摩擦诱发振动中摩擦参数对接触状态转变的影响

为了开展摩擦诱导振动(FIV)的能量收集、减振和稳定性分析等应用研究,建立FIV在滑动运动方向上的数学模型研究摩擦参数对摩擦状态转换的影响。分析研究μs、μ_(D)和C对摩擦接触状态转变的影响。结果表明:在一个周期内,C和μ_(s)越大,产生的黏附时间越长,转变周期越长;随着μ_(D)的增加,在一个周期中黏附时间占比就越小。C和μ_(D)对初次粘着时间和振幅基本无影响;μs越大,结构幅值和系统的最大静摩擦力就会越大,从静态状态转换到滑动接触状态的时间越长;μ_(D)越大,滑动摩擦力就会越大,反弹距离和黏滞时间越短;C越大,摩擦力下降的速度越快,结构达到下一个黏滞状态的时间就越短;参数C超过20时,对摩擦转化的影响极小。

电液负载模拟器摩擦参数辨识及补偿

针对摩擦干扰在电液负载模拟器控制中的影响,提出了将被试件简化为自由伸缩刚性杆的摩擦力作用模型.模型中采用能全面反应摩擦特性的LuGre模型描述摩擦力大小.LuGre的静力摩擦系数和动力摩擦系数依托两种特殊工作状态进行辨识,相应的辨识数据验证了所求系数的准确性.摩擦补偿具体实施时,利用结构不变性原理,求解出摩擦补偿控制器.在此基础上,对负载模拟器开展了位移伺服、力矩伺服、多余力等方面的摩擦力补偿实验.实验结果表明,所求解的LuGre模型及摩擦补偿控制器可以较好地消除摩擦力对负载模拟器控制的影响.

基于模拟退火布谷鸟算法的直流伺服系统静态摩擦参数辨识

针对非线性摩擦对直流伺服系统性能的影响,提出一种基于模拟退火布谷鸟算法提高摩擦参数辨识精度的方法.采用LuGre摩擦模型建立伺服系统静摩擦参数与力矩的关系表达式,并分析其稳态特性,以此构建参数辨识的目标函数.引入模拟退火中的Boltzmann选择机制,结合迭代全局最优值对布谷鸟算法发现概率的自适应性进行了增强,以改善算法的寻优效果,通过分析比较得知改进算法的时间复杂度与原算法一致.在相同摩擦参数设置下,改进布谷鸟算法的辨识精度优于传统方法,利用其辨识结果补偿伺服系统运行的非线性摩擦力矩,得到了良好的控制效果.实验结果表明,该方法可以使摩擦参数的辨识适应度值提高2~3个数量级,有效改善了系统的控制性能.

湿式双离合器的摩擦参数估计

湿式双离合器扭矩的精准传递对其换挡品质具有重要影响,但离合器的摩擦特性受材料间的相互作用及油液的热降解等因素影响而变化,进而影响传递扭矩的精度,本文提出了一种在线估计离合器摩擦参数的方法。首先设计了自适应扭矩观测器,该观测器可通过车辆已有的传感器估计出离合器换挡时的传递扭矩;其次将离合器结合阶段分为流体动力润滑阶段、部分润滑阶段和机械接触阶段,并基于Stribeck摩擦模型建立了湿式离合器摩擦因数模型,利用递推最小二乘方法估计出了相应的系数;最后利用Stribeck摩擦模型对所估计出的参数进行计算得到了离合器接合时的实时动态摩擦因数模型,为湿式双离合器在线故障诊断及传递扭矩的精准控制提供了基础。

