摘要：为提高飞机在牵引过程中的轨迹跟踪精度与稳定性,以四轮转向飞机牵引系统为研究对象,建立了飞机牵引系统运动学模型,提出了基于模型预测控制(model predictive control,MPC)的牵引车四轮转向轨迹跟踪控制方法。以双移线工况作为参考轨迹,在MATLAB/Simulink中搭建飞机牵引系统运动控制仿真模型,结合牵引车车速以及4个车轮的转角分配关系,建立牵引车四轮转向轨迹跟踪控制器。将该控制器与传统比例积分微分控制(proportional integral differential,PID)进行对比分析,得出该控制器的优越性,并分别在1.5、3、4 m/s的速度下,将牵引车四轮转向与前轮转向轨迹跟踪控制器进行仿真对比分析。在1.5 m/s的速度下,通过改变飞机牵引系统的初始位姿对所设计的控制器进行仿真验证。结果表明:在3种不同的速度下,牵引车四轮转向轨迹跟踪控制下的飞机横向误差、航向角误差以及牵引车航向角误差均小于前轮转向轨迹跟踪控制。在存在初始偏差的情况下,四轮转向轨迹跟踪控制器能够使飞机及时完成对初始偏差的修正,减小轨迹跟踪误差,同时提高飞机牵引系统行驶过程中的稳定性。

摘要：将增材制造技术与弧焊机器人相结合,针对具有悬空特征预制件增材制造焊接工艺进行研究.首先针对预制件成形尺寸预测进行算法优化,实现对成形高度及宽度预测;针对悬空焊缝下淌现象,研究焊枪倾斜角度对焊缝成形影响,确定最优焊枪倾斜角度范围,并设计试验对成形方法进行验证,有效改善悬空焊缝表面成形质量,然后在此基础上提出焊枪倾斜角度预测算法,实现对悬空焊过程中焊枪倾斜角度的预测.最后焊制具有悬空特征预制件验证预测算法及成形方法的准确性.结果表明,预制件表面成形质量较好,成形尺寸误差小于1 mm.

摘要：为探究轮齿对柔轮齿圈装配应力的影响,建立包含实际齿廓的实体单元柔轮齿圈有限元模型(FEM).分析最大周向应力随齿根倒圆半径的变化规律,获得最佳齿根倒圆半径,以降低最大周向应力,并研究齿圈壁厚和齿槽宽度对最大周向应力的影响.引入轮齿应力影响系数以揭示齿圈最大周向应力与光圈应力的关系;考虑轮齿对齿圈弯曲刚度的影响,提出基于内力等效的弯曲刚度增大系数计算方法,并数值计算应力集中系数.得到了弯曲刚度增大系数和应力集中系数随齿圈壁厚及齿槽宽度的变化规律.研究表明:设计规范低估了轮齿对应力集中的影响;随着齿圈厚度的增大,应力偏差由11.2%增大至16.9%,设计规范低估了应力随壁厚的增长率.

摘要：单边缝合技术作为一种新的复合材料预制件加工方法能够克服传统缝合设备无法加工三维空间复杂形状大型结构件的缺陷。为了实现缝合线迹的稳定成型,避免单边缝合机械手系统在缝制加工过程中出现跳针,断线及线迹松弛等问题,在分析单边缝合机械手系统的工作原理基础上,提出一种控制缝线供需平衡以保证缝合线迹稳定成型的思想,通过分析缝合机构的运动规律,建立针对于单边缝合技术的缝线瞬时需线量分析模型,同时从挑线机构运动规律及缝线线道设计方面给出相应的供线量模型,并提出单边缝合线迹稳定成型条件。通过算例分析验证了模型的合理性与可行性,缝合试验结果表明所提出的方法可用于单边缝合机械手系统的线迹稳定成型控制,也为同类缝制设备的研制提供了理论参考。

摘要：针对整体穿刺过程中纤维绕针弯曲阶段,穿刺钢针在纱线张力作用下处于压缩与弯曲的组合变形、钢针针尖在该张力的作用下产生位移,该位移导致钢针针尖与穿刺模板孔壁接触致使针尖被下行的穿刺模板破坏甚至出现整体穿刺工作不能进行的问题,建立穿刺钢针在纤维的绕针弯曲阶段的力学模型,根据该模型建立钢针针尖曲线及穿刺钢针结构尺寸、材料弹性模量等参数的函数关系,利用Matlab对选定的穿刺系统穿刺钢针针尖曲线次数进行了算例计算。通过算例在给定的参数下求解出针尖曲线为二次最为合理,验证了理论的合理性和可行性,为穿刺钢针在满足强度要求且不与穿刺模板孔壁接触条件下针尖曲线的设计提供理论依据。

