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基于STEP-NC的NURBS实时直接插补技术研究

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组合机床与自动化加工技术 2014年第6期 62-65页

作者：李丽房立金王国勋沈阳城市建设学院交通与机械工程系沈阳110167 东北大学机械工程与自动化学院沈阳110819 沈阳理工大学机械工程学院沈阳110159

为了解决STEP-NC数控系统中NURBS曲线实时直接插补过程中所存在的进给速度波动问题,在对插补原理及进给速度波动进行深入分析的基础上,提出了一种自适应修正插补算法。首先利用二阶泰勒展开式求取插补点坐标的初值,再对初值利用所构造... 详细信息

为了解决STEP-NC数控系统中NURBS曲线实时直接插补过程中所存在的进给速度波动问题,在对插补原理及进给速度波动进行深入分析的基础上,提出了一种自适应修正插补算法。首先利用二阶泰勒展开式求取插补点坐标的初值,再对初值利用所构造的修正公式进行修正,修正次数根据插补周期和插补精度要求进行自适应调整,在满足插补实时性的要求下,尽可能提高插补精度。仿真结果表明,文章方法有效减小了插补进给速度波动问题,提高了插补计算的精度。

关键词： STEP—NC NURBS 直接插补速度波动

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谐波链传动的试验研究

起重运输机械 2003年第3期 20-22页

作者：唐萍薛凤英鞍山科技大学

以双支短幅内摆线的等距曲线作为刚轮的齿廓曲线 ,设计制作了 1台谐波链传动试验样机 ,通过试验验证了谐波链传动的运动可行性 ;采用分级加载的方式 ,证明了该传动装置的承载能力。

关键词：试验研究谐波链传动承载能力速度波动

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万向铰驱动的偏斜转子系统运动学分析

机械传动 2010年第8期34卷 6-9,12页

作者：朱拥勇冯昌林王德石海军工程大学兵器工程系湖北武汉430033

在综合考虑万向铰结构偏斜和实际误差偏斜两种情形下,对万向铰驱动的偏斜转子系统的运动学进行了分析。利用坐标变换矩阵导出了从动轴速度波动的解析表达式;为了明确表示从动轴速度波动与主动轴转角之间的谐波关系和相对大小关系,针对... 详细信息

在综合考虑万向铰结构偏斜和实际误差偏斜两种情形下,对万向铰驱动的偏斜转子系统的运动学进行了分析。利用坐标变换矩阵导出了从动轴速度波动的解析表达式;为了明确表示从动轴速度波动与主动轴转角之间的谐波关系和相对大小关系,针对三种组合偏斜情形,将解析表达式分别简化成3个与驱动轴转角θ有关的谐波函数,最后对从动轴速度波动与主动轴转角的理论关系与谐波函数拟合进行了计算、验证与比较。研究结果为确定由万向铰导致的运动非线性约束关系奠定了基础,同时也对后续偏斜转子系统的非线性振动研究具有重要的意义。

关键词：万向铰偏斜转子速度波动谐波函数

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流体驱动式管道机器人驱动特性研究

流体驱动式管道机器人驱动特性研究

作者：王文飞哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

流体驱动式管道机器人依靠首尾两端流体介质的压力差实现自驱动,很好地解决了能源供给问题,尤其适合长距离在役油气管线的检测作业。然而,此类管道机器人多无自主行走能力,运行过程中经常出现时走时停或时快时慢的速度波动现象。速度波... 详细信息

