基于MATLAB的U型滑道输送链运动学分析

针对一种特殊工况下的低速重载输送链——U型滑道约束输送链,分析了主动链轮运动一个周期的时间内,链节在主从动链轮啮合区域及位置补偿区域内的运动状态。根据闭环矢量法建立机构的位移矢量方程,采用MATLAB软件对机构进行运动学分析,得出各部分机构的运动曲线。运动学分析的结果为U型输送链的动力学分析及速度补偿奠定有利的基础。     

重载操作机夹持装置性能分析

分析了重型锻造操作机主要技术特点,建立了典型重载锻造操作机三维结构模型,给出了其结构和运动自由度的一般描述.针对所设计的夹持装置模型,建立了静态平衡条件下接触力旋量模型和抓取矩阵,分析了沿轴向外载荷和重力矩作用下发生滑动的条件及所需的最小夹紧力.对夹钳机构设计的运动学性能作了评价,分析了夹持力、驱动力与机构运动学参数之间的关系,给出了在取值区间的变化规律和取值范围.     

无杆飞机牵引车夹持举升机构的运动学分析

夹持举升机构是无杆飞机牵引车同飞机直接相连接的部分,需要完成夹持机轮并抬离地面的动作。建立了常见的夹持举升机构的机构简图,利用K-G公式计算夹持举升机构的自由度。以D-H变换矩阵作为建模工具,建立其位姿运动方程,求出其解析正解,利用解析法求出其理论的速度表达式。结果表明:机构的自由度数与机构主动件的数目相同,具有唯一的确定运动,D-H变换矩阵与几何方法求出的位姿表达式相同,角度变换的仿真结果与理论计算值近似。证明了机构的有效性,并为夹持举升机构的创新设计和进一步的机构综合提供了参考。     

精密定位用螺杆式压电位移执行器研究

为了掌握柔性铰链、螺杆滑轨、夹持力机构的相互关系,基于惯性黏滑位移原理,制作一种螺杆旋转步进驱动的压电位移执行器。采用有限元仿真计算对柔性铰链及夹持机构进行设计分析。施加单向锯齿波信号,在频率低于500 Hz时,该执行器位移输出速率稳定;前进、后退速率随频率和电压增大而线性增大,500 Hz/48 V下,前进、后退速率分别为11.51 μm/s和7.98 μm/s,平均步长分别为23 nm和16 nm;长行程往复循环运动时,前进、后退速率相对误差分别为12.85%、4.21%,具有良好的位移稳定性。     

PCB钻床下钻机构调心装置动力学分析研究

为了提高PCB数控钻床下钻机构的钻孔精度，找出影响下钻机构钻孔精度的原因，对下钻机构中的调心装置进行分析。对调心装置的结构进行简化，采用符合柔性弯曲理论的描述方法描述调心装置中柔性杆的柔性位移，运用哈密尔顿原理，建立调心装置的刚柔耦合动力学模型，并对该动力学模型进行仿真分析。结果表明：调心装置中弹性套的刚度和阻尼系数对调心杆轴端位移有一定影响，弹性套阻尼系数越大，其柔性振动幅值衰减越快；调心偏差对调心装置的振动有较大影响，偏差角越大，调心杆轴端振动越大；增加压缩弹簧可以提高调心杆的刚性，减小调心杆轴端振幅，降低钻孔振动。     

基于运动误差约束的平面定位平台拓扑优化设计

针对传统平面定位平台拓扑优化设计过程中无法预先了解输入输出位移映射矩阵的问题,基于固体各向同性材料惩罚法,采用遗传算法优化得到具有最大运动空间时的平面并联机构雅克比矩阵作为平面定位平台输入输出期望位移映射矩阵,在相同输入条件下,建立以机构实际运动与期望运动间误差最小为目标函数和以机构体积为约束函数的平面定位平台拓扑优化模型并求解。通过3D打印方式得到实验样品,实验与仿真分析表明:采用运动误差约束的平面定位平台拓扑优化设计方法,在一定偏差范围能够得到输入输出位移映射矩阵与给定期望映射矩阵相一致的平面定位平台,表明该方法对平面定位平台设计具备有效性,为其后续研究提供基础。     

三自由度平面全柔顺并联机构运动学分析

针对传统方法求解全柔顺并联机构Jacobian矩阵存在奇异性的缺陷,基于三自由度平面全柔顺并联机构的伪刚体模型,提出一种微位移法来求解机构的Jacobian矩阵。先建立机构的伪刚体模型,并采用传统方法和微位移法得到机构的输入输出Jacobian矩阵;通过HyperMesh软件仿真和实验测试分别得到机构动平台中心点位移的仿真值和实验值。最后,将两种方法得到的理论值分别与仿真值、实验值进行对比。对比结果表明:与传统法相比,微位移法的计算精度较高,误差较小,且验证了Jacobian矩阵的有效性,为全柔顺并联机构的运动特性分析提供了参考。     

