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纳米粉体连续高压分散装置的特性研究
袁方洋, 崔政伟
当前状态:  doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20190270
摘要(1282) HTML(22) PDF 1230KB(14)
摘要:
搭建了一种超微颗粒连续分散装置,实验发现纳米颗粒经连续喷射分散可被分散至初级粒径范围。为探讨该装置的机理及高压分散特性,数值模拟了纳米粉体的二级喷射分散过程。结果表明,数值与实验结果的压力动态曲线相符,颗粒数密度沿流动方向降低,实验数据较模拟结果更低。颗粒高压分散的喷嘴不宜过长,以避免颗粒在喷嘴内流动过程中再次团聚,喷嘴长径比在2.5左右可在射流出口产生最大的剪切率,获得最佳的颗粒分散效果。
改进的交互式卡尔曼滤波对雷达数据处理技术研究
刘全周, 贾鹏飞, 李占旗, 王启配, 王述勇
当前状态:  doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20200111
摘要(172) HTML(26) PDF 5156KB(19)
摘要:
为了减少车载毫米波雷达数据中的噪声影响,本文采用了改进的交互式卡尔曼滤波算法对采集数据进行了处理,得到了目标运动状态的最优值。依据目标车辆的运行轨迹构建了运动状态方程,确定了不同状态下的状态矩阵和观测矩阵,同时设计了交互式多模型滤波器,借助于dSPACE场景仿真软件建立了虚拟交通场景,利用硬件在环技术实现了运动目标的数据采集,分析计算了雷达数据噪声,在滤波过程中,利用遗传算法对过程噪声和量测噪声进行在线优化,得到噪声的最优组合。通过激光雷达对目标的探测结果对算法的滤波性能进行了验证,滤波算法求得的数据平均误差小于0.1 m,对数据的噪声起到一定的抑制作用,提高了对目标车辆的定位与追踪能力。
缝纫机器人工作空间分析
王晓华, 王育合, 王文杰, 王进, 陶庆
当前状态:  doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20190260
摘要(116) HTML(47) PDF 1176KB(15)
摘要:
为确定符合缝纫机结构条件的缝纫机器人工作空间,提高机器人缝纫作业前的规划效率,应用旋量法建立运动学模型,并使用Adams软件验证了所建运动学模型的正确性。采用蒙特卡洛法结合控制变量法分析具有区域限制性的工作空间,确定出机器人各关节在实际工作环境中最佳的转角范围。利用MATLAB仿真得到机器人自由与受限情况下的工作空间云图,对比结果表明所确定的关节转角范围满足机器人实际的工作空间要求。
4-URPU多模式移动并联机构运动学与多目标优化
张春燕, 谢明娟, 卢晨晖
当前状态:  doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20190255
摘要(108) HTML(28) PDF 1944KB(12)
摘要:
为适应多重地形特征环境,本文提出一种集四足步行、蠕动和“全姿态”滚动等运动模式为一体的4-URPU多模式移动并联机构。利用螺旋理论分析了机构在各模式下的运动可行性,求解各模式下机构的位置解及速度雅可比矩阵,并建立多目标优化模型,得到一组相对最优解的集合。结果表明,行走过程中的速度性能指标的最大值低于机构在滚动过程中的速度性能指标,不同的工作环境有不同的最优解决方案。最后对机构进行样机试验,验证了该机构的理论正确性以及运动可行性。所提出的机构可应用于核电事故、野外、自然灾害等具有多重地形特征的地理环境中,有一定的应用前景。
改进狼群算法的SCARA机械臂自适应迭代学习控制
张长胜, 马泽楠, 李宽, 陈标发, 李伟, 杨俊
当前状态:  doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20190227
摘要(145) HTML(68) PDF 1508KB(4)
摘要:
