基于压电作动器驱动的微操作机构设计与运动控制

设计了一种由压电作动器驱动的微操作机构。基于柔顺机构原理设计了桥式位移放大机构,以改善压电作动器的输出位移。利用伪刚体法和Euler-Bernoulli柔性梁理论建立微操作机构的静力学模型,并通过Lagrange方法推导出其动力学方程,进而获得机构的自然频率。借助于差分进化算法进行柔性铰链几何尺寸优化,并与计算机有限元仿真分析进行交叉验证。最后,实验验证了所提出微操作机构能够获得位移放大倍数为9.8和行程为180μm;在基于观测器PID控制下,机构位移均方根误差和最大位移误差分别为0.071、0.128μm。本文提出的微操作机构具有精度高、鲁棒性强的运动效果。     

基于多体理论的数控机床精度逆设计方法

为使机床精度设计有定量的理论数值供参考,依据线性空间集合与映射的数学理论,以多体系统误差建模理论为基础,建立了机床几何误差综合作用时的产品加工质量近似模型。运用蒙特卡罗法对满足加工精度要求的产品进行关键参数数据抽样,从而依据近似模型逆向推导数控机床各轴几何精度。以螺旋锥齿轮铣齿机各轴精度逆设计为例,近似模型以显式的方式揭示了机床几何误差和齿面加工误差间的定量关系,可有效地依据齿轮精度要求逆向推导机床各轴几何精度。     

打结器支架精铸毛坯误差分析与五轴数控加工方法

针对打结器支架铸造毛坯存在误差、支架结构复杂、难以加工成型等问题，为了减小支架毛坯铸造误差对加工质量的影响，基于三维扫描技术对打结器支架毛坯进行逆向检测与分析，得到同一批次铸造支架毛坯的误差分布规律。通过推导不同空间坐标系下的轴孔中心坐标变换规律，提出一种支架轴孔加工位置偏离理想位置的调整方法。针对打结器支架的5个空间交错轴孔和1个凸轮曲面，设计了打结器支架的专用夹具，制定了五轴数控加工工序，通过一次装夹可完成5个空间交错的轴孔和凸轮曲面的加工。将加工成型的支架和其他零部件组装成打结器，进行了方草捆打结试验，结果表明，打结器支架上各轴孔的相对位置与角度关系准确，打结动作精准、可靠，支架加工成品率为99%，方草捆成结率为100%。     

基于遗传PID的播种机排种器数控加工误差优化研究

为了提高排种机排种器的排种盘的加工质量,在排种盘的加工工艺设计过程中引入了遗传和PID算法,通过遗传算法对PID参数的整定,提高了PID控制器的控制精度,并利用遗传PID算法对加工误差进行反馈,降低了排种盘的加工误差.为了验证加工工艺的优化效果,采用仿真模拟的方法对PID控制器的响应速度和精度、加工实时误差进行了计算,...     

神经网络在铲式成穴器穴孔长度试验中的应用

在对铲式成穴器穴孔长度进行二次通用旋转组合试验设计的基础上,引入基于人工神经网络的数据处理方法。分析结果表明,BP神经网络对试验结果拟合模型的相对剩余误差比回归模型拟合的相对剩余误差小,拟合精度高于回归模型,为铲式成穴器成穴质量的试验研究提供了新的数据分析方法。     

农机部件加工模型误差补偿技术的研究

随着近年来科学技术的不断进步与发展,机械化设备对零部件要求越来越高,仅仅是依靠优化生产环境、强化数控机床刚度和提高装配精度等方法,已经无法满足企业对零部件精度的要求。几何误差补偿技术不需要对机床进行改造,就能大幅度地提高机床生产零部件的精度,近年来成为提高加工机床制作精度的主流方法。为此,根据几何误差相邻体间位置关系和误差分析方法,设计研究了一种加工模型误差软件测量和补偿系统。该系统能够准确对机床定位和方向间隙误差进行补偿,大大提高农机零部件加工机床的定位与运动精度,可大幅度提高加工质量。     

数控机床小模数齿轮传动误差补偿方法设计

数控滚齿机作为工业加工领域中重要的齿轮加工机床,其加工精度对产品的质量具有较大的影响.受到加工条件与环境的影响,滚齿机的小模数齿轮在传动过程中会产生一定的误差,降低了数控机床的加工精度.为此,提出了以数控机床小模数齿轮传动误差补偿方法改善这一问题.首先,根据滚齿机滚刀轴与工件轴的运动关系,建立滚齿机传动误差模型;然后,...     

