,并对误差进行了预调,建立了相应的预调模型.该方法为从静刚度方面提高机床的加工精度提供了必要的理论依据,且具有通用性.最后给出了仿真实例,仿真结果表明了由于静刚度而导致加工误差的存在性和误差预调的必要性.     

单级悬浮工作台平面运动测量系统对准误差分析

为了得到单级6自由度悬浮工作台的运动学模型,将非接触驱动和支承等效为由万向联轴器、伸缩杆和平面运动副组成的支链,在移动台转角很小的情况下,平面运动与离面运动相互独立,且不受伸缩杆与基座表面垂直度误差的影响.基于欧拉转动定理,通过计算工作台在2个不同位置时光轴与反射镜镜面交点之间的距离,建立了工作台平面运动测量系统三维对准误差模型.测量误差的分布及其对误差源的灵敏度表明,二维对准误差分析方法忽略的离面对准误差的灵敏度最大可达平面对准误差灵敏度的25%,L形反射镜绕z轴偏转造成的对准误差及镜面垂直度误差是影响测量误差的主要因素.     

一种汽轮机再热主汽阀门机构的动力学建模与虚拟样机仿真

针对汽轮机再热主汽阀门机构运行卡涩的典型问题,为描述阀轴与衬套的实际运动接触状态,考虑阀轴与衬套的装配同轴度误差,建立了径向轴承铰和阀门机构的动力学模型,并在不考虑阀轴与衬套的装配同轴度误差情况下,利用COSMOS动力学分析软件建立了阀门机构的功能化虚拟样机.通过理论分析和虚拟样机仿真,研究了装配同轴度误差对阀门机构动力学特性的影响.研究结果表明:装配同轴度误差是影响汽轮机再热主汽阀门机构动态行为的重要因素,不同的误差值对约束反力和摩擦阻力矩的变化影响显著.     

多孔质气体静压轴承在三轴转台设计中的应用

气体静压轴承广泛应用于航空、航天、精密电子工业中。三轴转台是高精度的测试设备，用来对惯性系统和惯性元件进行检定、标定以及建立相应的误差模型，它的测试精度直接影响航空、航天等飞行器的控制和导航。转台的检测精度与回转轴的回转精度有密切关系。多孔质气体静压轴承同其他节流形式的轴承相比具有很高的承载能力、静态刚度以及很好的阻尼效应。文章对多孔质气体静压轴承进行了理论分析，并同气体静压小孔节流轴承的静态性能进行了比较，结果表明，此类轴承的承载能力明显优于小孔节流轴承。     

RV传动机构用转臂轴承的受力及接触特性分析

针对曲柄转臂轴承传动部件多和受力具有时变性,致使受力精确计算困难,文中提出一种基于多体动力学的受力计算方法,并利用该方法研究输入转速和负载对转臂轴承受力的影响规律。计算结果表明:转臂轴承受力随曲柄转角呈周期性变化,转速对转臂轴承的受力极值无影响,但影响其疲劳寿命;转臂轴承受力随负载的增加而增大;将几何分析法与所提算法对比,结果显示两者具有很好的一致性。基于该计算结果,进一步采用有限元法分析不同工作载荷对转臂轴承接触应力的影响规律,结果表明转臂轴承存在单边受力现象,且各滚针接触应力各异。相关研究结论为转臂轴承的工程应用与优化分析提供了理论基础。     

静压支承动静特性及运动误差研究进展

目前对静压支承动静态特性的研究依赖于所采用的节流器形式和结构形式,主要集中在静压轴承(径向轴承和推力轴承)的油腔形状、轴承结构、轴承表面粗糙度、润滑介质和轴承弹性变形的影响,对于静压支承热效应的影响及静压导轨动静特性的研究涉及较少。对静压支承运动误差的研究大都是从运动件静力平衡出发,未考虑运动速度和结构变形对运动误差的影响。最后,从静压支承的标准化、模块化和产业化研究,静压支承的热效应研究,静压导轨的动静特性研究以及服役态下静压支承运动误差研究等方面提出研究展望。     

封闭差动行星传动系统中心轮动力学浮动量分析

基于集中参数振动理论,建立采用中心轮浮动的封闭差动行星传动系统动力学模型.考虑支撑的弹性变形、啮合齿轮副的时变啮合刚度激励和齿轮误差激励.计算系统两级中心轮的浮动量,获得齿轮误差、支撑刚度与系统两级中心轮浮动量间的关系曲线,分析误差、支撑刚度对系统两级中心轮浮动量的影响.研究结果表明:系统两级中心轮浮动量随误差增大而增大;差动级中心轮的浮动量远比封闭级的浮动量大;差动级齿频误差引起的中心轮浮动量远大于偏心误差引起的浮动量,差动级中心轮浮动量对齿频误差比偏心误差敏感;可以适度减小系统两级中心轮的支撑刚度来提高两级中心轮的浮动能力;为实现差动级中心轮较高的浮动能力,差动级中心轮应采用较小的支撑刚度.     

Nonlinear Analyses of the Dynamic Properties of Hydrostatic Bearing Systems

Nonlinear analyses of hydrostatic bearing systems are necessary to adequately model the fluid-solid interaction. The dynamic properties of linear and nonlinear analytical models of hydrostatic bearings are compared in this paper. The analyses were based on the determination of the aperiodic border of transient processes with external step loads. The results show that the dynamic properties can be most effectivelyimproved by increasing the hydrostatic bearing crosspiece width and additional pocket volume in a bearing can extend the load range for which the transient process is aperiodic, but an additional restrictor and capacitor (RC) chain must be introduced for increasing damping. The nonlinear analyses can also be used to predict typical design parameters for a hydrostatic bearing.     

