铺丝头机械手设计探讨

本文介绍了复合材料铺放设备的组成,提出一种控制铺丝头运动的机械手设计方案,详细分析了三种消除齿轮传动回差的方法,为复合材料铺放设备设计提供参考.     

碳纤维自由曲面铺放设备的设计与研究

先进制造和高端装备行业对复杂自由曲面的碳纤维制品的需求量不断提高,然而现阶段碳纤维铺放技术存在低效率、低精度、低可靠性的问题.依据碳纤维铺放工艺特点,研发了一种模块化的二丝束自动铺放装置,其具备创新型丝束夹紧-重送-剪断功能的自动铺丝机构.在铺放装置三维模型的基础上,根据仿真结果验证并优化了铺放装置结构,保证了装置的结构强度稳定性.采用随机概率法分析装置的可达空间,检验运动空间是否满足运动范围要求;构建了碳纤维铺放装置样机平台,使用双频激光干涉仪测量铺放定位误差,并依此采用粒子群算法对铺放进行精度补偿,从而提高了设备的铺放精度.     

七自由度自动铺丝机器人的自运动流形分析

定义了位姿解耦的冗余自由度机器人位置关节空间流形和姿态关节空间流形,将位置关节空间流形和姿态关节空间流形进行配对得到冗余自由度机器人的自运动流形。利用定义的位置关节空间流形和姿态关节空间流形对七自由度自动铺丝机器人进行分析,分别得出七自由度自动铺丝机器人的位置关节空间流形和姿态关节空间流形,配对以后得出七自由度自动铺丝机器人的自运动流形,并进行了仿真验证,结果表明这种分析方法得到的自动铺丝机器人的自运动流形是正确的,而且对于其他类型位姿解耦的冗余自由度机器人自运动流形分析也是适用的。     

航空用预浸纤维带铺放装备设计

论述了航空用预浸纤维带铺放机构的工作原理及设计方法.采用集成化设计概念,将铺放杌的放料、除膜、张力控制、施压、剪切等必要装置集中组成铺放头机构;提出了铺层规划理念,通过840D控制铺放头按规划的轨迹运动以实现铺层;采用位置环、速度环、电流环等控制,完成对伺服电机的位置、速度、电流的调节作用,实现了铺放头的精确定位.     

铺丝机恒张力送丝控制系统的研究与设计

铺丝工艺是复合材料成型过程中的一个重要环节。根据分析铺丝机张力产生的机理,提出了一种自动铺丝机恒张力进丝控制系统的总体设计方案,实现了在系统运行过程中纤维张力始终保持稳定。该系统采用stm32微控制器作为主控单元,直流无刷电机为执行元件。设计了一种模糊PID控制器,使整个系统可以实时调节,通过Simulink的仿真分析体现了模糊PID相比于普通PID的优越性。上位机中使用C#语言在Visual Studio中进行人机界面的设计,通过上下位机通讯协议的编程,可以实现信号采集,工作状态显示,发送指令等功能。     

基于VKF-OT和DFA的齿轮时变状态特征提取方法

针对齿轮在时变工况下的振动具有非线性、非平稳的特性,提出Vold-Kalman阶比跟踪(Vold-Kalman filter based order tracking,简称VKF-OT)和去趋势波动分析(detrended fluctuation analysis,简称DFA)相结合的一种特征提取方法。该方法以齿轮转频和啮频作为VKF-OT的提取频率,获取任意时变工况下的两类阶比信号,减弱或消除转速变化所引起的频率调制干扰,通过求解复包络得到两种频率分量的精确幅值和相位以保留齿轮状态的瞬变信息。在此基础上,引入去趋势波动法分别处理原信号、转频和啮频阶比信号,消除负载变化所产生的幅值调制干扰,对比3种信号的双对数波动函数图,选定齿轮振动信号的特征向量。通过对齿轮不同工作状态下的150组振动信号进行实验,结果表明该方法所提取的故障特征可有效地区分任意时变工况下的齿轮早期局部微弱故障。     

经验模式分解在旋转机械非平稳振动信号表征中的应用分析

由于旋转机械常工作于非平稳、高负荷等工况,易出现故障.测试得到的振动信号中包含丰富的设备运行状态信息,对研究旋转机械的非平稳信号非常重要.旋转机械振动加速度信号通常为多源激励响应,其构成成分多、频率结构复杂,是一种典型的多分量信号.经验模式分解可以实现多分量信号的自适应分解,为旋转机械非平稳多分量振动信号时变特征的揭示...     

一种利用振动响应非线性估计的叶片裂纹定位方法

对叶片裂纹进行准确定位,对于实现准确维修延长其工作寿命具有重要的意义。针对叶片裂纹定位问题,提出一种高频激励下利用多位置点振动响应非线性估计的叶片裂纹定位方法,并给出了系统非线性估计的定义和相应的计算方法。在叶片上多位置特征点采集非线性振动信号组成矩阵形式信号,再利用正交分解方法求解其线性近似矩阵信号,通过量化两者之间的误差得到叶片各点振动响应信号的非线性程度估计值。计算相同激励输入下健康状态和含裂纹叶片各点振动响应非线性度估计值的误差,寻找误差绝对值最大点实现裂纹的准确定位。通过在有限元软件中建立健康和含裂纹损伤的叶片有限元模型,在多种激励频率下进行瞬态动力学仿真验证,分析结果表明该方法具有很好的裂纹定位效果。     

浅水铺管船锚机总体结构设计及分析

恒张力锚机是浅水铺管船上的重要设备,一般共有8-12台/套,分布在船艏舱和船艉舱,用以控制铺管船的行走速度和方向.文章依据锚机的作用和功能对浅水铺管船用恒张力锚机进行了总体结构的设计.由于锚机在工作过程中,速度范围比较大,据此设计了具有两种传动比的双行星齿轮减速器,并通过两组变速刹车系统的配合使用,达到平稳转换传动比的目的.根据锚机的工作状态,设计了多刹车系统.具有双螺旋槽丝杆的排绳机构,使滚筒在工作过程中可以有序排绳.设计的锚机实现了预定的功能.     