针对减小机器人重复运动的位置、速度跟踪误差的问题,给出一种基于狼群算法优化的机械臂自适应迭代学习控制策略。根据SCARA(Selective compliance assembly robot arm)机械臂驱动方程,设计动力学系统的迭代学习控制律。引入自适应步长的狼群算法,使狼群能够根据猎物气味浓度动态调整移动步长,提高了算法的收敛速度和精度。该策略对机械臂控制器参数KPKD进行寻优时,得到了良好的控制效果,实现了对期望轨迹的有效跟踪。实验结果表明,该算法灵活性好,对系统期望轨迹具有较高的跟踪精度,有效降低了双关节机械臂的位置、速度跟踪误差,具有较强的可行性与有效性。
转子调磁式磁力齿轮设计与分析
李开元, 朱姿娜, 吴鹏, 吴迪
当前状态:  doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20190254
摘要(192) HTML(20) PDF 1496KB(11)
摘要:
针对传统磁力齿轮高速运转时转子永磁体会破坏的缺点,提出没有永磁体的转子调磁式磁力齿轮。根据磁场调制原理建立了输入输出转矩与气隙磁场间的关系,使用二维有限元法分析其转矩传递能力;使用参数化扫描对不同的转子尺寸参数组合进行优化分析,得到输出转矩与转子尺寸间的关系,并探究各转子尺寸参数对输出转矩影响的原因。仿真结果表明:输出转矩与转子的尺寸参数有直接关系,存在最优尺寸使输出转矩达到最大值;优化后输出转矩增加了81.2%,低速转子尺寸对输出转矩影响最大。最后对气隙中磁密进行谐波分析,结果表明优化前后主要谐波的变化与转矩变化一致,验证了转子调磁式磁力齿轮设计分析的有效性。
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机械动力学
考虑应变-温度耦合与高温动态结晶的钛合金本构模型研究
张铭, 刘献礼, 岳彩旭, Steven Y.LIANG, 李恒帅, 刘智博
2021, 40(11): 1641-1648.   doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20200263
摘要(70) HTML(22) PDF 0KB(2)
摘要:
Ti-6Al-4V合金的高速切削加工是一个复杂的高温高应变率的热力耦合过程,为更加准确研究Ti-6Al-4V合金在高温高应变率下的真实应力-应变关系,构建了一种修正Johnson-Cook(J-C)本构模型。修正的J-C本构模型综合考虑了塑性阶段应变硬化率会随加载温度的升高而降低的现象,以及在达到高温动态结晶效应的临界温度时,Ti-6Al-4V合金的流动应力会急剧下降的现象。基于修正J-C本构模型的流动应力-应变预测结果与试验数据吻合程度良好,误差率在8%以内,准确的反映了Ti-6Al-4V合金在不同加载温度下的真实应力-应变关系。
激励点优化和加速度信号的结构损伤识别
刘满东, 彭珍瑞
2021, 40(11): 1649-1656.   doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20200256
摘要(44) HTML(15) PDF 0KB(1)
摘要:
通过对激励点优化布置获取结构的响应信息,提出了一种以加速度信号差曲率函数作为损伤指标,直接利用输出信号快速判断结构损伤位置的方法。首先计算模态振型,以模态保证准则(MAC)矩阵非对角元素最小值作为适应度函数,采用改进粒子群算法(MPSO)优化激励点数量和位置,再运用平均加速度幅值和均方根评价准则选择较优的激励点布置方案;然后试验激励对应的位置,获取加速度信号后计算测点处损伤前后加速度差的平方的积分值,运用曲率指标函数确定损伤位置,并对加速度信号通过巴特沃斯滤波后作为改进多尺度样本熵(MMSE)的输入样本;最后根据MMSE均值的变化,判定各工况相对损伤程度变化。结果表明:利用结构响应的加速度信号差曲率函数适合作为损伤识别的判别指标,通过三维桁架振动台中螺栓连接的状态模拟损伤,可以对不同损伤工况进行损伤诊断。
钢轨吸振器振动能量的多模态压电式俘能研究
钱韦吉, 雍胜杰
2021, 40(11): 1657-1663.   doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20200274
摘要(33) HTML(3) PDF 0KB(1)
摘要:
