基于连续多点成形原理的旋压成形技术

介绍了传统的旋压工艺,提出了基于连续多点成形原理的旋压成形工艺,对工作旋轮的布置和驱动方式进行了探讨,研制出高效旋压成形装置,在所研制的旋压成形装置上成形了大量的实验件,实现了圆形板料件的高效旋压成形,为建立新型高效旋压成形的基本理论,解决柔性旋轮结构设计与控制点设置、自动控制系统的控制模式及探索技术参数作必要的准备工作.     

整体式无心轴托辊缩颈旋压工艺参数的确定

缩颈旋压工艺是制造无心轴托辊的最佳方法之一 ,而旋压力、旋压道次及轨迹、旋压速度和旋压温度等是旋压成形工艺中重要的工艺参数。采用变形材料均一、各向同性以及变形前后材料体积不变的原则 ,推导出旋压力的公式并给出了实验的简化公式 ;在旋压周向、径向变形分析的基础上 ,确定了旋压道次、运动轨迹和进给速度的选用原则 ;在旋压温度为 10 5 0± 5 0℃时 ,托辊旋压成形最为有利。     

拖拉机自动导航摩擦轮式转向驱动系统设计与试验

针对农机导航系统中使用传统拖拉机前轮转向驱动子系统机构复杂、装卸不便等问题,设计了一种摩擦轮式转向驱动系统。摩擦轮式转向驱动系统主要由驱动装置和相匹配的自适应模糊转向控制器组成。驱动装置采用平行四连杆机构以实现工作模式的快速切换,使用夹持固定方式实现便捷装卸。搭建了试验台架以获取摩擦轮驱动装置的滑移特性数据。同时设计适用于该驱动装置的自适应模糊转向控制器,基于液压系统离散传递函数和滑移特性数据建立了驱动系统递推仿真模型,采用该仿真模型构建遗传算法参数优化器对控制器参数进行在线优化。进行了仿真模型验证试验、遗传算法参数优化器性能对比试验和驱动系统性能试验,结果表明:仿真模型与实际系统基本一致;经过遗传算法参数优化后控制器阶跃响应上升时间减少15%,稳态误差达到3%标准所需调节时间减少29%,消除了振荡现象;所设计驱动系统的20°阶跃响应平均绝对稳态误差为0.197°,平均上升时间为2.0 s,稳态误差达到3%标准的平均调节时间为2.4 s,拖拉机前轮控制效果良好。应用试验表明驱动系统能基本满足拖拉机配套2BFQ-6型油菜精量联合直播机机组自动导航作业要求。     

壳体旋压成形力、扭矩和功率的实验分析计算

通过分析影响壳体旋压工艺变形力的主要因素,得到了确定旋压工艺力的基本方法.利用自行设计的测试装置,测出旋压过程中3个方向的分力Px、Py、Pz值,并由旋压的不同工艺参数得出了相应的力一行程曲线.对实验数据进行处理,分别归纳出了单工序、多工序及锥形壳体旋压等情况下各分力的计算式及扭矩、功率的计算方法,运用该方法对厚度为2 mm的铝合金和20钢板材进行实验检测及计算,所得结果误差均在10%以内,平均误差5.6%.     

双向电液比例张力绞车的直接自适应鲁棒控制

设计了基于比例溢流阀调压回路的双向电液比例张力绞车,并进行了理论分析。针对液压系统的不确定性因素以及卷绕机构参数变化对张力控制的影响,提出了直接自适应鲁棒电液张力控制方法,并用张力负载模拟试验系统进行了研究。理论分析与试验均表明,对于具有不确定性因素的张力跟踪控制,所设计的电液张力绞车及其控制策略,具有良好的控制性能。     

面向机器人抓取的小型直线串联弹性驱动器设计与控制

面向机器人力控自适应抓取,设计一种微型直线串联弹性驱动器及其机电一体化系统。开展非线性校正试验,采用BCM法对微型直线串联弹性驱动器感知系统进行校正,以提高力控系统测量精度。基于双位移传感器构建驱动力、位移同步感知方法,并开展模型辨识试验建立目标变形轨迹及驱动力观测模型,根据目标变形轨迹模型建立驱动力PID控制策略。开展阶跃力控与自适应抓取试验,优化力控制器参数并研究串联弹性力控自适应抓取特性。试验结果表明,建立的微型串联弹性驱动器具备感知驱动一体化特性,可在无力传感器的情况下实现驱动力准确感知与控制。微型串联弹性驱动器力控超调量极低,当目标驱动力幅值为15N时,超调量为0.6%。在机器人力控自适应抓取试验中,指尖抓持姿态可通过驱动力控制实现调控,使指尖抓持力方向指向物体质心,从而达到增强抓持稳定性的目的。     

