新型铁钻工铰接臂铰点位置的优化

鉴于铁钻工铰接臂铰点的位置直接影响伸展与升降油缸的最大工作压力与油压稳定性,在分析铁钻工铰接臂运动特性的基础上,以降低最大工作压力与提高压力稳定性为目标,采用统一目标函数法建立针对铰点位置的优化模型。采用遗传基因算法,利用Matlab优化工具箱,优化铰点位置。根据优化结果,借助Adams软件建立铰接臂动力学模型,比较优化前后伸展与升降油缸油压的变化情况。仿真结果表明:优化后的铰点位置大大提高铰接臂工作性能。

空间索杆铰接式伸展臂设计与试验研究

给出了空间索杆铰接式伸展臂的工作原理以及驱动原理,研制了一套空间索杆铰接式伸展臂及其套筒式驱动机构,该驱动机构能够实现顺畅的展开和收拢伸展臂功能。设计制作了重力平衡装置,并且对伸展臂展开和收拢进行了零重力地面模拟试验。对伸展臂展开、收拢过程中临界刚化时刻进行了力学分析和计算。通过试验测试了伸展臂在展开、收拢过程中驱动机构电机输出力矩的变化情况,并与理论分析进行了对比,验证了理论分析的正确性。通过试验分析了重力、展开速度以及伸展臂前端负载质量及惯性扰动对驱动机构动力特性的影响。通过试验测量了伸展臂的重复展开精度,验证了空间索杆铰接式伸展臂具有较高的重复展开精度和定位精度。

空间索杆铰接式伸展臂性能参数分析与设计

提出了评价空间索杆铰接式伸展臂性能的主要参数,分析研究了空间索杆铰接式伸展臂的主要性能参数与伸展臂几何特征参数的相互关系.推导了伸展臂线密度、收拢率、弯曲刚度和抗弯强度等性能参数的表达式.分析了伸展臂材料特性对伸展臂性能参数的影响,讨论了空间索杆铰接式伸展臂的稳定性问题,分析了局部失稳与整体失稳的条件.基于抗弯强度约束、弯曲刚度和抗弯强度共同约束两种约束模式对伸展臂进行了设计,建立了伸展臂几何参数和线密度与抗弯强度和弯曲刚度之间的关系方程,并将设计结果与美国ADAM(AbleDeployable Articulated Mast)伸展臂参数进行了对比分析.

索杆铰接式伸展臂动力学建模与分析

针对索杆铰接式伸展臂的结构特点,提出基于能量互等原理的伸展臂连续梁等效动力学模型的建模方法。推导出伸展臂桁架单元的应变能与动能关于节点位移、几何结构参数及材料参数的表达形式。基于伸展臂桁架与连续梁等效模型两者之间应变能、动能分别相等原理,建立伸展臂桁架结构与连续梁等效模型之间的几何结构参数与材料参数的联系式,推导出伸展臂连续梁等效模型的等效刚度矩阵和质量矩阵。运用提出的索杆铰接式伸展臂连续梁等效模型化方法计算出伸展臂原理样机的等效刚度和质量参数。分别运用连续梁等效模型和有限元模型对伸展臂的动力学特性进行分析,通过理论计算和仿真分析得到伸展臂前8阶固有频率。通过有限元仿真结果与伸展臂等效模型计算结果对比分析,验证伸展臂连续梁等效模型的正确性。通过对不同长度伸展臂各阶固有频率的对比,得出伸展臂连续梁等效模型对于分析大型索杆铰接式伸展臂动力学特性具有较高的精度。

铰接盘绕式空间伸展臂屈曲分析理论研究

首先介绍了铰接式可展空间伸展臂设计构造、受力特点与展开折叠机理,然后根据弹性稳定理论与卡氏能量原理,分别推导出局部卷压屈曲和整体螺旋屈曲的临界压力表达式,并据此进行参数特性分析。该文分析理论对铰接式空间伸展臂的设计具有重要指导意义。

空间索杆铰接式伸展臂参数设计与精度测量

结合空间索杆铰接式伸展臂在航天工程中的应用,基于伸展臂从航天器伸出且前端支撑负载的在轨工作状态,运用欧拉梁理论建立了悬臂式伸展臂理论分析模型。分析了工作状态下伸展臂与负载系统的固有频率和根部弯曲强度,提出了基于伸展臂固有频率限制和根部弯矩限制的伸展臂参数设计方法。通过算例分析了伸展臂线密度、半径、纵杆截面面积等主要设计参数与伸展臂固有频率和根部弯矩之间的关系。研制了伸展臂原理样机,其弯曲刚度和抗弯强度分别为0.388 MN.m2和562.12 N.m,验证了伸展臂具有较高的刚度和强度。对伸展臂物理样机的地面重复展开定位精度进行了测量实验,其轴向、水平、竖直方向上的重复展开精度分别为0.127 mm、0.645 mm和0.588 mm,证明了伸展臂具有较高的重复展开定位精度。

