具有变胞功能的平行四杆机构动力学特性研究

变胞机构在机器人结构设计中应用广泛。为了研究一种常见输电线巡检机器人具有的平行四杆变胞机构动力学特性,首先建立运动循环图对其运动中的构态变换过程进行分析,确定了构态变换方式;其次利用Lagrange方程建立此移动变胞机构的动力学模型,通过数值仿真,分析质量和杆长参数变化时对其动力学特性的影响。研究结果表明:此平行四杆变胞机构属于二构态变胞机构;随着质量的增大,速度峰值在增大,而随着杆长的增大,速度峰值却在减小;两个参数对加速度的影响很小。研究结果对于具有此变胞机构形式的巡检机器人动力学研究提供了借鉴作用。

平行四边形变胞移动机构的构态变换随机性分析

变胞机构在运动过程中可以实现不同的构态变换。为了研究变胞机构构态变换过程中的随机性影响,建立一种常见的平行四边形变胞移动机构模型。以等效阻力梯度模型为基础,对机构进行动态静力学分析,并最终对其构态变换过程进行研究。分析不同参数变化时,对平行四边形变胞移动机构构态变换过程中的随机性影响,得出转速、杆长、外力、外力矩不同参数变化情况下构态变换过程中产生的随机性影响。结果表明:随着转速、外力、外力矩的增大,使变胞机构构态变换过程中更容易产生随机构态,杆长的影响不明显。研究结果对于未来如何利用和控制具有作业任务的变胞机构中的随机构态起到借鉴作用。

安全阀在线检测仪校准方法的研究及不确定度评定

针对特种设备安全领域中常用的安全阀在线检测仪缺少有效校准方法和校准规范,本文采用分参数校准方法,分别对静态载荷、动态载荷和位移参数进行了校准研究和相应的试验验证,并对测得值的不确定度进行分析。结果表明:静态载荷示值相对误差不大于±1%,动态载荷示值相对误差在±1%之内,位移示值误差不大于±0.02mm,均满足使用精度要求。为安全阀在线检测仪计量技术规范的编制提供了参考。

结合面形貌特性对模态耦合不稳定系统的影响

针对目前结合面微观形貌特性对由摩擦和系统结构双重引起的模态耦合系统的稳定性影响的理论研究缺少,尝试从微观角度解释结合面形貌对宏观系统的动态特性影响。基于分形理论建立结合面形貌较为准确的法向、切向接触刚度模型;以车辆制动盘为对象,将所建立的分形接触刚度模型引入其中,建立一个两自由度的典型模态耦合模型;研究了结合面切向与法向的刚度比、摩擦因数和固有频率比对系统稳定和不稳定区的影响,以及系统出现不同频率噪声的条件。研究可知,形貌参数是结合面产生振动噪声的主要影响因素;结合面形貌特性不同,系统产生振动噪声的频率和条件也不同。这些结论有助于更深入地研究结合面形貌特性对宏观系统的影响;同时可为工程设计制造合适结合面形貌提供参考,具有一定的工程意义。

机械结合面切向接触刚度的三维分形理论建模

将微凸体的弹塑性变形区进一步划分,并考虑三维结合面形貌的W-M函数,推导了三维机械结合面切向分形接触刚度的理论模型。数值模拟了结合面的三维切向接触刚度随着分形维数D、分形尺度系数G、材料特征参数间的变化趋势,以及二维分形和三维分形间的对比分析。仿真结果显示:机械结合面的三维切向接触刚度与法向载荷和材料特征参数成单调递增关系,与分形尺度系数成单调递减关系;而其与分形维数之间以D=2.5为界,依次成递增与递减关系;三维分形下的结合面切向接触刚度大于二维分形下的结合面切向接触刚度。切向接触刚度模型的构建可为后续粗糙表面接触非线性动力学及整机动力学模型的建立提供基础。

三维分形固定结合面法向接触刚度的研究

基于传统的M-B模型,在考虑微凸体弹塑性变形的基础上,应用更能符合结合面实际表面形貌的修正的W-M函数,建立了三维分形结合面法向刚度模型.通过建立的刚度模型研究了分形尺度参数和分形维数对法向接触刚度的影响,并对出现的一些现象进行了分析.随着法向载荷与材料特性参数σ_y/E的增加,结合面的法向刚度也增加;但随着分形尺度参数的增加,结合面的法向刚度却减小;随着分形维数的增加,当2.1≤D≤2.6时,结合面法向刚度增加,而当2.6≤D≤2.9时,结合面的法向刚度却减小;在考虑弹塑性变形的情况下,三维分形结合面的法向刚度要小于二维分形结合面的法向刚度.

