摘要：运用子结构综合和模态缩聚技术,提出了一种全柔性3自由度并联动力头(3-RPS)的弹性动力学建模方法.在建模过程中,将机构划分为动平台子结构和3条RPS伸缩支链子结构.模型中考虑了所有铰链和支链柔度对整机动态特性的影响.将球铰和转动副处理为具有等效刚度的虚拟弹簧;通过有限元软件和模态缩聚技术对伸缩支链进行处理,进而建立支链的弹性动力学方程;通过引入变形协调条件,对系统整体刚度矩阵进行组装,建立了3-RPS并联动力头的整体动力学方程.研究结果表明,整机的各阶固有频率随着机构位姿的变化而变化,并且呈三对称形式分布.通过模态实验验证了该方法所得的固有频率和振型.

摘要：针对工程领域广泛应用的环状结构,研究了偏心运动对切向内力、固有特性及稳定性的影响。采用微元法及叠加原理计算了离心力与支反力引起的切向内力分布,根据Hamilton原理在惯性系下建立了动力学模型。采用经典振动理论求解特征值,并利用对比方法研究了切向内力对动力学行为的影响,揭示了切向内力、转速、偏心距、固有特性及动力稳定性之间的关系。采用数值方法求解时域动态响应,验证了结果的正确性。

摘要：根据锥齿行星齿轮传动的结构和受力的对称性,采用解析方法研究了啮合相位对振动特性的影响,揭示了中心轮齿数和行星轮个数与中心构件的受力及振动特性之间的关系,归纳出3种典型振动模式:轴向平移-扭转、径向平移-扭摆和受力平衡模式。在轴向平移-扭转振动模式下,中心构件呈现轴向平移和绕该轴的扭转振动;在径向平移-扭摆振动模式下,中心构件呈现沿径向的平移和绕该方向的扭摆振动;在受力平衡模式下,中心构件均不振动。数值计算及文献对比证明了解析预测的正确性及其在减振方面的有效性。

摘要：为了通过施工中易于获取的数据,实时预测岩石掘进机(Tunnel boring machine,TBM)性能从而为掘进参数的选择提供参考,依托广东某输水隧洞的地勘资料和掘进数据,分析主要掘进参数和场切深指数在不同类型围岩中的分布规律,在围岩类型由Ⅱ类变为Ⅴ类的过程中,刀盘扭矩、刀盘推力、贯入度等参数均存在着均值和标准差同时减小的趋势;除刀盘驱动系统外,支护系统和排渣系统中的参数的均值和标准差与场切深指数存在显著相关性。利用隐马尔可夫模型计算隧洞沿程各类围岩的概率分布,将其作为预测模型特征可提高预测精度但会增加过拟合风险。提出将掘进参数和围岩信息分别输入的双路神经网络模型,模型可对TBM施工前方一环的平均掘进性能进行预测,并将其与经典机器学习模型进行比较。结果表明,所提出的性能预测模型可以保证预测精度优于经典机器学习模型的同时拥有良好的泛化能力。

摘要：TBM刀盘受载后的危险点应力获取缺少直接的测量方法,工况复杂的情况下也难以测量,这就制约了刀盘载荷分析在刀盘寿命分析及其再制造方向上的应用问题,为此本文提出了一种基于改进CSM模型的TBM刀盘危险点应力分析方法.在CSM模型基本压力假设的基础上,提出了滚刀刀刃侧面基本压力的概念,推导计算了滚刀刀刃侧面受到的压力和摩擦力,并将二者逐个引入CSM模型中的三向力的计算,建立了改进的CSM模型;通过与公开的滚刀载荷实验数据对比,计算得到的三向力误差均在5%以内,弥补了CSM模型不能预测侧向力的不足.基于改进的CSM模型,通过分析滚刀载荷三向力的差值关系,建立了滚刀载荷差值与滚刀刀间距离的指数关系,得到了计算刀盘滚刀载荷的理论模型,使用ABAQUS的实体耦合功能,加载上各滚刀的载荷,分析整个刀盘的载荷分布,进一步获得刀盘危险点的位置.由此建立了一套刀盘滚刀群载荷获取及危险点应力分布计算的方法.通过与辽宁大伙房水库引水隧道工程中公开的实验数据及危险点统计数据对比,验证了基于改进CSM模型的TBM刀盘危险点应力计算方式的有效性.该研究对经典的CSM模型进行了改进,所提出的刀盘危险点的应力分析方法可为刀盘再制造寿命预测提供可靠的载荷分析依据,并指导刀盘服役阶段的操控参数设置.