扁球薄壳在大挠度下的动力学行为

根据薄壳非线性动力学理论,由扁球薄壳大挠度基本方程,在周边固定夹紧的条件下,用修正迭代法求出二次近似解析解,把大挠度解作为扁球薄壳的初挠度处理,推导出扁球薄壳在大挠度下的非线性动力学基本方程。利用扁球面壳的非线性动力学变分方程和协调方程,在夹紧固定的边界条件下,用Galerkin方法得到一个含二次、三次项非线性受迫振动微分方程.通过求Melnikov函数,给出可能发生混沌运动的条件.通过数字仿真绘出平面相图,证实混沌运动的存在.     

面向工业控制系统的智能安全电机驱动器

为了保护电机的正常运行,驱动器需要相应的安全保护功能。目前的驱动器多数采用欠压、过流、短路等保护电路,当检测到故障时进行相应处理。然而工业控制系统中通常采用的都是多轴联动,在网络控制下,由于内部或外部原因导致单轴或多轴电机的误运行会波及整个系统。为提高工业控制系统的安全性,提出了一种智能安全的电机驱动器,通过硬件层、软件层和网络层三个层次的保护机制来保障电机在工业系统中的安全运行。实践应用表明,该设计方案切实可行,能够在异常情况下保障电机、驱动器和系统的安全运行。     

基于贝叶斯决策理论的NSHV分段建模威胁评估

临空高超声速飞行器（Near Space Hypersonic Vehicle,NSHV）具备复杂的运动模式和高动态特点,传统的威胁评估方法运用于NSHV时在评估要素选取和评估动态性等方面存在不足。从NSHV的飞行路径入手,将其划分为3个主要的飞行阶段,通过分析其各阶段运动特点和预警探测、拦截能力等因素,基于贝叶斯推理、决策理论建立起NSHV多阶段威胁评估模型,并通过先验概率将各阶段进行关联,保证了评估的继承性,最终建立典型场景进行仿真验证,仿真结果反映的威胁变化符合NSHV的作战特点和所给观测数据,证明该方法更适应NSHV的动态特性,能够为指挥员进行防御作战辅助决策提供支持。     

考虑轴距轴数的BRT桥梁跨中动挠度的仿真分析

为更好地模拟快速公交系统（BRT）中桥梁的变形规律,基于Midas Civil软件设计出考虑车辆轴距轴数影响的三轴移动荷载模型,并以BRT中一段桥梁为例,计算出系统的固有频率和模态,将客车简化为单轴和三轴移动荷载模型,模拟仿真桥梁跨中动挠度。不同工况下的仿真结果表明:两种模型所求得的跨中最大动挠度存在较大差异。相比于三轴移动模型,单轴移动模型所得的最大动挠度较大,最大动挠度出现的时刻较早,振动时长较短,且幅值差异较大;当移动荷载的时速在10~60 km·h-1时,时速对跨中最大动挠度的影响不大,单轴模型的最大挠度较三轴模型大,偏差约在20%~25%之间。建议在模拟长轴距或多轴车辆时,应充分考虑轴距和轴数的影响,宜采用多段三角冲击荷载进行模拟     

非对称动静压轴承静动特性

用有限元方法研究了２ 种典型的非对称结构及参数的动静压轴承的静动特性．结果表明：非对称结构及参数的动静压轴承的轴心位置与承载能力及承载角的关系具有特殊性,在工作状态下具有偏心较大、动压与静压共同作用、刚度高、阻尼大且刚度Ｋｘｘ与Ｋｙｙ、阻尼Ｄｘｘ与Ｄｙｙ差异显著的特点．     

一种用于滚动轴承的可靠性虚拟试验方法

常规的试验和理论计算不能有效地分析轴承的各类随机误差对其动态特性的影响,因此提出一种滚动轴承可靠性虚拟试验方法.首先基于动态接触力学和显式动力学有限元算法,建立三维参数化深沟球轴承有限元模型,得到轴承内外圈、滚珠、保持架之间的接触应力、应变的变化情况及接触过程中的压力分布情况.在此基础上,运用APDL语言实现乘同余数法产生伪随机数的计算程序,综合考虑轴承原始制造误差以及转速、载荷等不同工况对轴承动态性能的影响,对轴承进行多次随机虚拟试验,运用K-S检验法确定所获得的实验数据分布,求取轴承疲劳失效的可靠度.运用蒙特卡罗法对轴承进行1 000次模拟计算,得出了轴承对各参数变量的可靠性灵敏度,为轴承...     

毛细管节流静压油膜轴承动态特性分析

针对毛细管节流的径向和推力静压油膜轴承,在对流经轴承各油腔流量模型进行线性化处理的基础上,建立了毛细管节流的静压轴承流量连续性方程及轴承一主轴系统动力学方程,推导出毛细管节流的径向和推力静压油膜轴承的传递函数.采用MATLAB软件对毛细管节流的推力静压支承进行了仿真计算,仿真计算结果与广州机床研究所做实验的实测结果进行了详细的对比,有较好的一致性,说明所建模型和所采用方法的有效性.在实验验证的基础上,开展了主轴旋转速度对毛细管节流的推力静压轴承动态特性影响的仿真分析,同时探讨了供油压力、油膜厚度对毛细管节流的径向静压轴承动态特性的影响规律.