基于PSO算法的直接进给轴摩擦特性研究

直线电机驱动的进给轴在进给过程中易受到导轨滑动摩擦特性影响而存在高度的非线性特性,非线性摩擦是影响直线电机驱动的伺服系统动静态性能的主要因素。提出了一种新型的直接进给轴非线性摩擦迟滞模型,并给出该摩擦模型的参数辨识策略,建立了直接进给轴摩擦非线性迟滞特性的综合数学模型,并在建立的数学模型的基础上建立了基于Simulink的仿真模型。以基于电流反馈检测为手段,采集了位移和所对应迟滞摩擦力的样本点。以采集的样本点为基础,给出了通过粒子群算法(PSO)辨识摩擦迟滞模型的方法。最后,通过Simulink仿真平台验证了所提出的的摩擦迟滞模型和模型参数辨识方法的准确性。仿真结果表明,辨识的摩擦模型能准确的反映直接进给轴的摩擦分布特性,提出的直接进给轴迟滞摩擦模型参数辨识方法具有可行性。     

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。     

基于Kriging元模型的机床进给驱动系统动态特性优化

提出一种基于改进Kriging元模型的机床进给系统动态特性优化方法.在推导滚珠丝杠副动力学模型,建立准确进给驱动多柔体模型的基础上,在实际装配边界条件下,以立柱为设计对象,以刀具位置中心点的振动加速度最大偏离比为动态特性直观评价指标,采用可信参数更新元模型对进给系统的动态特性进行优化,在不增加质量的前提下,刀具位置中心点的进给向振动加速度最大偏离比降低了8.7％,从而最终实现立柱结构改进、伺服电动机至刀具端的进给系统的动态特性改善.     

汽车变速器壳体频率响应特性仿真分析研究

针对汽车变速器壳体局部变形失效的问题,提出一种基于变速器壳体关键点的动态刚度评价方法。以某前橫置变速器壳体为研究对象,借助于Radioss仿真软件,通过原点动刚度分析,获得轴承孔处的动刚度特性,从中获取未达到刚度目标的频率区间。针对未达标的频率区间进行模态分析,得到变速器后壳体尾部的振幅较大。研究表明:在频率300~350 Hz范围内,输入轴和输出轴右轴承孔动态刚度不足,变速器后壳体尾部振幅较大,基于变速器壳体关键点的动态刚度评价方法能直接反应壳体结构与变形的关系并准确找到壳体局部変形部位。     

基于有限元分析的直接进给轴热变形研究

以直线电机直接进给轴为研究对象,预测了直接进给轴的热变形。搭建直接进给轴温度测量系统,采用温度传感器测量了直接进给轴的测点温度。为了精确分析由于温度产生的热变形,给出了ANSYS有限元模型中热行为参数的确定方法,建立了直接进给轴热变形的有限元分析模型。结合有限元模型探究直接进给轴热变形随温度变化的规律,为后续直线电机综合热补偿提供参考。     

基于模糊辨识的直线电机进给轴摩擦辨识

直线电机驱动的进给轴在进给过程中容易受到导轨滑动摩擦特性影响而存在高度的非线性特性,给进给轴的高精度跟随控制带来困难。研究给出一种基于模糊辨识的直线电机驱动进给轴摩擦辨识策略,以直线电机驱动进给轴为研究对象,给出了基于电流反馈为手段的样本数据采集方法,应用基于数据驱动的模糊辨识方法辨识摩擦模型,构建了直线电机驱动进给轴的摩擦仿真系统。以直线电机驱动进给轴为研究对象构建实验平台,仿真和实验结果表明提出的摩擦辨识方法能精确地辨识直线电机驱动进给轴的摩擦模型。     

