关键词： 5R机械手   轨迹规划   动力学分析   拉格朗日法   动力学仿真  

摘要： 机械手是一种将机械、微电子、信息技术融合在一起的，在工业生产中应用非常广泛的高科技自动化工具。基于生产应用的需要，本文以曲轴加工机床自动上下料机械手为基础，对机械手进行机构选型和进行运动学及动力学方面的分析，旨在尽可能的优化结构，降低生产成本，提高生产效率，为机械手的物理样机的制造提供参考和依据。 依据加工车间数控机床、上料台、下料台的布局要求，首先为上下料机械手进行选型，确定机械手的机构形式，然后确定该机械手的连杆参数，绘制机构简图。再通过Denavit-Hartenberg法对机械手系统进行运动学研究，推导出其运动学方程，并对其进行运动学方程反解。 运动学分析完成后，根据其逆解表达式，结合所选取的机械手空间运行轨迹路径点的坐标，对比常用的轨迹规划方法，采用三次插值法对机械手进行轨迹规划，得出其轨迹方程。 然后利用运用拉格朗日法对机械手进行动力学方面的分析计算。对5R机械手进行动力学分析，使机械手系统的非线性耦合性尽可能轻，并且通过分析机械手的动力学特性来提高机械手控制的静态和动态品质，以实现更精确的轨迹跟踪，以期达到最优的动态性能和最优控制。在这个过程中，首先借助Pro/ENGINEER对5R机械手系统建立刚体动力学模型，通过拉格朗日方法对其进行动力学分析，推导出其动力学方程，探究各关节力矩与其转角的关系。 动力学分析完成后，将该模型导入ADAMS平台，根据轨迹规划确定的轨迹对机械手进行约束，并对其进行动力学仿真，追踪其末端位置的运动轨迹，输出关节变量的变化曲线，为分析验证该动力学模型的合理性提供依据。最后根据输出的曲线，在不同节拍下进行动力学仿真，探究各个关节加速度对关节力矩峰值的影响。 本课题所研究的机械手与实际生产联系紧密，具有理论与实际并用的特点。采用虚拟样机技术，对5R机械手动力学进行了切实有效的分析探讨，有效的提高了机械手建模和分析的效率，为5R机械手的生产制造提供了一系列的参考数据，具有一定的参考价值。

关键词： 汽车   变速器   硬件在环试验   换挡品质  

摘要： 无动力中断机械式自动变速器(UST-Uninterrupted Shift Transmission)是最近几年提出的一种新型变速器传动方案。其利用平行轴式高低齿轮副特殊转速关系与可控化的超越离合器的合理组合,实现了UST的动力性换挡。UST既克服了机械式自动变速器换挡时动力存在中断的缺点,又避免了双离合器变速器动力性换挡时双离合器复杂的搭接控制。汽车自动变速传动系统硬件在环(HIL-Hardware-in-the-loop)试验系统近年来广泛应用于自动变速器性能测试和电控单元及控制策略的验证与优化。本文围绕建立UST硬件在环试验系统主要开展以下工作:(1)深入研究了基于联动式换挡机构的新型UST总体结构方案,并对多模可控换挡器(MCS-Multimode Controlled Shifter)和联动式换挡机构的结构组成及运动特性进行了分析,在此基础上阐明了新型UST的换挡原理以及其在常见工况下的工作方案。(2)基于Matlab/Simulink软件对UST动力传动系统进行建模,首先建立了发动机平均值模型,利用GT-Power软件对模型中的相关待定参数进行辨识,并分析了所建立发动机平均值模型的动态响应特性;根据UST传动方案组成建立了离合器转矩模型、MCS动态模型及整车行驶阻力模型;然后建立了UST选换挡电机模型,设计了换挡电机的控制策略,并对其动态特性进行了仿真分析;最后制定了UST传动系统的换挡规律。(3)基于所建立的UST系统动力学模型进行仿真,分析了UST的换挡品质;针对UST换挡品质较差的问题,本文提出了采用极小值原理来优化UST的换挡品质,并制定了UST汽车换挡离合器最优控制换挡策略,仿真分析结果表明所制定的最优控制换挡策略可以使UST的换挡冲击度得到明显降低,并且使其滑摩功控制在比较合理的范围内。(4)基于Real-Time Windows Target目标环境建立了UST硬件在环仿真试验系统,并通过UST硬件在环仿真试验对电控单元的功能特性进行了验证。试验结果表明所建立的硬件在环试验系统基本上可以满足电控单元实时性的要求,UST整车动力学模型可以依照电控单元中存储的换挡规律进行换挡动作,并且具有良好的换挡品质,从而证明电控单元在换挡过程中起到了较好的控制效果。本文所建立的UST硬件在环试验系统将为UST性能测试和控制系统开发提供一种新的解决方案,这不仅为UST电控系统优化以及UST进行实车试验奠定基础,也为其他类型的自动变速传动系统硬件在环研究提供借鉴。

