履带起重机转台防变形工装优化设计与应用

针对履带起重机转台结构形式和焊接过程中易变形的特点,设计了一种转台防变形工装。该工装为组装式结构,结构简单,使用方便,容易操作,适用于不同吨位履带起重机产品,有效保证了转台生产质量,降低了工人劳动强度。

基于五轴转台的实时控制软件开发及实时性分析

1背景在现代军事和工业的各个领域中,仿真系统的应用越来越广泛。五轴转台的半实物仿真系统通过模拟实际情况的相关力学特征,为武器系统的研发和改进提供详实的数据资料。这种技术的应用不仅加快了新型武器的研制进度,还优化了系统设计,提高了武器系统的性能。本文针对五轴转台的半实物仿真系统在Windows系统环境下设计开发了一款实时控制软件。Windows系统为分时抢占式多任务系统,系统中运行的应用程序没有优先级概念,程序进程的执行很容易被其他进程打断。因此本文采用Windows+RTX的系统环境,RTX是Windows平台纯软件硬实时扩展子系统,能够与Windows系统完美融合,继承了Windows高效的内存管理机制、通用资源以及大量API,其进程运行时只消耗250KB内存,且不受Windows系统干扰,与其完全隔离,这样既保证了系统的实时性,又不会增加系统开发难度和影响系统软件适用性。

卧式加工中心转台回转夹具定位销连线的数学建模及实例应用研究分析

卧式加工中心转台回转夹具的典型结构是通过在卧式加工中心工作台上配置转台、尾座和夹具体,进而构成摇篮式转台,该种方式可以使加工工序集中化,进一步提高零件的加工质量和加工效率。在基于摇篮式转台回转夹具构成型式分析的基础上,以定位销连线为研究对象,通过讨论定位销连线与转台回转轴线及机床坐标系三者之间平行关系的几种情况,进而建立数学模型,并通过实例的方式解决生产过程中遇到的实际问题。

基于双自由度转台的全向空间单目视觉室内定位测量方法

针对传统单目视觉测量系统测量视场有限的问题,本文提出一种基于双自由度旋转平台的全向空间单目视觉测量方法。首先,对双自由度旋转平台的转轴参数进行标定,用副相机拍摄固定在双自由度转台上的棋盘格标定板,提取棋盘格角点的位置坐标,并将其转化到同一相机坐标系下。利用PCA(主成分分析)平面拟合得到初始位置转轴参数中的方向向量,使用空间最小二乘圆拟合方法得到初始位置下转轴参数中的位置参数。然后,通过转台转动的角度以及罗德里格斯公式将不同位置下相机获取的数据进行坐标系统一,实现水平和竖直方向全向空间下的目标测量。最后,通过高精度激光测距仪验证了本方法的测量精度,并通过与双目视觉测量系统、wMPS测量系统进行比对实验,验证了本方法的全向空间测量能力。实验结果表明,本方法测量精度基本达到双目视觉测量系统水平,但测量范围远大于双目视觉测量,可以满足全向空间测量要求。

基于主动激励的掘进机回转台振动抑制研究

悬臂式掘进机截割过程由于煤岩形状、硬度分布的随机性,当截割到硬岩时截割头会产生无规则的剧烈振动,瞬时高强度的冲击对掘进机关键受力部件回转台影响最大,其动态可靠性和寿命影响着截割效率和截割稳定性,为减弱截割过程回转台的振动,首先,基于截割现场回转台易失效损坏现象,建立截割过程回转台力学模型,推导回转台力学方程,研究回转台受力随截割参数变化规律;通过搭建截割试验台,测试截割过程回转台振动响应,结合有限元进行回转台振动模态分析,求解回转台前6阶固有频率及振型,分析回转台剧烈振动的原因。其次,基于工况路径分析理论,建立截割过程回转台工况传递路径分析模型,模拟回转台合成振动,分析各激励点对回转台振动贡献量及贡献程度,准确找到回转台主要激振源。最后,通过施加外部主动激励的方式,分析不同激励频率加载下回转台振动情况,探寻能够降低截割过程回转台振动的激励频段。试验结果表明:外部激振频率处于20~60 Hz,回转台振动幅值降低明显,此频段激励频率对回转台振动控制效果良好,有益于提高回转台寿命,且激振频率为40 Hz时回转台振动最小,回转台振动抑制效果最佳。研究结果有益于丰富回转台振动相关研究理论,实现在不改变机械结构基础上,降低回转台受力与结构变形,可为掘进机回转台的振动问题提供理论参考。