提出一种结合钢轨吸振器与多模态压电式俘能器的新型振动能量回收技术,在有效减轻轨道振动的条件下,回收钢轨吸振器的振动能量为各类轨道监测设备供能。通过建立车轮-轨道-吸振器系统的振动分析模型,研究了能量回收模块对吸振器减振性能的影响规律,并使用谐响应分析研究了能量回收模块的发电能力。分析结果显示,当多模态能量回收装置安装在钢轨吸振器上时,不会对钢轨吸振器的减振性能产生明显影响。并且,多模态结构能有效拓宽0~600 Hz频率范围内的振动能量回收频带,提高振动能量的回收效率。
切向永磁同步电机空载感应电动势谐波削弱分析
司涛, 徐士强, 童拉念, 马清芝, 王静, 高艳红, 胡文静, 尹红彬
2021, 40(11): 1664-1669.   doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20200541
摘要(16) HTML(1) PDF 0KB(0)
摘要:
针对切向永磁同步电机空载感应电动势谐波含量高会增加杂散损耗的问题,提出一种优化定子槽参数和转子极面偏心设计相结合的方法,以改善空载感应电动势波形。推导出切向永磁电机空载谐波感应电动势表达式,分析并确定了影响空载感应电动势谐波的关键结构参数,以降低空载感应电动势畸变率为优化目标,采用有限元法分析定子槽口宽度、定子槽高度和转子极面偏心距三个参数对电机空载感应电动势各奇次谐波和波形畸变率的影响规律,获得了最优参数。结果表明,优化后的电机能有效削弱空载感应电动势谐波、降低波形畸变率,同时提高气隙磁密、减小齿槽转矩,提升电机整体性能。
多振动源激励下船用离心泵振动特性分析
赵文斌, 张宇航, 尚欢欢, 董亮, 刘厚林
2021, 40(11): 1670-1674.   doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20200329
摘要(20) HTML(6) PDF 0KB(0)
摘要:
为了确定流体激励和轴系激励对离心泵振动的主要影响,通过对离心泵进行非定常流场计算,分析流体激励和轴系激励诱导离心泵振动特性。选择采用轴系不对中作为激励源,结果表明:轴系不对中时,离心泵在1APF(电机转动频率)处振动响应增强,并出现明显的2APF响应,1BPF(1倍叶片通过频率)处振级和中频段振级几乎无变化;当流体激励并伴有轴系不对中时,离心泵在1APF处和1BPF处出现明显的振动响应,1BPF处的振级与仅轴系激励时相差较大。
车丝机视觉机器人上下料系统仿真设计
周豪, 李兴成, 刘凯磊, 荀康迪, 梁栋
2021, 40(11): 1675-1680.   doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20200279
摘要(25) HTML(6) PDF 0KB(0)
摘要:
以石油套管接箍车丝机视觉机器人上下料系统为研究对象,利用UG和RobotStudio软件建立了接箍车丝机视觉机器人自动上下料系统仿真模型。利用Halcon图像处理软件对抓取工件进行中心定位,并开发了人机交互界面。设计了机器人专用上下料夹具,创建系统Smart动态组件,添加了I/O信号实现设备通讯。编写机器人离线仿真程序,完成机器人柔性上下料系统仿真和优化。仿真结果表明,设计的仿真系统实现了机器人视觉精准抓取工件柔性上下料功能。
移动机器人智能重采样的IRBPF-SLAM算法
槐创锋, 张子昊, 贾雪艳
2021, 40(11): 1681-1687.   doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20200354
摘要(22) HTML(4) PDF 0KB(2)
摘要:
为了提高激光SLAM技术的建图精度,本文提出了一种智能重采样的IRBPF-SLAM算法,算法采用BAT启发式自适应重采样,对小颗粒进行重采样,产生新的解决方案,随机选择最佳解决方案,更新蝙蝠数量,将粒子归一化,优化的机器人状态更新,最后进行粒子重置,其迭代时间可以根据滤波器发散的程度进行自适应调整。此外,将激光传感器改进提议分布融合到算法中,以获得更好的提议分布和建图结果。仿真结果表明,所提出的IRBPF具有更好的准确性、计算效率和滤波一致性。在大型室内空间中,将IRBPF-SALM算法融合到基于ROS为框架下,在阿克曼转向移动平台进行测试,测试结果表明了新方法比原始方法更具优势。