关键词： 多体动力学   机械工程   领域应用  

摘要： 多体动力学在机械工程领域，特别是航空、航天、数控技术、机器人、机构、车辆等行业已经得到应用，并受到有关专家的高度重视。它是产品设计与性能研究的重要手段，它能实现虚拟设计，产生模拟样机，预测动态特性，取得最优设计结果。实践证明：作为传统理论分析和实验研究方法的补充，它已成为行之有效的第三途径。随着先进制造技术的迅猛发展，其影响将日益深远，不仅可作为设计分析、制造过程和质量监控的有力工具，而且将成为技术创新的哲理和高新技术的支撑。而这门古老又鲜活的学科也将在不断扩展的应用和实践中益臻完善。

关键词： 机械工程专业   机械设计制造及其自动化   水电机械   学院   三峡大学   国家特色专业  

摘要： 2014年1月原机械与材料学院更名为机械与动力学院,学院设有机械设计制造及其自动化、机械电子工程、材料成型及其控制工程、工业工程、能源与动力工程、核工程与核技术六个本科专业,其中机械设计制造及其自动化为国家特色专业、第二批卓越工程师教育培养计划专业和省本科品牌专业,材料成型及其控制工程为第三批卓越工程师教育培养计划专业。拥有机械工程一级硕士点、机械工程专业学位点、机械工程领域工程硕士点、工业工程专业学位点,机械制造及其自动化为湖北省

关键词： 宝兴   有限公司   船用柴油机油   雾探测器   动力机械  

摘要： 简阳宝兴动力机械有限公司位于四川省简阳市工业开发区凯力威大道宝兴科技园,以大型船用柴油机油雾探测器、可燃气体探测及报警装置和柴油机尾气净化处理系统的研发和生产为主,涵盖金属表面处理、工业控制电子产品等多种产品的生产和开发。公司具备独立研发和生产能力,配备先进的检测和试验中心,大型船用柴油机油雾探测器首家通过中国船级社(CCS)产品型式认可和ISO9001:2008质量管理体系认证。拥有发明专利和实用新型专利等共计20项,

关键词： 菲亚特   发动机功率   柴油机颗粒过滤器   涡轮增压器   建筑机械   法国   法兰西共和国   土木工程  

摘要： 展示最新的工程机械动力解决方案创新动力系统制造商菲亚特动力科技公司在即将于4月20;5日法国巴黎北维勒班展览中心（PARIS NORD VILLEPINTE）举办的法国国际土木工程和建筑机械展览会（INTERMAT）上展示其最新的工程机械应用解决方案。菲亚特动力科技工程机械发动机产品范围非常广泛,功率从33;70kw,最新型发动机,即用于重载的Cursor 16发动机,荣获意大利《柴油机》杂志"2014年度柴油机?"的荣誉。菲亚特动力科技的展位在5B展厅,L041展台,届时有发动机技术专家在场,共同探讨公司工程机械市场的解决方案以及未来远景。

