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  • 2019年第47卷第17期文章目次
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    • 一种袋装产品在线装车机械手设计

      2019, 47(17):1-5. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2019.17.001

      摘要 (297) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对目前袋装产品在线装车主要靠人工完成,工人劳动强度大、装车效率低、环境恶劣等问题,设计了一种袋装产品在线装车机械手。给出了机械手的总体结构、主要功能和工作原理;重点设计了装有4个缓冲弹簧的双层落袋机构、可以补偿落料装置与货车车帮之间距离误差的摆动机构和落料门宽窄变换机构,减小了袋装产品下落时的冲击力,保证了袋装物料的完整性,实现了车厢空间的最大化利用,可以适应不同规格的袋装产品。对压缩弹簧和关键轴进行受力分析,从实用性和可靠性方面验证了结构设计的合理性。

    • 基于手眼关系的机器人TCP自标定方法

      2019, 47(17):6-11. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2019.17.002

      摘要 (390) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:双目视觉系统和机器人在焊接中的结合使用,可以对焊缝进行实时追踪,以提高焊接质量。而机器人末端工具(焊枪)的中心点(TCP)作为机器人的实际运动轨迹,其标定精度直接影响机器人作业质量。针对该问题,以双目测量为基础,结合手眼关系和成像对称性的特点,提出了一种基于手眼关系的机器人TCP参数快速标定的方法。通过在机器人实验平台上与四点法进行对比实验,验证该标定方法的正确性和有效性。在不增加成本的同时,完成了TCP的快速、正确标定,满足了实际工业生产中机器人末端工具参数的标定需求。

    • 机构约束条件下Delta机器人工作空间建模与计算方法

      2019, 47(17):12-15. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2019.17.003

      摘要 (268) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了简单快捷地计算带有机构约束的Delta并联机器人的工作空间,提出一种新的Delta并联机器人工作空间的数值算法,并在算法中加入了球铰、万向节等机构约束对Delta型并联机器人工作空间的影响。首先建立Delta并联机器人工作空间计算的理论数学模型,然后建立球铰、万向节机构的角度约束数学模型,最后利用MATLAB编程求解并用离散点作图表示以及进行实验验证。利用该算法可以计算带有机构约束的Delta并联机器人的工作空间,通过对自主开发的Delta并联机器人的操作分析,验证了该方法的有效性。

    • 基于Linux Qt的机器视觉软件架构设计

      2019, 47(17):16-21. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2019.17.004

      摘要 (324) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:基于Linux Qt开发技术,提出一种适合于Linux的机器视觉软件架构。软件架构设计思路:将机器视觉工具算法与软件框架分开,在软件的运行过程中,视觉工具算法只需提供对应功能的接口,整个软件框架即可完成从相机获取图像,到多种不同视觉工具算法的调用,并通过选定的通信方式将数据传输至外部设备。结合Halcon图像处理软件,验证了该架构的灵活性与实用性。

    • UR10机器人的运动学分析与轨迹规划

      2019, 47(17):22-28. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2019.17.005

      摘要 (414) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了让机器人在作业过程中运动轨迹具有连续、平滑的特性,对6自由度机械臂进行了运动学分析和轨迹规划。以6自由度的UR10机器人为研究对象,以刚体运动的齐次变换理论为基础, 应用改进的D-H法对UR10机器人进行了运动学建模,基于几何与代数法对机器人进行了正、逆运动学分析,得到笛卡尔空间中末端执行器的位姿与关节空间中机器人关节角度之间的映射关系,并通过实例验证了公式推导的准确性。最后,基于MATLAB机器人工具箱, 应用梯形的速度混合曲线对UR10机器人进行轨迹规划的仿真实验。试验结果表明:基于梯形的速度混合曲线得到的轨迹规划,实现了机器人的运动轨迹的连续和平滑。

    • 采用智能机器人代替人工作业的CNC加工岛设计

      2019, 47(17):29-35. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2019.17.006

