Integral sliding mode control for flexible ball screw drives with matched and mismatched uncertainties and disturbances

The design of servo controllers for flexible ball screw drives with matched and mismatched disturbances and uncertainties is focused to improve the tracking performance and bandwidth of ball screw drives.A two degrees of freedom mass model is established based on the axial vibration characteristics of the transport ball screw,and the controller of an adaptive integral sliding mode is proposed combining the optimal design of state feedback gain matrix K to restrain the vibration and the matched disturbances and uncertainties.Then for the counteraction of the mismatched disturbances and uncertainties,a nonlinear disturbance observer is also developed.The trajectory tracking performance experiments and bandwidth analysis were conducted on experimental setup with the proposed control method.It is proved that the adaptive integral sliding mode controller has a high tracking performance and bandwidth especially for the axial vibration characteristics model of ball screw drives.And the ball screw tracking accuracy also has a considerable improvement with the application of the proposed nonlinear disturbance observer.

三叉杆-球笼式万向联轴器传动轴的运动仿真分析

针对三叉杆-球笼式万向联轴器传动轴结构复杂,难以采用传统的图解法、解析法获得其运动规律的问题,采用Pro/E软件,在充分考虑各构件之间的相互约束关系的基础上,对三叉杆-球笼式万向联轴器传动轴整体进行了三维建模,仿真分析了传动轴中关键零件钢球的运动规律,得到了输入轴和中间轴分别在10°、20°和30°夹角下钢球中心的位移、速度和加速度等运动曲线。仿真结果表明,钢球随输入轴的等速回转做近似周期性的简谐运动,并且两个联轴器夹角越大,各运动参数波动的幅度也越大;该仿真结果为合理设计三叉杆-球笼式万向联轴器传动轴,有效解决其在应用中的摩擦、磨损、润滑问题打下了基础。

轿车驱动轴的动力学仿真分析和优化

利用多体动力学软件Adams/Car对前驱轿车的驱动轴进行动力学分析,对影响驱动轴运动的因素进行了考虑,重点考察驱动轴外点与轮心的偏移距离对内点万向节的角度变化和轴向滑移的影响。文章以某款轿车的前悬架系统为研究对象,从悬架总成或整车的角度来考虑设计驱动轴,通过优化万向节的位置来减少驱动轴的振动和噪声。这种新分析方法有利于将驱动轴的选型与悬架硬点的确定工作有效结合起来,对整车开发中的驱动轴布置具有较好的指导作用。

轿车前驱动轴结构及设计要领

轿车前驱动轴是整车的关键部件,驱动轴结构型式的选取及设计,直接影响整车性能及可靠性。基于长期积累的设计经验,从驱动轴的角度布置、万向节的选取、滑移与摆角分析、寿命及强度计算及花键配合等多方面系统地给出设计方法及经验数值。为整车设计人员提供了全面系统的指导性驱动轴设计要领,从而能够提高设计质量,更好地满足整车性能要求。

球铰轴承摩擦系数对运动工况影响的仿真分析

为研究在自动倾斜器球铰轴承往复摆动过程中轴承内外圈衬垫摩擦系数对运动状态的影响,利用Abaqus对内外圈不同摩擦系数工况下的轴承所需轴向驱动力、轴承内外圈接触面积、内圈与导筒接触面积、外界做功及摩擦耗能进行分析。结果表明:内圈衬垫摩擦系数较外圈衬垫摩擦系数对轴向驱动力、外圈与内圈的接触面积以及外界做功和摩擦耗能影响更为显著;外圈衬垫摩擦系数对内圈与导筒接触面积影响较大,增加外圈衬垫摩擦系数,有利于增加内圈与导筒间接触面积,避免出现线面接触形式的高副运动引起接触的不稳定。此外,通过对3种摩擦工况球铰轴承的往复摆动试验,验证仿真中内圈摩擦系数对所需轴向驱动力的影响更显著的结论。分析结果为研究球铰轴承在运动过程中出现驱动力过大、卡滞等现象的原因和对球铰轴承的设计改进提供参考。