关键词： 呼气末正压   呼吸窘迫综合征   机械通气模式   血流动力学   每搏输出量变异  

摘要： 目的:观察新生猪在不同机械通气模式和不同的呼吸机参数条件下血流动力学指标的变化;探讨血流动力学指标与模式和参数之间的相互关系及相互影响机制;为临床应用呼吸机治疗提供一定理论指导和依据。方法:选用2头24小时内新生猪,经断脐,麻醉后气管切开置管,静脉、脐动脉置管,呼吸机辅助通气等处理,在Fi O2=1.0的条件下,均采用温生理盐水反复行肺泡灌洗,根据血气结果Pa O2<100mm Hg,维持一小时且稳定情况下提示肺损伤模型制作成功[1]。肺损伤模型动物随机分成2组,每组1头,分别标号甲、乙:甲猪先实行常频机械通气,吸氧浓度30%,PIP为15cm H2O,PEEP从0cm H2O开始往上调,每次以1cm H2O的幅度逐渐增加,潮气量在5～8毫升/千克,吸呼比=1:2,注意生命体征的稳定,通气约5分钟左右,数据稳定时,记录不同PEEP和各平均气道压力下的血流动力学指标。之后固定PEEP为5cm H2O,PIP为18cm H2O,每次上调PIP2cm H2O,中间间隔5分钟,逐渐调至PIP为34cm H2O,分别记录PIP18、PIP22、PIP26、PIP30、PIP34时的血流动力学指标。再改为高频机械通气,吸氧浓度30%,频率为12Hz,吸呼比33%,m Paw开始设定为5cm H2O,在其他参数不变的条件下,以每次1cm H2O的幅度逐渐增加,中间间隔约5分钟,逐渐调至m Paw为22cm H2O,记录各平均气道压力下的血流动力学指标。乙猪反之,先实行高频振荡通气实验,再实行常频模式通气实验,参数设置及调节如前,如此分别重复实验三次,取平均值。所有实验动物均持续静脉泵入鲁米那、安定维持镇静状态,均采用生物阻抗法持续监测血流动力学指标,包括心指数(CI),每搏输出量变异(SVV),心率(HR)等。动静脉置管监测有创血压:SBP、DBP、平均动脉压(MABP)及CVP(中心静脉压)等。结果:1、常频机械通气模式下CVP、SVV与PEEP值的增长呈正相关;CI与PEEP值的增长呈负相关;HR与PEEP值的增长呈正相关;当PEEP超过10cm H2O,CI开始低于正常值;当PEEP达到15cm H2O,CVP、SVV开始出现异常;随着PIP的增加,SBP、CI下降,SVV增加,DBP在PIP 30cm H2O内无明显变化,在PIP超过34时,明显波动。2、常频机械通气模式,当PEEP为0～10cm H2O、PIP为18～26cm H2O时,血流动力学参数变化不明显,PEEP在10～15cm H2O、PIP在26～30之间波动时,对血流动力学的影响相对较小,当PEEP达到20cm H2O,PIP超过34cm H2O,HR、MABP、CI、SVV、CVP等显著异常,出现明显血流动力学波动;3、HFOV模式下CVP、SVV随平均气道压的增高而增高,且变化幅度比常频模式下相同的平均气道压时小。m Paw在5～15cm H2O之间波动时,血流动力学参数较稳定,超过15cm H2O,血流动力学参数小幅波动,当达到或超过20cm H2O,血流动力学参数波动明显;CI随平均气道压的增高而逐渐降低,其变化幅度与相同平均气道压下常频模式比,差异不明显。结论:1、常频机械通气模式下CVP、SVV与PEEP值的增长呈正相关(r CVP=0.903、r SVV=0.922,P值为0);CI与PEEP值的增长呈负相关(r CI=-0.913,P=0);HR与PEEP值的增长呈正相关(r HR=0.401,P=0.028);当PEEP超过10cm H2O,CI开始低于正常值;当PEEP达到15cm H2O,CVP、SVV开始出现异常;随着PIP的增加,SBP、CI逐渐下降,SVV逐渐增加,DBP在PIP为18～30cm H2O时无明显变化,PIP为34cm H2O时,低至异常。2、常频机械通气模式,当PEEP为0～10cm H2O时,血流动力学参数变化不明显,PEEP在10～15cm H2O之间波动时,对血流动力学的影响相对较小,当PEEP达到20cm H2O,HR、MABP、CI、SVV、CVP等显著异常,出现明显血流动力学波动;当PIP在18～26cm H2O之间波动时,对血流动力学的影响相对较小,超过26cm H2O,小幅波动,超过34cm H2O,血流动力学参数明显波动。3、HFOV模式下CVP、SVV随平均气道压的增高而增高,且变化幅度比相同平均气道压下常频模式小。m Paw在5～15cm H2O之间波动时,血流动力学参数较稳定,超过15cm H2O,血流动力学参数小幅波动,当达到或超过20cm H2O,血流动力学参数波动明显;CI随平均气道压的增高而逐渐降低,其变化幅度与相同平均气道压下常频模式比,差异不明显。4、高频振荡通气模式与常频机械通气模式相

