压电型宏微双驱动精密定位系统点位协调控制

设计了基于压电型微驱动器的宏微双驱动精密定位系统,宏动台由伺服电动机直接驱动,微动台由压电陶瓷驱动器和弹性铰链构成,并由压电陶瓷驱动器驱动。微动台安装在宏动台上,微动台和宏动台是串联关系。宏动台用于实现大行程微米级定位,而纳米级定位由微动台实现。利用基于运动控制卡的开放伺服功能来协调宏微工作台之间的控制,而位置反馈由两个高精度光栅完成,精度检测由激光干涉仪完成。当宏动台运动结束后,微动台根据测得的定位误差做出补偿进给。实验表明,在行程100mm的范围内每隔1mm采集一点,误差控制在±100nm以内。     

压电型宏/微双驱动精密定位机构的建模与控制

提出了基于PZT的串联型宏/微双驱动精密定位系统,宏动台由步进电动机直接驱动,微动台由压电陶瓷驱动器驱动。将微动台安装在宏动台上,宏动台以地面为定位参考物,微动台以宏动台为定位参考物;宏动台实现大行程微米级定位,微动台实现纳米级的定位精度。采用基于机器视觉的视觉伺服来协调控制系统宏动和微动各自的控制部分,将距离信号作为控制阈值,实现整个定位结构的全闭环反馈控制。测试表明：系统的动态以及稳定性良好,工作行程为80mm,定位稳定时间小于40ms,重复定位精度为100nm。     

压电陶瓷驱动器杠杆式柔性铰链机构放大率计算方法

在精密微位移领域,杠杆式柔性铰链机构常被用来放大压电陶瓷驱动器产生的微小位移。在考虑柔性铰链转动中心偏移量的基础上,推导出杠杆式柔性铰链机构放大率计算公式,并采用有限元分析和实验测试进行验证。通过公式计算、有限元仿真分析和实验测试得到的放大率分别为8.31、8.38和8.20,有限元仿真值和公式计算值之间的误差为1％,实验测试值和公式计算值之间的误差为1.3％,证明了计算公式的正确性。     

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。     

穴盘育苗精密播种装置压电振动台特性分析与试验

利用压电元件的逆压电效应设计了一种用于精密播种蔬菜、花卉、林木等微小种子的压电振动台,在外加电场的作用下使压电振动驱动系统产生机械微位移,经位移放大机构放大后驱动种子盘振动,使种子盘上的种子产生有利于吸种盘吸种的沸腾运动。建立了压电振动台数学模型,研究分析了压电振动台的动、静态特性并进行了试验。试验结果表明:当外加电压为90～110 V时,压电驱动系统具有较强的驱动能力,振幅达1.31 mm,机械系统振动响应频率在13～55 Hz之间,且频宽可调(共振频率为25 Hz);压电振动台具有良好的动态特性和较好的播种性能,满足精密播种的农艺要求。     

单相对称型压电驱动器的振动特性分析与研究

为解决双相压电驱动器对频率一致性要求高,以及单相驱动器不易实现双向运动、正反向性能不一致等问题,提出一种单模态驱动且双向运动一致的压电驱动器。该驱动器采用带方孔的对称型结构作为定子部分,并在其中心块两侧黏结沿厚度极化的压电陶瓷,通过给一侧的压电叠堆陶瓷施加电压信号来激发驱动足的法向和切向运动,从而形成扁平的椭圆运动轨迹。而驱动器的双向运动将通过轮换激发两侧的压电叠堆陶瓷来实现。为研究驱动器的驱动机理,建立了定子的有限元模型,采用有限元分析方法对其进行模态、瞬态分析,从而对其振动特性进行分析。然后根据仿真结果加工制造了样机,进行了机械特性实验,从而对其输出性能进行测试和讨论。     

果园实生苗精密播种机覆膜机构的设计研究

根据农艺要求,对本实验室设计的果园实生苗木精密播种机覆膜机的挂膜和压膜机构进行了研究,使该机在覆膜的高度和宽度上可实现调节,以适应不同大小的地块和地膜。铺膜试验表明,该机运行平稳可靠,覆膜效果好,为在寒冷的初春季节实现果园实生苗直播及节约用水量提供了可靠的支持。     

混合驱动平面二自由度五杆机构运动性能分析

对混合驱动二自由度平面五杆机构基于输入输出速度的雅可比矩阵进行了解析推导；在此基础上，分析了机构奇异位形条件。通过雅可比矩阵的条件数，分析机构输出运动的灵巧性。并基于上述方法给出算例的仿真结果。为提高混合驱动平面二自由度五杆机构的控制性能、优化机构设计提供理论依据。     

脚踏式脱粒机驱动机构的优化设计

以南方农村使用的脚踏式脱粒机驱动机构为研究对象,提出了驱动机构的最佳形式和设计要求,用常规设计法作了理论分析和设计计算。并进行了优化设计,取得了满意效果。本方法也适用于以人脚踏力为动力的任何一种机械的动力转换装置。     

基于ADAMS油菜联合收获机割刀驱动机构的仿真

用ADAMS 软件建立了4-LYZ油菜联合收获机横割刀驱动机构(摆环机构)的运动模型和竖割刀驱动机构(曲柄滑块机构)的虚拟样机模型.通过仿真测量得到横、竖割刀驱动机构在运动时对机架的激振力,仿真结果表明:横割刀往复运动时,作用在摆环箱上的载荷为简谐载荷,Fx的幅值为3 200N,且远远大于Fy;竖割上下运动时作用在割台框架上的激振力呈余弦变化Fy远远大于Fx,且Fy的幅值为2 637N.该仿真结果为割台框架的动力学分析提供了依据.     

