摘要：液压驱动的重型机械臂被广泛应用于工程机械和矿山机械,对其进行自动控制在行业内具有迫切的需求。然而,液压系统的强参数不确定性和难以建模的动态等因素的影响,给其自动控制带来了一定的挑战。文中以某锚杆钻车为例,研究了一类重型液压机械臂驱动液压缸的位置跟踪控制问题,提出了一种模型前馈补偿自抗扰控制器。为解决重载下变负荷、死区、参数不确定以及摩擦等非线性因素带来的控制难题,采取模型前馈与自抗扰反馈相结合的控制方法,将重型液压机械臂的机构动力学模型和比例阀控液压缸模型相结合,建立了系统的机理模型,然后基于系统的机理模型,构建了控制器的前馈补偿部分;设计了扩张状态观测器对系统的未建模因素进行实时观测,再加上基于状态误差的反馈调整构成了自抗扰控制器。最后在实际的重型液压机械臂上进行了实验研究,结果表明:基于模型前馈补偿的自抗扰控制器相比于PID控制器,具有更小的滞后和跟踪误差,整体跟踪精度比PID控制器提升了63.5%,说明所设计的控制器可以很好地克服液压系统的非线性因素的不利影响,比PID控制器具有更高的鲁棒性,因此所设计的控制方法更适用于此类重型液压机械臂的位置跟踪控制。

摘要：在全断面硬岩隧道掘进机(tunnel boring machine,TBM)滚刀破岩过程中,强冲击载荷下产生的切削应力通过刀座系统传递至刀盘,引起刀座系统剧烈振动,造成螺栓松动断裂甚至滚刀掉落等严重的工程问题。为此,通过开展破岩实验来研究TBM滚刀刀座系统的振动特性。利用多功能刀具切削性能测试实验台开展TBM滚刀切削红砂岩和花岗岩的实验,并采集滚刀破岩过程中的三向载荷和刀轴振动加速度数据。通过对比分析红砂岩和花岗岩地层下滚刀破岩的载荷—时间历程曲线,得到破岩过程中滚刀刀座系统载荷的动态变化特性,以及不同地层下滚刀刀轴的振动响应特性。研究结果可为TBM滚刀刀座系统的减振设计提供理论依据。

摘要：变幅平衡阀安装在汽车起重机变幅系统的液压回路中,起到负载保持和控制负载运动速度的作用。在分析某型起重机所用平衡阀的组成结构和功能原理的基础上,针对其主阀芯的复杂通流形式,采用一种节流槽和阀芯表面通流面积分开计算后整合的方法,得到主阀芯整体的开度-过流面积曲线。利用AMESim仿真软件建立平衡阀中单向阀和主阀芯的仿真模型。通过对比平衡阀流量压力特性的仿真与实验结果,表明采用此计算方式得到的开度-过流面积曲线可以准确地反映平衡阀工作时的性能特征。对影响平衡阀流量压力特性的关键因素进行了探究,为平衡阀的优化设计提供了模型支持和参考思路。

摘要：碳纳米管作为一维纳米材料,具有优异的电学、热学、力学等性能,被广泛地用作复合材料的增强剂。根据碳纳米管杂化结构类型,综述了碳纳米管/颗粒材料、碳纳米管/纤维材料、碳纳米管/片层材料、碳纳米管/轻质泡沫材料等结构在电学性能和力学性能方面的研究进展,阐述了各种杂化结构的电学性能和力学性能增强机理,分析了各种杂化结构的优势,为碳纳米管杂化材料的构建和设计提供了依据。

摘要：针对现有的折叠自行车折叠后体积整体偏大,不利于携带的缺点进行方案改进设计,撇弃传统折叠自行车的前后轮对折方式,采用前后轮靠近的折叠方式使其折叠结构更灵活,折叠后形态更小。利用CRO/E4.0软件进行三维建模,使其结构以及主要形态得以直观展现,以及对横把进行有限元静力学分析,获得相应的应力及变形情况,以验证设计的合理性。