关键词： 超高液压支架   拉格朗日理论   数学建模   动力学分析   虚拟样机仿真  

摘要： 大采高液压支架具有结构庞大,支撑力大等特点,在一次采全高综采工作面承担着支护顶板和煤壁、提供安全开采空间等重要任务。随着设计制造水平的提高以及实际工况需要,特厚煤层一次采全高综采工作面的液压支架高度已达到7到8米,乃至更高,已远超过大采高支架高度大于3.8米的概念,可将此类支架归为超高液压支架。在特厚煤层一次采全高开采过程中,为及时护帮、支顶,要求液压支架的支、护、移整套动作时间在82s内完成,势必要压缩减小各环节的动作时间,如此庞大质量的机构要在短时间内完成姿态变化及运动,其动力学问题更为突出。因此,进行超高液压支架动力学特性研究有重要意义。本文通过研究超高液压支架机构运动及动力学问题得出超高液压支架在立柱多级油缸及平衡油缸驱动下的运动规律和关键构件的相互作用力及其变化规律;分析对比在不同时间间隔内,超高液压支架升、降运动位姿变化过程中的动力学特性。对两柱式超高液压支架动力学特性研究所做主要工作如下:1)对两柱式超高液压支架进行了机构及几何参数分析,提出了超高液压支架机构在升降架位姿变化中距离变量和角度变量的表示方法,建立了顶梁保持水平升降时立柱和平衡油缸运动速度的几何关系式。2)利用拉格朗日理论建立了两柱式超高液压支架机构动力学分析数学模型。以ZY18800/36/80型和ZY17300/32/70型超高液压支架为研究对象,建立了7米高和8米高两种不同架型液压支架机构动力学方程,并对其进行了求解得到了数值解,得到了主要部件的位移、速度、加速度及其运动轨迹。3)拉格朗日动力学方程求解结果表明:当立柱和平衡油缸有效作用力分别满足关系式800-1000t(KN)和100-150t(KN)时,7米超高液压支架从最大高度7m下降到5.5m用时0.5s;从5.5m升高到7m过程中,顶梁y方向速度先逐渐增大,0.27s时顶梁受力趋近平衡,加速度变为0,此后速度逐渐降低,4.5s时上升到最大高度7m,速度降低为0,之后随着立柱作用力的继续减小,速度方向发生变化,支架上升改为下降;后连杆位姿角α和掩护梁背角φ的运动速度随时间呈线性变化;顶梁的升降架速度呈现出近似抛物线的运动特性。8米超高液压支架在立柱有效作用力300KN和平衡油缸有效作用力200KN的合力作用下,支架从最大高度8m下降到6.5m用时0.5s;顶梁y方向下降速度最大值出现在0.5s,其值为3.4m/s,x方向速度先增大后减小,最大速度出现在0.33s,速度值为0.4m/s。顶梁y方向加速度由初始值4.9 m/s2增加至8.4 m/s2,x方向加速度值从-1.6 m/s2增加至0.5s时刻的0.9 m/s2。4)应用机械系统动力学分析软件,建立了ZY18800/36/80型超高液压支架动力学仿真模型,结合拉格朗日动力学理论研究时的参数,进行了相同条件下的仿真分析,得出该液压支架升降不同高度时关键部件相互作用力的定量值。仿真结果表明:支架处在8m最大高度时,施加于立柱和平衡油缸的有效作用力分别为300kn和200kn,下降到高度6.5m需要耗时0.7s。除获得顶梁质心的速度、加速度变化规律以外,还求解了其他各运动构件产生的动力学响应结果。在这一降架动作过程中,各处铰接点除了立柱和底座铰接点受力70kn左右以外,其他铰接点受力大小均在160kn到800kn这一数量级范围。从降架过程的启动时刻开始,顶梁和掩护梁铰接点载荷大小为219kn,小于平衡油缸和顶梁铰接点载荷值266kn,之后随着支架的下降,载荷值逐渐减小;前连杆和底座铰接点载荷值从开始时刻的758kn下降到结束时刻的596kn,后连杆和底座铰接点载荷值从开始时刻的637kn下降到结束时刻的523kn;前连杆和掩护梁铰接点载荷值从开始时刻的683kn下降到结束时刻的562kn,后连杆和掩护梁铰接点载荷值从开始时刻的690kn下降到结束时刻的535kn,两处载荷数值和变化趋势很接近;在这一降架过程中,立柱和顶梁或底座的铰接点受载荷比较稳定,立柱和顶梁铰接点受载荷值为289kn,立柱与底座铰接处受载荷值为74kn。5)建立了zy20000/36/82d型超高液压支架的三维实体模型,详细设计了护帮护顶结构,完成了虚拟样机设计,对四种不同工作循环时间12s,10s,8s,6s进行了动力学仿真研究。研究结果表明:工作循环时间12s时,后连杆与底座铰接点在支架立柱升降架时,受力较大,最大值出现在降架结束时刻6s时,最大载荷值180.59kn,另两个峰值出现在降架初始时刻4.5s和升架结束时刻10s时,两者相等,载荷值为127.39kn。前连杆与底座铰接点载荷最大值出现移架结束时刻8.5s,载荷最大值为160kn,另三个峰值分别为推溜结束时刻2.5s,降架结束时刻6s,和整个循环末尾打开护帮板后11.976s,载荷值分别为142.23kn,