球铰接杆式支撑臂展开过程中横向振动分析

针对展开过程中球铰接杆式支撑臂时变构型的横向振动问题,推导了支撑臂等效连续体模型的各向等效刚度,基于Hamilton原理推导了支撑臂展开过程的控制方程,采用加权余量法将偏微分控制方程转化为常微分方程,利用Runge-Kutta法对方程进行了数值求解。计算结果表明:在收拢过程中,支撑臂末端的横向振幅越来越小,收拢过程是安全可靠的;而在展开过程中,末端的横向振幅随展开进程而增加,且振幅随末端负载质量增加而增加;若不考虑锁定冲击,展开速度对支撑臂横向振动的振幅影响可忽略,若考虑锁定带来的周期性冲击时,支撑臂的横向振幅将显著增大。为减小支撑臂的横向振动,必须对支撑臂展开速度加以限制。研究结果为航天器支撑臂在轨展开的控制提供了参考。

球铰接杆式支撑臂构型参数分析

论述了球铰接杆式支撑臂的组成和主要构型参数。利用有限元分析软件建立了球铰接杆式支撑臂有限元模型,进行了模态分析并与试验结果进行了对比,验证了模型的正确性;分析了单元段跨距、套筒半径、横向框架边数和斜拉索预紧力对支撑臂性能的影响。结果表明单元段跨距的增加有利于支撑臂总体性能的提升,而套筒半径和横向框架边数的增加能提高支撑臂刚度但同时增加了系统总质量。斜拉索预紧力应从最小允许预紧力和球铰取得最大刚度值时对应的预紧力中选取较大值。分析结果为支撑臂的工程设计提供了依据。

柔性索对空间索杆铰接式伸展臂性能影响分析

为了研究柔性索对空间索杆铰接式伸展臂力学特性及稳定性的影响,对伸展臂自平衡状态的受力情况进行分析,计算出满足伸展臂承载结构的最小索拉力设计值.计算表明,伸展臂展开驱动力矩随索拉力的增加而成比例增大;伸展臂的轴向拉伸刚度、剪切刚度和扭转刚度随着索的抗拉刚度增加而增大;静刚度实验表明索张力对静刚度几乎没有影响.仿真分析表明,增加斜拉索直径可以提高伸展臂的扭转振动频率,而斜拉索直径及张力对伸展臂的弯曲和轴向振动频率影响较小.对不同索张力的伸展臂桁架单元进行了动力学试验,验证了仿真分析的正确性.伸展臂铰接结构受力分析表明,增大索张力有利于提高伸展臂稳定性.

空间索杆铰接式伸展臂故障树分析

结合空间索杆铰接式伸展臂的应用环境,在分析空间索杆铰接式伸展臂组成和展开原理的基础上,建立以伸展臂展开失效为顶事件的故障树,分别对其进行定性及定量分析,获得各底事件的失效概率、概率重要度和关键度结果,确定引起伸展臂展开失效的主要因素.结果表明驱动力不足、角点滚轮卡死、精度失效是影响伸展臂正常展开的主要因素,据此提出了相应的改进措施,为空间索杆铰接式伸展臂的展开可靠性分析提供了依据.

球铰接杆式支撑臂斜拉索组件的参数影响分析

文章分析了斜拉索倾角对支撑臂剪切刚度和扭转刚度的影响,给出了一定横杆长度下斜拉索倾角的最佳取值范围。以支撑臂杆件不发生屈曲失效和支撑臂在最大负载下不发生坍塌为准则,给出了斜拉索预张力的上下限。基于Hertz接触理论,推导了斜拉索预张力与球铰副接触刚度的关系,将关系式引入支撑臂单元段的有限元模型中,进行了模态分析,给出了斜拉索预张力对单元段一阶弯曲频率的影响曲线。分析结果表明,单元段一阶频率先随着斜拉索预张力的增加而增加,但当预张力超过一定值后,预张力的增加反而会使一阶频率降低;得到了斜拉索预张力优选范围。推导了锁定装置解锁力与支撑臂收拢时所需外力矩的关系,利用ADAMS软件对展开/收拢过程的扭矩进行了仿真,对支撑臂单元段展开/收拢过程中所需力矩进行了试验测试,试验结果表明,力矩的理论计算及仿真与试验结果基本吻合,误差在3%以内,证明了理论计算与仿真的正确性。研究结果为球铰接杆式支撑臂中斜拉索组件设计提供了理论依据。