摘要：中大型铸造件合模线、浇冒口等残留特征具有尺寸随机、形貌随机、分布随机的特点,其安全高效高质量去除存在巨大挑战。对于此,提出以兼备高刚度和高灵活性的五自由度混联机器人为从动加工机器人、以具有力反馈信息的三平动并联机器人为主动操控机器人、以及基于主动和从动机器人的遥操作加工方法。首先,通过构造参数化、在线可调的禁止型虚拟夹具(Forbidden region virtual fixture,FRVF),解决了遥操作过程中由于抖动、通讯延迟等因素导致的过度加工问题。其次,建立了基于增量式位置跟随与人工势场法的遥操作控制模型,以便对主动和从动机器人进行约束与引导。最后,进行仿真分析与试验验证。结果表明,FRVF对空间复杂曲面的贴合度高,遥操作控制模型可确保加工区域不越过虚拟夹具表面,2.32 m×1.65 m×1.24 m灰铸铁铸造件残留特征的去除率达95%以上,一次加工后的表面粗糙度2.1μm,加工效率较人工方式提升了4倍。所提出的主从机器人系统及其遥操作加工方法,可有效实现中大型铸造件残留特征的高质量高效率去除加工,为其他中大型零部件高效加工提供新的解决思路。

摘要：针对空间机械臂碰撞过程中产生的冲击和破坏问题,提出一种能被动适应碰撞且能保证操作精度的可变刚度丝驱动连续型机械臂。在以超弹镍钛合金丝为支撑脊椎和驱动部件的基础结构上,设计了一种利用温控记忆合金改变关节内摩擦力的变刚度方法。通过运动学分析得到机械臂驱动空间、构型空间和工作空间之间的坐标映射及速度雅克比矩阵,并结合末端位置反馈设计了一个稳定的闭环运动控制器。在检测丝驱动力的基础上提出了一种碰撞识别方法和相应的变刚度控制策略。运动控制和变刚度控制的实验结果表明该连续型机械臂具有良好的运动控制精度和刚度调节能力。

摘要：随着3D打印技术的日益成熟,用户开始通过使用云服务平台来完成产品的个性化定制,然而在3D打印云服务平台的体系下,存在着大量创意设计资源浪费的现象,因而对浪费的资源再利用十分重要。对此从用户需求角度出发,基于语义关系图筛选出创意资源的文本关键词,通过语义相似度算法进行需求匹配,然后结合创意价值评估体系筛选出需求最优解供用户进行再利用。最后通过实验仿真,验证了该方法的适用性和有效性,该方法可以提高的创意设计资源的利用率,节约成本和提高利润,能够有效提高企业的产品个性化定制服务水平。

摘要：为减小非可展直纹面侧铣过程中产生的原理误差,提出一种新的刀具加工轨迹优化方法,将曲面匹配方法应用于初始刀具加工轨迹的优化过程,并使用序列二次规划算法求解曲面匹配问题。首先,采用现有的刀具加工轨迹生成方法得到刀轴轨迹曲面;其次,对刀轴轨迹曲面进行法向偏移得到对应的刀具加工包络面并进行原理误差计算,使用基于序列二次规划算法的曲面匹配方法对加工包络面与设计曲面进行曲面逼近,得到空间变换矩阵;再次,通过空间变换和法向偏移,得到优化后的刀轴轨迹曲面及其对应的刀具加工包络面,以及对应的优化刀具加工轨迹及加工误差分布数据;最后,使用MATLAB进行仿真,并与基于最小二乘法的曲面匹配方法进行对比验证。仿真结果表明该优化方法有效地减小了初始刀具加工轨迹产生的原理误差,这说明提出的方法能够用于减小非可展直纹面侧铣加工时产生的原理误差。研究成果为提高非可展直纹面侧铣的精度提供了新的技术支持。

摘要：为了分析进给系统热变形对机床运动重复性误差的影响,提出了一种基于分层模型-移动热源的进给系统热变形建模方法。将进给系统分为丝杠层和工作台层,将移动结合面等效为弹簧。采用实体单元和接触单元建立了有限元模型,在丝杠和导轨上施加移动热源,获得进给系统的温度场和热变形。在此基础上,分析了工作台进给速度、轴承预紧力矩和滑块支撑距离对机床运动重复性误差的影响,并进行了实验验证。研究表明,工作台进给速度和轴承预紧力距对机床运动重复性误差的影响较大,滑块支撑距离对机床运动重复性误差的影响较小。研究结果为在机床设计和装配中减小机床运动重复性误差提供了依据。