结晶器振动机构计算机仿真

根据运动弹性动力学的理论方法 ,建立了连铸机四偏心式振动机构非线性有限元动力学仿真模型。该模型考虑了传动轴的扭转变形 ,连杆和导向板弹簧的弯曲和拉伸变形 ,导向板弹簧的几何非线性及平衡弹簧的非线性等因素的影响。在研究求解该时变系数非线性微分方程组数值解法的基础上 ,开发了具有良好人机界面的仿真软件 ,可以计算出多种参数和工况条件下关键点的弹性位移、应力和运动副反力的变化规律。     

激光去溢料机定位机构有限元模态和振动特性分析

针对采用Solidworks软件完成造型和装配设计的定位机构,利用软件的Simulation插件功能对该机构开展有限元分析。通过模态分析发现定位机构可能发生共振破坏的固有频率、振型以及最易振动变形的零件。通过振动分析研究机构在瞬态载荷作用下的应力、位移和应变情况,并对机构中受振动影响最大的零件进行详细的振动位移分析。通过谐响应分析研究机构在简谐载荷作用下最大应力和位移的发生位置、原因和结果。以此为依据对该机构的结构设计提出合理的改进建议和措施,以保证零部件乃至机构设计的准确性和合理性。     

基于ADINA的弯管振动研究

采用Spalart-Allmaras湍流模型模拟流体运动情况,建立了弯管和流体的有限元模型;用ADINA对阀门开启过程中流体冲击导致的弯管振动现象进行流固耦合仿真分析,分析了3种不同流速下的弯管振动情形,并绘制了相关节点的位移-时间曲线。结果表明：随着弯管内流体流速的增大,弯管所受应力增大,弯管振动也越激烈。     

数控机床BIG-PLUS工具系统的动态特性研究

以有限元分析与模态分析理论为基础,建立基于UG-NX5造型软件平台的BIG-PLUS工具系统三维几何模型,并根据实际工况建立有限元模型,利用ANSYS软件对施加有位移约束的有限元模型进行了前四阶模态分析,得出固有频率和振型,为数控机床BIG-PLUS工具系统的动力特性设计和模态实验分析提供了重要的依据.     

超声珩磨振动系统动态设计

对超声珩磨振动系统传递原理及振动系统的设计方法进行了研究.运用有限元动力学分析方法对超声珩磨振动系统进行了模态分析以及谐响应分析,得到了弯曲振动圆盘、振动子系统的谐振频率以及油石座的谐振位移.实验测试较好地验证了理论分析结果,解决了振动系统传统设计中周期长、成本高、匹配性能差等问题,为超声珩磨的推广应用提供了新的研究思路与方法.     

An analysis of load–penetration curves from instrumented indentation

A new empirical method is proposed for analyzing nano-indentation load–displacement curves. This method is based on experimental results and finite element (FEM) calculations reported in the literature. This method proposes to link the indentation–unloading curve to elastic modulus and strain-hardening properties. Through the analysis, elastic modulus, yielding stress and strain hardening properties are derived from the complete indentation load–displacement curve. This new method has then applied to the nano-indentation experiments of 14 different materials in which the elastic modulus ranges from 3 to 650 GPa and the hardness ranges from 0.1 to over 30 GPa. The elastic modulus, hardness and yielding stress derived from the new method agreed well with the literature values. An analysis of the loading curve also shows that there is a transition region, in which of the exponent of the loading curve changes from 1.5 to 2 corresponding to the change of the loads from low to high. This implicates that to avoid this transition region in loading curve, one should keep the load of the nano-indentation larger than approx. 30 mN.     

