关键词： 工程车辆   液力传动系统   动力性   分析  

摘要： 采用的液力机械传动可以增强地铁工程车辆对瞬间高强度负载的适应能力.当地铁工程车辆在高负载牵引运行情景下,为了有效增强其适应能力可以采用液力机械传动系统.本文分析了现有工程车辆液力机械传动系统所存在的问题,并从提高动力性及经济性的角度出发,提出了增加变速箱档位、设置自动换档和简化液力变矩器的改进方案.这些改进方案为传统液力机械传动系统的改进提供了一定的思路.

关键词： 复合行星齿轮传动系统   时变啮合刚度   固有特性   动力学响应特性  

摘要： 随着航空航天技术的发展,要求提高空间机械臂的平稳性、安全性,这就对空间机械臂关节系统提出了更高要求。行星齿轮传动系统,作为现代广泛使用的传动系统之一,以其承载能力大、可靠性高、结构紧凑、传动比大、寿命长等显著优点,应用于多种长寿命周期的大型空间机械臂关节设备中。因此,本文以复合行星齿轮传动系统作为研究对象,研究其动力学特性,为设计具有优良动力学性能的机械臂关节提供指导。进行传动系统动力学分析,需要考虑啮合刚度、阻尼等非线性因素,建立系统动力学模型。本文对齿轮时变啮合刚度进行研究,基于齿条刀具范成法加工齿轮原理,推导精确齿廓曲线。采用APDL语言,建立具有精确齿廓的齿轮啮合模型,对模型进行接触区网格细化,通过计算不同相位的齿轮啮合刚度,得到一个啮合周期的齿轮时变啮合刚度。分析不同扭矩条件下的时变啮合刚度变化,为行星齿轮动力学研究提供精确的参数。综合考虑构件支撑刚度、啮合刚度、阻尼、啮合综合误差等因素,利用集中参数法分别建立复合行星齿轮传动系统中不同传动形式的平移—扭转耦合动力学模型。基于模块化思想,建立通用的四级模块,通过集成各级模块生成复合行星齿轮传动系统的非线性动力学微分方程组。基于模块化思想,对复合行星齿轮传动系统固有特性进行研究。将传动系统质量矩阵和刚度矩阵按照传动形式分为三个模块。编写具有通用性的固有特性计算程序,并以空间机械臂关节用复合行星传动系统为例,计算其固有频率和振动矢量,并分析固有频率的参数敏感度。分析复合行星齿轮传动系统的动力学特性,使用数值积分法求解传动系统的动态响应,基于MATLAB的GUI模块设计应用于机械臂用复合行星齿轮传动系统的模块化动力学仿真平台。该传动系统模块化动力学仿真平台集动力学模型建立和动力学特性计算于一体,并以复合行星齿轮传动系统为例验证仿真平台的适用性。

关键词： 柔性机械臂   振动控制   最优控制   遗传算法   轨迹跟踪  

摘要： 柔性机械臂作为刚柔耦合多体动力学系统的典型代表,广泛应用于航空航天、机器人及现代智能制造领域中。对比体积庞大的刚性机械臂,柔性机械臂具有低耗能、操作空间大、载荷自重比高等优点。在实际的操作过程中,柔性机械臂的运动往往由大范围的刚体运动和由柔性体的弹性变形引起的弹性振动组成。这两种不同的运动形式使得柔性机械臂系统是一个非线性的刚柔耦合时变系统。由于弹性振动的存在,使得柔性臂在运动过程中的定位精度下降,甚至降低系统的可靠性。针对柔性臂的振动问题,本文根据当前国内外关于柔性系统动力学建模及弹性振动控制领域里的研究成果,对单连杆柔性机械臂的动力学特性和振动控制问题进行研究。主要研究内容如下:首先,以结构力学和机械振动为基础,建立末端具有集中质量的单连杆柔性机械臂的数学模型,采用假设模态方法描述柔性机械臂弹性变形并进行动力学分析。基于Lagrange方程建立柔性臂的动力学方程并推导出状态空间表达式,分析柔性臂的前六阶模态,为后续的振动控制器设计和实验仿真提供依据。其次,采用反馈控制的形式,根据线性二次型最优控制的基本原理,运用线性二次型最优控制对柔性机械臂进行振动控制。选取不同的加权矩阵,实验结果证实能有效抑制柔性臂末端弹性振动。采用遗传算法搜索最优的加权矩阵,优化后的线性二次型最优控制与优化前相比,能更快的衰减末端振动能量,改善振动抑制效果。最后,采用前馈控制的方式,研究柔性机械臂的弹性抑振问题。分析在不同轨迹规划函数下的角位移及角速度,采用遗传算法优化基于五次多项式函数轨迹规划下的柔性机械臂运动轨迹。利用五次多项式函数插值得到优化后的最优振动控制轨迹曲线。与优化前的运动轨迹相比,优化后的柔性机械臂在最优轨迹控制下能有效衰减末端残余振动能量。研究内容和实验结果不仅对单杆柔性机械臂系统的动力学建模及振动控制有实用价值,而且也为更复杂的柔性系统研究提供了方法和思路。