      摘要 (423) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:应企业需求开发了一条采用智能机器人代替人工作业的CNC加工岛,包括四台多轴加工中心、视觉引导机器人抓取系统 、机器人行走装置、上下料输送装置、自动液压夹具等。介绍了机器人在中小型零件机加工领域的应用前景和需求;详细阐述了该CNC加工岛的建立、机械装置设计、工作流程以及控制系统集成设计。现场测试结果表明:备料完成后,该加工岛可以实现零件的全自动无人化加工,并满足节拍及质量要求。

    • 基于机器视觉的Delta机器人分拣与跟踪系统设计

      2019, 47(17):36-42. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2019.17.007

      摘要 (322) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了提高Delta机器人动态抓取的精度与速度,提出了一种基于欧姆龙NJ控制器的Delta机器人控制系统。通过采用欧姆龙NJ运动控制器和EtherCAT内部高速总线将Delta机器人的运动控制和外部运动逻辑控制进行无缝对接,实现一体化控制。同时为了提高抓取效率,利用Delta机器人视觉系统识别抓取目标的位置,去掉重复图像信息,进而提出一种动态的抓取算法,实现了机器视觉与机器人动态抓取的完美结合。通过对样机进行测试表明:该Delta机器人在分拣与跟踪目标过程中漏抓率小于2%,误抓率为0,表明该系统能够达到抓取系统的实时性要求,在实际工程中具有一定的应用价值。

    • 一种基于量子风驱动优化算法的移动机器人路径规划

      2019, 47(17):43-50. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2019.17.008

      摘要 (283) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对移动机器人路径规划过程中算法效率低、在复杂环境中自适应能力差、容易陷入局部最优的问题,将风驱动优化算法应用到路径规划中。首先使用包围点算法确定围绕关键障碍物的一组栅格点,在基于包围点算法生成初始路径后,使用量子风驱动算法对生成的路径进行优化。将风驱动优化算法与量子蝙蝠算法和量子粒子群算法分别在10张地图中进行测试,由测试数据可以看出量子风驱动算法在路径长度和算法效率上都优于其他两种算法。最后将3种算法应用到移动机器人中,风驱动优化算法的优势性与地图测试结果一致。

    • 配电室智能巡检机器人的设计与研制

      2019, 47(17):51-55. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2019.17.009

      摘要 (389) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:为解决配电室内巡检空间狭小、巡检点位数量庞大、位置高差不一、无规律布置等难题,研制了一种基于直角坐标驱动的智能巡检机器人,对该机器人的主要结构、技术参数、运动路径规划、控制系统进行了详细介绍。对同步带远距离传动中的横向振动进行了分析,避免外界激励源与皮带发生共振,同时设置巡检点时避开皮带的共振频率位置。针对机器人质量较大的问题,对Y轴支撑槽钢进行了轻量化设计。经6个月实践检测,该机器人实现了对室内设备的多角度、全方位智能巡检。

    • 基于负压吸附的船体清刷机器人研究

      2019, 47(17):56-59. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2019.17.010

      摘要 (307) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了减少因船体附着污损物对船舶航行造成的阻力,提高船舶运输业的效益,研究设计了水下船体清刷机器人。介绍了水下船体清刷机器人的移动方式、吸附方式和驱动方式,设计了一种以轮式行走、液压驱动、负压吸附方式的船体机器人本体结构方案,并对船体清刷机器人进行了静力学分析,建立了其在船体表面运动的运动学模型,分析了机器人能够稳定安全地吸附在船体表面所需要的吸附力、驱动力矩以及运动过程中的回转半径。

    • 基于单开链单元的三转动并联机构型综合及其分类

      2019, 47(17):60-66. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2019.17.011

      摘要 (297) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:以单开链为单元,基于方位特征(POC)集理论,对三转动并联机构进行了型综合,给出了三转动输出并联机构型综合的一般步骤和具体实例。基于该理论方法得到了48种三转动输出并联机构,包括以前设计出的一些机构和部分新机构,并根据拓扑结构特征对其进行了分析和分类。

    • 基于量子风驱动优化算法的机器人路径规划

      2019, 47(17):67-70. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2019.17.012