流体驱动式管道机器人依靠首尾两端流体介质的压力差实现自驱动,很好地解决了能源供给问题,尤其适合长距离在役油气管线的检测作业。然而,此类管道机器人多无自主行走能力,运行过程中经常出现时走时停或时快时慢的速度波动现象。速度波动不仅会造成机器人本体的损伤,还会严重影响检测数据的精度,甚至导致检测数据不可用。本文在分析机器人速度波动机理的基础上,设计了一种具有速度控制功能的新型管道机器人驱动单元,并对其驱动特性进行了理论分析和实验验证。本文分析了管道机器人速度波动机理,确定了产生和维持速度波动的主要原因。对机器人进行动力学分析,建立了机器人速度波动的数学模型。通过数值仿真得到了机器人速度波动特性曲线,确定了各参数对速度波动的影响。在理论分析的基础上,提出了多种驱动方案,包括振动减摩方案,调节法向压力方案和调节流体压力差方案。引入了振动减摩宏观力学模型,建立了基于流体力学的节流调速理论模型。通过方案比较和优选,将凸轮振动减摩方案和双盘节流调速方案综合在一起,使驱动单元具备双重速度调节功能。完成了流体驱动式管道机器人驱动单元的设计和分析,利用三维设计软件建立了驱动单元整体装配模型。分析了驱动单元各系统的功能及工作原理,建立了振动执行机构的动力学模型,推导了流体驱动力与节流盘开口夹角的关系表达式,对辅助支撑系统进行管径适应能力分析和整体受力分析。搭建了流体驱动式管道机器人驱动特性实验平台,完成了两种简易原理样机的设计和制作。通过振动减摩性能实验和节流调速性能实验,验证了本文理论分析的正确性和驱动单元设计的合理性,为流体驱动式管道机器人技术的进一步研究奠定了基础。

关键词：管道机器人流体驱动速度波动振动节流

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移动床卸料特性的DEM模拟研究

移动床卸料特性的DEM模拟研究

作者：刘继东辽宁科技大学

学位级别：硕士

移动床作为一种常见的反应器和运输装置,广泛应用于各种过程工业中。颗粒物料在移动床中处于紧密堆积缓慢流动状态,床层内部的应力分布存在明显的各向异性和空间非均匀性,造成卸料过程中可能会发生流动不均匀或不稳定。本论文工作针对... 详细信息

移动床作为一种常见的反应器和运输装置,广泛应用于各种过程工业中。颗粒物料在移动床中处于紧密堆积缓慢流动状态,床层内部的应力分布存在明显的各向异性和空间非均匀性,造成卸料过程中可能会发生流动不均匀或不稳定。本论文工作针对某企业换热式移动床反应器装置优化设计需求,基于离散单元法数值模拟,考察了壁面效应、移动床底部开口位置对颗粒卸料特性的影响,论文主要研究结果如下:(1)流动形式。对于所考察的厚度为10d的移动床系统,当厚度方向采用周期性边界(PB)时,流动区近似处于稳定状态;而当厚度方向采用薄壁(Wall)体系时,颗粒卸料呈现出显著的不稳定特征,流动区内形成“流动—静止—流动”这样一种波动现象。厚度方向边界条件不影响半整体流—漏斗流两种流型的临界转变高度,两种条件下该临界转变高度都约等于1.5倍的床层宽度。但薄壁体系下,半整体流时的有效转捩点(上部整体流和下部漏斗流的交界面位置)要明显高于周期性边界时的有效转捩点。(2)速度分布。在所考察的两种壁面条件下,无论系统处于半整体流型还是漏斗流流型,在流动区上部局部区域颗粒速度随时间的变化都呈现明显的波动特征。对于周期性边界条件,傅里叶频谱分析结果表明该波动呈现出一种周期性,存在一特征频率;延迟相关性分析结果表明,波动源自于床层底部出口上方的颗粒运动。在薄壁条件下,局部颗粒速度的时间序列出现了明显的波动特征,表现为静止(v≈0)和向下运动v速度波动不仅受底部出口处颗粒运动影响,还受壁面摩擦效应的影响。(3)出口位置对卸料特性的影响。改变底部出口位置情况下,只有当出口位于侧壁时卸料速量才会发生变化,此时的卸料流量与侧壁的摩擦系数密切相关,并随着侧壁摩擦系数的增大呈现先降低后近似保持恒定的变化趋势。在周期性边界条件下,出口位于侧壁时半整体流的有效转捩高度以及半整体流—漏斗流的转捩高度都约为中心开口下对应数值的2倍,而薄壁情况下约为2.5倍。

关键词：移动床离散单元法壁面效应速度波动偏心卸料

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混合输入五杆机构的实际轨迹研究

机械传动 2015年第6期39卷 39-42,53页

作者：林斌于海燕章文俊东华大学机械工程学院上海201620 萨斯喀彻温大学工程学院

混合输入五杆机构在实际运转时,恒速电机的速度会出现波动,给末端输出的轨迹造成误差。为了可以精准地生成其轨迹,提出了一种实际轨迹综合方法将混合输入五杆机构的动力学考虑在内。通过五次样条函数插值法使得伺服电机的理想运动轨迹... 详细信息