玉米定向种子带恒张力卷绕系统自适应模糊PID控制

在玉米定向种子带的卷绕过程中,种子带的张力控制影响到种子带的质量。为此依据玉米定向种子带的要求,建立恒张力卷绕系统的传递函数,利用模糊控制技术实现玉米种子带的恒张力卷绕控制,创建了模糊自适应PID控制器,利用Matlab对其进行仿真,得到了较为合理的模糊控制算法,并将模糊控制算法通过西门子S7-200型PLC为核心的硬件控制电路应用于实际的张力控制,并进行了实际的卷绕试验。试验结果表明:模糊PID控制器与传统PID控制器相比,具有更好的动态稳定性和跟踪性能,张力产生阶跃时,系统过渡时间约为2 s,超调量在1.2%内,能够较好地满足种子带的卷绕要求。     

数控线切割加工模具曲面装置的改造研究

在线切割旋转曲面加工概念的基础上,提出了线切割加工模具零件曲面的一种新方法.介绍了对数控线切割机床增加一个旋转主轴系统的改造方案,设计了一套可行的旋转主轴系统;对电极丝的恒张力机构进行了研究和改进.研究表明,利用新增加的旋转主轴系统,不仅可以加工大锥度的圆台,还可以加工形状复杂的空间曲面零件.为解决快走丝电火花线切割加工空间曲面的难题打下基础,该改造研究具有较高的应用和推广价值.     

自平衡可原地回转式防绞机身驱动机构研究

针对清淤疏浚环境中水生植物密集、淤泥粘度大以及输送管道对设备行进阻力等问题,设计防绞驱动系统,鉴于轴流式推进器工作原理与螺旋桨式推进器的差异,设备采用两个小型的轴流式推进器,设计可原地回转式推进运动装置,研究轴流式喷水推进泵进水流道的性能,实现小半径转弯和原地回转;设计浮箱与可旋转浮体相配合的自适应平衡装置,研究驱动装置与控制系统的布置方式,解决侧倾角度在60°以下时的自适应调整,实现清淤清浮疏浚机器人的自平衡运行。     

电动汽车用内置式永磁同步电动机精确转矩控制方法

提出一种基于转矩观测器的电动汽车内置式永磁同步电动机精确转矩闭环控制方法。通过内置式永磁同步电动机数学模型的建立,分析了基于Popov超稳定理论的模型参考自适应参数辨识方法,为了提高系统的响应速度,提出和采用了极点配置法。研究了自适应模型控制参数对MRAI系统响应时间的影响,并进行了验证和理论分析。仿真和实验结果表明辨识出的永磁体磁通和定子电阻较为准确,转矩观测器可以根据辨识出的永磁体磁通对实际的转矩进行估算,以此和转矩命令值构成转矩闭环控制,从而在永磁体磁通发生变化时提高驱动系统的转矩控制精度,改善电动汽车驱动系统的性能。     

筒形件强力旋压成形特点及变形规律

强力旋压是制造薄壁筒形件的一种高效加工方法。其按旋轮进给方向与毛坯材料流动方向的异同分为正旋和反旋,包括起旋、稳定旋压和终旋3个阶段,成形中的工件可划分为3个区域,即未成形区、成形区和已成形区,材料所受到的应力、应变在不同阶段也具有不同的特点。由于受到的影响因素众多,在强力旋压成形过程中通常存在着一定的生产缺陷。为此,分析了筒形弹力旋压成形特点及变形规律。     

尺蠖型超磁致伸缩旋转驱动器驱动信号设计与试验

为了解决传统的“信号发生器+功率放大器”产生的信号无法满足尺蠖型旋转驱动器多路、正方波波形需求的问题,设计了一种通过Cmos控制脉冲模块“通-断”时机的信号控制器,从而得到特定时序的3路正方波信号。通过这种方案得到的3路驱动信号为正方波电流信号,从而避免了超磁致伸缩材料的“倍频”现象的发生。通过设置信号周期、占空比和延迟等参数,能够输出设定时序的三路正方波驱动信号。根据电压定律,将正方波简化成阶跃波形,建立了驱动信号的电流模型,并进行了参数辨识。在工作频率范围内,电流解析式能准确地表示电流信号。搭建试验平台进行了试验测试,试验结果表明,在工作频率范围内,信号控制器输出的正方波波形优于“信号发生器+功率放大器”产生的方波信号,设定的3路信号能够驱动尺蠖型旋转驱动器产生步进旋转运动。通过优化驱动信号时序,将旋转驱动器最大工作频率由160Hz提至210Hz。     

基于模糊自适应PID的育果袋机纸带张力控制研究

育果袋机运行过程中对纸带张力的大小和稳定性有严格要求.为此,将模糊自适应PID控制器应用于张力控制系统并采用磁粉制动器作为执行部件,在建立张力控制数学模型的基础上,对控制器的结构和控制规则进行分析.利用MATLAB对系统进行仿真,证明该方法既满足育果袋机对纸带张力的要求,又具有快速响应、超调小的优点,是一种实用、先进、智能化的纸带张力控制方法.     