基于扰动补偿的磁悬浮转台分数阶滑模控制

针对存在非线性、耦合性和不确定性的磁悬浮转台的高精度运动控制问题,提出一种基于非线性干扰观测器的分数阶滑模控制方法以提高跟踪精度.首先,基于系统电磁力模型和动态解耦方法,构建六自由度磁悬浮转台系统动力学模型;其次,设计非线性干扰观测器,对包含系统误差、六自由度间耦合项和外界干扰的集总扰动进行估计,证明了估计误差有界且可调节到任意小;然后,在离散域提出了一种分数阶滑模面,采用分数幂函数替代传统符号函数来抑制抖振,引入分数阶微积分来减小跟踪误差;最后,设计有限时间收敛的分数阶滑模控制策略,并利用李雅普诺夫稳定性理论证明闭环系统稳定性.实验结果表明:与整数阶滑模控制方法相比,采用所提方法,2个水平自由度和绕竖直方向旋转自由度对三角波的跟踪误差均方根分别减小了12.8%、16.8%和23.7%,最大跟踪误差分别减小9.26%、13.00%和33.20%;跟踪圆形轨迹时,2个水平自由度的跟踪误差均方值分别减小6.39%和12.40%,最大跟踪误差分别减小9.90%和12.10%.

雷达转台液压系统可靠性影响评价预测研究

针对当前雷达液压系统可靠性合理建模及影响评价体系难以构建及评估的现状,以某典型机载雷达转台液压系统为研究对象,提出一种基于危害性分析的可靠性影响评价预测方法。利用模糊判断矩阵以获得指标的权重系数,对可靠性进行建模仿真分析,从而为准确预测系统的可靠性提供理论支撑。在此基础上,通过对转台液压系统故障原因进行全面梳理,构建了液压系统可靠性影响评价体系。运用Elman网络,结合实证分析对可靠性影响评价模型进行预测,为雷达转台液压系统故障的综合分析提供了整体解决方案。这也为进一步提高雷达液压系统的可靠性提供了合理思路。该研究可为雷达其他分系统可靠性分析提供参考。

角秒级定位精度气浮转台驱动参数调节方法研究

为实现气浮转台角秒级定位精度,基于20组驱动器经验参数及其定位精度数据,采用改进粒子群算法和BP(back propagation)神经网络对驱动器参数进行优化。该方法以粒子群优化神经网络为基础,通过混沌映射提高粒子位置随机性,引入莱维飞行策略防止局部最优;构建气浮转台进行驱动器参数优化对比试验,经验法整定后转台定位精度为±6.91″,优化整定后转台定位精度为±2.27″,提升67.15%;经验法整定后转台重复定位精度为±5.99″,优化整定后转台重复定位精度为±2.00″,提升66.61%,结果表明所提出的参数优化方法可以较好的提高定位精度。

考虑多工况的甘蔗收割机回转台轻量化研究

甘蔗收割机回转台在工作过程中承受过双侧凹坑、转向过坑等工况载荷及扭矩的作用,受力复杂,优化时需要多工况综合考虑。ESO多工况优化方法由于未考虑不同工况间的重要程度,不易获得全局最优解。因此提出一种多目标拓扑优化函数,采用带权重的线性加权法协调多个目标函数,构建多工况拓扑优化数学模型,运用层次分析法确定各工况的权重系数,基于inspire软件对回转台进行多目标拓扑优化,从而获得材料的最优分布。优化结果表明:优化后回转台结构最大应力与最大位移均有所下降且满足强度与刚度要求,实现了多目标同时优化。