混合输入五杆机构在实际运转时,恒速电机的速度会出现波动,给末端输出的轨迹造成误差。为了可以精准地生成其轨迹,提出了一种实际轨迹综合方法将混合输入五杆机构的动力学考虑在内。通过五次样条函数插值法使得伺服电机的理想运动轨迹二阶连续,给出了考虑机构动力学的混合输入机构动力学模型,描述了动力学模型的求解方法,以伺服电机的输入为设计变量,来改善末端执行器的轨迹误差。实例仿真证实提出的方法可以使得生成的轨迹更为精准。

关键词：混合输入机构速度波动动力学实际轨迹综合

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压差式管道机器人的运行特性研究

压差式管道机器人的运行特性研究

作者：薛祥友哈尔滨工程大学

学位级别：硕士

流体驱动式管道检测机器人无需外部能源设备进行能源供给,适用于长距离运输管道中的清淤、检测等过程中。目前,对于采用数值方法对压差式管道机器人的研究,大部分是集中在一维或者二维模型,且在考虑流固耦合问题情况下研究机器人的运行... 详细信息

流体驱动式管道检测机器人无需外部能源设备进行能源供给,适用于长距离运输管道中的清淤、检测等过程中。目前,对于采用数值方法对压差式管道机器人的研究,大部分是集中在一维或者二维模型,且在考虑流固耦合问题情况下研究机器人的运行状态的相关工作很少。本文将采用三维模型,且结合欧拉-拉格朗日(CEL)方法对压差式管道机器人在管内的运行特性进行研究。首先,本文对管道机器人的结构及工作原理进行了分析,对机器人两端采用的皮碗材料的特性进行了实验研究,利用工程上广泛使用的单轴拉伸实验方法获得该材料的应力应变曲线。结合超弹性本构理论,选择Neo-Hookean、Yeoh和Mooney-Rivlin三种模型做重点研究。通过分析不同模型下的计算结果,并作对比,确定该材料的本构模型和模型常数。设计管道机器人本体结构,合理简化各部件的几何模型,并建立有限元模型。基于流体力学的基本控制方程和流固耦合的相关理论,分析管道内机器人运行规律,并合理设置边界条件,建立数值仿真模型。通过数值算例,对模型建立的合理性进行了验证。分析机器人在管内运行过程中引起速度波动和维持速度波动的主要原因,并建立速度波动的数学模型,进而对机器人进行动力学分析。通过数值仿真,得到不同工况下管道机器人的速度波动曲线,获得了各外部主要因素对速度波动的影响规律。最后,分析影响机器人通过性的主要因素,建立管道机器人的参数化模型,推导出单双舱段机器人在过弯过程中的各尺寸满足的关系式,并分析过弯机理。通过数值仿真,获取运行速度、驱动力、摩擦力等参数,探究各主要设计参数对机器人本体的通过性的影响规律,为压差式管道机器人结构的优化设计提供依据。

关键词：管道机器人超弹性流体驱动速度波动数值仿真

基于CCD图像数值处理的移动床卸料特性研究

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基于CCD图像数值处理的移动床卸料特性研究

作者：李珍辽宁科技大学

学位级别：硕士

作为典型的输运装置和反应器型式,移动床在各种工业过程中得到了广泛的应用。深入认识和准确刻画移动床内颗粒物料的流动特性,对于相关移动床装置的设计、优化和放大具有重要的指导意义。本论文工作针对某企业正在研发的移动床反应器设... 详细信息