驱动式马铃薯中耕机的设计与仿真分析

针对我国传统中耕机械存在的碎土效果不理想、易缠绕堵塞的特点,设计了一种驱动式马铃薯中耕机。该机能够一次性完成垄间松土、碎土、除草及培土等作业。对中耕机旋转单体中的碎土刀进行受力、刀的排列等分析,并通过ANSYS软件对旋转单体进行运动仿真。仿真结果总变形和等效应力验证了旋转单体的可靠性,证明了该机具可以实现深松、碎土等工作过程。机具结构设计合理,为中国北方等粘重土壤地区的中耕作业提供了技术支持,也为马铃薯中耕机的设计改进与优化提供了理论支撑和技术参考。     

秸秆育苗钵旋压成型制钵机的研制

为解决现有制钵机热压成型时温度和压力难以控制、钵体成型不均匀、强度差等问题,研制一种秸秆育苗钵的旋压成型制钵机。文中论述旋压成型制钵机的基本结构组成、工作原理及性能参数,以及在研制过程中几个关键技术方案的确定。通过对样机进行实际试验证明样机能够满足设计需求和实际生产的要求。     

主/从机器人系统设计与双向伺服控制

建立了主／从异构式机器人力反馈遥操作控制系统。主操作系统采用2个2-DOF操作手,分别采用伺服阀控制液压马达获得2个解耦的旋转自由度。用力信息对伺服阀进行控制以驱动主操作手运动,解决主手操纵力不能直接驱动主操作手液压马达的问题。从机器人为4-DOF串联关节型四自由度机器人,采用比例方向阀控制。分别采用力反射伺服型和力对称型双向伺服控制策略,对主／从机器人系统进行遥操作力反馈双向伺服控制实验研究。验证了本设计的主操作手结构的合理性,力对称型双向伺服控制策略具有较好的控制性能。     

基于NNFFC的数控机床进给驱动系统动态性能优化

考虑机械传动环节结构柔性对进给驱动系统整体动态性能的影响,首先构建滚珠丝杠进给系统状态空间模型,在此基础上,基于数字化模块仿真,进一步实现与伺服控制系统的集成建模,并通过实验对集成模型进行了验证。在此基础上,鉴于级联控制及其动态特性非线性特征下伺服控制参数最优值并不固定,通过控制参数值优化选取对进给驱动整体动态性能进行优化具有一定的局限性,提出神经网络自适应电流与速度前馈控制设计策略(NNFFC),基于控制参数时变最优参数组合自适应调节与电流速度前馈,对滚珠丝杠进给驱动动态响应性能进行优化,优化后整体进给驱动系统跟随误差由0.252 6降为0.111 5,干扰峰值由0.019降为0.007 0,上升时间由原来的0.128 3 s减少为0.107 5 s。     

温度体动网格方法的旋转变形能力

动网格方法的旋转变形能力取决于动网格模型对旋转变形的传递方式.以运动边界分别占计算域外边界5%与20%的旋转圆柱为例,将温度体动网格方法、弹簧法和弹性体法对旋转变形的传递方式进行比较,探讨影响动网格方法旋转变形能力的根本原因.采用温度体动网格方法和弹簧法（包括传统弹簧法和改进弹簧法）分别生成翼型不同旋转角度下的动网格,对生成的动网格质量进行比较,进而对不同动网格方法的旋转变形能力进行分析.结果表明：温度体动网格方法与弹簧法和弹性体法对旋转变形的传递方式不同,它通过引入旋转映射,使运动边界的旋转信息正确有效地传递到整个计算域;温度体动网格方法单步生成翼型90°大角度旋转的动网格质量比传统弹簧法和改进弹簧法多步生成翼型小角度旋转运动的网格质量好,具有更优的旋转变形能力.     

基于3D打印的柔性机械手研制及试验研究

果实采摘是农业种植生产过程中最耗时费力的环节。为了实现果实的良好抓取,本研究设计了一款结构精简、具有自适应性的柔性机械手。该机械手由柔性手指、气动元件、手腕和底座组成,基于3D打印制作,装配简单。其中,气动元件和柔性手指由柔性材料TPU和PLA打印而成,手腕为具有柔性的一体件打印而成;利用气动元件的伸缩功能实现对手腕的驱动,带动柔性手指自适应变形抓取果实。结合常曲率变形和D-H坐标法建立了单手腕的运动学模型。在此基础上,进行了柔性机械手功能性验证试验和安全测试试验。试验结果表明,柔性机械手具有适应果实的形状进行自适应抓取的功能,对表皮较为脆弱的果实没有损伤;气动元件满足使用要求,可以完成对手腕的动作驱动。研究结果将为机械手柔性抓取结构的设计提供参考价值。     

基于Lucidshape的AFS光型分析

自适应前照灯系统(AFS)能够根据汽车夜间行驶时的速度、方向盘的转角、路面状况和天气条件自动地调整前照灯旋转角度来改变光型,提高驾驶的安全性和舒适性.主要通过Lucidshape光型分析软件建立投影型前照灯模型;模拟、分析AFS光型特点,有利于灯具的设计,提高产品效率和质量,缩短AFS开发周期.