摘要：针对复杂曲面薄壁件的电弧增材制造引入有理B样条曲线求取成形轨迹.首先根据预制件三维模型提取轮廓数据建立轨迹曲线方程,自动生成成形路径;然后通过边缘曲线方程计算预制件在z轴方向上偏移量,进行高度补偿预测,提高分层精度,实现基于高度预测的分层算法优化.另一方面针对具有相交特征的薄壁件交叉点处焊高过高等问题,基于相反、相切成形路径思想设计最佳路径,同时可以尽量减小由于应力集中和热累计产生的误差.最后通过试验得到不同焊接参数下对应焊缝尺寸,确定合适的焊接参数范围,并通过典型复杂薄壁件的成形试验验证优化算法可行性.结果表明,电弧增材制造成形路径规划优化算法提高了分层精度,实现了基于高度预测的分层算法优化,并且制备的实体件表面成形良好,成形尺寸误差在可接受范围内,此算法可以应用在制备薄壁结构件过程中.

摘要：针对70mm厚预制体正交叠层机织碳布缝合装置在缝合碳布过程中易出现超长缝合针压杆失稳问题,在对缝合针进行稳定性分析的基础上,设计了增大其失稳临界力的改进机构。该机构由抱针凸轮、抱针杆及抱针块等组成,设计的理论依据是通过抱针块增加缝合针中段约束点,减小缝合针悬臂长度,同时利用抱针凸轮控制抱针块在缝合针刺入叠层碳布后的位置,确保抱针块始终处于使缝合针失稳临界力最大时的位置。抱针凸轮轮廓曲线根据抱针块位置变化轨迹由MatLab生成并优化,抱针块相对于缝合针的位置变化轨迹依据欧拉公式确定。为验证改进后的单针插刺机构原理可行性,进行了正交叠层机织碳布插刺实验,结果表明其原理可行,工作可靠。

摘要：提出一种基于NURBS理论的叶片点云处理和曲面重构的方法.飞机涡轮叶片是结构、气动、强度等多学科优化设计的结果,其外形为复杂的自由参数曲面.用最小二乘法将拓扑后的点云局部曲面拟合对异常点去噪,依据曲率阈值点云分割.将双三次Coons的B-spline形式曲面作为基面,散乱点云无约束曲面逼近,利用优化理论迭代得到曲面控制点从而确定B-spline曲面方程.根据NURBS理论对曲面拼接修剪,复原磨损叶片的三维模型,为后续的焊接修复提供精确三维模型.

摘要：针对海洋平台贴接式管道接头专用焊接机器人的运动控制模型进行了研究.设计了一种5自由度串联结构机器人,在较小的机器人本体尺寸及重量的前提下,满足机器人对工作空间及导管架空间狭小处安全避障的需要.建立了机器人正、逆运动学模型,针对该机器人带有两个同向转动关节特点,提出采用两步法求解机器人关节值;为保证焊接时关节运行稳定性,提出采用极限法求导各关节速度.结果表明,该机器人可以很好的满足管道相贯接头的自动焊接工作,所建立的数学模型可用于考虑坡口特征的相贯接头焊接机器人连续轨迹规划工作.

摘要：为实现缠绕后的指定张力分布,提出新的环向缠绕张力设计模型及其缠绕张力分析的数值模拟方法。基于离散叠加方法,给出环向剩余张力对内层张力的放松量,建立实现任意剩余张力的环向缠绕张力设计方法。通过有限元模型结合温度参数法,采用逐层位移耦合的计算策略模拟缠绕过程,由给定缠绕张力计算剩余张力。与现有文献的缠绕张力计算方法对比研究表明,现有连续分析模型给出的缠绕张力高于文中离散叠加方法;文中离散分析方法更符合实际,且适用于芯模和缠绕层不同材料的张力设计。该文数值模拟方法可用于多种材料的厚壁缠绕结构的端部以及筒身部分带缠绕角的螺旋缠绕张力分析,给出各种张力计算方法的适用范围。