关键词： 混合动力   工程机械   节能效果  

摘要： 随着科技的不断发展,工程机械被广泛的应用到基础建设中,在公路、铁路的修建,矿山的开采等方面,都有应用工程机械。但是工程机械存在工作效率低、消耗能源高、排放污染严重等问题,在这种情况下,出现了混合动力技术,混合动力技术可以有效的控制工程机械在使用过程中的能源消耗问题。是工程机械的节能问题的重点研究技术。

关键词： 空间机械臂   行星齿轮   滑模控制   间隙   扰动观测器  

摘要： 关节作为空间机械臂系统的重要组成单元,目前被广泛应用于大型空间机械臂、太空机器人以及各类空间设备中。齿轮副间借助间隙发生相互作用,但随着间隙的增大,机械臂振动越来越剧烈,会影响机械臂的工作精度,甚至会导致机械臂执行任务失败。因此,系统开展考虑间隙的空间机械臂关节动力学特性分析以及控制策略研究工作具有重要的理论意义与应用价值。 面向空间机械臂在轨操作任务,以考虑行星齿轮间隙的空间机械臂关节为研究对象,本文重点对机械臂关节动力学建模与控制策略展开分析与研究,主要内容如下： 首先,建立了考虑间隙的空间机械臂关节动力学模型。在综合考虑轮齿柔性、啮合阻尼、齿侧间隙、啮合误差等非线性因素的基础上,构建出空间机械臂关节动力学模型。 其次,提出了一种考虑间隙影响的行星齿轮传动关节模型高效求解方法。鉴于空间机械臂关节动力学模型参数的强非线性特点,在哈密顿体系下对模型进行求解,并进行仿真实验验证,完成了齿侧间隙、啮合刚度等非线性因素变化对关节动力学特性的影响分析。 最后,对空间机械臂关节控制策略进行研究。基于逆向补偿设计思想,设计了一种滑模控制器,实现了系统高精度轨迹跟踪,通过与PID控制策略进行对比,证明了滑模控制方法在系统稳定性及精确度方面的优势。同时,基于DOB扰动观测器结合滑模控制方法,补偿间隙对系统运动控制造成的影响。通过引入DOB扰动观测器减小间隙的非线性影响,并结合滑模控制策略进一步削弱DOB扰动观测器产生的未估干扰影响。