摘要：为满足气膜冷却孔电火花加工对工具电极的旋转精度、进给补偿,以及加工产物快速排出的要求,设计了一种实现电极高精度旋转、蠕动进给、高压内冲液的功能复合型主轴。主轴设计基于双夹子蠕动式进给原理,采用旋转运动机构叠加于轴向进给运动机构上的构成方案。解决了旋转常闭夹子的夹紧力可控和开合驱动、高压工作液密封、高频脉冲电源供电及隔离等关键问题,避免了密封机构对电极运动的干涉问题。通过测试实验,复合功能主轴的电极底端旋转径跳小于8μm、蠕动进给行程为150mm、蠕动进给速度大于4mm/s、电极内冲液压力为0-4.2MPa、脉冲电源与旋转电极连接电阻小于1.3Ω。深小孔加工实验验证了复合功能主轴的可行性。

摘要：根据扫描干涉场曝光的特点,针对光刻胶层内曝光量的驻波效应,建立了动态曝光模型。基于快速推进法建立了显影模型,得到了光栅掩模槽形的演变规律。为减弱驻波效应的影响,提出了一种抗反射层最优厚度的设计方法。仿真结果表明,建立的曝光和显影模型能有效预测光栅掩模的槽形轮廓,同时可优化抗反射膜的厚度。

摘要：该文提出一种航天降落伞撕裂带测试装置,用于测试撕裂带工作性能。基于测试装置,研究绳索在高速冲击载荷下的动态索力响应问题。将机械系统简化为弹簧阻尼系统,基于Lagrange第二类方程推导得到系统动力学方程,并通过Runge-Kutta方法求解模型,得到撕裂带测试过程中的绳索受力状态。研究在高速冲击载荷下,绳索阻尼的作用机理。进一步研究绳索弹性模量、阻尼以及绳索两端质量比对索力的影响规律,最后对比理论模型与验证实验的数据。结果表明:理论模型计算得到的绳索末端索力与实验结果趋势保持一致,验证了理论模型的正确性,对撕裂带测试装置的设计和控制具有指导意义。

摘要：研究了Stewart并联机器人的人机交互安全性问题.首先建立机器人的静力学方程,提取关节力敏感度和关节力敏感方向指标,度量关节力对操作力的感知敏感性.采用解析法和数值法结合的方法求算关节全局力敏感度.接着分析关节力敏感度在笛卡儿工作空间和位姿工作空间中的分布,以及构型参数对关节全局和局部力敏感度的影响.然后通过限制工作空间和调节末端执行器在工作过程中的位姿,在设计阶段合理选取构型参数,改善关节力敏感度的方法提高人机交互安全性.最后通过实验测试证明了,关节力敏感度能有效度量关节对交互力的敏感性,末端执行器的位置和姿态能直接改变关节力敏感度.

摘要：食品和日化等领域存在大载荷桶装或袋装产品的两移动自由度搬运和装箱作业,降低了机器人自由度要求,但在机器人负载能力上提出了新的挑战。如何在构型综合层面实现机器人从无到有?如何在性能评价层面保障机器人从有到优?上述问题是研发高性能高速并联机器人的两大核心难题。该文围绕高速并联机器人的闭环支链优势特征,提出支链间耦合策略,建立了基于耦合策略的线几何图谱化高速并联机器人构型综合方法,实现了闭环支链型高速并联机器人构型设计;针对所设计的功能相同、结构近似的不同机器人构型,基于功率系数概念提出构型优选指标TSI (type selection index),实现了高速并联机器人的构型优选;根据上述研究指导了样机研发,并开展了实验研究与应用验证,测试表明:所研发的TH-UR2并联机器人具备高速高负载品质,在50 kg负载下其标准行程周期可达1.76 s,满足应用需求。

摘要：柔性索并联机构具有工作空间大、能耗低和惯量小等优点,适用于长距离柔性桁架结构的振动主动抑制。首先提出一种四索驱动的柔性体抑振并联机构,根据闭环矢量原理和机构的几何特征,对四索并联机构进行运动学分析。接着建立四索并联机构的静力学模型,并将超长尺度柔性桁架机构的往复振动简化为梁的弯曲振动,利用振型叠加法求解外部激励作用下的强迫响应。最后针对超长尺度柔性桁架机构的振动抑制问题,提出一种基于模糊控制与PID控制相结合的控制策略,通过仿真验证所提控制策略的有效性。结果表明,所设计的柔索并联抑振系统具有明显的抑振效果,柔性桁架的振幅与振动衰减时间大幅降低,且系统的四索索力值能够在合适范围内变化。

摘要：通常在机床零件的拓扑结构形式确定以后,单纯的尺寸优化往往难以取得较好的效果。以某卧式加工中心的床身结构为研究对象,提出了一种在元结构优化分析的基础上对结构整体进行二次优化的方法。首先根据床身结构特点提取其元结构进行优化分析,按优化得到的圆形与椭圆形出砂孔尺寸参数对床身结构进行重新设计。然后采用响应面优化方法,将元结构分析的尺寸参数在床身整体结构中进行进一步优化研究。分析表明,在结构质量变化极小的前提下,单纯的元结构优化设计的床身能够改善结构单件及整机的动态性能,但改善幅度较小;而床身整体结构二次优化后其基频提高的幅度约是前者提高幅度的3倍,同时使得整机参考点在X方向的最大响应幅值降低55.2%,Y方向降低83.9%,Z方向降低82.8%。

摘要：针对液压动力卡盘的设计和使用过程中,动态夹紧力理论计算模型过于复杂而导致适用性差的问题,提出了楔式动力卡盘动态夹紧力的有限元计算方法.该方法通过对拉杆施加螺栓预紧力,并分步加载,来模拟液压锁的作用,考虑了卡盘和工件刚度等因素的影响,动态夹紧力的测量实验验证了该方法的有效性.基于该有限元计算方法,研究卡盘的使用参数、主要相对运动接触面间的摩擦系数、卡爪材料等对动态夹紧力的影响规律,为动力卡盘的优化设计提供技术支持.

摘要：伺服冲床是一种高速高频高精的新型板材冲压机床,其主传动机构构型、尺寸、性能直接影响冲床的精度、效率、冲压力等主要工作性能参数。通过分析现有机构构型,对伺服冲床主传动机构进行构型设计,并分析两种不同类型的机构特点。总结目标函数法和性能图谱法两种优化方法的特点及适用情况,提出基于目标函数法的冲床主传动机构优化目标函数,并采用两种优化设计方法分别对两类主传动机构进行尺度综合,验证了不同类型机构的特点。该研究对伺服冲床主传动机构构型及优化设计提供了思路及方法。

摘要：为提高变幅杆的振动传递及振幅输出特性,基于解析法设计了具有锥形定位节面结构的旋转超声加工变幅杆,通过预应力模态分析与谐响应分析进行了优化设计;通过响应面优化方法建立27个优化设计点,分别以放大系数最大化、最大等效应力最小化与谐振频率最接近理论设计频率为第一、第二与第三优化目标,并提出一种5阶模态频响曲面验证方法,通过(2~6)阶5个模态频响曲面分析结果对优化设计点的最优优化解进行验证。研究表明,基于该研究提出的方法,结构优化设计后的变幅杆能够提高放大系数,降低最大等效应力,并使谐振频率接近理论设计频率,提高超声加工的能量利用率。对旋转超声加工装备的性能研究与开发具有一定的指导意义。