气动可变刚度弹性轴结构原理和实验分析

为解决传统柔性机器人承载能力不足的问题,结合颗粒堵塞原理,提出一种正压驱动变刚度弹性轴。分析此弹性轴的变刚度机制,基于变刚度弹性轴样机搭建实验平台,通过实验分析不同因素对弹性轴刚度影响。实验结果表明:弹性轴填充钢珠和无填充物对比,弹性轴刚度提升2.1倍;弹性轴环形密闭腔体越大,填充颗粒越多,弹性轴刚度越强;内气囊管径越大,弹性轴刚度越强;在充入气压分别为0、0.3 MPa时,填充经磨砂处理的钢珠弹性轴的刚度提高3倍,填充ABS不规则形状弹性轴的刚度提高4.3倍。

滚珠丝杠副动力学行为仿真及滚珠磨损故障特征信号研究

滚珠丝杠副作为精密机械和数控机床等装置中最常使用的传动元件,其工作状况的优劣直接影响着整套设备能否安全稳定运行。大多数针对滚动功能部件失效形式的研究主要集中于滚动轴承,而对滚珠丝杠副的失效演变机制却鲜有论述。以滚珠丝杠副为研究对象,建立由丝杠、滚珠、螺母等关键部件组成的滚珠丝杠副三维模型,运用ADAMS软件对滚珠丝杠副进行动力学行为仿真分析以及故障特征信号研究,分析滚珠丝杠正常运行及滚珠磨损故障状态下的特征信号变化规律,最后通过对比试验值与理论值验证所提方法的有效性。结果表明:随着滚珠表面擦伤缺陷扩展,丝杠副产生的振动变得更加剧烈,频谱尖峰幅值明显增大;试验所得结果与理论值相对误差为4.67%,证明了仿真分析的准确性。

直吹管浇注料振动成型夹具的结构优化设计

针对直吹管浇注料振动成型夹具质量过大和动态特性差等问题,建立夹具优化数学模型,采用拓扑优化对夹具结构材料分布进行寻优,并在拓扑优化基础上以灵敏度分析筛选相关性较大的尺寸作为优化变量,基于Kriging法建立响应面模型,采用多目标遗传算法对振动夹具进行尺寸优化,两次优化后的夹具质量共减小了12.7%,1阶固有频率共提高了2.8%。对优化后夹具结构进行扫频振动响应仿真分析,验证了夹具优化设计的有效性及合理性,有效解决了直吹管浇注料振动成型夹具设计中容易出现的试验共振和夹具质量过大等问题。

应用于轴孔零件装配的静压气浮工装设计

为降低轴孔零件装配摩擦、提高装配定位精度,通过研究气浮工装的气体流量数学模型,借助仿真手段分析不同节流孔直径及气膜厚度对气浮工装的工作稳定性、承载力、静态气体质量流量的影响。根据研究结论设计一种气浮工装,并根据实验验证了气浮工装能有效提高轴孔零件的装配定位精度。研究表明:当节流孔直径为0.5 mm、气膜厚度为20μm时,气浮工装具有良好的承载能力和工作稳定性。

基于改进海马优化算法的PID参数优化

为了解决传统海马算法(SHO)在PID参数整定中存在全局寻优能力差且收敛速度慢的问题,提高PID参数优化质量,提出一种改进的海马优化算法(ISHO)。通过Tent混沌映射增加海马种群初始化多样性提高收敛速度;引入逃逸能量调控策略改进算法全局搜索与局部开发的转换机制,从而提高算法的全局寻优能力。将改进海马优化算法与传统海马算法、Z-N临界比例法、灰狼优化算法和粒子群优化算法进行比较,仿真结果表明:改进的海马优化算法优化PID参数具有调整时间更短、系统控制精度更高和收敛速度更快等优点,为PID控制系统的参数优化提供了参考。