摘要：针对间歇式电弧炉炼钢开盖时因高温烟气散发而导致的热量损失现象,设计了一台组合式流化床反应器。热回收工艺为:以熟石灰粉(Ca(OH)_(2))为介质,在夹带流反应器中,吸收高温(>600℃)烟气中的热量,转化生成CaO,再将CaO置于流化床反应器中进行水化反应,重新生成Ca(OH)_(2)并放热和降温,用于加热锅炉凝汽器循环水的热电循环。参与热回收的熟石灰循环利用。针对CaO降温与反应的温度要求,流化床反应器由高温段、反应段及低温段三段组成。过热的CaO粉末由上至下依次通过各层流化床层。设计包括流化床各段传热工艺计算、机械结构设计及附件选型。三段流化床为整体结构,工艺性好,为间歇余热利用设备制造设计提供借鉴和参考。

摘要：传统的球磨机自动加球系统利用重力和分球机构实现磨球的自动分离,因磨球表面粗糙致使磨球间互相挤压,易发生磨球堵塞或卡住问题。针对这一问题,提出了一种新型球磨机自动加球系统,由视觉机器人识别并计算出磨球的坐标,驱动机械臂末端的电永磁铁,从磨球堆最上层逐个吸取磨球,再由输送系统将磨球输送到球磨机内,可有效消除磨球的堵球、卡球现象。应用结果表明,该自动加球系统达到了设计目的,满足工艺、节能要求,使用性能良好。

摘要：本文针对某破壁机原型机进行转子动力学分析,采用集中质量法建立了破壁机转子系统的模型,并进行了模态分析、临界转速分析以及谐响应分析。主要研究结论如下:首先,在模态分析方面,本文得到了破壁机转子系统前4阶正进动涡动频率及相应的振型,其中固有频率分别为867.93 Hz、10 394 Hz、11 434 Hz和12 673 Hz。正进动模态主要表现为以轴承支承为支点的摆动,这能为破壁机系统的结构设计和改进提供参考。其次,在临界转速分析方面,结果表明破壁机转子系统的临界转速为17 252 r/min,远低于额定转速35 000 r/min。表明破壁机在额定转速下能够稳定运行,不会发生共振现象,确保了系统的可靠性和稳定性。最后,在谐响应分析方面,以转子系统变形最大的连接圆盘为研究对象,计算结果显示在12 600 Hz时变形达到峰值,与模态分析的结论相一致。通过以上分析,本文研究了破壁机转子动力学特性,为破壁机的研发和优化提供了依据。

摘要：针对现有机器人接触性操作任务中作用力建模方法表征能力不足、通用性差的问题,以玻璃基板卸片这一实际生产过程为例,对复杂接触动力学的建模方法进行研究。考虑到玻璃基板铲起过程中的作用力受多个界面接触动力学的影响,表现出多模态、非线性、非平稳性的特性,将物理先验知识以不同形式融合在深度学习模型的设计以及训练过程中,提出一种结合深度学习与机理模型的铲起过程作用力预测方法——针对玻璃基板铲起过程的受力特点,提出结合多尺度卷积核、注意力机制以及长短时记忆网络的深度学习模型结构;提出动力学参数随机化方法与基于材料力学、断裂力学的接触力补偿措施,使仿真训练数据更鲁棒地反映真实接触情况;在均方误差损失函数基础上,针对不合理的物理“穿透”行为引入附加损失函数进行网络训练。实验结果表明,所提方法在作用力单步预测中的均方根误差为0.286,可以准确地预测水平与竖直两个方向的作用力,多步预测结果也可以满足应用需求,预测性能优于现有的主流模型。消融实验表明,文中方法的优良预测性能是局部特征提取模块、注意力机制模块与时序特征提取模块3个组件共同作用的结果,同时,所提出的改进损失函数提高了模型训练的稳定性。文中方法可以应用于类似场景中对机器人与环境的接触力预测。

摘要：对三维粗糙度参数的合理选用可以评估加工面的各项服役性能,而其过高的维度极大增加了选用的难度。为揭示三维粗糙度参数与齿面接触性能参数的关联规律,借助统计学相关分析理论探究其相关性,依据遗传算法优化的BP神经网络(GA⁃BP)构建预测模型,利用Morris和Sobol′全局敏感性分析方法对各参数进行定性、定量分析,筛选出对齿面接触性能影响程度最大的三维粗糙度参数,并确定其主次关系,解决了参数冗余问题,为齿面抗疲劳设计制造提供理论基础。研究结果表明,对轮齿接触最大剪应力与表面最大压力综合影响大小排列均为:算数平均高度(S_(a))、峰部的实体体积(V_(mp)),其中S_(a)达到了强相关程度。