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闭链级混联式液压机械臂运动控制方法

机电工程 2024年

作者：何嘉懿张道德王君明湖北工业大学机械工程学院

针对含有多个闭链结构的液压机械臂非线性强、控制精度低等特点，采用了虚拟分解控制方法消除了系统非线性引入的误差，以提高其控制精度。首先，根据驱动方式不同将整个机械臂分解为四类结构，针对每一类结构再将其虚拟分割成每一子系... 详细信息

针对含有多个闭链结构的液压机械臂非线性强、控制精度低等特点，采用了虚拟分解控制方法消除了系统非线性引入的误差，以提高其控制精度。首先，根据驱动方式不同将整个机械臂分解为四类结构，针对每一类结构再将其虚拟分割成每一子系统，对每个子系统分别建立了刚体动力学模型、液压执行器流体动力学模型；然后，基于刚体动力学模型和流体动力学模型分别设计了刚性连杆控制律和液压执行器控制律，其前馈控制量和误差反馈量是高精度控制的基础；最后，使用Simulink的Simscape模块建立了该机械臂的多物理域混合模型，进行了轨迹跟踪效果验证，同时引入了控制性能指标，在不同机械臂的液压执行器空间进行了计算。研究结果表明：相比于比例-积分-微分控制器，基于虚拟分解控制理论搭建的控制器控制精度提升较大，单关节平均绝对误差最大降低了88.9%，且控制效果与其他较先进液压控制器的性能指标相近。针对含复杂闭链结构的混联式液压机械臂，采用虚拟分解控制理论能有效提升控制精度。

关键词：凿岩机器人混联式机械臂虚拟分解控制动力学模型控制方法比例-积分-微分控制器

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铝合金自冲铆接接头变形特性与疲劳失效机制

锻压技术 2024年第8期49卷 115-124页

作者：张先炼张青扶文生田茂涛长江大学机械工程学院湖北荆州434023

针对同种铝合金自冲铆接接头开展疲劳试验研究,结合断口分析和疲劳变形分析,探究接头的高周疲劳失效机制与变形特性。结果表明:自冲铆接接头在承载过程中,单搭结构受二次弯曲效应影响,上板末端出现明显翘曲变形。高周疲劳试验中存在上... 详细信息

针对同种铝合金自冲铆接接头开展疲劳试验研究,结合断口分析和疲劳变形分析,探究接头的高周疲劳失效机制与变形特性。结果表明:自冲铆接接头在承载过程中,单搭结构受二次弯曲效应影响,上板末端出现明显翘曲变形。高周疲劳试验中存在上板断裂和下板断裂两种疲劳失效形式,上板断口存在多处疲劳源,裂纹在上板底面萌生,呈发散状逐渐扩展至顶面;下板断口的两处疲劳源所处区域对称分布,以一侧为主扩展源区,且末端呈现出瞬间断裂特征。阶段中止疲劳试验结果与变形特征表明,疲劳裂纹萌生寿命显著高于裂纹扩展寿命;疲劳变形程度随载荷水平的提高越严重,在疲劳变形曲线的稳定增长阶段,接头变形量与疲劳寿命之间具有线性特征。

关键词：自冲铆接高周疲劳塑性变形疲劳变形失效机制

一步水热法制备MoO3纳米带/还原氧化石墨烯及其电化学性能

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粉末冶金技术 2024年第4期42卷 388-395,402页

作者：吕星罗成梁桂杰湖北文理学院理工学院襄阳4410532 湖北汽车工业学院材料科学与工程学院十堰4420023 湖北文理学院低维光电材料与器件湖北省重点实验室襄阳441053

为了提高超级电容器电极材料三氧化钼(MoO_(3))的储能性能,通过一步水热法合成了MoO3纳米带/还原氧化石墨烯(reduced graphene oxide,RGO)复合材料,研究了水热法对复合材料的组织结构及电化学性能的影响。利用X射线衍射分析、扫描电子... 详细信息

为了提高超级电容器电极材料三氧化钼(MoO_(3))的储能性能,通过一步水热法合成了MoO3纳米带/还原氧化石墨烯(reduced graphene oxide,RGO)复合材料,研究了水热法对复合材料的组织结构及电化学性能的影响。利用X射线衍射分析、扫描电子显微形貌观察、傅里叶变换红外光谱分析、循环伏安曲线、恒流充放电曲线等方法对材料的物相、形貌及电化学性能进行了表征。结果显示,通过一步水热法成功制得MoO_(3)纳米带/RGO复合材料,复合前MoO_(3)比电容为228 F∙g^(‒1),复合后比电容提高了17.5%。复合材料中MoO_(3)纳米带被还原氧化石墨烯包裹或者附着在还原氧化石墨烯表面,增强了材料的导电性并使其结构更稳定,从而提升了电化学性能。

