面向铣削任务的工业机器人刚度位姿优化

为提高机器人刚度性能,减小铣削加工误差,对搭载铣削执行器的6自由度机器人进行刚度优化.首先,运用虚功原理建立机器人刚度映射模型;其次,设计辨识实验获取关节刚度;再次,以铣削力椭圆平面的各向同性度为优化指标,运用遗传算法对机器人优化位姿进行求解;最后,对比分析机器人位姿优化前后的整体刚度,并进行机器人铣削试验验证位姿优化的有效性,铣削平面度可提升45％.该优化方法可指导串联型工业机器人对大型航天器舱体的铣削加工任务,提高加工质量.     

管状机织物与管子之间的摩擦系数测量系统

为了实现管状机织物与管子之间摩擦系数的测量,设计了一套管状机织物在管子上抽拔过程的摩擦系数测量系统。首先通过施加弹性元件的方法,在实际使用工况下测试出附加摩擦力,再测试计算出弹性元件在圆管上产生的正压力,根据计算公式μ(摩擦系数)=F(摩擦力)/N(正压力)直接计算出摩擦系数;同理,通过弹性气压法测出管织物与管内壁的摩擦系数。然后使用所测量的摩擦系数在LS-DYNA分析软件中建立有限元模型进行计算,并与试验数据进行对比分析。最后,针对该摩擦系数测量系统在探月三期工程中月壤钻进取芯组件上的应用效果进行了实验检测与仿真计算对比。结果表明该系统测得的管状机织物在管子上抽拔过程的摩擦系数准确可靠,为有限元分析模型中摩擦系数的确定提供了一种有效的测量方法,满足月壤取芯组件的应用要求。     

基于光纤光栅传感的螺纹钻杆复合载荷多节点检测技术

引入光纤光栅应变传感器和温度传感器,结合螺纹钻杆复合载荷（轴向压力、弯矩和扭矩）分离理论,实现对钻进过程中螺纹钻杆多节点处复合载荷自动分离与在线检测,同时对钻进过程中出现的温升进行了补偿。将检测结果与电机施加的载荷（压力和扭矩）进行对比分析,认为螺纹钻杆前端（靠近钻头一侧）受到被钻物侧向挤压和摩擦阻力较大,使得电机施加的压力和扭矩传递损耗较多,导致易磨损、变形;而螺纹钻杆中段和末端只是短暂甚至未进入被钻物,传递损耗相对较少,受弯矩的影响较大。该检测技术为钻杆材料的选择、结构优化和钻进参数的选定提供技术支撑。     

水压往复柱塞泵新型密封结构设计与分析

载人航天器环控生保系统中,迫切需要一种小型长寿、能可靠实现精确输送的柱塞泵,要求工作在空间微重力环境中稳定运行,并具有极低泄漏率和磨损率。往复动密封性能决定柱塞泵寿命、泄漏量、磨损率,针对相应特殊要求,开展水压往复柱塞泵的设计。借鉴传统油压往复密封理论与实践经验,设计一种适应低黏度水介质,容纳磨损颗粒物,确保低泄漏率,具有封间泄压机制的新型串联动密封结构。并采用有限元软件对主密封进行接触应力分析,根据介质压力与比压判据,确定最优的初始压缩量。考虑密封元件微观形貌,对雷诺方程进行数值求解,讨论成膜条件,确定合理量级的运动参数,以进一步优化密封结构。     

商业卫星西/东天线振动基板有限元分析

使用MSC Marc分析在实际约束下基板的正弦扫描频率谱、瞬态动力响应分析等,使基板在振动试验要求的重量和对接尺寸条件下响应相对位移量满足要求, 同时保证基频条件下实现基板轻量化设计和满足吊装、零重力展开等试验要求.     

高精度超高压液相泵等面积平滑补偿控制方法

针对高精度超高压液相泵运行时易在加速度拐点处出现电机抖动的问题,提出了一种等面积平滑补偿控制方法。对液相泵运行曲线进行平滑处理,确保液相泵在初始速度较高的加速度拐点处平稳过渡,不产生抖动;对因平滑处理而减小的位移进行补偿,确保在液相泵单个运行周期结束前补齐位移,使得液相泵的吸入液体总量与排出液体总量不变。最后通过电机运行试验、流量精度检测试验、响应速度检测试验、超高效分离试验来验证所提方法的可行性。试验结果表明:等面积平滑补偿控制方法解决了电机在高初始速度的加速度拐点处抖动的问题,使液相泵输出液体的流量精度从0.081%提高到0.055%。等面积平滑补偿控制方法有效提高了液相泵输出液体的流量精度,具有实时性强、计算精度高等特点,为提高样品检测效率提供了一定的理论依据。     

空间环境回转-直线往复复合运动密珠轴系力载特性分析

空间机构需要实现回转与直线往复的复合运动功能,在真空、大温差等空间环境下的大间隙密珠轴系内部弯矩载荷与转矩载荷的施加顺序和载荷与间隙协调关系对轴系接触状态和润滑可靠性产生重要影响。针对环境工况参数建立空间轴系及其各组成轴承单元工作时的内部接触载荷与间隙数学模型,通过力载与变形协调关系联立平衡方程组,采用阻尼牛顿迭代法获得全轴系的应力与变形解。由分析计算可知,外部载荷的施加顺序和环境温度引起轴系内部各轴承间隙改变,最终影响其内部接触状态。结果表明,当轴承内部间隙在外载荷作用下消除后,不同的载荷施加顺序对轴系的力载分布状态和轴承内部接触应力的影响很大:轴系先承受扭矩载荷后承受径向力状态下的内部最大接触应力水平远大于先承受径向力后承受扭矩载荷,相应增加比例约60%。分析模型可针对航天工程领域环境与工况因素影响下空间轴系的力载特性进行摩擦学分析与设计。