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等相对曲率齿轮热弹流润滑分析

润滑与密封 2024年

作者：陈峙玮刘雷孔荣南京航空航天大学机电学院

等相对曲率齿轮（CRC齿轮）是一种新型非渐开线齿轮，需要通过热弹流润滑分析，对其进行胶合承载能力的评估。基于CRC齿轮啮合原理获取了热弹流分析所需参数，采用多重网格法在模拟工况下进行了数值分析，并与同参数渐开线齿轮进行了结... 详细信息

等相对曲率齿轮（CRC齿轮）是一种新型非渐开线齿轮，需要通过热弹流润滑分析，对其进行胶合承载能力的评估。基于CRC齿轮啮合原理获取了热弹流分析所需参数，采用多重网格法在模拟工况下进行了数值分析，并与同参数渐开线齿轮进行了结果对比，结果表明：由于齿面间的相对曲率半径较大且恒定、卷吸速度较高，等相对曲率齿轮具有更大的油膜厚度，减少了强度校核所需的算例数量。结合CRC齿轮的设计理念开展了单因素影响分析，获得了转速、温度、相对曲率对润滑油膜压力、厚度的影响规律。

关键词：等相对曲率齿轮多重网格法线接触热弹流润滑数值分析

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仿生柔性外肢体机器人的优化设计与实现

机器人 2024年第2期46卷 147-157页

作者：徐嘉骏张添一黄恺真曹凯吉爱红徐林森南京航空航天大学机电学院江苏南京210016 河海大学机电工程学院江苏常州213022

纤维增强型驱动器(FRA)受到了章鱼触手多肌纤维生物学特性的启发,有望用于外肢体机器人(SRL)完成多样化的运动。本文首先介绍了FRA实现伸长、膨胀、弯曲、扭转变形的驱动原理,阐述了FRA的制备流程,并在此基础上提出了采用FRA的柔性外肢... 详细信息

纤维增强型驱动器(FRA)受到了章鱼触手多肌纤维生物学特性的启发,有望用于外肢体机器人(SRL)完成多样化的运动。本文首先介绍了FRA实现伸长、膨胀、弯曲、扭转变形的驱动原理,阐述了FRA的制备流程,并在此基础上提出了采用FRA的柔性外肢体机器人的设计与实现方法。通过建立FRA的分析模型,揭示了驱动器在不同变形模态下其构形参数与输入气压对变形量的影响规律,并通过有限元仿真加以验证。此外,还提出了柔性外肢体机器人轨迹优化算法,通过构建多目标优化函数并基于置信域方法优化各FRA的设计参数,协助穿戴者完成规定任务。通过样机试验测试了本文的外肢体机器人的系统性能,该外肢体机器人可以有效提升穿戴舒适性,实现3维空间中的灵活运动。研究结果表明,采用FRA的柔性外肢体机器人在穿戴舒适性、动作多样性、控制精准性等方面优于现有的柔性外肢体机器人。

关键词：外肢体机器人软体机器人纤维增强型驱动器有限元建模轨迹优化

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阵列数字阀控电液压力伺服系统混合编码控制

机械工程学报 2024年第4期60卷 143-154页

作者：高强李林飞朱玉川南京航空航天大学机电学院南京210016 南京航空航天大学无锡研究院无锡214000 江苏大学国家水泵及系统工程技术研究中心镇江212013

针对变转速直升机摩擦离合传动对高可靠电液压力伺服控制技术的需求,基于A型半桥液阻回路和并联数字液压技术提出一种阵列数字阀控电液压力伺服结构。在深入分析系统工作原理基础上,建立其数学模型,揭示等值编码型阵列数字阀输出流量特... 详细信息

针对变转速直升机摩擦离合传动对高可靠电液压力伺服控制技术的需求,基于A型半桥液阻回路和并联数字液压技术提出一种阵列数字阀控电液压力伺服结构。在深入分析系统工作原理基础上,建立其数学模型,揭示等值编码型阵列数字阀输出流量特性。为进一步提高数字阀压力控制精度和使用寿命,提出一种融合非线性脉冲数量调制(Pulse number modulation,PNM)编码、非对称差动脉冲宽度调制(Pulse width modulation,PWM)、信号缓冲分配以及信号循环分配技术的混合编码控制策略。试验结果表明,当采用混合编码控制策略后,在跟踪恒定压力时的最大和平均误差相较于PNM编码控制器分别减少47.6%和87.9%,并且切换次数标准差相较于差动PWM控制器从31.6降至为2.5。因此所提出的混合编码控制策略可有效兼顾压力控制的高精度,以及阵列数字阀切换次数分布均匀性。

关键词：阵列数字阀压力伺服阀 PNM编码差动PWM 混合编码控制

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飞机外翼对接位姿拟合粒子群优化方法

南京航空航天大学学报 2024年第3期56卷 504-515页

作者：郭海利安鲁陵洪文杰许绝舞南京航空航天大学机电学院南京210016 国营芜湖机械厂芜湖241007

引入了一种基于特征点约束的飞机外翼对接位姿拟合粒子群优化方法,用于解决外翼对接时位姿拟合误差大的问题,以提高外翼对接精度。首先,通过建立外翼对接时的空间坐标系,分析外翼作为移动部件时位姿拟合误差产生的原因以及减小误差的关... 详细信息