      摘要 (279) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对传统的算法在移动机器人路径规划中容易产生早熟现象和安全性差的问题,提出了量子风驱动优化算法。该算法将量子计算与风驱动算法相结合,在风驱动算法的基础上使用量子行为来解决优化问题,提高机器人运动路径的安全性。最后通过实验与仿真分析证明:与蚁群算法和免疫遗传算法相比,量子风驱动优化算法减少了机器人在运动中不必要的转弯,缩短了路径长度,提高了安全性,可以快速找出最优路径。

    • 取药机械手的设计及其运动分析与仿真

      2019, 47(17):71-75. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2019.17.013

      摘要 (288) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了提高自动化药房的取药速度,设计了一种新型取药机械手。该机械手的夹取方式采用两指平移形式,手爪底座下方设计有临时储药装置,可以满足机械手一次往返抓取多盒不同药品的要求;运用D-H法和矩阵法建立坐标系及运动学方程,并在MATLAB软件中运用拓展工具箱Robotics Toolbox对机械手进行运动学仿真,得出机械手的运动范围。该研究可为减少单处方抓取期间往返出药口的次数,缩短取药用时以及规划机械手轨迹提供一定的参考。

    • 三轴汽车气压ABS自适应控制及硬件在环研究

      2019, 47(17):76-82. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2019.17.014

      摘要 (327) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:基于LabVIEW和TruckSim搭建了三轴汽车ABS硬件在环平台,通过TruckSim建立了整车的参数化模型,使用LabVIEW并以PXI实时系统为运行环境,可以有效地解决软硬件实时运行的问题,降低了开发周期和成本;在Matlab/Simulink中设计了两种ABS控制策略,并研究了路面对于制动性能的影响,比较了基于路面附着特性辨识设计的模糊PID控制策略与常规PID控制策略的制动效果,并进行了硬件在环试验。试验结果表明:该硬件在环平台有很好的试验效果;基于路面附着特性辨识的模糊PID控制策略能够有效缩短制动距离,同时具有较好的方向稳定性。研究结果为ABS实际控制器的开发提供了依据。

    • 驱动参数对串联和并联压电微泵特性影响比较研究

      2019, 47(17):83-92. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2019.17.015

      摘要 (313) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:无阀压电微泵在微流体驱动及芯片上的实验室等方面有着广泛的应用。为了比较串联、并联无阀压电微泵性能差异,采用玻璃湿法腐蚀工艺,以玻璃为基体,制造出含有串联、并联腔体结构压电微泵,并采用聚二甲基硅氧烷(PDMS)对微泵进行封装,两种微泵泵腔和扩张/收缩微流道尺寸相同。设计出不同驱动信号波形、电压、相位、占空比和对称性组合,并将不同驱动方式组合应用于两种微泵的流量和压力性能测试。结果显示:驱动条件对两种微泵性能有较大影响;两种微泵的流量和压力随着驱动电压升高均呈现增大趋势;三角波驱动条件下两种微泵性能优于正弦波和方波驱动;驱动波形相位、占空比和对称性对串联微泵性能的影响较并联微泵大。试验同时得出:P1和P2两个腔体在正弦-正弦信号组合驱动下,串联微泵的流量和压力值在相位差为±180°时达到最大;并联微泵则在相位差为0°时达到最大,与并联和串联微泵结构及工作原理相一致;所有驱动条件组合下,并联微泵性能优于串联微泵。试验测得并联微泵的最大流量和压力分别为173 μL/min和490.8 Pa,串联微泵的最大流量和压力分别为83.1 μL/min和190.3 Pa。

    • 法兰零件壁厚尺寸自动检测机的设计

      2019, 47(17):93-97. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2019.17.016

      摘要 (294) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:法兰在工业制造中是一种应用相当广泛的连接件,法兰产品在制造成型后需要进行检测,而现阶段法兰的检测多采用人工检测的方式。为了减少人工成本,提高检测效率和精度,设计了一种法兰精密检测机,并采用OPC接口技术和组态王设计控制界面控制各个机构的运行。该法兰精密检测机可实现法兰的尺寸测量、检测自动控制、自动启停、自动采集检测数据等功能,具有较高的检测精度及自动化水平,有广泛的应用前景。

    • 基于Bingham模型的磁流变阻尼器模型改进研究

      2019, 47(17):98-102. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2019.17.017