复杂曲面自动铺丝轨迹规划算法设计

针对复杂曲面自动铺丝轨迹生成问题,提出一种可自动生成铺丝轨迹的经线包络法,即按照曲面形态,自适应生成一族包络整个曲面的经线,然后以此作为参考线,根据复合材料铺丝束纤维的宽度、数量等工艺数据,生成与对应参考线成固定铺放角度的铺丝轨迹。该算法适用于采用参数方法描述的复杂曲面,仿真实例表明该算法可行且有效。     

纤维铺放头机构的研究

纤维增强复合材料(FRP)铺放成型技术是在手工迭层铺放和纤维缠绕工艺的基础上发展起来的一种机械化、自动化成型工艺.在纤维铺放成型技术中,主要采用铺放头机构来实现铺放功能.该机构包括送料装置、加热装置、加压装置、剪切装置等.     

纤维铺放轨迹的网格化生成法

提出了一种自由曲面纤维铺放轨迹生成的新方法，即以自由曲面的网格化数据为基础，在每个二雏四边形单元中时铺放轨迹进行计算与分析。对于这种计算方法出现的各种情况进行了详细的分类讨论，推导了铺放轨迹点的理论公式。利用此方法生成的铺放轨迹曲线光滑，不会出现曲线突变的情况。该方法具有算法简单，易于程序实现的特点。     

电子元件位置优化设计

基于模拟退火算法，应用差分法求解电子系统的温度场，对处于强迫空气对流流场中的电子元件的布局进行了优化，并通过实例证明了该方法的有效性，对电子元件的布局设计可起到指导作用。     

工业无线传感器网络中的簇首节点部署问题

分簇对用于设备环境监测的工业无线传感器网络具有较好的适应性和节能性,由高能力节点担任簇首可以更好地实现节能并改善网络性能,从而延长网络生命期。高能力节点部署问题是本文讨论的主要问题,当网络规模较大时它是一类NP-hard问题。首先对此问题进行形式化描述,进而分析跳数与网络性能之间的关系,总结出跳数是影响网络通信能耗和报文传输实时性的主要影响因素,簇首的分布应使簇成员和簇首之间的跳数距离尽可能小。提出一种基于K-平均的簇首部署策略(KMCD),仿真分析表明,与现有算法相比,KMCD算法时间复杂度较低,具有较好的节能性和实时性。     

面向桥梁状态评估的传感器优化配置

以模态置信度矩阵(modal assurance criterion简称MAC)、Fisher信息阵和振型误差为优化准则,采用整数编码遗传算法,探讨了模态挠度法应用中的有限元模型修正和模态挠度计算的传感器优化配置问题。与常用的平分法、有效独立法及基于QR分解的逐步累积法比较,优化配置结果表明,整数编码遗传算法优于上述3种方法。     

Mastercam_X6在异形构件纤维铺放中的应用

基于Mastercam_X6,利用其数控多轴加工技术,将切削加工转化为复合材料成型铺放技术,通过将刀具的运动轨迹转化为铺丝头纤维铺放轨迹,进行异形截面零件的纤维铺放成型,实现数控自动铺放过程。试验以飞机襟翼的纤维铺放为例,针对异形截面,特别是含有凹曲面的制件,进行了铺丝头轨迹规划及创建、加工方式的对比选择、仿真加工、后置处理和NC程序输出,实现了数控多轴加工技术在异形截面纤维铺放上的成功应用,并对如何运用Mastercam软件实现复杂曲面的多轴纤维铺放作了对比探讨。     

某动能防暴弹恒定落点动能弹道解算技术

为保证新型变初速动能防暴武器有效的执法效能和非致命效果,根据目标穿戴情况的不同,设定不同的能量打击等级.建立恒定落点动能弹道模型,运用Matlab和四阶龙格库塔对弹道模型方程组进行数值求解,得出了18.4 mm动能防暴弹,在100 m有效射程内,对10J,20J,30 J三种不同落点动能条件下,目标距离与弹丸初速度的匹配关系,并对终点速度波动量进行了分析.     

演化算法在FPGA布局中的应用

为解决现场可编程门阵列(FPGA)中的布局(Placement)合理化问题,对FPGA布局问题的原理进行了详细的研究,提取出针对布局问题的准确的数学描述,最后提出了一种应用演化算法(Evolvable Algorithm,EA)来解决FPGA布局问题的方法。实验结果表明:在给定的数学约束条件下,合理地设置算法参数,演化算法对于求解FPGA的布局优化问题是十分有效的。     

压力对预浸料铺放质量的影响研究

针对自动铺带成型工艺,通过实验验证铺贴压力这一工艺参数对预浸料铺放效果的影响。实验研究结果表明,在一定的铺贴温度和铺贴速度下,铺贴压力对铺贴质量影响较小,为铺带工艺参数优化提供了指导。     

演化算法在FPGA布局中的应用

为解决现场可编程门阵列（FPGA）中的布局（Placement）合理化问题，对FPGA布局问题的原理进行了详细的研究，提取出针对布局问题的准确的数学描述，最后提出了一种应用演化算法（Evolvable Algorithm，EA）来解决FPGA布局问题的方法。实验结果表明：在给定的数学约束条件下，合理地设置算法参数，演化算法对于求解FPGA的布局优化问题是十分有效的。