钢包回转台三排滚子回转轴承强度分析及结构尺寸优化研究

钢包回转台是炼钢车间中低速重载工况下工作的重要设备。某企业的钢包回转台在运行过程中出现了回转支承强度不足的问题。为了探究回转支承的破坏原因,采用理论计算和数值仿真的方法开展研究。采用赫兹接触理论对两种工况下的回转支承进行相应的研究。经过仿真验证发现,在偏载工况下,回转支承中部分滚动体的应力超过了滚动体材料的屈服应力,导致了破坏。为改善受力状态,对回转支承结构的尺寸进行了优化选择,以降低应力。

基于多软件平台的二维重载精密转台的控制特性仿真分析及优化

为提高二维重载精密转台动态特性,基于AMEsim、ADAMS以及Simulink多软件机电一体化联合仿真对系统控制特性进行仿真分析.本文使用AMESim建立电机模型,Adams建立二维重载系统的动力学模型,使用Simulink工具箱建立PID控制模型,最终建立三软件联合仿真模型对系统阶跃响应进行仿真分析;针对系统存在时变性、非线性和负载干扰等因素的问题,采用自适应模糊PID控制算法对系统进行控制优化.仿真结果表明,模糊PID控制算法有着响应快、无超调,稳定误差较普通PID控制减小37%左右等优点.

转台步进式钢瓶内壁喷丸清理机的研发

针对小口径钢瓶内壁上存在的氧化皮等杂质,介绍了一种转台步进式喷丸清理机,阐述了该喷丸清理机的工作原理、主要组成结构、技术关键及其解决方案,为钢瓶内壁清理提供了一种简单、高效、实用的方法。

加工中心核心部件——数控转台关键技术探析

在加工中心发展方兴未艾的今天,其核心部件数控转台的重要性日益凸显。基于此,本文对加工中心数控转台常用产品进行了分类,并指出了常见的应用场景,对数控转台的结构和关键技术进行了总体介绍。希望可以帮助数控转台设计者和选用者理清思路,为数控转台研发技术路径提供参考。

基于流固耦合的静压转台底部支撑优化

静压转台油腔的变形会降低静压转台的承载能力,底部支撑点的布局会显著影响油腔的变形量和底部支撑点的应变量。为了提高静压转台的工作能力,提出一种基于流固耦合的静压转台底部支撑布局重构方法。建立静压转台流固耦合模型,基于有限元方法得到静压转台在额定负载下油腔的变形量和底部支撑点处的应变量,利用MATLAB拟合底部支撑点半径和间距对变形和应变的影响规律,得到底部支撑布局的最佳参数。最后对静压转台底部布局进行重构,并通过试验验证其可靠性。结果表明:重构后油腔变形降低了约19.25%,底部支撑点处应变降低了约29.80%。

星载二维转台U型架结构轻量化与优化设计

星载二维转台是空间相机等光电设备的主要承载机构,U型架是转台的关键支撑部件。为了对星载二维转台U型架进行结构优化与轻量化设计,研制高承载比和轻量化的星载二维转台,本文设计了一种用于星载二维转台的碳纤维复合材料U型架。首先,利用碳纤维复合材料代替钛合金材料,结合考虑工艺性,设计了一种变截面管状结构U型架。接着,按照基于铺层工艺的有限元建模方法对碳纤维U型架进行有限元建模与仿真分析。然后,试制U型架样机并通过模态试验验证有限元模型的准确性。最后,提出一种理论分析法、遗传算法、有限元法相结合的三级优化方法对碳纤维U型架铺层角度、铺层厚度与铺层顺序进行优化设计。结果表明:模态试验与仿真得到的U型架振型完全一致,频率相差在5%以内。初始设计的碳纤维U型架比钛合金U型架质量减少了45.7%,通过对复合材料铺层的优化设计,使U型架质量进一步减少了13.8%,固有频率提升了10.14%。本文所采用的复合材料建模与优化方法正确,设计的碳纤维U型架满足星载二维转台轻量化设计需求。