关键词： Chlorine  

摘要： In this study, UV irradiation combined with chlorine (UV/chlorine) was used to degrade naproxen (NPX), a typical non-steroidal anti-inflammatory drug (NSAID) widely used for the treatment of symptoms associated with inflammation, in water. Compared with UV irradiation alone and direct chlorination, the UV/chlorine process shows a synergistic effect on NPX degradation. The effects of different factors, including the chlorine dose, solution pH, and the presence of Cl-, HCO3- or humic acid (HA), on NPX degradation in the UV/chlorine process were investigated. The results indicated that the degradation of NPX followed pseudo-first-order kinetics in all cases, and the rate constant increased as the chlorine dose increased and decreased as the pH increased. The effects of the water matrix on UV/chlorine treatment were species-dependent. The NPX degradation rate was inhibited by the presence of HCO3- and HA but significantly improved by Cl-. LC/MS/MS analysis indicated that NPX decomposition in the UV/chlorine process was associated with decarboxylation, demethylation and hydroxylation. These results indicate that the UV/chlorine process is a promising technology for the treatment of water polluted by emerging contaminants, such as NPX. However, UV/chlorine can notably enhance the formation of disinfection by-products compared to direct chlorination, which should be carefully considered when integrating this process into drinking water treatment schemes.

关键词： 劳动力价格   经营规模   农机作业服务市场   农机服务需求   农机装备需求   机械化方式选择  

摘要： 建国以来,中国农业机械化的发展经历了曲折的过程,改革开放前以国家为主导推进农业机械化的方式并没有取得成功。家庭联产承包责任制确立以后,农民逐渐成为农机投资和使用的主体,农业机械化的进程也逐渐符合客观规律。进入21世纪,我国农业生产中的劳动力价格开始上升,从2004年开始更是进入增长的“快车道”;与此同时,我国经营规模表现为总体小但局部分化的特征,形成了大多数小农户与少部分规模户并存的局面。虽然我国的农业机械化取得了很大的进步,但在发展过程中存在诸多的不平衡问题,包括地区间的不平衡、作物间的不平衡以及作业环节间的不平衡,现阶段的农业机械化难言完善,离全程机械化的目标更是有不小的距离。农业的现代化离不开机械化,在劳动力价格增长趋势不可逆转以及推进规模经营成为我国农业发展的重要路径之后,农业机械化将承载更多的使命,而政府应该如何支持农业机械化未来的发展就显得至关重要。农业机械化支持政策的制定需要建立在充分了解我国农民的机械化需求及选择的基础之上。与很多农业机械化的先行国不同,我国农业机械化的独特之处在于形成了农机作业服务市场。因此,在讨论中国农业机械化的问题时,应该要将这一市场作为重要的前提。那么,在农机作业服务市场存在的条件下,劳动力价格和经营规模会对农民的农机服务需求产生怎样的影响?农机作业服务市场的出现又是否会改变农机装备需求的作用机制?如果我国农机装备需求的作用机制存在特殊之处,劳动力价格和经营规模对农机装备需求的影响又将怎样?当一部分农户扩大了经营的规模,他们的农业机械化选择会表现出哪些特征?又会和经营规模有怎样的关系?围绕这些问题,本文对农机服务需求、农机装备需求和机械化方式选择三个主题进行了理论分析和实证检验,对上述问题的回答,有助于充分理解我国农民机械化需求及选择的客观规律,并为政府的政策选择提供依据。本文将以粮食生产为例,利用宏观和微观两个层面的数据对上述问题展开分析,主要研究内容和相关结论如下:研究内容一:劳动力价格、经营规模对农户农机服务需求的影响。本部分内容的研究目标是确定在农机作业服务市场存在的前提下,劳动力价格、经营规模对农户农机服务需求的影响,以帮助分析未来我国农业生产对农机服务的需求情况。本研究首先借助诱致性技术变迁理论分析了农业劳动力价格对农机服务需求的影响,然后结合我国农机作业服务市场的发展,分析了经营规模的作用,并构建了理论模型。利用我国25个省份2004-2012年的面板数据进行实证分析的结果显示:劳动力价格上涨,能够显著促进农户的农机服务需求,表现为农业生产中机械支出的提高;经营规模并没有表现出对农机服务需求的促进作用,但是农机作业市场却显著增加了农户机械支出,可以理解为我国农机作业服务市场的发育削弱了经营规模对农民采用农机的影响;此外,农产品价格和农民受教育程度的提高能够有效刺激农机服务需求。研究内容二:劳动力价格、经营规模对农机装备需求的影响。本部分内容的研究目标是确定在农机作业服务市场存在的前提下,劳动力价格、经营规模对农机装备需求的影响,以帮助分析未来我国农机装备的变化。在研究内容一的分析和实证结果基础上,该部分阐释了我国农机装备需求的作用机制,中国农机作业服务市场的出现使得农机装备需求主体出现了分化,而这导致以往分析农机装备需求影响因素的理论模型无法适用于中国的现状。在根据中国的现实构建了农机装备需求的理论模型之后,利用宏观层面的省级数据和联立方程模型进行实证分析的结果显示:农业劳动力价格并不直接影响农机装备需求,而是通过影响农机服务需求间接作用于农机装备需求;经营规模对农机装备需求具有显著的直接效应,尤其是有利于大型农机的购买,但是对农机装备需求的间接效应并不显著;农机价格和农机使用成本对农机装备需求产生了显著地抑制作用;农机购置补贴政策对提高大型农机的购买有促进作用;农业种植结构也是影响农机装备需求的重要因素。研究内容三:经营规模对农户机械化方式选择的影响。本部分内容的研究目标是确定在农机作业服务市场存在的前提下,农户经营规模的变化会对农业机械化的方式产生怎样的影响,对这个问题的研究能够为我国推进规模经营后,如何制定农业机械化的支持政策提供依据。本研究对比了购买服务和自用农机的优缺点,并认为经营规模是决定农户机械化方式选择的核心因素。利用对江苏省农户调查数据进行实证分析的结果显示:经营规模与农户自用机械之间存在倒U型关系,随着经营规模的扩大,农户会倾向于选择自用机械;但如果经营规模超过某一临界值,农户又会增加对服务的购买;随着家庭农业劳动力数量的增多,农户更倾向于自用机械;土地细碎化不利于农户自用机械,使农户更倾向于购买农机作业服务;农机作业服务价格以及农产品价格的上涨会促进农民自用机械。综合对上述三个主题的研究,可以得到以下结论:宏观层面,劳动力价格的提高增加了农户的农机服务