数控加工中心空间误差场建模与仿真软件设计

针对数控加工中心中存在影响加工精度的几何误差问题,进行了空间几何误差场建模分析并设计了一种通用的空间误差场仿真分析软件。首先,基于多体系统理论对几何误差元素进行了分析,根据加工中心拓扑结构建立了空间误差场模型,模型与加工中心的工件链和刀具链中的运动轴类型和位置密切相关。为了方便分析不同类型加工中心的误差场,基于Visual Studio平台设计了三轴数控加工中心通用的空间误差场仿真软件,可实现加工中心误差场的可视化,同时可针对工件的加工代码生成补偿后加工代码,有利于加工中心的结构设计和后续误差补偿。最后将误差场仿真软件应用到Carver800T型立式加工中心。结合测量得到的误差项数据对加工中心工作空间误差场进行分析,得到工作空间误差分布曲线以及整个工作空间的误差场分布,同时得到工件补偿加工代码,为该加工中心的精度提高和误差补偿提供了依据。     

细长轴加工误差补偿原理

通过对细长轴在切削加工过程中受力和受热变形简化模型的分析,运用弹性力学和传热学理论,建立由切削力、工件自重和切削热引起的轴加工误差数学模型,并运用误差补偿技术适时修正加工误差,有效地提高细长轴的加工精度.     

基于瞬时切削力和实体模型的三轴铣削仿真与试

引入加工面生成点概念，提出基于瞬时切削力的刀具变形计算和变形刀具移动扫描体的实体建模方法，通过布尔运算生成包含有几何与物理误差的仿真加工模型, 以图形动态显示仿真加工模型的生成过程，并给出精确测量仿真加工模型的方法; 采用PARASOLID建模核心和OpenGL对上述算法完成系统实现。仿真和实际加工试验结果表明，最大仿真误差为0.012mm、最小仿真误差为0.004mm，平均仿真误差为     

AquaCrop模型的适用性及应用初探

AquaCrop模型是FAO新推出的以水分为驱动的作物生长模型。为了评价其在华北地区的适用性,于2009-2010年在中国水利水电科学研究院大兴试验站进行了夏玉米水分处理试验,其中2010年的试验数据用于参数率定,2009年的试验教据用于模型验证,并在此基础上对模型参数进行敏感性分析。结果表明,AquaCrop模型能够...     

绿豆种子离散元仿真参数标定与排种试验

为提高绿豆精密排种过程离散元仿真模拟试验所用仿真参数的准确度,进一步优化排种部件,基于绿豆种子的本征参数,采用Hertz Mindlin with bonding粘结模型建立种子仿真模型,分别采用自由落体碰撞法、斜面滑动法、斜面滚动法对绿豆种子与接触材料(有机玻璃、Somos8000树脂)间仿真参数进行标定,结果表明：绿豆与有机玻璃碰撞恢复系数、静摩擦因数、滚动摩擦因数分别为0.445、0.458、0.036,与Somos8000树脂碰撞恢复系数、静摩擦因数、滚动摩擦因数分别为0.434、0.556、0.049。以种间接触参数为因素,以实测堆积角与仿真堆积角相对误差为指标,进行了最陡爬坡试验、三因素五水平旋转组合设计试验,以最小相对误差为优化目标,对试验数据寻优分析得到：绿豆种间碰撞恢复系数、静摩擦因数、滚动摩擦因数分别为0.3、0.23、0.03。对标定结果进行排种验证试验,结果表明：仿真试验漏吸率与台架试验漏播率最大相对误差为4.71%、重吸率与重播率最大相对误差为4.94%、单粒率与合格率最大相对误差为0.98%,证明标定结果可靠。该研究结果可为绿豆精密排种装置的设计与仿真优化提...     

基于动网格的上游泵送机械密封性能参数分析

为了准确获得上游泵送机械密封的液膜厚度,采用Pro/E软件建立螺旋槽上游泵送机械密封的三维参数化模型,应用Fluent软件的动网格技术,同时考虑空化的影响,对机械密封微间隙内流场进行了数值模拟.将得到的液膜厚度与有关文献的测试结果进行对比分析.在同时考虑空化模型和动网格技术的基础上,计算分析了工况参数对液膜刚度和泄漏量的影响.结果表明,应用动网格计算的液膜厚度与测试结果所获得的结果基本一致,最大相对误差为19.6%,最小相对误差为0,平均相对误差为8%,从而验证了动网格技术在机械密封内流场模拟中的可行性;机械密封内流场计算应当考虑空化问题,才能得到比较真实的内流场特性;液膜厚度、泄漏量和液膜刚度随着转速、介质压力的增大而增大,端面螺旋槽在产生泵送效应的同时也产生动压效应.     

