关键词： 液压机械无级传动   动力连续换段   建模   仿真  

摘要： 液压机械无级变速器(HMCVT)通过换段机构的结合与分离时序切换,结合液压传动系统的速度调节,实现段间切换。传统的段间切换方法短时间隔或交叉,容易造成动力中断,影响换段品质。基于某重型货车装备的HMCVT,本文采用换段机构短时重叠结合的方法实现了动力连续换段,对动力连续换段过程的动力学特性进行了理论分析,建立了HMCVT动力连续换段过程的数学模型和仿真模型,对HMCVT动力连续换段过程进行了仿真与分析,并在试验台上对理论研究和仿真结果进行了验证。研究结果表明,在适当排量比调节范围内,换段机构段间重叠结合可实现动力连续换段;将动力连续换段过程阶段划分为同步调速、重叠结合、动力切换和快速分离等4个阶段,在动力切换阶段,HMCVT的传动比为常值,由分汇流机构参数和机械变速机构参数决定,与液压调速系统参数及负载无关;在理论换段点动力连续换段时,系统输出转速基本没有波动;在理论换段点前后进行动力连续换段时,系统输出转速波动较大,产生较大换段冲击,偏离理论换段点越多,波动幅度和换段冲击越大;均实现了动力传递连续无中断。

关键词： 空间七自由度机械臂   自由漂浮   动力学模型   铰接体惯量   位置控制  

摘要： 针对空间机械臂动力学建模复杂、无法实时解算的困难,提出了基于铰接体惯量法的空间七自由度漂浮基机械臂正、逆动力学建模方法。为了实时地解算机械臂运动情况,推导了基于铰接体惯量法的正向动力学方程,实现了O(n)次高效率计算;利用空间矢量的牛顿-欧拉逆向动力学方程,结合动量守恒定理,建立了基于铰接体混合动力学理论的自由漂浮空间机械臂的逆向动力学方程,并基于逆动力学方程建立了机械臂位置控制系统。在MATLAB中建立了漂浮基七自由度机械臂动力学模型及其仿真系统,并在SimMechanics中搭建了机械臂物理模型与仿真系统,两个系统的仿真结果验证了所建动力学模型的准确性。

关键词： 串联机械臂   动力学模型   牛顿-欧拉法   拉格朗日方程   四自由度机械臂  

摘要： 串联机械臂在仿生机械、工程机器人中得到广泛应用,如何建立有效的串联机械臂系统动力学模型,解决好模型求解的精度和实时性问题是深入开展机械臂运动控制研究的基础。分别采用牛顿-欧拉法、基于动能积分法的拉格朗日方程和基于等效动能法的拉格朗日方程3种求解机械臂动力学模型的方法,对某仿生螳螂前臂四自由度机械臂进行建模研究,通过具体求解过程对比分析了上述3种方法的实时性、精确性和通用性,为该串联机械臂的运动控制研究提供支撑。

关键词： 控制阀   驱动系统   动态分析   故障模式  

摘要： 对某型化工机械的控制阀与驱动系统进行了研究,精确建模是整个系统有价值的动态分析的基础。建立了液压机械系统的动力学模型,分析了液压机械系统的运行稳定性以及在运行过程中可能出现的故障模式。为了满足控制阀系统的性能标准,所提出的工作还强调了新驱动技术应满足的要求。该模型已通过对驱动系统进行的特定现场测试成功验证。

关键词： 新能源汽车   动力电池   机械滥用   热失控   风险评估   防控技术  

摘要： 动力电池热失控是电池故障和失效的终极形式,也是制约新能源汽车大规模推广和应用的主要行业痛点。对动力电池机械滥用失效形式及其引发的热失控特性、机理与防控技术进行全面综述,并指出当前研究中存在的局限性。通过总结归纳典型车辆事故案例和机械滥用热失控防控措施,提出结合实车运行数据复现历史运行工况的研究思路,并提出“故障-冒烟-漏气-起火-爆炸”的动力电池热失控五级演化风险评估模型,通过热失控特征参数指标临界阈值的判定和识别进行机械滥用热失控的预测预警,并根据事故特征采取相应措施抑制热失控的触发和扩散。研究内容和结果对新能源汽车动力电池系统及整车安全性设计具有重要指导意义与推广应用价值。

关键词： vertically-aligned carbon nanotube   shock compression   molecular dynamics   Hugoniot   partially phase transition   mechanical characterization  