射流掩膜电解放电加工工艺实验研究

针对电解放电加工过程中放电击穿的不确定性导致的加工工件形貌不一致及质量变差等问题,提出采用射流掩膜电解放电技术加工工件。通过对射流结构的分析,研究圆形紊动射流流速沿轴线的衰减规律并计算初始段长度,设计并制作了喷嘴及夹具。搭建射流电解加工装置,在不锈钢工件上制备了蓝油掩膜,对加工间距对凹坑形貌的影响进行实验研究。实验结果表明:圆锥收敛结构喷嘴喷射的射流有良好的力学特性,能利用射流的初始段对工件进行加工;具有镂空图案的厚度为50μm蓝油掩膜覆盖在工件上,能有效提高材料去除的定域性;当加工间距为2 mm时,材料去除率达到最大值。

高速开关阀动态响应特性研究及性能优化

为研究某型高速开关阀的动态响应特性并开展参数优化,描述开关阀的结构组成及工作原理,并建立其数学模型;基于电磁铁的有限元模型,重点研究极靴盆口磁分路的作用,并求解电磁力及磁通量离散空间分布;进而建立开关阀的机-电-液联合仿真模型,研究其静态压力控制特性及关键参量的动态响应过程。以单变量作用规律分析为基础,应用(1+1)-ES算法完成多参数迭代优化。最后,测定高速开关阀的动态响应特性,完成对比验证。实验结果表明:所建立的联合仿真模型较好地刻画了开关阀的动态响应特性,并借助进化策略优化算法实现了性能的有效提升。

基于MEA-BP神经网络的多孔质轴承参数优化

为了提高圆盘类多孔质静压止推轴承的静态特性,采用思维进化算法(MEA)优化反向传播(BP)神经网络,创建圆盘类多孔质静压止推轴承静态特性的预测模型,完成轴承静态承载力、静刚度以及耗气量的高精度预测,其预测误差分别低于2%、5%以及5%。基于此模型,以最大化静态承载力和静刚度、最小化耗气量为优化目标值,采用遗传算法对轴承的多孔质参数组合进行多目标优化,实现轴承参数的快速优化设计。优化结果表明:此轴承静态承载力提高了64.53%,静刚度提高了31.93%,耗气量降低了56.52%。

航空发动机燃油系统部件寿命建模研究

为解决燃油系统部件可靠性难以估计的问题,收集了燃油系统重要部件燃油泵组件、液压机械装置、燃油流量传感器、燃油喷嘴的工作时间数据,针对不同部件的工作时间分别绘制Weibull概率图,用三参数相关系数优化法对Weibull分布模型进行参数估计,并依据参数估计值得到不同部件的可靠度函数、失效率函数及故障概率密度函数,最后对燃油系统部件进行可靠性评估与分析。结果表明:航空发动机燃油系统部件作为一种复杂的机械电子系统,Weibull分布模型可有效评估其使用寿命,可用于对航空发动机燃油系统部件进行可靠性分析。

基于分解插补和拐角平滑的机械手轨迹规划

为了实现工业机械手高速高精度加工的目标,提出一种基于分解插补和可控拐角平滑的轨迹规划方法。对工业机械手关节坐标系插补存在的问题进行研究,分析在工件坐标系中进行轨迹插补的必要性;提出一种基于分解方法的工件坐标系插补方法,通过将位置命令分解到笛卡尔坐标,姿态命令分解到球坐标,实现工作空间中的轨迹插补,从而生成高精度线性轨迹;其次,提出一种新的运动学可控拐角平滑策略,通过在关节空间的拐角处使用3段式恒定加加速度曲线来生成平滑的轨迹,可通过改变拐角持续时间来控制由此产生的拐角误差;最后,在6DOF机械手上进行了多段刀具路径测试。结果表明:文中方法能够在3.886 s内以0.01 mm的误差有效地实现刀具的线性运动,并在0.5 mm的自定义公差范围内生成每个拐角处的平滑轨迹,从而实现机械手的高速、高精度加工。