关键词： 空间机械臂   旋量理论   李群李代数   柔性体变形   动力学   建模与仿真  

摘要： 应用于航天任务中的空间机械臂具有微重力环境、大的跨度和低阻尼等特征。当空间机械臂的操作端承受较大负载时,柔性效应较强,在大范围运动时会产生明显的弹性振动;而对于小负载的情况,则其行为又近似为刚性,弹性振动不明显。建立精确高效的机械臂动力学模型是进行空间机械臂相关结构设计、动力学行为分析、控制器的设计与调试等一系列工作的前提与基础。为此,针对这两种情况,本文就空间机械臂的相关动力学问题展开了研究,主要内容有:采用旋量理论和李群-李代数的数学方法,将空间机械臂的位置和姿态矢量表示为统一的旋量,建立了空间机械臂的运动学指数积公式。在运动学旋量指数积公式的基础上,独立推导了旋量坐标表示的雅可比矩阵。指数积形式的运动学方程可在惯性坐标系中从整体上来描述机械臂的运动,避免了应用传统的D-H参数法局部坐标系所带来的奇异性,也能够更加清楚地描述物体进行空间运动的几何意义,避免了抽象的数学符号的表达,在一定程度上简化了对系统的分析与求解。讨论了旋量指数积方法与D-H参数法的关系,以及雅可比矩阵的性质。并以一个空间六自由度机械臂为模型,进行了建模与求解。针对小负载情况,推导建立了空间刚性机械臂的高效递归动力学模型。小负载情况下,空间机械臂近似为刚性运动,基于旋量理论描述的空间刚体运动,改进了传统的牛顿-欧拉动力学建模方法,利用数学与物理模型,经过详细推导,建立了一种具有O(n)计算效率的高效递归动力学模型,得到递归的n自由度开环多体系统的反向动力学和正向动力学递归算法。以一个三连杆机械臂为研究模型,对其进行仿真计算,验证了动力学模型的正确性。针对大负载情况,建立了考虑耦合变形的空间柔性机械臂动力学模型。大负载情况下,刚性模型已不再适用,提出以空间变形旋量来描述柔性机械臂的耦合变形(横向变形、纵向变形及扭转变形),通过机械臂的广义柔度矩阵与广义惯量矩阵,结合Rayleigh-Ritz法,独立推导建立解耦的空间柔性机械臂动力学模型。以简化的悬臂梁模型为对象研究了柔性机械臂在耦合变形下的特征频率;又以一个关节轴线相互垂直的空间柔性机械臂为对象,建立了其解耦的动力学方程,进行仿真计算并验证模型的正确性。