      摘要 (293) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:磁流变阻尼器能够实现阻尼可控,作为半控制的智能器件应用在众多领域。在实验基础上,基于Bingham力学模型,建立了包括线性和非线性的磁流变液阻尼器的力学模型,通过数学方法对模型参数进行辨识,得到对应的方程。由于多项式的非线性模型,容易产生Runge 振荡现象,而不能通过有效的方法得到合适阶数,所以采用傅立叶级数建立非线性模型。分别对线性和非线性模型与实验结果进行对比分析,得到的结果表明:线性模型在有加载电流下,低速时不能准确表达阻尼器的实际特性,基于傅立叶级数的非线性模型能够准确地反映磁流变阻尼器的非线性响应,曲线和实验结果基本吻合。研究结果为磁流变阻尼器动力模型的建立提供了参考。

    • 基于物联网的温室大棚智能监控系统研究

      2019, 47(17):103-107. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2019.17.018

      摘要 (298) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对温室大棚应用过程中存在劳动力需求大、作物生长环境参数采集不精准的问题,设计了基于物联网的温室大棚智能监控系统,以实现减少劳动力、作物生长环境参数的精准采集、灌溉设备的远程控制等。传感器节点实时采集各路的数据传输到网关,并通过GPRS模块传输到服务器,利用GPRS无线通信和Internet网络实现人机通信交互,完成对现场农作物生长环境的监测;同时,服务器根据土壤的实际湿度与农业知识专家库对比进行控制决策,并通过网关向灌溉装置发送灌溉指令,实现灌溉的远程控制。该系统在新疆塔城地区应用实验表明:系统运行稳定,具有较好的鲁棒性,能够达到预期设计的目标。

    • 一种可进行阻尼试验的双横梁汽车悬架振动试验系统的研制

      2019, 47(17):108-110. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2019.17.019

      摘要 (283) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:基于现阶段汽车悬架领域、阻尼领域试验器械功能不完备的现状,设计了一种可进行阻尼试验的双横梁汽车悬架振动试验系统,并介绍了其整体结构,建立了1/4汽车悬架的模型,分析了半主动悬架研发及性能测试、典型阻尼器动力学性能标定的原理。该试验系统具有体积小、控制精度高、功能丰富并成本低廉的特点,能够简化主动、半主动悬架研发的过程,缩短研发周期,满足大部分汽车悬架试验、阻尼试验的试验需求。

    • 电火花线切割加工薄壁零件热弯曲的形成机制及实验研究

      2019, 47(17):111-114. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2019.17.020

      摘要 (280) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:电火花线切割被广泛认为是一种热物理蚀除工件材料的加工方式,具有不受材料硬度限制、表面质量高和无切削应力等优点。然而,热物理蚀除方式会在工件内部形成热应力,在加工薄壁类零件(厚度小于2 mm)时会体现为热弯曲变形,限制了电火花线切割加工在精密薄壁类零件领域的应用。通过电火花线切割加工薄壁类零件的热平衡分析,揭示薄壁类零件热弯曲的形成机制。设计正交实验,采用方差分析方法,分析加工工艺参数对薄壁类零件热弯曲变形的影响规律,并阐明这些影响规律形成的根本原因。根据方差分析结果,得到的热弯曲变形最小的加工工艺参数组合。实验结果表明:最优加工工艺参数组合可使得热弯曲变形减小到370 μm。

    • 基于机器视觉的外径千分尺示值检定装置设计

      2019, 47(17):115-119. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2019.17.021

      摘要 (302) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:外径千分尺的示值检定依然停留在实验室检定阶段,效率较低,结果易受人为因素的影响。为解决这些问题,设计了基于机器视觉的外径千分尺示值检定装置。设计固定结构约束外径千分尺的自由度,保证在检定过程中外径千分尺的稳定性;建立千分尺刻线模板,利用图像法精准地完成千分尺的定位;并设计旋转夹具实现了对千分尺的微分筒的自动装夹,带动千分尺移动;设计视觉系统完成了千分尺示值面的采集和刻度的读取。该装置的应用可以降低人工误差,提高千分尺示值的检定效率和检定结果的公信力。