引入了一种基于特征点约束的飞机外翼对接位姿拟合粒子群优化方法,用于解决外翼对接时位姿拟合误差大的问题,以提高外翼对接精度。首先,通过建立外翼对接时的空间坐标系,分析外翼作为移动部件时位姿拟合误差产生的原因以及减小误差的关键点。然后,使用最小二乘法解算位姿调整参数,通过对特征点约束条件的分析,建立合适的目标函数建立数学模型。再次,引入粒子群算法对位姿调整参数进行优化解算,提高参数精度,从而减小了位姿拟合误差。最后实验验证了本文方法的可行性和有效性。

关键词：外翼对接位姿调整参数位姿拟合特征约束粒子群

基于刀具结构的T800-CFRP铣削刀具磨损抑制和加工质量优化

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现代制造工程 2024年第6期 101-110,121页

作者：李浩赵威李小睿陈啸宇南京航空航天大学机电学院南京210016

碳纤维增强树脂基复合材料(Carbon Fiber Reinforced Polymer,CFRP)因其比强度高、抗疲劳和耐腐蚀等优异性能在航空航天领域得到了广泛应用。然而,CFRP材料的非均质性和各向异性使其加工过程与传统金属相比更为复杂,容易产生表面缺陷,... 详细信息

碳纤维增强树脂基复合材料(Carbon Fiber Reinforced Polymer,CFRP)因其比强度高、抗疲劳和耐腐蚀等优异性能在航空航天领域得到了广泛应用。然而,CFRP材料的非均质性和各向异性使其加工过程与传统金属相比更为复杂,容易产生表面缺陷,且由于碳纤维以及碳纤维粉末的高硬度,使得刀具磨损剧烈,加工效率低。为此,以PCD刀具铣削T800-CFRP多向层合板为研究对象,综合仿真分析和铣削试验,从刀具磨损、已加工表面粗糙度和毛刺因子等方面研究分析了铣削该类材料时的刀具结构对刀具寿命及加工表面质量的影响。基于刀具磨损和表面质量试验结果,以刀具后刀面磨损带宽、表面粗糙度、毛刺因子为优化目标,建立了后刀面磨损带宽VB、表面粗糙度Sa、毛刺因子Fb关于刀具齿数、前角和后角的映射关系模型和综合评价模型,进而通过鲸鱼优化算法,获得了最优的刀具结构参数,并通过试验验证,刀具磨损减小了16.95%,表面粗糙度减小了32.41%,毛刺因子减小了52.93%。

关键词： T800-CFRP 刀具结构优化鲸鱼优化算法 ABAQUS

7075-T6铝合金的放电等离子烧结连接工艺优化

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机械工程材料 2024年第9期48卷 44-52页

作者：李德银万银根谢兰生陈明和南京航空航天大学机电学院南京210016

采用放电等离子烧结技术对7075-T6铝合金进行连接,通过单因素法研究了母材表面预处理(400#砂纸打磨、化学浸蚀、400#砂纸打磨+化学浸蚀、2000#砂纸打磨+化学浸蚀)以及升温速率(10,30,50℃·min^(-1))、连接温度(450,470,490,510℃)、连... 详细信息

采用放电等离子烧结技术对7075-T6铝合金进行连接,通过单因素法研究了母材表面预处理(400#砂纸打磨、化学浸蚀、400#砂纸打磨+化学浸蚀、2000#砂纸打磨+化学浸蚀)以及升温速率(10,30,50℃·min^(-1))、连接温度(450,470,490,510℃)、连接压力(4.5,5.0,5.5,6.0,7.0MPa)和保温时间(45,60,75,90,120min)对接头连接质量、剪切性能和变薄率的影响,确定了合适的表面预处理工艺以及最优的工艺参数。结果表明:合适的表面预处理工艺为400#砂纸打磨,获得7075-T6铝合金接头的连接质量最好,接头界面未闭合孔洞很少,焊合率最大,为71.7%;随着升温速率的升高,接头的连接质量变差,但其焊合率均高于76%,接头的抗剪强度和变薄率均降低;随着连接温度的升高或连接压力的增加,接头的连接质量变好,接头的焊合率、抗剪强度和变薄率均增大,但当连接压力大于6.0MPa时,焊合率和抗剪强度增加幅度减小,而变薄率大幅增加;随着保温时间的延长,接头的焊合率、抗剪强度和变薄率的变化幅度均较小。400#砂纸打磨后7075-T6铝合金的最优连接工艺为升温速率50℃·min^(-1)、连接压力6.0MPa、连接温度490℃、保温时间45min,此时接头的焊合率为81.3%,抗剪强度为132.9MPa,变薄率为1.91%,剪切断裂方式为韧性断裂。

