大行程5-DOF微纳传动平台的设计及特性分析

对大行程、多自由度及高刚性微纳传动平台的设计要求和特性进行了研究,开发了由压电陶瓷驱动的大行程5-DOF微纳传动平台,设计了位移量大、可导向的微位移放大机构,实现了微纳传动平台的高精度、大移动及大摆动等功能。分析了微纳传动平台的基本原理和自由度,建立了微纳传动平台的运动学模型,得到了其输入/输出特性。基于伪刚体的基本理论及虚功原理,推导了微纳传动平台沿X、Y、Z向的移动刚度及绕X、Y轴的摆动刚度,并对影响微纳传动平台静态刚度的特征参数进行了分析,获得了其移动刚度及摆动刚度的特性。创建了微纳传动平台的几何模型,应用有限元方法对该平台进行了分析及仿真,验证了微纳传动平台的运动学模型、伪刚体模型的正确性。

微/纳传动平台的位移耦合分析

根据机械设计、机械原理、有限元法及线性分析理论,建立微/纳传动平台的有限元模型,推导该平台的位移耦合计算公式,得到该平台沿各方向运动的解耦方程.结合耦合分析图,分析微/纳传动平台多尺度的位移耦合影响,获得该平台沿X、Y、Z轴移动以及绕X、Y轴转动的位移耦合规律,其中沿Z向运动引起的位移耦合最小,定位精度最高;沿X、Y向运动引起的位移耦合最大,对位移耦合影响较大的运动分支进行位移补偿.通过搭建的实验平台进行测试,将实验结果与有限元仿真和理论计算结果进行对比分析,结果基本一致,验证了该平台位移耦合分析方法的正确性.

6自由度微传动平台位姿误差分析与精度补偿

为了提高微传动平台的定位精度,对几何误差进行了分析。利用微分关系构造微传动平台输出位姿误差与各结构参数几何误差之间的映射关系,引入误差权重系数,分析了各结构参数对微传动平台定位精度的影响,建立了微传动平台的精度补偿模型。利用Matlab对微传动平台的定位精度进行计算仿真,搭建实验平台进行实验测试,仿真和实验结果表明,基于权重系数法建立的误差模型合理,并且通过建立的精度补偿模型,微动平台的定位误差从补偿前的20%～30%下降到了补偿后的10%～15%,使微传动平台的定位精度获得了较大提高。

微/纳传动平台沿坐标轴运动分析的键合图法

采用柔顺机构学、材料力学、伪刚体法、卡氏定理及键合图基本理论,结合6自由度微/纳传动平台的工作原理,建立了桥式放大机构及微/纳传动平台的伪刚体模型及该平台沿坐标轴移动的键合图模型,推导了桥式放大机构的输出刚度方程、平台移动的特征方程及状态方程.通过Matlab/Simulink求解仿真分析,获得了该平台沿坐标轴移动的位移仿真曲线及柔性铰链角位移仿真曲线.应用Ansys13.0,对该平台进行了运动仿真分析,搭建了实验平台,进行了试验测量,并对Smulink仿真值、有限元分析值及实验值进行了对比分析,其结果变化规律基本一致,验证了利用键合图方法分析微/纳传动平台移动特性的正确性及可行性,为全柔性机构的研究提供了新的有效的方法.

微/纳米传动平台的模态试验及优化设计

微/纳米传动平台中,柔性机构的弹性势必导致平台高速、高加速带来的残余振动。采用拉格朗日方法,建立了平台的动力学模型,得到了平台前5阶固有频率的解析式;分析了平台固有频率与柔性板簧厚度、长度的相互关系,得到了固有频率随柔性板簧厚度、长度的变化规律。应用有限元方法,分别仿真得到了前6阶固有频率和模态阵型;以固有频率为优化目标,建立了平台的优化模型。采用动态测试系统,分别对优化前、后的平台进行了模态试验分析;通过对比分析,得到了提高平台动态性能的方法,且模态试验结果表明,调整柔性板簧厚度、长度的方法是有效的、可行的。