    • 高温合金GH4169的电火花加工工艺性研究

      2019, 47(17):120-124. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2019.17.022

      摘要 (325) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:高温合金GH4169是制造航空发动机的重要材料。用电火花加工镍基高温合金GH4169时,峰值电流、脉宽、脉间、间隙电压等电参数是重要控制因素,而表面粗糙度和材料去除率是衡量工艺效果的性能指标。利用单一工艺参数试验考察了各电参数对表面粗糙度和材料去除率的影响。通过对多工艺参数正交试验结果进行极差分析,得出了各电参数对表面粗糙度和材料去除率影响的主次顺序。最后,在正交试验的基础上,利用灰关联分析法,得到了最优的加工参数组合,并进行了试验验证。

    • 一种基于C8051F020的分辨率可配置的AD转换器

      2019, 47(17):125-128. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2019.17.023

      摘要 (274) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:给出了一种基于C8051F020单片机的分辨率可配置的AD转换器的设计,其主要特点是:充分利用了C8051F020单片机的内部资源,仅需外置少量元器件,运用逐次逼近法,即可将单片机内部的低位AD转换器和DA转换器实现高于12位的AD转换,分辨率的设置灵活、方便,且电路构成简单、易于实现,转换速率高。

    • 基于刀具位姿的多轴数控机床运动链构建

      2019, 47(17):129-132. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2019.17.024

      摘要 (287) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:现有数控机床(CNC)运动链构建方法多只适用于二、三轴等简单数控机床,且缺乏高效的理论分析基础和工具,针对此问题,文中选用几何分析方法,通过分析刀具在工件表面上的运动轨迹,并结合刀轴矢量规划方法,有效地解析了刀具的位姿关系;通过齐次坐标变换,有效地将数控机床运动链在工件和刀具之间的运动传递功能函数化;构建并求解刀具位姿矩阵方程组,获得一种适用于含有复杂曲面且多轴的数控机床运动链的构建方法。

    • 基于PLC与PID自整定算法的高精度调平系统设计

      2019, 47(17):133-136. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2019.17.025

      摘要 (280) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了提高自动调平系统的精度和调平效率,设计出一种以伺服电机和PLC控制器为系统主要组成,并采用基于位置控制的快速粗调平结合以角度为被控量的PID自整定的精调平算法,来达到高精度且适用性强的机电式调平系统。通过搭建实验平台和LABVIEW监控结果证明,PID自整定算法可以很好地使用在角度闭环控制中。证明该设计系统能达到高精度和高效率的调平要求,对同类系统的设计具有很好的参考价值。

    • 模糊田口法在重切削制程中切削参数最佳化设计

      2019, 47(17):137-140. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2019.17.026

      摘要 (297) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了快速有效获得重切削时良好的切削性能参数,以田口法与模糊逻辑相结合,对侧面铣削SUS304不锈钢重切削制程时的切削参数进行最佳化设计。由于评估重切削制程的刀具寿命与金属移除率两项主要切削性能,受到主轴转速、每刃进给、轴向切深与径向切深的影响,由此将4个切削参数设置为可控制因子。经过田口法将各品质特性转化为S/N比,通过模糊逻辑运算,采用多重品质特性指标(MPCI)求得切削参数最佳水准组合。试验结果表明:以模糊田口法获得的切削参数最佳水准组合,能够有效改善侧面重切削制程时的切削性能,为刀具制造厂或刀具使用者寻求最佳切削条件提供参考。

    • 排气端面间隙对平衡式双螺杆压缩机流场特性影响的分析与研究

      2019, 47(17):141-145. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2019.17.027

      摘要 (333) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对排气端面间隙对平衡式双螺杆压缩机内部流场特性的干扰问题,基于SCORG软件和PRO/E软件相结合的方法构建可充分考虑实际排气端面间隙的压缩机流体模型并对其进行高质量代数网格划分。在此基础上,运用CFX软件对3种不同尺寸排气端面间隙的平衡式双螺杆压缩机流体模型进行内部流场特性的精确数值分析,得到了流场压力分布、速度分布以及排气压力脉动随排气端面间隙间的变化关系。所得结果可为平衡式双螺杆压缩机间隙优化设计及工程应用提供重要理论支撑,对平衡式双螺杆压缩机结构及性能的优化研究具有重要参考意义。