基于综合指标的机床滚珠丝杠进给系统动态性能优化

建立了滚珠丝杠进给系统理论动力学模型并对其响应传函特性进行分析,构建了基于数字化模块仿真的滚珠丝杠进给驱动系统集成模型,提出了基于扩缩式控制优化模型的滚珠丝杠进给驱动动态性能优化方法,构建面向综合指标评价的可扩缩式动态性能指标评价函数,根据动态性能优化要求实时建立动态性能综合评价指标函数,通过运动路径规划定义,借助遗传优化算法,实现面向可扩缩式综合指标评价的滚珠丝杠进给驱动系统动态性能优化。通过实验测试与实例分析,验证了前述滚珠丝杠进给系统理论动力学建模、基于数字化模块仿真的滚珠丝杠进给驱动系统集成模型、基于扩缩式控制优化模型的滚珠丝杠进给驱动动态性能优化方法的正确性。     

基于直线电机的直接进给轴热变形研究与分析

针对直线电机初级线圈发热引起的温升容易导致进给机构产生热变形,且进给驱动在全行程内呈现不同特性等情况,对直线电机全行程直接进给轴的热变形建模,探索建立直接进给轴的热变形有限元模型,分析直接进给轴全行程上的热变形规律,采用热变形有限元模型和支持向量回归机相结合的方法,构建直接进给轴以温度和位置为变量的全行程热变形预测模型,能较准确预测进给轴滑台在全行程上的热变形。     

数控机床进给机构智能设计优化系统

针对制造业智能化对数控机床加工精度的需求问题,构造了一种数控机床进给机构智能设计优化系统。该系统由需求分析模块、常规设计模块、智能优化模块以及设计资源中心所组成,在数控机床进给机构设计过程中能实现知识集成、数据交换与模型共享。该系统面向数控机床进给机构动静态性能要求,分别进行参数化建模、有限元仿真和热-力耦合分析,为进给机构的优化设计提供理论依据。该系统在数控机床进给机构常规设计的基础上,采用灵敏度分析法、BP神经网络和遗传算法对进给机构进行结构多目标优化,从而提高系统的智能设计水平。采用所构造的系统对一种精密龙门数控机床的Y轴进给机构进行智能设计优化,优化后进给机构的动静态性能得到提高,对比进给机构的优化结果与实验值,结果表明该智能设计优化系统是合理可行的。     

基于KPLS和BA的直线进给系统伺服参数优化

直线电机驱动的直线进给系统在数控机床领域应用广泛,然而其驱动性能由于自身的强耦合性和非线性等因素受到影响。为满足机床加工高速度和高精度的性能要求,提出一种基于核偏最小二乘(KPLS)和蝙蝠算法(BA)的伺服系统PID参数优化方法,保证系统输入输出模型准确度的前提下避免了使用仿真模拟的离线和低效等缺点。基于KPLS建立速度超调量和上升时间与PID参数之间的关系模型,采用蝙蝠算法优化伺服参数组合。实验结果表明,该方法能够有效优化伺服系统PID参数,在一定的速度超调量约束条件下可明显缩短上升时间,提高直线进给系统驱动性能。     

车辆座椅悬架参数识别与优化设计

建立并求解座椅系统非线性动力学微分方程,以不同车速下座椅加速度均方根值仿真与试验结果的误差平方和最小为优化目标,基于约束随机优化算法反求并优化座椅悬架系统的非线性刚度和阻尼值。参数识别结果表明,原系统刚度和阻尼值不匹配是悬架减振效果差的主要原因,参数优化结果使座椅加速度均方根值降低了50%,改善了座椅的减振性能。根据最佳刚度特性曲线,借助有限元法设计出新型非线性座椅减振弹簧。     

基于结合部动力学特性的立柱-主轴系统动力学模型研究

针对某卧式加工中心动力学特性分析的需要,论述了主要影响其动力学特性的立柱-主轴系统中导轨结合部、螺栓结合部、滚珠丝杠结合部以及轴承4类结合面分布情况,提出各类结合部动力学参数提取方法与有限元建模方法.通过试验测试与有限元分析相结合的手段识别导轨结合部刚度与阻尼,利用赫兹接触理论计算出滚珠丝杠接触刚度.在此基础上,建立了某卧式加工中心立柱-主轴系统有限元分析模型,通过测试立柱-主轴系统轴端频率响应函数验证了该有限元分析模型的准确性,并分析得出了该立柱-主轴系统导轨结合部对系统动态性能的影响情况.     