一种可重组式轮系传动平台的设计

研究设计了一种可重组式轮系传动平台,对轮系传动进行了模块化处理。研究了几种通用的齿轮模块结构,通过改变齿轮及其类型、数目和固定方式,获得不同类型的轮系;研究了通用的齿轮支撑结构和齿轮固定方式,通过固定方式的改变实现定轴轮系、差动轮系、行星轮系之间的转化;并充分利用其可重组性,根据实际需要,研究了在不同环境内满足不同需求的应用轮系,如大传动比轮系、差速器轮系等。该传动平台着眼于目前课堂教学的局限性而设计,操作简便、适合教师学生在实验室使用和演示。

齿轮齿条与线轨传动平台的选型、特点及应用

随着互联网+技术的日益发展与普及,智能化技术在工业领域的应用越来越广泛,对自动化行走机构的快速响应性、准确性也越来越高;齿轮齿条与线性滑轨组合传动平台机构集合了齿轮齿条传动噪声小、灵敏度高、精确性强,与线性滑轨的高速性、摩擦系数小、灵敏度高等优点,配以伺服驱动可更快速、更精确运动至指定位置,完成任务指令。齿轮齿条与线性滑轨伺服传动平台机构在自动化领域的应用能广泛解决了普通工字钢地轨行走轮结构噪声大、灵敏度差、摩擦系数大等缺点。

动车组牵引传动实验平台设计理念

介绍了铁路机车车辆专业在铁路大提速以及我国引入高速动车组新形势下的专业定位、人才培养目标以及动车组特色实验室建设。以动车组牵引传动实验平台为例,分析了该平台的设计理念、结构组成以及各个组成部分的功能。

通过液压传动试验平台的分析与研究培养学生的实践动手能力

通过对液压传动试验平台的分析与研究,将提高和培养学生的实践动手能力作为教学目标,通过调整教学内容,达到学以致用的目的。在教学过程中,创新教学模式,通过让学生参与液压传动试验平台的研究,提高学生在短短的教学课程范围内提高实践能力,接受教学内容。不断改革教学考核方式,通过让学生实际参与到液压传动试验平台的分析中来的方式,全面提升教学课程的效果,并对教学和学生学习效果进行真实有效的评估。充分发挥网络信息化教学的优势,不断创新课堂教学模式,提升学生实践能力和动手能力,最终提高教学成效。

多轴精密传动实验平台设计及动态特性分析

传动实验平台的动态特性对精密减速器测试结果的精度和可靠性有重要影响。以自行研制的新型多轴精密传动实验平台为分析对象,基于赫兹接触理论提出了交叉滚子直线导轨结合部刚度的计算方法;根据交错轴减速器测试的实际工况,利用弹簧单元模拟导轨结合部的接触特性,建立了实验平台在极限位置下的动力学模型;在此基础上利用有限元方法进行了理论模态分析,获得了平台的前4阶固有频率和模态振型;最后通过样机测试对平台的动态特性加以验证,得到平台实际工况下的最大振动速度为0.487mm/s。结果表明该新型传动实验平台满足精密设备的振动标准,具有良好的动态性能。

直升机传动系统安装平台数字化协调制造技术研究

直升机总装过程中很容易产生尾部传动系统同轴度偏差大的问题,为解决因同轴度偏差值大造成的中减和尾减安装困难这一技术难题,一直在探索一种可靠的基于“优先保证直升机传动系统同轴度”的数字化技术解决方案。通过剖析机身结构与传动系统对同轴度影响因素的内在逻辑关系,提出了构建直升机产品数字化制造体系的总体方案,制订了直升机装配工艺设计规划的最佳解决方案,并科学地运用数字化设计、数字化制造、数字化仿真分析、数字化检测和试验等技术,实现了传动系统安装平台机身等产品数字化协调制造技术的推广应用,推动了公司数据管理体系与数字化设计制造技术的集成融合,提升了直升机总装的生产效率和产品质量。