    • 电磁轨道驱动活塞式混凝土泵的建模及特性分析

      2019, 47(17):146-150. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2019.17.028

      摘要 (254) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了提高混凝土泵性能,提出电磁轨道驱动活塞式混凝土泵的新型驱动方式,为活塞式混凝土泵的驱动方式开辟了新的途径。基于基尔霍夫定律以及相关电学知识,建立了电路特性方程;对系统运动过程进行了动力学分析,建立了活塞运动特性方程;基于MATLAB/Simulink建立了系统工作的仿真模型,分析了泵送距离不同时活塞的运动特性,得出在400 kA幅值的正弦交流电条件下,4种泵送距离工况中,200 m与250 m为最佳;回泵时,3种电源参数条件下,幅值为35 kA的正弦交流作为馈入电流最宜。仿真结果体现了电磁轨道驱动系统设计方案的有效性;为电磁轨道驱动混凝土泵系统的设计提供了理论依据。

    • 船舶转叶式液压舵机系统建模与仿真分析

      2019, 47(17):151-154. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2019.17.029

      摘要 (286) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对转叶式液压舵机系统,采用AMESim软件和Simulink软件联合仿真策略,分别建立转叶式舵机液压系统模型和舵叶水动力模型。仿真结果表明:所建立的联合仿真模型输出舵角能够较好地跟随给定舵角信号变化,满足舵角跟随的快速性和准确性要求;伺服阀开关动作会使转叶油缸的流量和压力产生脉动和震荡。

    • 恒流开式液体静压支承动力学建模及参数辨识方法

      2019, 47(17):155-161. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2019.17.030

      摘要 (272) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对现有恒流开式液体静压支承线性动力学模型计算偏差较大问题,建立了液体静压支承的非线性动力学模型。基于液体静压支承振动响应,提出应用Fourier级数方法和最小二乘联合方法,识别该非线性动力学模型中的刚度与阻尼。同时,设计了多种阶跃激励作用下的实验工况,应用研制的实验平台,获取了各种工况条件的振动响应。结合液体静压支承的非线性动力学模型和提出的参数辨识方法,得到了液体静压支承的刚度、阻尼参数。在此基础上,对比识别的动力学参数计算的位移响应与实验值,发现理论值与实验值的决定系数都在097以上,从而验证了建立的非线性动力学和参数辨识方法的有效性。

    • 大视场相位衬度CT转台轻量化设计

      2019, 47(17):162-166. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2019.17.031

      摘要 (315) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对某大视场相位衬度CT实验装置转动惯量大、运动控制难、成像效率低等问题,采用有限元技术分析了原铸造转台的静动态性能,并以此作为设计约束,基于焊接结构重新对CT转台进行了轻量化设计。采用拓扑优化分析技术,对转台内腔材料分布情况进行了分析,然后根据材料拓扑结果布置了双夹层焊接形式的筋体结构。在OptiStruct中建立数学模型,以零件板厚作为设计变量,分析了板厚对转台质量、静刚度和系统一阶固有频率的灵敏度,并对转台板厚尺寸重新进行了优化匹配,最终优化后的转台相比原先转台减轻了576%。

    • 三段式变速箱换段液压系统阀体的设计与分析

      2019, 47(17):167-172. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2019.17.032

      摘要 (267) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对三段式变速箱的换段方式,确定其液压传动方案。结合螺纹插装阀的使用将三段式变速箱的换段液压系统设计成集成阀体。利用Solid works设计出阀块,并使用ANSYS Workbench静力学分析,验证了阀块的结构可靠性。同时使用FLUENT对阀块内部工作流道进行流场分析,分析工作过程中流道内的液流特性,得到离合器进油的每一段路径的压力损失几乎都小于01 MPa,证明了阀块的设计具有较优的性能。

    • 钢拱架安装机插装式平衡阀动态特性分析

      2019, 47(17):173-176. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2019.17.033