关键词： 锂电池焊接机械手   动力学   运动学   轨迹规划   仿真  

摘要： 锂离子电池具有容量大、使用寿命长、存储性能好等优点,目前已经被广泛使用。18650作为一种标准锂电池型号,其工作稳定性能非常好,广泛应用于各大电子领域。为了实现18650锂电池组的焊接设备的自动化,本文根据锂电池焊接工艺设计出一种锂电池焊接机械手,并对其进行了运动学和动力学仿真分析。本文主要所完成的工作如下:(1)根据锂电池焊接工艺要求,设计锂电池焊接机械手。包括总体布局设计,各零件结构设计,并使用Solidworks建立焊接机械手三维模型。(2)对焊接机械手进行运动学分析。首先根据D-H参数法建立焊接机械手连杆坐标系,根据刚体位姿变换公式建立运动学方程,并通过Robotic Toolbox for Matlab工具箱仿真验证运动学方程是否正确。(3)在运动学分析的基础上选择焊接路径方案并将焊接轨迹分段,依据运动学逆解方程得到的每个焊点处的转角值,采用三次样条曲线为每个关节构造运动轨迹,为后续的仿真分析提供理论依据。(4)对机械手的动力学方程进行分析推导。该动力学方程可作为机械手的动态控制的依据,估算各关节在一定速度和加速度下所需的驱动力和力矩,为机械手选择合适的驱动装置提供依据。(5)基于ADAMS对焊接机械手进行运动学动力学仿真。

ISBN: (纸本)9787030518415

关键词： 臂杆刚度主动控制   空间机械臂   动力学   振动抑制  

摘要： 随着航天科技的迅速发展,空间机械臂需要满足轻量化、高精度及高性能等要求。但空间机械臂的轻量化、大工作半径、高负载能力等特征导致其在运动过程中因臂杆柔性引发结构变形和弹性振动,严重影响机械臂的运动稳定性和末端的定位精度。为解决臂杆柔性带来的动力学问题,本文以基于臂杆刚度主动控制的空间机械臂为研究对象,系统研究了基于臂杆刚度主动控制的空间机械臂动力学建模、实验研究及仿真分析,为空间机械臂的动力学建模和振动抑制提供了理论依据。提出了机械臂的臂杆刚度主动控制方法,建立了空间机械臂的臂杆刚度模型。采用变形耦合法研究机械臂运动过程中臂杆径向弯曲变形对轴向变形的影响,并基于假设模态法对柔性机械臂进行离散化描述,结合Lagrange方程建立了臂杆动力学模型。通过数值求解,随着绳索预紧力的增加,机械臂末端的径向弯曲变形逐渐减小,臂杆刚度逐渐增大,表明本文提出的臂杆刚度主动控制方法可以抑制机械臂运动过程中产生的弹性振动。设计了基于臂杆刚度主动控制方法的平面单自由度实验台,通过调节臂杆内绳索预紧力来调节臂杆刚度,分别研究了机械臂在不同预紧力和不同转速下的机械臂振动特性。研究结果表明,本文提出的臂杆刚度主动控制方法使机械臂发生刚化效应,抑制了臂杆的弹性振动;而在不同转速下,机械臂会随转速的增大发生软化效应,使机械臂的臂杆振动更加剧烈。结合基于臂杆刚度主动控制方法的平面单自由度实验台研究了不同转速下机械臂关节和臂杆的耦合动力学行为,研究发现,机械臂关节在电机和谐波减速器传动过程中产生的非线性摩擦、谐波传动运动滞回以及机械臂反作用于关节的力矩等因素,不仅会引起机械臂关节的动力学响应,还影响机械臂臂杆的动力学响应;此外,机械臂臂杆的动力学响应还受到臂杆刚度和阻尼的影响。通过研究获得了机械臂臂杆振动随绳索预紧力和关节转速的变化规律,并给出了机械臂刚度调节的绳索预紧力最优值。利用ADAMS虚拟样机技术对机械臂的臂杆变刚度模型进行了仿真分析。通过改变仿真参数,研究了材料参数和结构参数对机械臂动力学特性的影响,研究表明材料参数和结构参数对机械臂动力学响应影响较大,合理选择材料参数和结构参数可减小机械臂的动力学响应,这为改善机械臂的动力学性能提供了方法。文章最后推导了漂浮基空间机械臂的动力学模型,结合数值仿真验证了载体与机械臂之间的耦合动力学行为。

摘要： Dukno Yoon是韩国知名的首饰设计师、 艺术家. 他自幼对机械很感兴趣, 机械对他来说是自然的再造甚至替代, 他的首饰作品为人们呈现了一种理解世界的新方式, 对当代艺术首饰的发展具有重要的意义.