变杆长/变扭角空间机构的位置分析

针对某些工程由于受机构固定构件的限制而难以完成的问题,给出了一种新型空间机构,该机构能够在工作中改变某个参数的运动规律而实现所需的特殊空间轨迹。利用向量回转法建立了该空间机构睁数学模型,调用Matlab函数分别对变杆长RRRSR—l2机构和变扭角RRRSR-α1,机构进行了位置分析,解出并利用绘图函数表达了两机构同一杆上同一点的轨迹曲线,并进行了分析比较。     

2T1R并联机构位置及奇异性分析

基于有序单开链单元原理提出了一种两平移一转动(2T1R)并联机构.进行了机构的自由度和运动输出特性分析;同时对机构的位置进行了分析,求出动平台位置的正、逆解析解;并对机构的奇异性进行了研究,讨论了机构的几种奇异位形,通过Matlab软件编程,绘出机构奇异时动平台的位置随姿态的变化情况.     

两平移一转动并联机构位置及工作空间分析

分析了一种两平移-转动并联机构,求出其运动学正解和反解的封闭解,系统讨论了该机构的工作空间及转动能力,为该机构工作空间综合提供了依据。与其他类似机构相比,该并联机构结构简单,位置分析求解容易,易于实时控制,可广泛应用于工业装配机器人、微动机器人、虚拟轴并联机床和多维减振平台等领域。     

履带式全喂入联合收割机切割器新型驱动装置设计

研究设计了往复式切割器新型驱动装置,用于全喂入稻麦联合收割机双动刀切割器.研究表明,利用双层联动摇杆机构可减少位于收割外侧的驱动机构宽度,不影响联合收割机下田作业时开道;利用杠杆支点两端运动方向相反的力学原理,可带动上下动刀做反方向同步运动;通过机构综合确定联动杆尺寸,可使上下动刀驱动销获得绝对值相等的运动速度,从而保证了双动刀往复式切割器实现方向相反、速度相等的切割运动.     

Delta并联机构正向运动学标定方法研究

为提高Delta操纵机构位置测量精度,提出了一种离线参数辨识标定方法.根据机构结构和运动学模型,对影响操作端精度的各项误差源进行分析,建立了含误差参数的正向运动学模型;通过分析各项误差源对操作端位置误差的影响,发现12项装配误差对操作端的位置影响较大,提出对运动学模型中的装配误差进行参数辨析,以此修正正向运动学模型;试验结果表明,标定后的Delta机构提高了位置重复测量精度.     

含折展平台的多模式移动并联机构设计与运动特性分析

为使移动机器人能更好地适应丘陵山地等农业环境,以具有较大折展特性的8R机构为平台,构造一种含折展平台的多模式移动并联机构,作为可用于农业环境作业的移动机器人搭载平台,通过分析平台折展过程中折展率变化规律,确定最优折展平台参数.对因折展产生的多种运动模式,通过螺旋理论和图论法绘制机构的旋量约束拓扑图,以此求出机构各运动模...     

3-UrSR 6自由度并联机构位置分析

提出一种采用球面2自由度五杆作为驱动装置的3 - UrSR并联机构.对该机构自由度进行了计算,对机构的位置反解进行了分析和研究,并列出了正解的约束方程组.最后用反解验证了正解的正确性,给出了该机构的位姿分析的数值仿真实例及图形.     

离地高度可调的减振式履带驱动机构设计

履带式农田作业车由于其优异的通过性与稳定的行驶性能,被广泛使用于南方丘陵地区。针对传统履带底盘采用刚性悬架,无法调节离地高度,行驶时乘坐舒适性较差的问题,设计了一种离地高度可调的减振式履带驱动机构。该机构采用分离式设计,将整个驱动机构分为上层承载架与下层行驶架,通过在上、下层之间设置液压缸与弹性元件,达到在一定区间内调节车辆离地高度与减少车身振动的目的。通过对关键部件进行重点设计,并对其工作过程进行简要分析,该机构在理论上能达到设计要求。     

多连杆机构内燃机运动部件的有限元分析与优化

利用现代CAD技术和FEM技术,建立了新型多连杆机构内燃机主要运动部件的Pro/E实体模型和有限元分析模型,并在此基础上应用有限元方法进行了强度和刚度的计算分析与优化。应用ANSYS程序确定了各种因素对新型连杆机构主要运动件应力集中发生的位置以及最大变形位置的影响。结果表明:利用参数化建模方法,对连杆机构零部件进行结构优化设计,使连杆机构在保证加工精度和可靠性的前提下,不仅强度和刚度满足要求,而且可实现最大限度的节省材料。     

双动刀往复式切割器驱动装置设计

设计了全喂入稻麦联合收割机双动刀往复式切割器驱动装置.结果表明,利用双层联动摇杆机构可缩小位于收割台外侧的驱动机构宽度,不影响联合收割机下田作业时开道;利用杠杆支点两端运动方向相反的力学原理,可带动上下动刀做反方向同步运动;通过机构综合求得的联动杆尺寸可使上下动刀驱动销获得绝对值相等的运动速度,可满足双动刀往复式切割器实现方向相反、速度相等的切割运动.