      摘要 (265) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:以CBCA插装平衡阀为研究对象,依托钢拱架安装机液压举升回路进行动态特性分析。根据阀的结构,建立阀的力学平衡方程。并根据实际工况,对负载、弹簧刚度及阻尼孔进行参数计算及设置。运用AMESim仿真软件建立插装式平衡阀的结构模型并仿真。仿真结果揭示了弹簧刚度、阻尼孔等参数对插装式平衡阀工作性能的影响,为插装式平衡阀的优化设计及参数匹配提供了参考。

    • 微球聚焦测井仪推靠系统运动学分析

      2019, 47(17):177-182. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2019.17.034

      摘要 (290) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:微球推靠系统是辅助微球聚焦测井仪完成井下测井任务的辅助测井设备,其运动的精确性与测井数据的准确性紧密相关。为进一步提高推靠系统的传动性能,现采用矩阵解析法建立了微球聚焦测井仪推靠系统的数学分析模型,并建立了该推靠系统的虚拟样机模型。对微球聚焦测井仪推靠系统多杆机构进行了运动学分析,研究和分析了推靠系统中两处柱销滑槽高副机构的运动规律以及机构中输出构件推靠极板的运动曲线,得到了推靠系统各杆件运动参数。这些运动参数真实反映了各杆件的运动状况,为推靠系统结构设计和推靠系统的结构参数优化提供了依据。

    • 基于ABAQUS的滚珠丝杠副综合测试平台模态特性分析

      2019, 47(17):183-186. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2019.17.035

      摘要 (271) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:目前国内滚珠丝杠副测试平台相对落后的一个重要原因就是对滚珠丝杠副测试平台缺乏理论研究,特别是对其动态特性的研究存在着严重不足。针对测试平台目前存在的问题,提出了一种利用ABAQUS软件对滚珠丝杠副综合测试平台进行模态分析的方法,计算了不同振型和不同配重下对测试平台的影响,将计算结果与试验测试数据进行对比,验证了有限元模态分析方法的正确性。为滚珠丝杠副测试平台提供了一种新的模态分析模型,具有较好的应用价值。

    • 永磁同步电机快速在线建模以及实验分析

      2019, 47(17):187-191. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2019.17.036

      摘要 (268) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:应用于永磁同步电机的大多数先进控制算法都依赖于电机的数学模型,模型的质量直接影响着电机的控制性能。针对伺服电机模型不匹配的问题,从运动学和动力学两方面分析永磁同步电机的机制,得到相应的机制模型。结合实验数据,基于给定性能指标,采用迭代算法实时在线计算出电机的相关参数,得到对应的数学模型。分析了迭代算法的收敛性。仿真和实验证明:所提出的建模方法简单、易于实现,而且能在线快速地获得较为准确的电机模型。

    • 基于AMESim的M4系列负载敏感比例多路阀动态特性的研究

      2019, 47(17):192-197. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2019.17.037

      摘要 (259) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:介绍了M4系列负载敏感比例多路阀的结构特点和工作原理,并在AMESim软件中建立该阀的相应模型,通过对其动态特性进行仿真可知,在单泵负载敏感比例多路阀液压系统中,当系统提供的流量充足时,多路阀的各负载联流量对负载的变化不敏感;当系统提供的流量不足时,多路阀的小负载联在负载变化时流量变化不大,大负载联在负载变化时流量变化较大。在采用双泵合流供油液压系统中,可在系统流量不足时双泵同时工作,避免因流量不足引起负载联的运动出现滞后及停止。通过仿真分析,深入了解M4系列负载敏感比例多路阀的动态特性,为其在液压系统设计及使用过程提供相关参考依据。所建立的模型为其他类型的负载敏感比例多路阀的模型建立、参数优化及设计开发提供了参考,具有一定的实用价值。

    • 数控机床误差检测及补偿技术研究进展

      2019, 47(17):198-205. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2019.17.038

