关键词： 水下机械手   微分变换   水动力学模型   轨迹规划   滑模控制  

摘要： 面对着不断锐减的陆地资源，人们逐渐开始开发和利用海洋资源。海洋环境相对于陆地环境来说自然条件十分恶劣，因此需要开发相应的装备和技术来进行海洋资源的勘测，水下机器人正是在这样的需求下开发的。作为其重要部件的机械手是完成工程任务的执行者，在水下机器人的开发与应用过程中起到至关重要的作用。本文在国家863项目“核电站多功能水下爬行机器人”的支持下，对核电站多功能水下爬行机器人的机械手做了动力学分析及仿真。 本文的主要工作和创新性成果如下： 1以四自由度水下机械手为研究对象，建立了其运动学模型，基于运动学正问题对水下机械手运动学逆问题进行了分析，得到了水下机械手的雅可比矩阵和静力学方程。 2采用微分变换分别简化了拉格朗日动力学方程中的惯量项、向心力项和哥氏力项、重力项，建立了水下机械手的动力学模型和水下机械手操作空间的动力学方程。 3在动力学建模的基础上，通过分析单个运动体所受的水动力，利用Morison公式建立了水下机械手的水动力学模型，通过计算得到了水动力对机械手各关节的力矩Th。 4基于B样条轨迹规划方法在关节空间对水下机械手进行了轨迹规划，在水下机械手动力学模型和水动力学模型的基础上分析了浮力、水阻力、附加质量力对水下机械手动力学性能的影响。 5针对水下机械手动力学建模误差及非参数变化等情况，将滑模控制应用于水下机械手的控制，并通过准滑模控制削弱了抖振。

ISBN: (纸本)9787030398413

关键词： Emulsion polymerization   Kinetics   Mechanical properties   Thermal properties  

摘要： In this study, we used vinyl acetate (VAc), N-hydroxymethyl acrylamide (NMA), and montmorillonite (MMT) to prepare polyvinyl acetate (PVAc), PVAc–NMA, PVAc–MMT, and PVAc–NMA–MMT. Dynamic mechanical and thermogravimetric analysis revealed their glass transition, cold crystallization, and pyrolysis kinetics. PVAc–NMA, PVAc–MMT, and PVAc–NMA–MMT can be applied in harsh or low temperature conditions and surroundings. They are homogeneous amorphous linear polymers and all have cold crystallization phenomena. NMA and MMT did not have any significant effect on pyrolysis temperatures, but delayed the thermal degradation processes. The glass transition, cold crystallization, and pyrolysis kinetics were analyzed using Agrawal integral equation. ? 2013 Wiley Periodicals, Inc. Adv Polym Technol 2014, 33, 21393; View this article online at ***. DOI 10.1002/adv.21393

关键词： 机械密封   摩擦副   流体膜   流固耦合   模态分析  

摘要： 机械密封是动力机械和流体机械设备中非常重要的部件，在高参数复杂工况条件下，机械密封摩擦副密封环在工作过程中产生的振动，严重影响机械密封的性能，从而引起动静环端面的磨损，使泄漏量增大。为了减少泄漏，根据机械密封摩擦副端面的形式，分为开槽端面机械密封和无槽端面机械密封两种形式。螺旋槽机械密封由于流体静压或动压作用，在摩擦副密封环端面间充满一层完整的流体膜迫使密封端面彼此分离，而不存在硬性固相接触的机械密封，达到提高使用寿命，降低泄漏的目的。 本文以机械密封动环为研究对象，建立其三维数值模型。首先对带螺旋槽动环和无螺旋槽动环分别进行了模态分析，计算出了其低阶固有振动频率和主振型，以及各阶对应的最大变形量和振动应力，得到了各阶主振型图及振动应力和变形曲线的变化图；然后对螺旋槽动环和流体膜组合进行（湿模态）分析，得到其变化情况；最后，对螺旋槽动环和其端面流体膜进行流固耦合分析，得到摩擦副界面间液膜压力分布和密封环的应力应变情况。 通过对摩擦副螺旋槽动环动力学特性分析，得到在空气中和流体中的固有频率的变化曲线；通过对摩擦副流体膜的特性分析，得到流体膜端面的压力径向变化曲线，不同转速下，压力的变化曲线。