关键词：三氧化钼水热合成氧化石墨烯超级电容器比电容

复合材料与金属薄板自冲铆接成型工艺及影响因素研究

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热加工工艺 2024年第11期53卷 66-71,77页

作者：张青张先炼扶文生田茂涛长江大学机械工程学院湖北荆州434023

为探究复合材料与金属异种薄板自冲铆接工艺的影响因素,选用碳纤维增强复合材料(CFRP)分别与1.5、2.0 mm的AA5083铝合金,1.5 mm的镀锌钢DC54D+Z,1.2 mm的超高强钢DP1180进行自冲铆接试验;基于成型剖面对比分析研究接头的成型特点,并通... 详细信息

为探究复合材料与金属异种薄板自冲铆接工艺的影响因素,选用碳纤维增强复合材料(CFRP)分别与1.5、2.0 mm的AA5083铝合金,1.5 mm的镀锌钢DC54D+Z,1.2 mm的超高强钢DP1180进行自冲铆接试验;基于成型剖面对比分析研究接头的成型特点,并通过力学试验进一步研究接头在静载作用下的力学性能与失效行为。结果表明:断裂的纤维丝始终存在于铆钉脚与下板的间隙区域,导致铆钉脚不能刺入下板,对成型产生负面影响;金属板材质和厚度均对接头性能有所影响,强度越高和厚度越大,接头成型质量越差;复合材料-金属接头刚度受下板金属材料的影响较小;接头失效形式均为拉脱失效,承载能力与机械内锁强度成正比,可采取措施使铆钉刺入下板,增大钉脚张开度来防止产生拉脱失效;这4组接头成型过程中铆钉对纤维板的压溃损伤程度相同,拉脱失效后铆钉的倾斜角度和碳纤维板的破坏程度基本一致。

关键词：自冲铆接复合材料成型工艺静力学性能失效形式

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孔状缺陷对铝合金焊接接头疲劳裂纹扩展路径及寿命的影响

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昆明理工大学学报（自然科学版） 2024年第4期49卷 170-178页

作者：管锋张锦洲姬世青长江大学机械工程学院湖北荆州434023

为了研究孔状缺陷对焊接结构中疲劳裂纹扩展及寿命的影响,以6061铝合金为研究对象,基于NASGRO模型,利用ABAQUS和FRANC3D进行联合仿真,经试验验证结果可信,计算了不同孔径、横向距离、纵向距离时CT试样的疲劳寿命和裂纹偏转角度.计算结... 详细信息

为了研究孔状缺陷对焊接结构中疲劳裂纹扩展及寿命的影响,以6061铝合金为研究对象,基于NASGRO模型,利用ABAQUS和FRANC3D进行联合仿真,经试验验证结果可信,计算了不同孔径、横向距离、纵向距离时CT试样的疲劳寿命和裂纹偏转角度.计算结果表明:由于孔的存在,裂纹扩展时KⅡ显著增加,在裂纹扩展过程中Ⅱ型裂纹扩展发挥了更大的作用;当孔位于裂纹扩展路径附近时,孔边缘会有比较大的应力集中,从而吸引裂纹向孔的方向偏转;当孔径较小时可以起到一定的延寿作用,但随着孔径的增加疲劳寿命快速下降,孔径为4 mm时疲劳寿命最大减少33%,裂纹最大偏转角48°;随着纵向距离的减少疲劳寿命不断减少,纵向距离为4 mm时疲劳寿命减少53%,裂纹最大偏转角44°;随着横向距离的减少疲劳寿命不断减少,但横向距离的影响相对较小,横向距离为6 mm时疲劳寿命最大减少20%,裂纹最大偏转角39.6°.

关键词：孔状缺陷铝合金焊接接头数值模拟疲劳裂纹扩展疲劳寿命

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钢铝异种自冲铆接结构静载变形失效机制

锻压技术 2024年第3期49卷 136-142页

作者：张先炼扶文生张青长江大学机械工程学院湖北荆州434023

针对ST14冷轧钢与5083铝合金异种薄板组合自冲铆接结构在静态载荷作用下的变形失效机制开展研究。围绕钢铝异种自冲铆接成形质量进行对比分析,确定工艺参数。通过拉伸-剪切试验,分析搭接次序及铆点数量对接头静力学性能、瞬时刚度及失... 详细信息