河套灌区永济灌域地下水数值模拟

以内蒙古河套灌区永济灌域为研究对象,采用Visual Modflow软件建立了地下水三维非稳定流模型,运用手动调参和Pest模块调参相结合进行参数率定,选取的14口观测井的观测值和模拟值趋于一致,表明本文率定的参数合理,具有较高的精度。利用该模型模拟了不同开采方案下的地下水埋深变化,同一开采条件下,灌区南部地下水位埋深下降相对北部和中部较小,可适当加大南部的地下水开采量来减少引黄灌溉,该模拟结果存在一定的实用价值。     

加工误差影响柔性铰链机构位移性能的有限元分析

提出一种柔性铰链机构的参数化有限元建模方法,利用有限元软件ANSYS提供的参数化程序设计语言APDL编制程序,在ANSYS中自动生成有限元分析模型。采用该方法分析了柔性铰链最小厚度,切割半径、宽度的加工误差,以及切割圆弧轴心线绕x轴、y轴、z轴的转角误差对柔性铰链机构位移性能的影响情况。分析结果表明,柔性铰链最小厚度的加工误差是对柔性铰链机构位移性能影响最大的因素。     

石羊河下游民勤县地下水水位时间序列模拟

采用时间序列分析法对位于石羊河下游的民勤县地下水水位进行了模拟预报。结果表明,模型总体拟合较好,精度较高,平均相对误差仅为0.086%。但由于人类活动影响加剧,总体上模型预报值较实际值偏大,尤其表现在水位极小值处。因此,随着开采量的不断增大,为了提高预报精度,需要随时对模型进行修正。同时针对水位下降过快的现状,有关部门应采取相关措施进行遏制。     

基于粒子群算法的圆柱度误差评定方法

根据最小区域条件，建立了圆柱度误差的数学模型以及优化目标函数和适应度函数，阐述了粒子群优化算法的原理和实现方法，然后根据粒子群算法优化求解。实例表明，该方法对于圆柱度误差评定等非线性优化问题能得到全局最优解，粒子群优化算法的计算精度与其他满足最小条件的计算方法相比略有提高，且参数设置少，计算速度快，可用于三坐标测量机等测量系统的圆柱度误差测量后的数据处理。     

槽轮式补饲机颗粒动力学数值模拟与试验

为研究槽轮式补饲机颗粒饲料的排料特性,采用Hertz-Mindlin 无滑动接触模型,分析颗粒的碰撞接触力和阻尼力,建立颗粒饲料的平动运动和滚动运动方程,并采用离散元方法,数值模拟槽轮转动时颗粒群的速度分布、运动规律及单个颗粒与槽轮中心轴的距离,定性描述槽轮转速对颗粒速度分布、带动层厚度、槽轮充满系数的影响。采用临沂永澳700和永澳997颗粒饲料对四槽轮式补饲机的排料特性进行试验,得到槽轮充满系数随着槽轮转速的增加而减小,并且槽轮转速对充满系数有显著影响。同时,进行四槽轮补饲机的定比例和定量投料试验,经检测,投料计量误差最大值为1.13%,最小值为0.56%,平均计量误差为0.83%,颗粒饲料的掺混质量良好。     

梯形渠道圆柱形量水槽水力特性数值模拟

采用RNGk-ε紊流模型及VOF方法处理自由水面,数值模拟了梯形渠道圆柱形量水槽三维水流运动。通过对多个流量情况的计算,获得了驻点水深、水面位置、三维水流流态等圆柱形量水槽水力特性。数值模拟的自由水面位置、三维水流流态与试验结果基本一致,驻点水深的计算值与实测值的最大相对误差为4.11%,最小相对误差为0.53%。研究表明,采用的数值模拟方法,能够有效地模拟圆柱形量水槽水力特性,模拟精度能够达到量水设备要求的精度。     

基于激光测距的手持式厚度测量仪系统设计

为实现在工业生产中对板材或筒状等物体的厚度测量,提出了一种基于激光反射测距的厚度测量技术,实现对不同厚度竹板或竹筒的测量,同时也可应用于其他工业生产中钢材等物体的厚度测量。基于卡尔曼滤波算法解决手持过程中造成数据抖动的问题。同时使用无线通信功能,将测量的数据上传到靠近的服务站存储,利于装置下一步整合开发。试验表明,该系统测量最大误差1.5%,平均误差＜1.0%,能够以低成本、高效率、高精度和无接触的方式实现对竹筒厚度的测量。