基于遗传算法的伺服系统摩擦参数辨识与仿真

首先,基于伺服系统的Stribeck摩擦模型,利用遗传算法对摩擦参数进行辨识和优化,提出了基于Stribeck摩擦模型的伺服系统摩擦参数的辨识方法,并根据伺服系统的控制要求选取合适的目标函数,以使辨识出来的摩擦参数不断逼近实际摩擦参数;然后,为了验证基于遗传算法的伺服系统摩擦参数的辨识效果,进而利用上一步通过遗传算法辨识出来的摩擦参数,将传统的PD控制与基于摩擦模型补偿的PD控制方法进行比较,并利用Matlab软件进行仿真分析。仿真结果表明:采用基于摩擦补偿的PD控制方法的伺服系统的动态响应要优于传统的PD控制方法,在伺服系统的跟踪控制中能够有效消除由于摩擦因素引起的跟踪误差,提升伺服系统的动态性能。

TC4合金微动磨损部分滑移区摩擦参数的演变

选取三种硬度对偶件(HV680GCr15、HV1500Si_(3)N_(4)和HV2300Al_(2)O_(3))为变量,研究TC4合金在室温和高温下微动磨损部分滑移区摩擦特性参数的演变。试验结果表明,在三种硬度对偶件配合下,TC4合金在室温和高温下的微动磨损均处于典型部分滑移区,未发生向其他两区域的转变。对偶件硬度对部分滑移区摩擦特性参数的影响较为显著:对偶件硬度对表面损伤的影响最为突出,磨痕表面由清晰可辨的黏着与微滑两区逐渐转变为黏着、微滑以及严重塑性变形的环状过渡区,表面轮廓由凹凸峰曲线转变为中心明显凹坑、边缘较为粗糙的规则“U”型斑;对偶件硬度对损伤机制的影响较小,由黏着磨损逐渐过渡到氧化伴随黏着磨损;对偶件硬度对摩擦系数几乎不产生影响,曲线变化规律,稳定值基本相同。

一种新型LuGre摩擦模型参数辨识方法

针对Lu Gre摩擦模型参数难以辨识的问题,提出了一种一次性获得模型所有参数的新型快速识别方法,将Lu Gre模型构造为以速度为输入、摩擦力为输出的单输入单输出系统,求解出相应的Lu Gre离散递推方程,解决了参数辨识时鬃毛微位移无法有效检测的难题。在此基础上,通过遗传算法对给定的Lu Gre模型进行辨识实验,发现一次性能辨识出Lu Gre模型的6个参数,参数辨识误差最大为0.419%,具有较高的精度。通过Simulink对指定参数和辨识参数的摩擦力仿真对比可知,辨识出的参数可以较高精度逼近原始数据,最大力矩误差仅有0.14 N·m,验证了新型辨识方法的有效性。

接触式机械密封混合润滑状态摩擦演化规律研究

接触式机械密封在运转中主要处于混合润滑状态,为探究其混合润滑状态下摩擦机理,结合粗糙面弹塑性模型,求解考虑密封端面粗糙度效应的雷诺方程,探究了转速和介质压力等工况条件对密封混合润滑状态密封摩擦参数的影响,推导了密封声发射波能量公式,将密封混合润滑状态分为磨损期和稳定期,应用1.5维谱理论提取密封特征频率,探究混合润滑状态摩擦演化规律.研究结果表明摩擦参数影响密封声发射波能量幅值且密封摩擦形式随混合润滑状态发生变化:在磨损期,微凸体接触特征频率幅值较大,密封端面间摩擦以微凸体接触为主;在稳定期,流体膜黏性剪切摩擦特征频率幅值变大,黏性剪切效应增强,密封端面只存在局部微凸体接触.所得结论对接触式机械密封混合润滑状态摩擦机理的研究具有一定的理论指导意义.