摘要： Despite intriguing mechanical properties of carbon nanotubes (CNTs), vertically-aligned carbon nanotube (VACNT) array does not possess a high strength against compression along the CNT axis and also the loadings perpendicular to the CNT axis. Here in this study, shock compression is introduced as a means for partial phase transition (PPT) in the VACNT array to reinforce the structure against the mentioned loadings. Molecular dynamics simulations are exploited to investigate the synthesis of a novel nanostructure from a VACNT array with 10 nm long (5, 5) CNTs. Employing Hugoniostat method, shockwave pressures of 6.6 GPa and 55 GPa are extracted from Hugoniot curves as the instability limit and the PPT point, respectively. Coordination analysis reveals the nucleation of carbon atoms in sp(3) hybridization while preserving the dominant nature of CNT due to the high percent of sp(2) hybridization. Recovery of the shocked samples yields the final structure to be tested for mechanical characteristics. Tensile and compression tests on the samples reveal that for the shockwave pressures below the PPT point, an increase of the shock strength leads to higher compliance in the VACNT array. However, beyond the PPT point the novel nanostructure shows an extraordinary strong behavior against loading along all directions.

关键词： 充气机械搅拌式浮选机   浮选动力学过程   颗粒悬浮   气泡负载   分区模型  

摘要： 随着矿产资源需求的持续增加,选矿厂处理规模急剧增大,面临着入选矿石品位持续变低、浮选机容积不断增大与回收率稳定或提升的挑战.因此很有必要开展浮选机内浮选动力学过程分区模型研究,为指导大型浮选机分选过程强化奠定基础.论文建立了实验室尺度LFM-30型和工业尺度KYF-130型充气机械搅拌式浮选机试验系统,采用高速摄像、深槽取样和原位气泡负载测试等方法,开展了单颗粒运动轨迹、浮选过程中颗粒的悬浮特征、矿化气泡上浮过程中负载变化特征、矿浆与泡沫界面区域颗粒脱落等研究.基于研究结果提出了具有循环区、搅拌混合区、运输区、分离区、泡沫区和泡沫矿浆界面区的“五分区+相界面”动力学过程模型,为应对不同矿石性质变化开展工业尺度浮选机优化设计奠定一定的基础.

关键词： 选矸机械臂   刚柔耦合   ADAMS   柔性关节  

摘要： 选矸机械臂的组成关节在进行作业活动时存在弹性形变的现象,会影响到其整个作业轨迹的位置精度和控制的实时性与准确性。针对所设计的4R选矸机械臂,首先建立其刚柔耦合动力学的理论模型,并在理论模型的基础上通过使用CAD软件SolidWorks与动力学仿真软件ADAMS完成机械臂作业时的刚柔耦合动力学联合仿真得到了其动态变形误差数据。仿真表明机械臂末端的位移误差在0.2~0.7 mm有规律的上下浮动,当机械臂末端位移到最低处时产生的位移误差达到最大,且位移误差每两秒为一个变化周期,为后续的结构优化和控制系统的设计提供了参考依据。

关键词： 上海交通大学   信息学   工程学院   数据驱动   摩擦学   测试仪器   融合设计   多尺度模拟  

摘要： 上海交通大学机械与动力工程学院张执南教授主要从事摩擦信息学、创新设计思维与方法研究.在摩擦信息学方面,张执南教授聚焦摩擦学行为的多尺度模拟、人工智能(AI)与摩擦学的融合方法等基础研究和转子-轴承等摩擦学系统设计与分析、机器健康监测与诊断、摩擦学测试仪器设计与开发等应用研究;在创新设计思维与方法方面,主要开展创新设计思维与方法、数据驱动的设计.

关键词： 动力学   建模   程式化   输出膨胀   运算效率   机器人  

摘要： 针对机器人动力学模型复杂、冗余计算导致运算效率低的问题,提出一种程式化建模方法(PMM)。以六自由度斯坦福机械臂为例,利用该方法建立基于拉格朗日方程的动力学模型,按照“正向分析,逆序输出”的核心思想,重点分析模型递推过程;在验证模型正确性的基础上,比较使用PMM和未使用PMM的常规拉格朗日方程所建立的斯坦福机械臂力学模型在计算机中的“尺寸”和运行时间等指标。实验结果表明,相对常规拉格朗日方法,由PMM所建模型的复杂程度降低了67.6%,计算效率提高了66.3%。斯坦福机械臂为完整约束系统,将PMM推广到欠驱动非完整约束系统,采用与模型紧密相关的部分反馈线性化控制算法进行数值仿真和物理样机实验分析,验证了PMM的可靠性和有效性,为不同类型的机器人提供了一种效率高、通用性强的动力学建模方法。