结合面接触阻尼对模态耦合系统不稳定性影响

针对目前结合面微观形貌对由摩擦和系统结构双重引起的模态耦合系统不稳定性影响的理论研究缺少,尝试从微观角度解释结合面的接触阻尼特性对宏观系统的影响。对车辆制动盘制动工况进行抽象综合,给出了两自由度系统的物理和数学模型,其中的接触阻尼部分采用给出的接触阻尼分形模型。分别阐释了接触阻尼比、摩擦因数、系统固有频率比及它们间的耦合效应,对系统不稳定的影响。研究方法和结果可更深入地理解结合面接触阻尼对宏观系统的影响,有一定的理论意义;同时在深入理解接触阻尼对系统不稳定的影响下可逆向反推来加工制造合适的结合面参数(分形维数D和分形尺度系数G)。

参数变化对约束变胞机构构态变换随机性的影响

为了研究等效阻力梯度模型的影响因素在变胞机构的运动过程中的变化,以等效阻力梯度模型为基础,对一种常见的约束变胞机构的构态变换的随机性进行分析。研究结果表明:主动件转速、弹簧刚度、外力、外力矩和阻尼系数对约束变胞机构构态变换随机性的影响程度是依次减弱的。

五杆机构构态变换过程中的动力学特性研究

变胞机构的构态变换是变胞机构应用中的一个重要分支。为了对变胞机构在构态转换时的瞬态运动学和动力学进行研究,得到约束变胞机构的构态变换过程中存在的冲击和振动对机构的影响。利用Lagrange方程建立了一种约束变胞五杆机构的动力学模型,并对其进行动力学分析,应用Matlab/Simulink软件对机构中变胞副的速度、加速度信号进行数值分析,得到了弹簧刚度、转动惯量这些参数变化时对变胞副在构态变换过程中的冲击和振动的影响,结果表明,当改变弹簧刚度和转动惯量时,构态变换中的冲击振动减弱。

一种约束变胞筛分机构的建立与动态仿真分析

变胞机构已成为当前国际机构学理论研究的前沿课题,通过对变胞机构的研究,可以利用变胞机构的构态变换性质来设计一些新的变胞机构.本文在前人研究的基础上,通过常见的平面五杆机构,改进建立了一种新型约束变胞筛分机构,为了研究机构变换过程中的物料筛分过程,对此机构的构态进行了动态静力分析,得出相应的速度、加速度、角加速度、惯性力和惯性力距.最后,利用ADAMS软件建立了仿真模型,分析了筛箱的动力学特性,可以验证分析的正确性,同时可以将变胞机构的随机构态应用到生产实际中.

基于响应面法的弹簧冲击器校准装置冲击端优化设计

为了提升弹簧冲击器校准装置的检测能力,减少碰撞过程的能量损失,以最小化冲击端结构的变形量和构件质量为优化目标,提出了基于响应面法的冲击端结构优化设计方法。优化结果表明:冲击端结构尺寸与最大变形量的关系呈非线性变化,与质量的关系呈部分线性变化;摆杆冲击端结构在满足强度要求的同时,最大变形量降低了24.59%,质量减少了12.97%,兼顾高强度和轻量化的要求,证明了所提出的基于响应面曲线拟合和多目标变量优化的冲击端结构件优化设计方法的有效性。响应面曲线的优化方法在保证精度的同时提高了优化效率,为弹簧冲击器校准装置的优化提供了新路径。

基于序量的里氏硬度计量基准溯源性分析

金属里氏硬度实验方法,其量值属于序量,没有导出单位,目前我国还没有建立对应的国家基准和量值传递体系。本文基于里氏硬度实验原理,采用直接检验法,分析序量测量仪器量值溯源的过程与特点。通过对里氏硬度计的各参量进行实验,探讨建立里氏硬度计量基准的可行性,为进一步探讨建立里氏硬度国家基准和量值传递系统提供参考。