关键词： 焊接机械臂   运动学建模   结构设计   动力学分析   Isight优化   定位精度  

摘要： 焊接机械臂作为工业机器人的主力军,不仅能在恶劣工作环境下提供连续稳定的焊接作业,提高工作效率,降低作业风险,同时又能提供高质量的焊接质量,降低生产成本和对工人操作技术的要求,在工业生产制造过程中发挥着重要作用。本文针对工业中常见的焊缝形态,设计了一台专用焊接机械臂,并系统的分析了其运动特性及其结构特性,具体研究内容如下： 根据作业对象,详细分析了焊接机械臂的功能需求及其性能需求,并根据分析结果确定焊接机械臂的原理方案,确定其关键技术参数,对焊接机械臂的工作空间进行数值描述,并运用MATLAB实现焊接机械臂的工作空间仿真。 运用D-H法,建立焊接机械臂的连杆坐标系,建立焊接机械臂的运动学方程,推导机械臂运动学的正逆解,为后续焊接机械臂的三维图形仿真提供参考。 根据机械臂原理方案,确定各个关节的驱动方式及传动方案,对其进行详细的结构设计,并运用Solidworks制作机械臂三维实体模型；利用ADAMS软件对焊接机械臂进行运动仿真,得到各个关节按既定轨迹运动的运动参数函数曲线,验证各个关节运动平稳,运行良好,为焊接机械臂样机实物制造提供参考依据。 对焊接机械臂的关键承载部件进行分析与简化,建立有限元模型采用DOE的方法进行静力学分析,得到各个结构形式的应力及位移分布,并确定合理的部件结构形式,运用Isight的优化方法对得到的分析结果进一步优化,得到最优的结构形式。对焊接机械臂的定位误差进行定量分析,详细分析机械臂装配,制造机器自身刚度对其末端定位精度的影响,验证机械臂定位误差在既定误差范围内；最后根据分析结果完成机械臂零部件采购与加工,制造自主开发第一代焊接机械臂样机。

关键词： 柔性机械手   浮动坐标系   割线法   弹性势能   动力学建模  

摘要： 轮式移动机械手在工业、农业、反恐防爆、家庭、空间探测等领域都有广泛应用，随着航空航天技术的发展，柔性机械手系统的动力学建模分析与控制方法研究正变得越来越重要。本文在国家自然科学基金“多重柔性下轮式悬架移动机械手动力学建模与精确作业控制方法研究”(61075097)和河北省自然基金“轮式移动机器人动态精确作业控制方法研究”(E2010000049)以及国家863计划“核反应堆专用机器人技术与应用”(2011AA040201)的支持下，以在不平整地面上运动的轮式悬架移动机械手——HEBUTⅡ型机器人为研究对象，考虑轮式悬架移动平台的悬架的柔性和机械手的柔性变形，深入研究三杆柔性机械手系统的动力学模型，对其进行建模分析并进行数值仿真，并通过模糊PID控制策略，初步建立了轮式悬架移动单杆柔性机械手的控制模型，并对该模型进行仿真，为后续的轮式悬架移动机械手的控制方法的深入研究奠定了基础。本文的创新工作如下： 1.基于矢量法和模态法，对三杆柔性机械手动力学建模进行了研究，使用割线法建立机械手浮动坐标系，减少了定义机械手末端位姿所需的变量数目，简化了末端位姿的矢量表述，建立了机械手系统的动力学模型，并基于同样方法尝试建立了多杆柔性机械手动力学模型。 2.以弹簧的弹性势能代替机械手柔性变形产生的弹性势能，提出了基于等效弹簧刚体的单杆柔性机械手新模型，建立了单杆柔性机械手的新动力学模型。以基于等效弹簧模型的各刚体构件旋转角度组成了新动力学模型的独立坐标变量，通过调整模型中弹簧的弹性系数和构件结构，实现了柔性机械手末端轨迹与机械手实际末端轨迹基本重合的目的。基于新模型的单杆柔性机械手动力学模型的仿真结果与刚性机械手的仿真结果进行了对比，验证了新模型的可行性。 3.将轮式悬架移动单杆柔性机械手视为整体进行控制方法研究。首先在建立轮式悬架移动单杆柔性机械手的动力学模型时引入了悬架和机械手柔性，其次将移动机械手系统作为整体研究其控制方法，改变了传统控制研究中车体控制和机械手控制分别进行的惯例。最后的仿真结果直观地显示了模糊PID控制是较为适宜轮式悬架移动单杆柔性机械手的控制方法。

