6自由度索并联机构的振动特性

6自由度索并联机构可以实现空间大范围的6自由度运动,在装配、对接和定位等应用中具有较大的优势.针对柔性绳索容易引起系统振动的特点,对6自由度索并联机构的振动特性进行分析.利用Newton-Euler方法建立系统的动力学模型,对动力学方程线性化获得系统的振动方程.在此基础上,得出各阶固有频率的分布情况,并分析一阶固有频率对结构参数的灵敏度特性.通过绳索受力频谱分析试验,获得6自由度索并联机构试验平台的一阶和二阶固有频率.试验结果与理论计算值接近,验证了所提方法的正确性.     

六自由度直升机运动模拟器结构参数优化方法研究

本研究广泛用于直升机模拟训练的六自由度运动模拟器参数优化的方法。以液压作动筒驱动力均值最小为优化目标,采用两种方法进行六自由度运动模拟器结构参数优化。首先通过牛顿-欧拉法建立单体动力学模型,优化运动模拟器结构参数并采用Adams优化验证,然后采用Adams进行运动模拟器多体动力学结构参数优化。优化结果对于指导机构尺寸详细设计、降低成本和提高运动模拟器动态性能具有重要作用。     

6自由度并联平台结构参数优化

6自由度并联平台采用 6 - 6型Stewart机构。本文分析了该类平台结构参数对其工作性能 ,及对选择液压伺服油缸、变量泵、位移传感器等的影响。在保证平台工作性能要求的前提下 ,通过对其结构参数的优化 ,使设计最经济     

不同模型计算动力总成刚体模态方法

首先,建立了由动力总成、车身和非簧载质量组成的13自由度整车模型,推导了整车模型的运动微分方程;然后,分别建立了车身3自由度模型、动力总成6自由度模型、车身和非簧载质量组成的7自由度平顺性分析模型及动力总成和车身组成的9自由度平顺性分析模型,给出了各简化模型的运动微分方程;最后,分别利用上述不同自由度的模型计算并对比分析了动力总成的固有频率和能量分布、车身和非簧载质量的固有频率。计算结果表明,动力总成6自由度模型计算的动力总成固有频率与其实际频率存在差异;计算车身固有频率时需考虑动力总成的质量和转动惯量;各模型计算的非簧载质量固有频率基本一致;13自由度模型计算的动力总成、车身和非簧载质量的固有频率更加准确,对整车振动与噪声研究具有很大的参考价值。     

国家自然科学基金委员会机械工程学科2012/2013年度结题项目简介

项目负责人：姜洪洲(E-mail：jianghz@hit.edu.cn)依托单位：哈尔滨工业大学项目批准号：509750551．项目简介本项目从设计与控制两方面入手，就六自由度并联机构耦合特性分析、动态各向同性设计、模态空间控制等基础理论及关键技术展开研究。在设计方面，提出了基于频率特性的动态各向同性设计方法，使设计者在设计阶段就能够充分考虑结构参数、质量特性、阻尼特性对系统动态特性的影响，从而为解耦控制的设计留下了充足的发挥空间。在控制方面，提出了基于动压反馈的模态空间控制方法，使得自由度频宽可以独立调整达到或接近各阶模态液压固有频率。该项目成果为提高液压驱动六自由度运动系统频宽、减小自由度间动力学耦合，开发高逼真度动感模拟系统具有重要的指导意义。     

基于反馈与前馈的二自由度电液振动台复合控制

为提高电液位置伺服系统控制精度,以电液振动台为控制对象,针对电液伺服系统液压固有频率较低、阻尼比较小等特点,提出一种三状态反馈控制与前馈逆模型控制相结合的二自由度复合控制策略。利用加速度反馈和速度反馈分别提高位置闭环系统的液压动力机构的阻尼比和液压固有频率,以保证系统在稳定条件下拓展系统工作频率范围;前馈逆模型控制能够改善实验系统的动态响应特性,进一步拓展系统频宽,提高电液振动台波形复现精度。实验结果验证了提出的二自由度控制策略的有效性。     