针对ST14冷轧钢与5083铝合金异种薄板组合自冲铆接结构在静态载荷作用下的变形失效机制开展研究。围绕钢铝异种自冲铆接成形质量进行对比分析,确定工艺参数。通过拉伸-剪切试验,分析搭接次序及铆点数量对接头静力学性能、瞬时刚度及失效行为的影响,探究静态载荷作用下钢铝异种自冲铆接接头的变形失效机制。结果表明:钢作上板时接头的成形质量、静力学性能以及瞬时刚度特性优于铝合金作上板时的接头。铆点数量的增加能够显著提升钢铝异种自冲铆接接头的性能,且对铝合金作上板时接头的提升效果更好。单点接头的静载失效形式均为铆钉与下板分离,双点接头的失效形式分别为双铆钉从ST14冷轧钢下板脱离以及5083铝合金下板断裂。接头失效后上板均发生翘曲变形,以塑性更好的材料作为上板,变形特征更明显,并能够获得更好的承载能力。铆点数量增加能够有效抑制板材塑性变形,并进一步提升接头的承载能力。

关键词：自冲铆接 ST14冷轧钢 5083铝合金静力学性能瞬时刚度失效行为变形机制

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协作助力机器人变阻尼导纳控制策略研究

机械设计与制造 2024年

作者：涂细凯陆浩王一举李肖湖北工业大学机械工程学院

为了改善上肢外骨骼机器人辅助提升负载过程中的平稳性和助力效果，提出一种变阻尼导纳控制策略。针对传统固定参数导纳控制无法较好识别操作者的运动意图，提出依据人体肌肉表面肌电信号在线识别人体意图变化，建立了肌肉激活度模型和... 详细信息

为了改善上肢外骨骼机器人辅助提升负载过程中的平稳性和助力效果，提出一种变阻尼导纳控制策略。针对传统固定参数导纳控制无法较好识别操作者的运动意图，提出依据人体肌肉表面肌电信号在线识别人体意图变化，建立了肌肉激活度模型和可变阻尼的控制策略，从而使得外骨骼机器人根据人体意图变化动态响应。通过对比可变虚拟阻尼系数和固定虚拟阻尼系数两种导纳控制策略，在上肢外骨骼机器人辅助负载提升实验中，可变阻尼的方法生成了更平滑的运动轨迹，并且提供了更好的助力效果。最后通过量化平稳性和助力效果评价指标，证明了其在人机协作系统可行性和有效性。

关键词：上肢外骨骼变导纳控制表面肌电人机协作

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汽车轮毂轴承的刚度提升办法研究

机电工程技术 2024年第7期53卷 302-305,309页

作者：梅松李俊唐威郭轶熊伟湖北新火炬科技有限公司湖北襄阳441100 湖北文理学院机械工程学院湖北襄阳441053

在轮毂轴承外形尺寸和内部结构不变的情况下,通过优化轮毂轴承外径与转向节内径的过盈量,来实现轮毂轴承刚度的提升,并最终确定过盈量对轴承刚度的影响。然而刚度的提升对轮毂轴承的寿命也会有影响,通过分析该型号轴承的工作游隙与寿命... 详细信息

在轮毂轴承外形尺寸和内部结构不变的情况下,通过优化轮毂轴承外径与转向节内径的过盈量,来实现轮毂轴承刚度的提升,并最终确定过盈量对轴承刚度的影响。然而刚度的提升对轮毂轴承的寿命也会有影响,通过分析该型号轴承的工作游隙与寿命关系图,确定其工作游隙在-0.005~-0.05 mm范围内时,轴承寿命均满足要求,再对轮毂轴承加载方式进行研究,并通过理论推导计算出其刚度,结合有限元仿真进行理论分析,最后利用台架机实验对理论分析部分进行实验验证。结果表明在一定范围内增大过盈量对刚度提升有利,特别在低载荷情况下刚度能提升近20%。并且实验值与理论值有较好的一致性,由此实现了该型号轮毂轴承的刚度提升。

关键词：轮毂轴承刚度有限元分析过盈量

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轮毂轴承磨削工艺改进

金属加工（冷加工） 2024年第3期 34-38页

作者：任朋李江全葛志华熊伟湖北新火炬科技有限公司湖北襄阳441000 湖北文理学院机械工程学院湖北襄阳441000

针对轮毂轴承磨削中存在的问题,结合实际工况,基于精益生产ECRS原则,对磨削工艺进行综合性改进。提出了基于车削的砂轮快速成形、取消内圈研磨以及采用连体磨削合并工艺的优化方法,提高了磨削质量和生产线平衡率,实现降本增效。

关键词：轮毂轴承磨削砂轮快速成形金刚石笔