基于改进人工水母搜索算法的电液伺服系统控制研究

电液伺服系统是工业制造领域不可或缺的一部分,它是一个复杂的时变非线性系统,常规PID在实际工业控制中存在参数调节难度大、效率低等问题,很难达到理想的控制结果。针对以上问题,提出一种改进人工水母搜索算法来优化PID控制器参数的方法,将蝴蝶算法中随机移动概念引入到人工水母算法中,并将其和PSO算法、标准人工水母搜索算法进行对比分析,利用MATLAB软件搭建PID控制模型。仿真结果表明:运用改进人工水母搜索算法能高效、精确、快速地寻优出PID控制器的最佳参数,并展现出了鲁棒性好、调节时间少、运行相对稳定等优点,系统的控制性能得到了显著提升。

数字液力解码器密封与摩擦特性试验研究

根据数字液力解码器阀体本身设计一个垂直布置的往复高压油液的密封试验台架,通过试验方法探究解码器在不同介质压力、往复速度及压缩率的条件下的密封性能及摩擦特性。结果表明:高压时,数字液力解码器需要较大的启动力,当启动力未达到最大静摩擦力时,其动作响应会存在一定的延迟现象,同时较大的滞后摩擦力会使密封系统的随动性变差;最大静摩擦力和滑动摩擦力随介质压力增加均呈线性增加,0~16 MPa与16~32 MPa两阶段的线性增长率不同,16~32 MPa时增长率变小;在高压高速时,解码器密封部位容易发生泄漏失效;初始压缩率对解码器的密封性能影响明显,初始压缩率为23.25%时,能够满足解码器正常工作时的密封要求。

基于FANUC机器人内置视觉识别软件应用研究

针对现场工程人员使用基于PC平台或嵌入式模块等机器视觉系统开发机器人视觉程序比较困难的状况,对机器人与内置视觉识别软件之间联系进行研究。以FANUC机器人集成内置视觉识别功能软件为研究对象,介绍工业相机与机器人物理连接;分析相机标定原理和标定过程;以2D形状和条形码工件为例,详细介绍了视觉识别程序处理过程和机器人视觉程序关键指令以及搬运程序流程。把多个模型混合放置,内置视觉系统都能准确识别,机器人都能精准分拣和搬运。机器人集成内置机器视觉系统硬件连接简单,识别工具丰富,使用方便,机器人程序与视觉数据交互便捷,拓展了机器人工艺应用范围。机器人集成内置视觉识别功能是自动化领域和机器视觉系统发展趋势。

基于自适应事件触发的非完整机器人轨迹跟踪

针对一类非完整轮式移动机器人的轨迹跟踪问题,提出一种分段自适应事件触发机制。以非完整轮式移动机器人的位姿误差运动学模型为基础,设计运动学控制器,利用Lyapunov稳定性定理证明控制系统一致稳定;基于此控制器提出了分段事件触发机制,在2个时间段内分别设计常值和自适应触发阈值参数,利用Lyapunov函数分析方法和Gronwall-Bellman不等式证明闭环控制系统一致最终有界,且相邻2次触发间隔存在正的下限。最后,通过MATLAB仿真验证了所提方法可根据系统状态误差范数自适应调整触发阈值参数,以较低的触发频率跟踪期望轨迹。

《机床与液压》编辑部郑重申明

近期有作者向《机床与液压》编辑部反映,有人冒充编辑部工作人员让作者添加其微信并发送清样资料给对方。为此,本刊杂志郑重声明如下:1.《机床与液压》杂志未与任何法人或自然人或其他组织进行组稿、出版、经营等活动。目前社会上有人以《机床与液压》杂志名义进行组稿、出版、经营等,均与本刊无关,敬请广大作者、读者注意鉴别,谨防受骗。对任何损害我刊名誉的侵权行为,我刊编辑部将依法保留追究有关人员法律责任的权利。