重载荷RV减速机基于动力学模型的固有频率特性及灵敏度分析

采用集中参数法建立了16自由度的重载RV减速机动力学模型。以RV-550E型重载减速机为研究对象,通过求解动力学方程得到减速机的固有频率,分析了针齿壳刚度对系统固有频率的影响,为针齿壳的设计提供依据。为了揭示系统参数的变化对整机固有特性影响的规律,进一步分析整机固有频率对系统的转动惯量和刚度的灵敏度。分析结果表明,低阶固有频率对曲柄轴转臂轴承刚度、行星架支撑轴承刚度以及曲柄轴转动惯量的灵敏度较大。研究结果为该类重载减速机结构优化设计提供了理论依据。     

用附加质量和刚度修改结构固有频率与局部振型

对在结构局部自由度上附加质量与刚度，从而使结构某阶固有频率与局部振型分量满足给定设计要求的动力修改问题提出了一种求解方法。本文方法仅需利用结构局部自由度上的动柔度参数，计算过程简便。给出了一悬臂梁的固有频率与局部振型修改算例来说明方法的有效性。     

汽车发动机悬置系统的多目标优化

基于多目标优化理论,建立了一种发动机悬置系统优化设计模型,通过悬置刚度和位置参数的合理设置保证了主要振动方向上的能量解耦率最大化。分别以发动机悬置系统垂直方向和绕曲轴方向的能量解耦率最大为优化目标,以悬置刚度参数和位置参数为优化设计变量,考虑固有频率和动力总成参数的约束,构造了悬置系统六自由度模型,并利用非支配排序遗传算法对该系统进行多目标优化。最后该方法被应用于某型汽车发动机的悬置系统设计。     

6自由度液压机器人末端执行器控制策略

为提高6自由度液压机器人末端执行器位置跟踪精度,设计了增量式非线性逆控制方法,并对机器人末端执行器位置跟踪误差进行仿真验证。创建了6自由度液压并联机器人简图,对液压驱动系统进行建模,推导出液压流量方程式。针对传统非线性逆控制方法进行改进,设计了增量式非线性逆控制方法。采用Matlab软件对6自由度液压机器人末端执行器跟踪误差进行仿真,并与传统非线性逆控制方法对比。结果显示：采用非线性逆控制方法,机器人末端执行器运动位置跟踪误差较大;采用增量式非线性逆控制方法,跟踪误差较小。采用增量式非线性逆控制方法,可提高机器人末端执行器运动的稳定性和输出精度。     

Stewart平台的综合谐振频率研究

载人的大惯量Stewart平台,多采用液压伺服系统驱动,其必然存在液压-机械综合谐振问题。这是由于油液的可压缩性、传动铰链的弹性及负载惯性等引起的。本文首先根据力-变形关系推导出Stewart平台的刚度矩阵,然后分别根据铰链和液压缸各自组成构件的串并联关系,推导出三维万向铰链和液压弹簧刚度的数学模型。进而建立了液压Stewart平台的无阻尼动力学方程,并据此研究了系统的综合谐振频率。理论计算与实验结果表明,平台的位姿、油液与铰链的刚度等因素决定了系统的综合谐振频率。     

起重机液压缸变幅机构的计算程序化

针对起重机液压缸变幅机构的设计计算,运用多目标优化设计方法进行理论分析并建立数学模型,采用黄金分割一维搜索优化计算方法,在DELPHI平台上构架参数计算软件,程序根据输入已知参数按照优化流程进行液压缸参数优化计算,以图形示意的方式显示计算结果,并保存结果和数据输出。采用DLEPHI平台构建的起重机液压缸变幅机构计算软件具有专用性强、运算效率高等优点,可大幅减少设计人员的工作量,提高设计效率和准确性,对起重机变幅机构及其部件设计具有现实指导意义。     

考虑液压缸影响的Stewart平台动力学分析

由于液压系统的特点及Stewart平台的结构特性,液压驱动Stewart平台得到越来越广泛的应用.针对负载小的情况,在对Stewart平台进行运动学分析时,考虑了缸铰点的速度和加速度.详细分析液压缸缸筒、活塞杆两体由于重力和惯性力的作用,在平动和转动时对Stewart平台动力学分析时产生的影响.建立包括液压缸影响的、详细的Stewart平台动力学模型,为Stewart平台的准确设计、分析和控制奠定基础.     