      摘要 (327) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:随着精密制造业的发展,加工件成型难度和表面精度的要求不断提高,一般数控加工设备生产的零部件标准已经不能满足航空航天、船舶、轨道交通等高尖端行业需求。针对数控机床误差检测与误差补偿技术领域,具体阐述激光干涉仪、球杆仪、平面光栅、R-test和机器视觉等检测仪器的应用方法,分析数控机床几何误差、热变形误差和切削力误差的补偿技术,并对机器视觉技术在数控机床误差检测和补偿领域的应用进行了总结。最后结合数控机床误差检测及补偿技术中尚需解决的问题,对提高数控机床精密性进行了展望。

    • 变分模态分解及其在轴承故障分析中的应用

      2019, 47(17):206-215. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2019.17.040

      摘要 (320) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对经验模态分解在机械信号处理中的缺陷,介绍了变分模态分解的方法,并将其引用到机械信号处理中。将变分模态分解应用于振动信号,得到一组模态,筛选与故障相关的敏感模态进行包络功率谱分析。采用仿真信号和实际滚动轴承信号对该方法的有效性进行检验,证明变分模态分解法可以准确检测出滚动轴承故障。

    • 自适应多尺度形态差值滤波及其在液压泵故障诊断中的应用

      2019, 47(17):206-211. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2019.17.039

      摘要 (378) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对工业现场的实测液压泵故障信号易受强背景噪声污染的问题,利用一种自适应多尺度形态差值滤波(Adaptive Multiscale Morphological Difference Filter, AMMDF)的方法。该方法把信号故障特征频率处的能量和低频段总能量的比值作为评价各个尺度滤波效果的指标,并以此作为权值来对经过各个尺度形态变换后的信号根据滤波效果进行加权融合,从而实现自适应滤波。通过对仿真信号和液压泵实测故障振动信号的实验验证,表明AMMDF较单尺度的形态闭算子有更好的滤波能力,它既具有信号细节保留能力又有较强的抑噪能力,为液压泵故障诊断提供了一种有效的工具。

    • 基于流程图知识表示的工程机械液压故障诊断专家系统

      2019, 47(17):216-219. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2019.17.041

      摘要 (318) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:根据工程机械液压系统故障诊断的特点,建立了液压故障诊断专家系统。提出了利用故障定位流程图作为专家系统诊断知识的表示方式,研究了图形化的知识库生成工具Auto Flowchart,构建了诊断知识数据库,设计了故障诊断专家系统的结构,开发了基于流程图知识表示的故障诊断专家系统。有效解决了传统专家系统知识获取困难的问题;实现了液压系统的故障定位;方便了诊断知识的维护与更新,提高了查找故障的准确率及效率。最后,以QYJ40B起重机为例进行了应用,结果表明该方法有效可行。

    • 基于运行协变量分析的机床主轴备件预测

      2019, 47(17):220-224. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2019.17.042

      摘要 (262) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:机床的故障率取决于固有可靠性,运行环境影响因素虽然不会改变其故障规律,但是一定程度上会推进或者延迟故障发生的周期,因此在进行机床备件预测时考虑运行环境影响要素显得尤为重要。通过对某型号机床主轴运行环境分析,筛选主要影响协变量,基于数据独立同分布的假设检验,采用PHM回归模型建立圆柱滚子轴承可靠性模型。基于此,利用更新模型估计故障发生点,参考备件保有率,建立主轴备件的需求预测模型。计算结果表明:考虑环境要素进行备件预测更为精确。该研究成果对机床不可修复备件预测在理论研究方面具有参考价值。

    • 液压换挡机构的耦合建模及动作可靠性估计研究

      2019, 47(17):225-228. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2019.17.043

      摘要 (293) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:利用RecurDyn和AMESim仿真软件建立了某型传动系统中液压换挡机构的机械-液压耦合动力学仿真模型,通过试验验证了模型可信度。针对利用Monte Carlo法进行可靠性计算时,求解复杂系统随机动力学计算量过大的问题,基于Isight平台,提出了集成动力学模型+代理模型+Monte Carlo法来进行动作可靠性估计,选取了拟合精度较高的人工神经网络作为代理模型(RBF Model),高效地完成了液压换挡系统随机动力学的仿真求解及动作可靠性估计,为复杂耦合系统动作可靠性评估提供了一定的参考。

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