表面形貌摩擦学功能表征参数的研究

探讨了表面形貌摩擦学功能参数的表征问题，并以发动机缸套表面为对象，以表面支承率曲线为基础，分析了表面形貌的支承性能、储油性能的表示方法并对其进行了定量描述，同时结合混合润滑分析，研究了不同表面表征参数下的微凸体接触载荷和微凸体接触面积。

搅拌摩擦焊工艺参数与其焊接作用力的关系研究

搅拌摩擦焊接是一种新型的材料固相连接技术,由于焊接过程中材料没有完全熔化,其焊接过程中产生的力作用影响比传统的熔焊大。搅拌摩擦焊中的作用力(包括顶锻压力、进给阻力等)与焊接工艺参数存在着一定的关系。为了研究焊接作用力的变化规律,本试验使用一套自行设计的测量系统对其数值变化进行了实时跟踪测量,检测焊接过程中包括搅拌头下压、稳定焊接、搅拌头拔出三个阶段的焊接作用力,分析不同工艺参数条件下顶锻压力与进给阻力的变化情况。试验结果表明:焊接作用力与焊接工艺参数(包括旋转速度、进给速度、压深量)均存在明显的联系,可尝试以此作为工艺参数优化的参考依据。

GH4169合金惯性摩擦焊参数、组织和强化机制研究

研究了ＧＨ４１６９合金在不同的焊接参数下，惯性摩擦焊接头的显微组织及强化机制。研究发现，ＧＨ４１６９合金惯性摩擦焊参数特点是低转速、高压力和大惯量；焊缝中晶粒细化并在晶粒内部形成了稠密的位错结构；在焊缝中心部分，δ相绝大部分回溶，γ＂和γ＇相完全回溶；在ＨＡＺ，δ相、γ＂和γ＇相可保留下来；在焊态的接头中，细晶强化、位错强化和固溶强化是主要强化机制。

铜带轧制表面最佳摩擦学参数探讨

本文从理论上研究了具有不同织构的铜带在轧制变形中的屈服条件;讨论了在薄材轧制过程中表面摩擦力对晶体某方向滑移系的启动作用;提出了对于某织构体系中存在最佳的轧制润滑摩擦学参数的概念。

球面二自由度冗余驱动并联机器人系统动力学参数辨识及控制

以伺服电机驱动的球面2-DOF冗余驱动并联机器人为研究对象,首先,建立了机构惯性参数辨识模型,并规划了惯性参数辨识轨迹;其次,建立了机构运动副摩擦参数辨识模型和驱动系统的摩擦参数辨识模型,分别分析了二者的辨识原理,并规划了摩擦参数辨识轨迹;再次,通过辨识实验得到了机构惯性参数、机构转动副摩擦参数和驱动系统摩擦参数的辨识结果,利用辨识结果对原机构参数进行修正,获得了更为准确的机器人系统动力学模型,并通过轨迹测试实验,对辨识结果进行了验证;最后,制定了基于机器人系统动力学模型的前馈控制策略,与传统的机构运动学闭环控制策略进行实验对比,验证了该控制策略的可行性。

Scara机器人关节摩擦建模与补偿的实验与仿真

针对关节摩擦力引起Scara机器人定位精度变差的问题,对机器人关节摩擦力进行建模、辨识和补偿。提出了一种可用于工作空间受限机器人的摩擦力辨识方法,使用Lugre摩擦模型对机器人关节摩擦力进行描述,通过让机器人跟踪正弦曲线,建立摩擦力矩与关节速度的映射关系,并对其摩擦参数进行辨识。设计了自适应控制方法对机器人进行控制。利用Scara机器人进行实验验证与仿真,仿真结果表明辨识得到的摩擦参数具有较高的精度。实验结果表明所提出的自适应控制方法能有效提高机器人的关节定位精度和大幅减小机器人末端加速度。