关键词： 7075-T6铝合金放电等离子烧结连接工艺优化剪切强度连接质量

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机器人重力与摩擦力的精确辨识研究

组合机床与自动化加工技术 2024年第8期 1-5,12页

作者：李志鹏李成刚丁士杰李鹏飞杨刚南京航空航天大学机电学院南京210016

提出了一种基于电流估计的机器人重力及摩擦力辨识方法,具有辨识简单、快捷、精确的优点。建立了关于机器人重力项参数的线性回归模型,并基于QR分解的数值方法提取出可被辨识的重力项参数;设计了具有周期性的对称拼接的抛物线过渡的线... 详细信息

提出了一种基于电流估计的机器人重力及摩擦力辨识方法,具有辨识简单、快捷、精确的优点。建立了关于机器人重力项参数的线性回归模型,并基于QR分解的数值方法提取出可被辨识的重力项参数;设计了具有周期性的对称拼接的抛物线过渡的线性插值激励轨迹,并利用最小二乘法估计重力项参数。基于库伦-粘滞模型和Stribeck模型对机器人各关节进行了摩擦力建模及辨识,提升了摩擦模型的拟合精度。实验表明,机器人以低速运行时,基于辨识参数计算的理论力矩能够较好地拟合机器人实际驱动力矩,两者之间的平均绝对误差和均方根误差在2 N·m以内,验证了辨识结果的准确性。

关键词：机器人重力辨识摩擦力辨识轨迹规划

基于μ分析的鲁棒控制器在磁悬浮轴承中的应用

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轴承 2024年第1期 41-48页

作者：曾磊周瑾崔刚徐园平金超武南京航空航天大学机电学院南京210016

针对磁悬浮轴承电磁力线性化和位移传感器温漂现象等不确定性,建立了考虑参数不确定性的磁悬浮轴承-转子系统的摄动模型,基于该模型设计了一种基于结构奇异值μ分析的鲁棒控制器并进行仿真分析,结果表明控制器降阶前后转子能稳定悬浮在... 详细信息

针对磁悬浮轴承电磁力线性化和位移传感器温漂现象等不确定性,建立了考虑参数不确定性的磁悬浮轴承-转子系统的摄动模型,基于该模型设计了一种基于结构奇异值μ分析的鲁棒控制器并进行仿真分析,结果表明控制器降阶前后转子能稳定悬浮在平衡位置,且对正弦干扰有一定抑制作用。在转子试验台上进行了悬浮和激振试验,结果表明:与传统PID控制方法相比,μ综合控制下转子起浮调节时间缩短了95%,稳定时抵抗内部激振扰动的能力均有较大改善,且在0.5 mm,40 Hz和0.5 mm,60 Hz正弦干扰下,μ综合控制下转子位移幅值分别降低了36.4%和40%,说明考虑模型参数不确定性情况下设计的μ综合控制器使系统具有良好的鲁棒性和抗干扰能力。

关键词：滑动轴承磁力轴承转子控制器电磁力鲁棒性鲁棒稳定性

微晶玻璃固结磨料研磨加工亚表面损伤预测研究

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表面技术 2024年第2期53卷 158-167页

作者：王科荣宗傲牛凤丽张羽斐朱永伟南京航空航天大学机电学院南京210016 南京航空航天大学江苏省精密与微细制造技术重点实验室南京210016 金华职业技术学院机电工程学院浙江金华321000

目的快速、准确预测微晶玻璃在研磨加工过程中的亚表面损伤状况,制定合理的加工工艺。方法通过建立微晶玻璃的离散元模型,仿真分析了研磨压力等研磨工艺参数对工件亚表面损伤的影响规律,并采用角度抛光法对研磨后微晶玻璃的亚表面损... 详细信息

目的快速、准确预测微晶玻璃在研磨加工过程中的亚表面损伤状况,制定合理的加工工艺。方法通过建立微晶玻璃的离散元模型,仿真分析了研磨压力等研磨工艺参数对工件亚表面损伤的影响规律,并采用角度抛光法对研磨后微晶玻璃的亚表面损伤状况进行了实验验证。结果采用W14金刚石固结磨料垫研磨微晶玻璃,当研磨压力为10 kPa时,工件亚表面裂纹层深度为1.75μm,当研磨压力降低至3.5 kPa时,工件亚表面裂纹层深度为1.38μm;随着研磨压力的降低,亚表面微裂纹数量减少。研磨残余应力层分布深度大于微裂纹层的,且在微裂纹的尖端存在较大的残余拉应力。结论角度抛光法得到的亚表面裂纹层深度与仿真结果一致,偏差范围为-10.87%~11.29%,残余应力仿真结果与试验结果的偏差为7.89%。离散元仿真能够比较准确地预测固结磨料研磨微晶玻璃的亚表面损伤状况,为其研磨抛光工艺参数的制定提供了理论参考依据。

关键词：微晶玻璃固结磨料研磨亚表面损伤残余应力离散元仿真