作为典型的输运装置和反应器型式,移动床在各种工业过程中得到了广泛的应用。深入认识和准确刻画移动床内颗粒物料的流动特性,对于相关移动床装置的设计、优化和放大具有重要的指导意义。本论文工作针对某企业正在研发的移动床反应器设计需求,基于CCD(Charge Coupled Device)成像技术,通过开发相关图像后处理程序,研究了移动床厚度对于床层内颗粒物料的卸料流型、速度分布、速度波动特性等的影响。论文工作的主要研究内容和成果如下:(1)论文工作首先研究了不同厚度移动床内颗粒物料的流动结构。实验研究结果表明,移动床厚度对于床层内颗粒物料流动区轮廓具有重要的影响。在半整体流流型条件下,随着床层厚度的增大,有效转捩点(Effective Transition Point,ETP)的轴向位置呈现先单调减小后保持恒定的变化趋势,临界ETP高度约为移动床宽度的一半。随着床层厚度的增大,初始卸料流型为半整体流型时所对应的临界床层堆积高度呈现逐渐降低的变化趋势,但是降低速率不断减缓。(2)论文工作随后探究了移动床厚度对卸料过程中颗粒速度分布特征的影响。实验结果表明,对于较薄的移动床,无论是漏斗流还是半整体流,在整个流通截面上颗粒轴向速度沿水平方向都存在明显的梯度,颗粒轴向速度沿水平方向的分布可用高斯型式的动力学模型加以描述。对于较厚的移动床,在半整体流条件下,床层上部颗粒物料的剪切运动仅发生在移动床侧壁附近,在中心区域颗粒轴向速度的水平梯度近似可忽略;漏斗流条件下,颗粒轴向速度的水平分布满足高斯型式的动力学模型。(3)初始床层堆积高度较高条件下,较薄移动床内出现了明显的粘滞-滑移现象,表现为颗粒轴向运动呈现静止-加速-静止式周期性变化,较厚移动床内半整体流条件下颗粒轴向运动也呈现了加速-减速现象,但没有较薄体系显著。初始床层堆积高度较低条件下,床层厚度对颗粒轴向速度的时间波动特征影响不大。

关键词：移动床壁面效应速度波动卸料流型 CCD

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柔性翅翼仿生扑翼飞行器的动力学性能研究

柔性翅翼仿生扑翼飞行器的动力学性能研究

作者：刘光泽中国民航大学

学位级别：硕士

扑翼飞行器在空中所进行的包括举升、悬停、平飞、转弯等在内的一系列飞行动作都是通过驱动机构来为飞行器提供动力的。由此可见,扑翼飞行器的驱动机构构成了飞行器的重要组成部分。本文首先对“Sparrow”MAV(Micro Air Vehicle)模型的... 详细信息

扑翼飞行器在空中所进行的包括举升、悬停、平飞、转弯等在内的一系列飞行动作都是通过驱动机构来为飞行器提供动力的。由此可见,扑翼飞行器的驱动机构构成了飞行器的重要组成部分。本文首先对“Sparrow”MAV(Micro Air Vehicle)模型的机构各部分误差的影响大小进行了动力学理论分析,然后在此基础上通过仿真对比,确定究竟何种构件对驱动转矩的影响最大。其次扑翼机构的各部分构件在生产的过程中并非都是刚体结构,因此对各构件为柔性体时机构的动态可靠性也进行了分析和对比,得到了各构件分别为柔性体时对机构运动精度的影响;进一步提出了3种带有弹性元件的扑动机构构型。为了更好的研究其动力学性能,通过对电机的峰值转矩变化进行研究来反映系统的动力学特性。对原构型和3种弹性构型进行的理论研究及仿真试验发现,安装有弹性元件的仿生扑翼机构不仅可以在很大程度上降低电机输入的峰值转矩,而且能凭借减小峰值转矩的最优构型提高系统的能量利用率;同时由于扑翼机构在进行运转的过程中,翅翼等机构本身存在的惯性作用,以及气动力随时间的周期性波动,容易导致电机的运转速度会产生一定的波动。对扑翼驱动机构进行的理论和仿真分析发现,在系统中适当的增加柔性装置可以一定程度地减小运转过程中电机转速的波动大小。最后对增加柔性装置前后,各运动副处的振动冲击力进行了对比仿真分析,发现增加柔性装置后,各运动副处的振动冲击力得到了一定程度地减小。冲击力的减小也可以对飞行过程中的振动与噪声有一定的改善作用,从而使得扑翼飞行器更加符合实际应用环境的需要。

关键词：扑翼飞行器运动精度柔性装置转矩速度波动振动与冲击