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： 机械结构设计   运动力学   应用  

摘要： 随着我国经济的快速发展,机械制造业在我国经济中占得比重越来越大,如何提高我国机械制造业的国际竞争力成为必须要面对的研究课题.要想在国际机械制造业中赢得一席之地就必须把机械制造和科学技术结合到一起,把运动力学应用到机械结构设计之中,促进机械的技术革新,提高机械质量和工作效率.本文主要就运动力学在机械结构设计中的原理做出阐述,并对于如何应用做出见解.

关键词： 串联机械手   拉格朗日法   动力学优化   仿真分析  

摘要： 机器人在现今的社会中扮演着越来越重要的角色,其中串联机械手更是因其灵活性在诸多领域起着不可替代的作用。然而随着机械手应用领域不断增多,任务难度不断增大,使机械手的动力学性能也需要有更严格的规定。因此提出一种串联机械手动力学优化方法,使其能够在与原型机相比动力学性能更佳的情况下完成搬运物料的工作。根据原型机结构绘制机械手机构示意图以及生产线实际工作空间。利用D-H变换对已经参数化的机械手模型进行分析,进而得到3R串联机械手的运动学参数表达式。得到表达式后,即可获得带有参数的机械手运动学正解,通过反求后可得到带有参数的机械手逆解,并选取随机点举例考察所得结果是否正确。根据生产任务要求,确定了机械手末端执行器的运行轨迹。由于已经给定路径点,首先可以使用运动学知识得出各关节角的变化情况。已知各关节角的变化情况后,进而使用三次插值的办法对各关节进行轨迹规划。运用拉格朗日函数计算带有参数的3R搬运机械手的各关节力矩表达式。首先定义了拉格朗日函数,并从速度角度推得机械手动能和位能,最终推出动力学方程通式。将模型的各项参数带入方程当中,获取了带有参数的各关节力矩的表达式,并带入实例求解以便后续的对比和验证。基于机械手的生产特点,选择合适的目标函数对机械手进行优化求解。根据前文已经求得的各关节力矩表达式求出总关节力矩,并选取轨迹上加速度最大处的总关节力矩作为目标函数。给出适当的约束条件并通过合适的优化方法对机械手进行动力学优化设计,求解出在该目标函数下使机械手具有更优良的加速性能的结构参数。最后,使用ADAMS仿真软件对机械手进行仿真,通过对比两机械手的关节力矩,验证了优化后的机械手动力学性能确实得到提升,同时验证了运动学、轨迹、动力学等公式推导的正确性。本研究将实际的工作情况和机器人理论分析建立在一起,采用直接对动力学模型优化的方法,对改善机械手的动力学性能提出较为有效的方案,为机械手进一步优化研究开启了新的思路和方向。

关键词： 工程机械   液压   动力转向系统   故障诊断  

摘要： 工程机械转向性能的好坏直接关系到其行驶的安全性和稳定性.因此,在工程机械的使用过程中应加强对液压动力转向系统的检测和故障诊断.为了操纵轻便、转向灵敏和提高行车的安全性能,目前大部分工程机械都采取液压动力转向系统.动力转向系统是一个复杂精密的液压系统,其常见故障主要有液压助力系统因油液泄漏、渗入空气、动力转向泵失效、转向控制阀损坏和机械传动机构损坏而引起的转向沉重、车辆发飘和转向噪声等故障.故障诊断的重点为液压助力系统.

关键词： 定位   刚度   机械臂   振动骨钻  

摘要： 当前医疗钻骨工作主要利用的是手持式骨钻,但是目前手持式骨钻最大的弊端是钻骨切削存在温度过高,断屑、排屑困难等问题,本课题组设计的振动骨钻经过试验验证可以解决上述的问题,但由于其特殊的工作形式以及初设计的尺寸等问题,不适合手持作业,因此本文设计了一种可移动平台系统,结合UR5机械臂,主要对其中遇到动力学问题进行初步的理论分析,主要工作如下:1.设计了可移动平台装置的三维实体,对升降机构进行了布置与选型,并对该平台的重要组件进行了模态分析。2.推导了新的笛卡尔坐标系与柔性关节坐标系之间的刚度转换公式,该公式指出柔性关节机械臂的末端刚度不仅与雅克比矩阵和各关节姿态有关,还与末端的受力大小有关,通过仿真验证了该方法比传统公式得出的数值更准确。3.搭建了扭振骨钻实验平台,测量了安装骨钻处对平台各方向的作用力和频谱图,得出了主要受载力的方向;建立二连杆机构的动力学模型,得出了二连杆的姿态与固有频率的关系曲线。4.通过简化把平台看做两个方向的平移和一个方向的旋转加上一个柔性机械臂四个自由度的模型,建立Lagrange方程,可以得出该方程的质量矩阵和刚度矩阵以及固有模态与各参数的关系,为以后的深入研究该系统打下理论基础。