应用证据理论的三缸发动机悬置系统设计及稳定性分析
刘晓昂, 高波, 岳炼, 黄德惠
2021, 40(11): 1688-1694.   doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20200351
摘要(16) HTML(9) PDF 0KB(0)
摘要:
针对基于不确定性参数条件下三缸发动机悬置系统不满足稳健性设计要求问题,提出了一种基于证据理论的悬置系统优化及稳定性分析方法。在考虑了悬置系统参数不确定性的条件下,首先基于证据理论原理并结合遗传算法,对悬置系统参数进行优化设计。然后分析优化后的参数在不确定性条件下悬置系统满足稳定性设计要求的概率累计分布曲线。最后,在不确定参数区间存在波动时验证优化参数的最优性。
六自由度工业机械臂运动学仿真研究
云洋, 宋华, 徐炳吉
摘要(2889) PDF 0KB(976)
摘要:
为了解决传统插补方法机械臂运行缓慢的问题,采用一种构造雅可比函数的方式来对目标曲线进行插补,根据目标曲线计算出曲线上每个点的雅可比矩阵,形成雅可比矩阵函数,再将目标曲线拟合成末端速度函数,进而求得机械臂每个关节的角速度函数。实时计算机械臂的雅可比矩阵,根据机械臂末端需要的速度,计算出每个关节的速度,这样就能保证机械臂末端在工作空间每个位置的速度可控,同时使用KUKA KR30-3工业机器人模型对其进行仿真验证并就其在头盔加工方面进行仿真分析。仿真结果表明,在避开机械臂奇异位姿的情况下,根据末端位置函数能够计算出机械臂每个关节角的速度函数,并且能够保证速度的连续性。
Vine Copula模型的失效动态相关机械系统可靠性分析
胡启国, 周松
摘要(2028) PDF 0KB(762)
摘要:
提出机械系统的失效动态相关可靠性可采用动态Vine Copula模型进行描述。采用Vine Copula函数将复杂多失效相关的机械系统可靠性问题转换为对多个二维动态Copula函数进行分析。利用非参数估计算法,提出经验分布函数-局部极大似然两步法估计动态Copula函数中的时变参数,从而建立动态Vine Copula 模型来描述多失效动态相关机械系统的可靠性;并重点对机械系统的串联体系可靠性进行建模与分析,进而对机械系统的可靠度进行求解。最后通过单级减速器系统的算例验证了所述方法的合理性及有效性。
仿蚕机器人的运动特性分析和仿真研究
孟令森, 吴胜, 王永娟
摘要(1884) PDF 0KB(754)
摘要:
以蚕为典型生物进行观察分析,采用拍摄测量的方法,对蚕的身体做了静态测量,对蚕的运动进行了动态测量,对蚕运动速度进行定量分析,获得了蚕的形态规律特点。采用连杆机构建立了蚕的运动模型,提出了仿生机器人模块化结构方案,在ADAMS软件中建立了其虚拟样机模型。通过仿真计算,实现了仿蚕机器人的运动形态,分析了仿蚕机器人运动过程中关节扭矩的变化情况,制作了二维蠕动样机,并进行了试验。
双驱进给系统同步误差建模与分析
韩兴, 胡小秋, 胡雨伸, 周义成
摘要(1884) PDF 0KB(745)
摘要:
以数控铣床工作台进给系统为研究对象,通过分析双丝杠进给结构机械特性,并考虑工作台所受摩擦力,建立了同步误差理论模型。利用MATLAB/Simulink模块求解,分析结构参数等因素对同步误差的影响趋势。通过实验测得工作台分别在匀速运动和S形曲线运动下的同步误差,并与理论计算相比较。结果表明:进给系统同步误差是由几何误差导致的扭转角和运动过程中工作台两侧结构参数的不同共同作用产生的,所建的模型对同步误差有较准确的预测。
杆长误差对水下扩展机构的位置精度影响分析
安徽, 杜向党
摘要(1658) PDF 0KB(743)
摘要:
由于杆长制造误差等因素的影响,水下探测基阵的扩展机构在扩展运动时会产生位置误差,导致换能器描点轨迹的偏差,影响探测性能。以某水下扩展机构为研究对象,基于封闭矢量法和误差独立作用原理建立了杆长误差下的水下扩展机构位置精度分析模型,研究了实际扩展过程中8个杆长误差及输入角度误差对水下扩展机构输出位置的误差影响,探索了一种杆长误差下的机构运动学分析方法,提出一种在不同加工精度下换能器描点运动轨迹的描述方法。