基于比刚度最大的球铰接杆式支撑臂参数设计

球铰接杆式支撑臂的构型参数设计决定了支撑臂的质量、收拢包络尺寸、刚度和强度等特性。文章提出了一种基于球铰接杆式支撑臂展开后比刚度最大的构型参数设计方法,利用MATLAB和ANSYS联合仿真,分析了不同构型参数组合下支撑臂比刚度的变化规律。结果表明,对于20～100m范围内的球铰接杆式支撑臂,纵梁与横杆的长度比及套筒半径的优选范围随支撑臂总长度增加而增加。当支撑臂总长度分别为20m、60m和100m时,对应的套筒半径优选范围分别为0.3～0.4m、0.5～0.7m和0.6～0.9m。提出了基于比刚度最大的支撑臂参数设计流程。利用提出的设计方法对SRTM任务中球铰接杆式支撑臂进行了构型参数设计,设计结果与ADAM杆构型参数相近,表明设计方法正确、可行。

采煤机摇臂铰接轴改造设计分析

开滦钱家营矿业分公司引进的各型采煤机,摇臂与机身牵引部联接结构部分的铰接轴,购进时均采用双头锥形轴,在实际生产运用中发现,经常出现摇臂与牵引部连接的铰接轴抱死,影响摇臂正常升降同时造成拆卸困难的问题。根据实际情况,我们从设计与使用两个方面进行分析研究,提出对该结构的改进设计方案,并予以实施,取得良好效果。

不使用起重设备更换挖掘机动臂铰接轴

叙述在不使用起重设备的条件下,更换挖掘机动臂铰接轴的方法,并分析该方法的安全性。

一种空间伸展臂锁定机构的可靠性分析

以空间索杆铰接式伸展臂的限位锁定机构为研究对象,在探究其组成及工作原理的基础上,对机构的错位锁定失效与初始运动条件进行了分析,构建了机构防错位锁定可靠性模型与运动功能可靠性模型.前者综合考虑尺寸、装配误差和构件变形对机构锁定功能的影响,用一次二阶矩法得到可靠性指标;后者结合具体的锁定过程,对滑销运动前、后两个阶段进行了可靠性分析.最后利用伸展臂结构的有关数据,计算出相应的可靠度.

管桩起重机防倾斜摆臂的设计

介绍了混凝土管桩生产的工况特点,论述该起重机配置防倾斜摆臂的必要性和传统摆臂结构的设计缺陷,创新设计双向铰接式防倾斜摆臂,满足混凝土管桩生产对起重机的实际需要。

空间机构的运动精度及可靠性分析

索杆铰接式伸展臂是由球铰、圆柱副连接杆件构成的空间机构。在探究其工作原理的基础上,对某一方向的输出运动进行了分析,构建了理想状态下的运动关系式。考虑尺寸及运动副误差的影响,用"有效长度"代替实际长度,建立可靠性简化模型。结合伸展臂尺寸,利用Matlab软件得到可靠性系数随转角变化的关系曲线,求得展开过程中可靠度的最小值。为空间机构可靠性计算提供参考,具有重要的工程应用价值。

瞭望窗

法国《科学与生活》月刊报道:应西约克郡迪斯伯里的消防队员的要求,英国的JCB公司设计并生产了JCB165灭火机器人。它可以深入到火灾的中心地带,而其驾驶者则可在100米之外遥控。

冶炼厂转炉炉口清理机的研制与应用

根据冶炼厂生产的迫切需要，研制成国内首创的ＵＳＧ—２型５０吨转炉炉口清理机。该机的应用，实现了炉口清理的机械化，避免了以往用人工清理的繁重劳动，缩短了清理时间，确保了安全作业。该机设计新颖，性能先进，工作可靠。它除能用于炉口清理外，还能破碎炉渣，料块和混凝土路面及拆除炉衬。经济效益和社会效益十分明显。

给料机支承惰轮和装载机大臂铰接的改造

1 给料机支承惰轮的改造 我们石灰石矿的破碎运输生产线是1986年从丹麦史密斯公司成套引进的设备,其裙板喂料机的支承惰轮结构简单,轴2直接穿过滚轮1(如图1)。 我矿是露天凹陷型,泥夹带及裂隙较为发育,而且雨水多。所以进入破碎机的矿石里泥水的含量较大,造成大量泥土及碎石沉积在喂料机输送板下面,有的甚至进入了轴和滚轮的间隙里。对此,虽然定期进行清理,