基于转台的多视角多姿态锁销点云模型重建

集装箱锁销曲面结构复杂,因而建立出一个曲面特征完整度较高的点云模型较为困难.考虑到在大多数场景下,位于固定高度的传感器搭配旋转的转台采集的曲面特征通常会存在一定的缺失.为此,提出了一种基于转台的多视角多姿态点云模型重建算法,还原锁销较完整的曲面特征.首先,利用转台参数标定结果,实现多视角三维点云的拼接,建立一个固定姿态下的点云模型;其次,通过提出的改进球面投影算法,选取锁销置于转台的摆放姿态,建立另一姿态下的点云模型;最后,融合多个姿态下的点云模型,提高其具备的曲面特征.实验结果表明,所提出的算法能建立出曲面特征完整度较高的锁销点云模型.

转台负载工况下角位置误差补偿方法研究

负载会影响转台回转轴的运动状态,进一步影响转台角位置误差的大小。通过分析负载工况下转台角位置误差傅里叶阶次的变化情况,提出一种基于谐波补偿的误差补偿方法。首先,分析负载对转台回转轴的影响,建立回转轴误差运动与角位置误差之间的数学模型,并进行数值仿真;其次,通过负载变化影响回转轴误差运动的大小,获取转台不同负载下的自校准曲线,采用傅里叶法分析对负载变化敏感的傅里叶阶次;最后,选取对负载变化敏感的傅里叶阶次拟合谐波补偿函数对转台角位置误差进行补偿。误差补偿后转台在不同负载工况下的角位置误差最大为±0.25″,与补偿后空载工况下角位置误差相差±0.03″,有效减小了负载对转台角位置误差的影响。

基于等分平均原理的转台转速测量方法研究

针对转台运动过程中的转速高精度测量问题开展研究,将等分平均法(Equal Division Average,EDA)应用到转台转速测量领域。首先分析了转台转速测量过程中的误差源,阐述了安装偏心偏斜引起的谐波误差和计数器法带来的±1计数误差对测量精度的影响;采用多传感器等分平均测速实现谐波误差的原理性抑制,提出改进测速方案来降低±1计数误差对测速精度的影响;搭建转台转速测量实验平台验证多传感器等分平均测速效果,实验结果证明了等分平均对谐波误差的抑制作用;150°/s内的多个转速的实验显示EDA方法角速率测量误差小于0.9×10^(-3),角速率测量稳定性优于0.6×10^(-4)。

基于希尔伯特-黄变换的转台角速率测量方法研究

文中针对传统转台角速率测量采用定时测角、定角测时等时间段内求取平均值方法,无法获取转台随时间变化的瞬时角速率值的问题,对基于希尔伯特-黄变换原理的角速率测量方法开展研究。在分析莫尔信号自身特征的基础上,对莫尔信号进行希尔伯特-黄变换方法进行详细阐述;设计基于FPGA的角速率测量电路,详细说明了电路中经验模态分解设计方法。搭建转台转速测量实验平台验证希尔伯特-黄角速率测速效果,实验结果证明希尔伯特-黄角速率测量方法对比传统定时测角法的优越性;120(°)/s内的多个转速的实验显示希尔伯特-黄角速率测量方法角速率测量误差小于0.9×10^(-3),角速率测量稳定性优于0.5×10^(-4)。

二维激光跟踪转台轴系设计及动态形变误差修正

二维激光跟踪转台轴系结构的稳定性及动态形变误差补偿精度是激光跟踪仪实现高精度动态坐标测量的关键因素。为满足激光跟踪仪动态坐标测量高精度、高稳定的实际需求,本文研制了一套基于过定位双角接触轴承对轴系的二维转台。首先,基于转台性能指标要求开展二维转台轴系设计及精度分析;然后,基于所设计结构及现有装配工艺,结合弹性力学理论,开展转台动态形变误差形成机理分析,并通过刚柔耦合动力学仿真分析验证理论分析合理性。最后,提出基于共轭差动式光学自准直原理的轴系动态误差测量方法,完成对轴系稳定性和动态形变误差的测量补偿。实验结果表明:转台的动态形变误差重复性优于±0.6″,动态形变误差由补偿前的±7″降低为±1″,转台设计的稳定性和动态形变误差补偿精度满足设计需求。