关键词： 转轨机械手   结构设计   动力学仿真   同步带   振动特性  

摘要： 随着我国生产制造业转型升级的步伐加快,自动化生产线应用日益广泛。工业机械手作为自动化生产线的关键设备,其开发研究越来越受到重视。本文设计研究的转轨机械手主要用于新能源汽车驱动电机的自动化装配生产线中,可以实现电机转子的自动转移拼装,解决了人工搬运效率低及稳定性差等问题,加快了装配线的生产节拍,提高了装配线的自动化程度。转轨机械手的结构创新和工作性能的研究对于提高自动化装配线的生产效率具有十分重要的意义。本文在研究以往机械手的基础上,根据具体的应用要求,设计了一种在竖直方向可以两级升降的新型转轨机械手。转轨机械手整体上采用桁架式结构,其中竖直方向运动的机械臂采用内臂和外臂相嵌套的结构,在外臂升降的过程中,利用同步带拖动内臂运动,达到了双节倍速的效果。该创新结构有效降低了机械手对空间的高度要求,增加了机械手的稳定性。其次,本文研究了转轨机械手的动态性能。利用ABAQUS软件对机械手的整体结构进行动力学仿真,包括模态分析和谐响应分析,获得了机械手的低阶模态振型和频率响应曲线。针对机械手的第3阶固有频率容易发生共振的情况,本文提出了对机械手立柱施加固定连接的优化措施。经过再次谐响应分析,验证了优化措施的有效性。最后,针对转轨机械手应用中的关键技术,即同步带传动的振动特性研究,本文在理论分析同步带不同振动特性对机械臂稳定性影响的基础上,利用RecurDyn软件构建了基于有限段法的同步带仿真模型。研究了其在不同张紧力作用下的运动过程,得到了同步带的横向振动振幅曲线,为同步带预紧力的设置提供了参考。

关键词： 动力学   功能关系   动能定理   机械能守恒   能量守恒   多过程问题  

摘要： 在高中物理机械能守恒定律这部分内容中,包括了功和功率、动能和动能定理、机械能守恒定律、能量守恒定律等内容,并且这些内容也是高考的重难点内容.考核方式比较灵活,常以选择题、计算题的形式出现,而且考题经常是与生活实际密切联系的,题目的综合性比较强,经常是一个题目涉及多个过程.要解决这类题目,就要深刻理解功能关系,综合运用动能定理、机械能守恒定律与能量守恒定律,并结合动力学的方法来有效解决多运动过程问题.笔者结合物理教学实践,对此类题目的解题方法进行了深入探讨.

摘要： Plug-in hybrid electric vehicles use a powertrain architecture that includes components of traditional powertrains such as internal combustion engines and transmissions, as well as components found in battery electric vehicles. The combination of both technologies enables vehicles to drive emission free, when using the battery as the energy source, while also providing the typical long driving range offered by traditional combustion engines using liquid fuel as the energy source. The goal of this study is to contribute to the design and analysis of machine elements and components used in a series plug-in hybrid vehicle. This vehicle was built for the University of Washington’s team that competes in the EcoCAR 3 Advanced Vehicle Technology Competition. A motorcycle combustion engine was used in the generator system of the vehicle, and a CAE software GT-Power model was used to analyze the engine’s fuel efficiency. Approximations and estimations of model parameters were used to predict the fluid dynamics, combustion process, energy conversion and heat transfer occurring in the engine. Speed and engine load are varied over a broad range to establish a map for brake specific fuel consumption which is data of value for the development of an optimal generator control strategy. The electric drivetrain used in the series hybrid involves single speed reduction gearboxes between motors and drive shafts. Static and fatigue strength analysis is performed to evaluate the strength of an undersized gearbox part for the re-specification of the material and heat treatment used to increase the part’s strength to an acceptable level. The increased number of powertrain components used in hybrid vehicles, particularly the electric battery, lead to an increased vehicle rear mass. This is accommodated for in the analysis of the vehicle’s rear suspension and the design of a new set of coil springs.

关键词： 现代化技术   工程车辆   液力机械传动   传动系统   动力性  

摘要： 工程车辆如装载机、推土机等为了提高对高强度负载的适应能力,主传动系大部分采用液力机械传动方式.然而,液力传动的传动效率较不高,如果遇到高强度负载需要传动系统输出较大功率的情况下,液力变矩器的传动效率相反大程度下降.导致作业效率降低,造成了能源的浪费.浪费的能源转化为热量使油温升高,造成机械的运行环境出现恶化情况,从而直接影响到液力传动系统性能.鉴于此情况,本文针对工程车辆液力机械传动系统的动力性进行分析.

关键词： 机械工业   分行业   主营业务收入   机械行业   汽车行业   电工电器   机械工业联合会   智能制造   同比增长   创新发展模式   装备研发  

摘要： 2017年8月8日,2017年上半年机械工业运行情况发布会在中机联举行。中国机械工业联合会执行副会长陈斌、中国汽车工业协会常务副会长董扬、中国机械工业联合会统计工作部副主任田淑坤出席,会议由中国机械工业联合会执行副会长兼秘书长赵驰主持。陈会长指出,考虑