关键词： 流体静压   机械密封   扰动   动态特性   稳定性  

摘要： 流体静压型机械密封是一种非接触式机械密封，通过端面间的液膜压力使密封端面维持间隙状态，用以与其它的力保持动态平衡。本文根据国内外相关研究文献，在分析了液膜流场特征、弹性元件动态参数的基础上，利用MATLAB（Simulink）重点求出静环端面结构参数对密封稳定性的影响。 结合密封系统结构特征，分析密封环的受力情况，建立适合流体静压型机械密封端面流场的Reynolds方程，分析了结构参数对液膜压力、液膜刚度和阻尼的影响，得到了相关曲线规律。利用最小二乘法和MATLAB的编程方法得到液膜压力沿径向的分布曲线。液膜刚度和阻尼受到密封环内外径压力、端面锥角、转折半径、动环转速、液膜厚度和液膜粘度等因素的影响，重点分析了转折半径和端面锥角对液膜刚度和阻尼的影响。弹性元件中的O型密封圈作为辅助密封元件在一定程度上不仅能防止密封泄漏，而且由于其具有一定的刚度和阻尼，对密封稳定性也有直接的作用，本文结合相关学者的研究理论，找到了密封圈刚度、阻尼在轴向和角向的表达式。 本文把密封系统受到的扰动分为为内部的微小扰动和外部的力或力矩的激励：内部扰动主要是轴向微小初始位移和角向初始微小的摆动，外在激励包括若干种典型的有规律和无规律的激励信号。通过分析密封环在这些扰动下的轴向和角向的变化曲线，得到了结构参数对密封环振动的作用，找到最佳的结构参数值。

摘要： An innovative type of mobile manipulator, designated Manipulator on VTOL (Vertical Take-Off and Landing) Aircraft (MOVA), is proposed as a potential candidate for autonomous execution of field work in less-structured indoor and outdoor environments. Practical use of the MOVA system requires a unified controller that addresses the coupled and complex dynamics of the composite system; especially the interaction of the robotic manipulator with the aircraft airframe. Model-based controller design methods require explicit dynamics models of the MOVA system. Preliminary investigation of a two-dimensional MOVA system toward a dynamics model and controller design is presented in preparation for developing the controller of the more complex MOVA system in 3D space. Dynamics of the planar MOVA system are derived using the Lagrangian approach and then transforming the result into a form that facilitates controller design using the concept of a virtual manipulator. A MOVA end-effector trajectory tracking controller was designed with the transformed dynamics equation using the integrator back-stepping control design framework. Validity of the controller is shown via stability analysis, simulation results, and results from a physical test-bed. A systematic approach is illustrated for the derivation of the 3D MOVA system dynamics equations. The resulting dynamics equations are represented abstractly in the standard robot dynamics form and proven to have the skew-symmetric property, which is a useful property for control derivation. An open source Mathematica program was developed to achieve automatic symbolic derivation of the MOVA system dynamics. Accessory tools were also designed to create a tool-chain that starts with an Autodesk Inventor CAD drawing, generates input to the Mathematica program, and then formats the output for direct use in MATLAB and Simulink. A unified nonlinear control algorithm that controls the 3D MOVA system, including both the aircraft and the onboard ma

关键词： 核动力设备   隐马尔可夫模型   旋转机械   故障诊断  

摘要： 随着故障诊断技术的发展,以监测、识别、预测和干预为核心的先进的故障诊断系统在核工业中得到了广泛的应用,系统能够及时、准确地诊断出故障,并采取相应的对策,保证和提高核反应堆的安全性和可靠性。　　本文以国防基础科研项目“基于隐马尔可夫模型—人工免疫系统的核动力系统故障诊断技术研究”(编号:B0120060585)为基础,研究了HMM的基本理论和算法,并讨论在核动力旋转机械故障诊断方面的应用,并开发了HMMs故障诊断软件,具体研究内容如下:　　第一章介绍了核动力设备故障诊断技术研究的意义;综述了故障诊断技术的研究现状;分析了HMM在核动力设备旋转机械故障诊断应用中的可行性;最后结合国防基础科研项目提出了本文的研究内容,并给出了本文的总体框架和创新之处。　　第二章针对核动力设备的特点,对核动力设备一回路的各个系统的主要故障进行异常信号和特征信息的收集整理。对类似的故障进行分类比较,这项工作为以后数据库系统开发奠定了基础。　　第三章介绍了主泵的结构及其工作原理,并且分析和总结了主泵的主要典型故障形成机理与特点。最后讨论了故障信号特征提取的方法。　　第四章较为详细地介绍和分析了HMM的基本理论和算法,奠定了本论文的理论基础,并对HMM在实际应用中所遇到的问题展开了讨论并提出了若干解决方案,最后提出了DHMM在旋转机械故障诊断中的应用方案。　　第五章通过实验对前面提出的各种理论、方法进行验证,结合已有的实验条件和实验设备,给出了具体的实验方案和一些典型的实验结果,并对实验结果进行了分析。　　第六章给出了全文的总结,并对HMM理论在核动力设备旋转机械故障诊断方面的进一步应用提出了展望。

关键词： 宝兴   有限公司   船用柴油机油   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