滚珠丝杠进给系统动态特性集中质量建模与仿真

为了研究高速滚珠丝杠进给系统的动态特性,提出一种改进的集中质量建模方法,该方法考虑了滚珠丝杠进给系统基座的质量、柔性及进给系统部件间反向间隙对系统动态特性的影响,并完善了滚珠丝杠进给系统集中质量模型等效参数的计算方法。以MAG某加工中心X轴滚珠丝杠进给系统为实验对象,对该集中质量模型建模方法进行实验验证,仿真结果与实测结果具有相同数量的特征频率,且特征频率的误差在5%以内。滚珠丝杠进给系统的仿真分析表明,螺母位置改变引起的进给系统固有频率变化将影响伺服系统的稳定性,滚珠丝杠进给系统中的反向间隙会激励部件产生高频振动,给进给系统带来不利影响。     

大型钢筋混凝土涵洞式渡槽静动力分析

利用三维有限元对涵洞式渡槽进行静动力分析 ,根据结构特征、地质条件和结构材料的力学参数 ,对结构进行分析 ,得到应力、弯矩和刚度的变化规律 ,为渡槽设计提供了可靠依据     

ER流体的动力学特性研究

基于粘性阻尼和回滞阻尼组成的阻尼模型，对电流变（ER）流体的动力学特性进行了研究。应用迭代摄动法讨论了含有ER流体振动系统的非线性频谱，给出了带有ER流体阻尼器梁结构的计算结果。并应用Newmark数值积分方法分析了带有ER流体阻尼器梁结构的多自由度振动系统在不同电场强度和激励频率作用下的位移响应情况。结果表明，系统的刚度和响应的变化可以通过外加电场强度来控制，随着电场强度的增加，响应幅值减小且结构刚度变大。     

空气弹簧非线性弹性特性有限元分析

应用 ABAQU S非线性有限元分析软件 ,对空气弹簧进行有限元建模 ,计算其静态刚度特性。理论计算结果与试验结果比较吻合。最后对影响空气弹簧弹性特性的主要参数进行了讨论。     

GAP单元在气门弹簧动态特性有限元分析中的应用

利用有限元方法对气门弹簧的动态特性进行了研究,利用MSC.Nastran的MSC.Patran建立了气门弹簧的有限元模型;为了考查气门弹簧在运动过程中由于簧圈接触而带来的非线性因素的影响,引入了三维间隙(GAP)单元,计算了气门弹簧的刚度值和模态特性。通过比较分析可知,考虑接触非线性因素后的GAP单元模型能很好地模拟实际状态下的气门弹簧特性,为气门弹簧的动态设计奠定了基础。     

基于模态分析的液压挖掘机工作装置动态优化设计

建立了液压挖掘机工作装置的结构有限元模型,通过对该有限元模型进行自由模态分析,得到工作装置的各阶模态频率和模态特性,确定影响液压挖掘机工作装置动态性能的关键模态频率,并以此作为优化目标,对主要结构参数进行灵敏度分析,以确定工作装置动态优化的设计变量。以工作装置几何约束、性能约束等为约束条件,采用扩展拉格朗日乘子法进行动态优化设计。实例分析表明,该动态优化方法,提高了工作装置结构的刚度,降低了结构的变形,改善了工作装置动态工作性能与结构稳定性。     

基于PAM-CRASH的轿车座椅动态特性分析

基于PAM-CRASH软件,以某轿车驾驶员座椅为例,建立座椅骨架、头枕及假头型的有限元模型,讨论座椅头枕和靠背在不同冲击载荷作用条件下,反映在假头型上的加速度特性曲线,讨论座椅头枕软垫材料特性以及座椅靠背刚度对座椅动态特性的影响。