磁流变阻尼器动态响应分析

磁流变阻尼器的动态响应决定了其实时控制效果,为了增加磁流变阻尼器响应速度和减小响应时间,对其动态响应影响因素进行分析。针对某型号磁流变阻尼器,定义其响应时间的组成,建立时滞模型。建立了两级线圈同向串联、反向串联、同向并联、反向并联的电流及磁场响应模型,分析磁流变液两阶段的流变响应模型,得到反向串联与反向并联的电磁响应时间较小,且流变响应仅与间隙与动力黏度有关。并基于瞬态有限元磁场分析,从平均有效剪切屈服强度的角度来衡量阻尼器的动态响应过程,得到了不同磁路结构对阻尼器响应时间的影响及其影响原因。

轻载装载机变速箱振动特性分析与试验

为了给装载机变速箱减振降噪提供依据,通过集中参数和有限元法相结合的方式对变速箱进行振动分析。综合考虑液力变矩器激励、齿轮系统内部激励等因素,建立装载机变速箱传动系统的弯-扭耦合动力学模型,求解得到各轴承的动态支反力;建立箱体有限元模型,进行模态分析,以轴承动态支反力为激励,在模态的基础上进行箱体谐响应分析,得到箱体在激励下的振动响应,选择箱体表面的振动测点,分析测点的振动加速度,找到并分析振动峰值及对应振型;最后进行变速箱振动试验,验证仿真的正确性。结果表明:传动系统的激励主要集中在输入和输出平行轴齿轮处,传动系统和箱体振动的峰值频率均和齿轮啮合频率相近,变速箱箱体振动较大的位置位于箱体的底部。试验与仿真对比,试验中存在和仿真相近的峰值频率,仿真和试验所得的振动加速度均方根误差值小于20%,验证了仿真的正确性。

滚筒式门体发泡设备液压系统改造

滚筒式冰箱门体发泡设备使用过程中出现转动冲击力大、油缸漏油、油温高等问题,影响生产效率。为解决问题,通过分析及调研,对液压系统实施改造:用比例节流调速阀替换常规节流调速阀,增加冷水机降低液压油温,用铜基密封环改进油缸耐压性能,有效减小了设备在运行工作过程中的有害冲击及有害振动,提高设备稳定性、可靠性,提升设备工作效率。

锻造机驱动液压缸同步控制仿真

锻造液压机在工作过程中需要有良好的刚性,因此一般采用两个液压缸进行同步驱动。为保证锻造液压机在工作过程中两个驱动液压缸具有精确的同步性,采用BP神经网络PID自适应控制方式对锻造液压机驱动液压缸进行同步控制。使用AMESim与MATLAB搭建锻造液压机仿真模型,针对两个驱动液压缸所受负载恒定、负载连续变化以及负载阶跃变化工况时,对两个驱动液压缸的同步性能进行分析。仿真结果表明:在锻造液压机两个驱动液压缸各种受力情况下,该系统均能较好地实现两个驱动液压缸的同步控制,并且位移误差最大仅0.6 mm,满足锻造液压机的工作需求。该系统具有较高的同步控制精度以及较好的鲁棒性。

甘蔗切断机构负载敏感系统液压冲击的仿真及试验研究

针对甘蔗收获机在丘陵地区作业时液压冲击导致的管路破损和泄漏等问题,以输出功率最大的切段机构液压系统为研究对象,运用AMESim仿真软件建立切断机构液压负载敏感系统仿真模型,研究负载敏感阀的启闭时间、负载敏感泵出口至负载敏感阀的供油管路长度以及负载敏感系统的反馈管路长度对系统压力冲击的影响规律。仿真结果表明:缩短换向阀的开启时间、延长换向阀的关闭时间可有效降低系统的液压冲击,缩短泵出口管路长度、延长泵阀反馈管路长度可有效减缓系统的液压冲击现象。通过试验获得了与仿真结果基本一致的结论:当换向阀开启和关闭的响应时间分别为产品样本给定参数的最小值和最大值时,液压冲击幅度分别降低13.6%和33.1%;泵出口至敏感阀的管路长度每缩短0.5 m,系统冲击降低幅度约为0.5 MPa;反馈管道长度每延长0.5 m,系统压力冲击下降约0.808 MPa。