Stewart平台位置反解研究

Stewart机构运动比较复杂,仅仅通过数学模型的方法,无法充分直观的分析机构在不同位姿下各条液压缸长度的变化情况。据此,提出了基于Simulink环境下对Stewart平台进行位置反解的建模与仿真方法。在通过建立Stewart平台位置反解数学模型的基础上,分析了Simulink中各模块的使用及参数设置方法,对位置反解的数学模型进行了建模,并对Stewart机构6个单自由度的液压缸运动进行了仿真。结果表明,通过仿真曲线直观地了解了六自由度摇摆台位姿变化时,6条液压缸杆长变化规律。     

双活塞杆液压缸动态性能参数影响因素的研究

论文以设计的双活塞杆液压缸为研究对象,建立了液压缸的数学模型,分析得到液压缸的动态性能参数固有频率和阻尼比与液压缸的等效质量、负载客积和液压介质的弹性模量等因素有关.研究了活塞杆伸出过程中,液压缸固有频率和阻尼比动态性能参数值的变化,对阀控缸系统和容积式调速回路系统的数学建模和分析有重要的参考价值.     

基于VL Motion和AMESim的液压六自由度平台联合仿真及试验研究#br#

为研究六自由度平台的优化设计及控制策略,需要对系统进行详细建模。针对液压六自由度平台仿真建模方法进行研究,提出一种机电液联合仿真的建模方法。采用AMESim对液压系统和控制系统建模,Virtual.Lab对平台机构动力学部分建模,通过软件之间的接口将机械、液压控制系统两部分模型联合,建立液压并联机构的通用仿真模型。通过与试验结果的对比验证了仿真模型的正确性。与传统数学建模方式相比,该方法发挥了各软件的优势,使建模过程简捷且高效,适用于复杂装备的设计与研究。     

大型液压Stewart平台动态耦合特性

耦合现象在液压Stewart平台中普遍存在,以大型液压Stewart平台为目标,采用AMESim和SimMechanics对液压部分及平台机构部分分别建模。通过软件接口建立联合仿真体系对平台动态耦合进行定量分析,数值模拟6缸动态特性在一致和有差异的情况下动态耦合的强度和规律,该仿真体系针对液压与并联机构进行分布式建模,改善了建模精度。建立大型液压Stewart平台通用联合仿真模型,为Stewart平台的耦合研究提供了有效的理论研究手段,能够针对平台进行前期耦合预测,保证设计方案的准确性与可靠性。     

硬岩掘进机推进液压缸结构参数优化

针对硬岩掘进机(Tunnel boring machine,TBM)破岩掘进过程中强振动对推进液压缸动态特性的影响,建立了推进液压缸轴向基础振动下的动态响应数学模型,并试验验证了模型的正确性。仿真研究了不同基础振动参数下液压缸失效区域,液压缸无杆腔压力波动幅值与轴向基础振动幅值成线性正相关,且在固有频率处最大,超过固有频率继续增大至90 Hz时压力波动幅值可视为定值。应用响应曲面法对液压缸结构参数进行了优化,优化后的液压缸正常工作能承受的基础振动幅值-频率范围较优化前拓宽了45%。利用响应曲面法对液压缸进行结构参数优化可为TBM推进液压缸设计和选型提供理论依据。     

数字液压缸非线性建模仿真与试验研究

以航天器转运平台使用的数字液压缸为研究对象,根据其结构特点和内部闭环控制原理,综合考虑步进电机旋转、丝杠螺旋反馈、阀芯轴向受力、液压缸上的摩擦力这些非线性因素影响,在Simulink中建立精确的数字液压缸非线性模型,并通过试验验证了模型的准确性。利用模型重点分析定位精度的影响因素,结果表明：供油压力波动会降低定位精度;减小步进电机频率可以提高定位精度。同时根据仿真及试验提出了通过调整输入脉冲量提高精度的方法,可以满足转运平台工作时的精度要求。     

基于传递函数的数字液压缸建模与分析

在考虑功率匹配和非对称结构特性的基础上,以液压弹簧刚度最小位置为工作点,推导了阀控非对称缸的传递函数,给出了合理的液压固有频率计算公式,建立了通用的数字液压缸传递函数模型。利用所建模型,分析了参数意义和系统特性,并结合具体参数进行了仿真验证。结果表明,受负载和非对称结构影响,数字液压缸正反向运动特性存在差异;系统性能由内反馈回路的结构参数决定,系统稳定性良好。