Effect of dynamic response and displacement/stress amplitude on ultrasonic vibration cutting

In this report, the behavior of the cutting force measured through the dynamic response of tool–work piece system in ultrasonic vibration cutting was discussed first. Measured cutting force mainly depends on the ratio of net cutting time to a vibration cycle in vibration cutting (t_c/T) because the tool–work piece system has much lower natural frequency comparing with the ultrasonic vibration cycle. It was confirmed by the newly proposed cutting experiment using resonated-horn-type work piece, displacement amplitude and stress amplitude at the cutting point vary continuously in this device. It was shown that the measured cutting force varies corresponding to the displacement amplitude. It was also indicated that the measured cutting force does not decrease when the cutting point is on the node of the resonated-horn-type work piece, where the stress amplitude is the maximum but there is no displacement amplitude. It means that there should be the relative intermittent displacement between the tool and the chip in order to decrease the measured cutting force. In addition, the deformation resistance of the work piece material itself does not decrease with ultrasonic vibration of the stress field. Secondly, the significance of the elastic deformation of the tool–work piece system of several microns in ultrasonic intermittent cutting was also indicated from an analytical and experimental point of view. The effect of the elastic behavior on the cutting force becomes relatively large as t_c/T becomes small. The above-mentioned characteristics will be helpful to utilize the ultrasonic vibration cutting system more efficiently.     

转子偏心效应下大范围转动弹性梁外激励非线性动力学行为与振动机制

为实现大范围转动弹性梁类柔性机械的高速、安全、平稳运行,综合应用Galerkin模态截断法和Hamilton原理建立弹性梁刚-柔耦合动力学模型,并建立转子偏心运动微分方程;基于行波叠加原理,应用高阶Runge-Kutta法完成非线性动力学解耦;应用时、频域分析法解析转子偏心效应下弹性梁的振动机制以及外激励下的频谱响应特性。研究结果表明：外激励响应在转子偏心效应下会衍生新的低频谐波分量,转速和激励幅值的增加会导致频域内多个低频谐波分量高于主振,易引发不同程度的间歇性振动;外激励频率提高会引起频域谱峰后移,数值仿真5~35 Hz频段的外激励,当频率为25 Hz时其低频谐波分量是主振幅值的2倍,高达0.181 mm,进而呈现明显的外激励突发性激振。因此,借助时、频域分析可有效解析具有随机性的间歇性或突发性振动产生机制,可为大型旋转柔性机械的动力学优化设计提供重要的理论基础和数据支持。     

基于谐响应的弹性悬臂梁裂纹识别分析

针对弹性悬臂梁的裂纹识别问题,探讨了谐响应分析在含裂纹梁损伤识别中的应用。首先结合连续介质弹性梁动力学方程和有限元方法,建立了含裂纹梁的受迫振动方程。然后,基于Abaqus平台建立了若干种含V型表面裂纹的悬臂梁有限元模型,在此基础上通过施加外部激励进行谐响应理论分析。最后,探讨了裂纹几何参数和加载位置对谐振频率及谐响应幅值的影响。结果表明,裂纹深度、裂纹位置、裂纹数量以及加载位置对谐响应变化规律有明显影响,为悬臂梁的裂纹识别提供了思路。     

基于模糊神经PID的重载机械臂变幅系统仿真研究

针对重载机械臂变幅机构控制系统的功能要求,设计一种可以实现变幅机构位移同步控制的液压系统。结合重载机械臂位移同步控制方法与策略,提出采用能满足系统稳定性和鲁棒性要求的模糊神经PID控制策略对其进行位移同步控制。运用AMESim和Simulink对变幅控制液压系统进行建模仿真,对比分析了模糊神经PID与常规PID对液压缸运动控制的动态效果,得到了该液压系统中液压缸活塞杆位移曲线。仿真结果表明:模糊神经PID控制器具有较强的抗干扰能力和较好的鲁棒性,验证了所设计的变幅机构位移同步控制液压系统具有良好的工作性能。     

超大型数控船用卷板机上梁的结构分析与优化

在保证上梁结构力学特性的前提下,对上梁结构进行了简化,建立了大型卷板机上梁的有限元模型.通过对有限元模型进行结构分析,得到上梁的应力和位移结果,并在分析结果的基础上,选取恰当的设计变量,以其重量为目标进行了结构优化,使上梁结构更趋合理.此外,对有限元模型进行自由模态分析,得到了上梁的各阶模态频率和振型,为动态设计提供参...     

内齿轮磨齿机磨削头振动特性分析与试验研究

为探究内齿轮数控磨齿机磨削头振动特性,以磨齿机磨削头为研究对象,建立其三维实体模型,并基于有限元仿真软件ANSYS进行预应力下的动态特性分析,获得磨削头各阶固有频率及对应振型,并对其薄弱环节进行了优化设计,使磨削头性能得到了提高。搭建磨削头结构振动特性试验平台,利用试验测试其振动特性,采集不同工况下磨削头的振动信号,采用时域信号和频域信号的对比分析法,探究磨削头振动机制。试验结果表明:磨削头低频振动幅度较大,而且多为主轴转速接近于磨削头固有频率引起的振动。最后为降低磨削头振动提出了合理的建议。