面向协作机器人的零力控制与碰撞检测方法研究

在3C(计算机、通信和消费电子)行业中,对协作机器人的安全、交互、精度、柔顺等方面有严格要求。为了解决协作机器人柔顺交互控制问题,对机器人的零力控制和碰撞检测方法进行了深入研究。首先,建立了一种分析冗余协作机器人牛顿−穆尔彭罗斯(Newton−MP)通用的逆运动学算法,将逆运动学问题转化为Newton−MP法的迭代求解问题。其次,针对协作机器人的零力控制问题,通过同时考虑摩擦力形成完整动力学方程。同时,建立基于加速度3次摩擦力模型的完全动力学方程,采用遗传算法对摩擦力模型进行多参数辨识。再次,提出基于One-class卷积神经网络的碰撞检测方法,构建无碰撞数据集。One-class卷积神经网络在特征空间中引入伪负高斯数据,并使用2元交叉熵损失对网络进行了训练。One-class卷积神经网络碰撞检测方法成功地补偿了模型不确定的动态影响,解决了传统碰撞检测方法建模不准确的问题。最后,通过实验证明,提出的Newton−MP优化方法具有良好的性能,绝对误差达到0.00013 mm。与理想摩擦力模型进行对比,采用基于速度的3次摩擦力模型拟合出的摩擦力能够更好适用于零力控制。将外力矩观测器与One-class卷积神经网络碰撞检测进行优缺点分析,可以证明,One-class卷积神经网络可以在不依靠模型的情况下,准确地检测机器人的异常碰撞。

基于LuGre摩擦模型的有杆抽油系统动态特性分析

针对低速换向时定向井有杆抽油系统摩擦力表现出的非线性特性,采用LuGre摩擦模型来描述该系统的摩擦行为,在此基础上对该系统的动态特性进行分析。介绍了LuGre摩擦模型,并给出了符合工程应用的模型参数数值;将抽油杆柱的振动视为多级杆的纵向振动,对杆柱单元进行受力分析,结合有限元和有限差分法建立了杆柱的载荷和位移递推公式,并给出了杆柱载荷和位移的边界条件以及杆柱运动的初始条件;给出了分析实例,并将分析结果与采用经典库仑摩擦模型的计算结果进行了对比。对比结果表明,LuGre摩擦模型能较好地反映低速换向时定向井有杆抽油系统摩擦力的非线性特性,基于LuGre摩擦模型计算得到的泵功图更接近真实工况。

基于离散元仿真参数的微型薯物料测定

以脱毒微型马铃薯(简称“微型薯”)“大西洋”“中薯5号”和“华薯1号”为研究对象,以离散元软件EDEM中微型薯仿真研究所需的相关参数为目标,测定3种微型薯的物理力学特征参数和接触力学参数。采用响应曲面法设计试验,以静摩擦系数、滚动摩擦系数为试验变量,以堆积角为试验指标,将上述测定后的参数输入EDEM进行仿真,求取微型薯之间的滚动摩擦系数。以堆积角为响应值,使用圆筒提升法验证仿真结果的可信度。结果表明:与试验实际堆积角相比,不同品种的微型薯仿真结果差异均低于3%,仿真结果可靠。

服装拉链摩擦机械安全性测试方法优化及建立

为了建立服装拉链磨损机械安全性的测试评价方法,在典型织物拉链摩擦损伤特性研究基础上,研究了自制拉链摩擦试验机的摩擦参数(摩擦负重、速度以及角度)对织物摩擦损伤性能的影响,并对比了两种标准织物摩擦试验的精确性和稳定性,最终确定了以标准蚕丝织物作为磨料的拉链摩擦机械安全性评价方法及测试参数。

南水北调中线工程土工合成材料摩擦特性试验分析

南水北调中线工程渠道衬砌结构由混凝土板、复合土工膜、水泥砂浆、聚苯乙烯保温板等多种材料组成。渠道设计中为了计算渠道边坡的稳定性,通过室内摩擦试验、模拟现场试验测得了不同保温材料与基土、水泥砂浆(预制、现浇两种)、复合土工膜、混凝土之间等摩擦特性参数。对土工合成材料性能及其与基土、砂浆、混凝土之间的摩擦特性试验方法进行了简述,并对其摩擦特性试验成果进行汇总、分析。结果表明,通过室内摩擦试验测得的土工合成材料与各类基土和砂浆之间的摩擦特性指标可供渠道边坡设计参考使用。