近年来,空间机械臂作为一项在轨服务的关键性技术在空间活动中扮演着不可替代的角色。空间机械臂在地面重力环境下完成组装,在空间微重力环境中进行在轨服务,重力环境的改变会引起空间机械臂运动行为的变化,如何解决这种运动行为差异是一个值得研究的课题。本文针对空间机械臂在跨尺度环境中的关节轨迹跟踪控制进行研究,具体内容如下:首先,介绍了空间机械臂及其在跨尺度环境下轨迹跟踪控制的国内外研究现状,对微重力研究进行了综述,推导了空间机械臂系统的动力学和运动学模型,并分别给出了地面重力和空间微重力环境下的仿真模型。其次,针对跨尺度环境下空间机械臂的关节轨迹跟踪控制问题,设计基于空间机械臂名义模型的全局PID滑模控制方案。通过设计全局滑模面,使系统状态初始时刻就处于滑模面,消除了传统线性滑模控制中的到达运动阶段,基于空间机械臂的名义模型推导出等效控制律,使用基于指数趋近律设计的切换控制器对建模误差等不确定性进行补偿,并基于李亚普诺夫理论证明了闭环系统的渐进稳定性。再次,针对全局PID滑模控制中出现的抖振问题,设计一种基于神经网络补偿的全局滑模控制策略。引入RBF神经网络对模型中的建模误差等不确定性进行逼近,通过切换控制器克服逼近误差的影响,同时使用双曲正切函数代替切换控制中的符号函数,设计神经网络权值自适应律,并基于李亚普诺夫理论证明了闭环系统的渐进稳定性。仿真结果表明所设计的控制器可以大大削弱系统的抖振现象,具有很强的鲁棒性。最后,分析了跨尺度环境中变化的重力项对空间机械臂运动控制的影响。针对空间机械臂在跨尺度环境下重力项变化的问题,设计一种不依赖于系统模型的神经网络终端滑模控制策略。设计双幂次全局终端滑模面,通过RBF神经网络对变化的重力项进行在线建模,引入f_e(28)k_iòsdt克服建模误差对系统的影响,使用传统切换控制器补偿系统的不确定性,基于李亚普诺夫理论证明了闭环系统的稳定性,仿真结果验证了该控制方法的有效性。

关键词：空间机械臂;;跨尺度环境;;滑模控制;;RBF神经网络;;重力项

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在动压型机械密封运行过程中,由于端面微造型或带有波纹等,当液膜局部压力低于饱和汽化压力时将出现空化现象,此外,由于密封介质的不纯净、端面磨损脱落和低压侧负压吸入等原因,常使间隙液膜夹带微小固体颗粒,导致密封间隙内部形成气液固多相流动。润滑膜中固体颗粒的存在将造成间隙流动特性和密封性能的变化,严重时将导致动压槽的堵塞而丧失应有功能。因此对于微间隙气液固多相流动特性及其对密封性能影响机理的研究是动压型机械密封研究领域备受关注和有待深入研究的重要问题。本文在国家自然科学基金项目(51279067)的资助下以动压型机械密封为研究对象,建立涉及空化和固体颗粒的气-液-固多相流计算模型,研究微间隙气液固流动特性及对密封润滑性能的影响规律,为设计高性能动压型机械密封提供理论依据,主要研究工作及结论如下:1、以上游泵送机械密封为例,基于欧拉多相流模型建立了密封微间隙气液固多相流动计算模型,研究了间隙密封气液固多相液膜的内流场特性。研究表明:固体颗粒的存在会不同程度提升液膜开启力,但适中的转速条件下,介质压力较低时固体颗粒对膜压的影响较大;固体颗粒的存在会在一定程度上减弱泵送效应,螺旋槽槽根外壁对固体颗粒具有一定的阻碍作用,在槽区存在颗粒堆积的可能性。2、研究了固体颗粒的直径、颗粒进口体积分数、气核含量等气-固相物理参数对液膜空化及润滑性能的影响关系。研究表明:颗粒直径、气核含量增大对空化的抑制程度减小,颗粒体积分数增大对空化的抑制作用增强;液膜开启力总体上随颗粒直径呈现出先增大后减小的趋势,并且最大开启力对应的粒径大小随转速的增大而减小、随颗粒体积分数增大而增大、随气核含量增大而降低;摩擦扭矩随着颗粒体积分数、气核含量的增大而略有降低。3、研究了槽深、螺旋角、槽径比和槽宽比等端面槽型参数对气液固多相流动特性和开启力、泄漏量的影响规律。研究表明:来自螺旋槽内径侧的固体颗粒主要聚集在密封面的槽堰区和坝区内侧;液膜空化区域的大小随槽深的增大而减小,随转速、螺旋角、槽宽比的增大而增大;一般选取6-10μm的槽深、0.8的槽径比、0.3-0.6的槽宽比能获得较大液膜开启力,转速高于1000rpm的泄漏量均为负值且泄漏量的绝对值总体上随转速、槽径比的增大而增大,随槽深、槽宽比的增大而先增大后减小,随螺旋角的增大而减小。4、在上述对密封微间隙气液固多相流动特性和密封性能研究的基础上,提出了以单螺旋槽为基础的不同组合槽型密封端面形貌,以探索减少动压槽堵塞问题。研究表明:圆弧槽与螺旋槽的组合方案能够更有效地减小螺旋槽外壁处高体积分数颗粒,并且在一定程度上提高了液膜开启力,减小了摩擦扭矩,在减小泵送槽堵塞的可能性和提高密封润滑性能方面具有一定的效果。

关键词：上游泵送机械密封;;空化;;固体颗粒;;槽型参数;;组合槽型;;润滑性能

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新购置的农业机械只有经过了正确的磨合才能达到规范的使用状态,才能最大程度的提升使用寿命,因此,通过讲解新农机磨合前、中、后期的注意事项,说明了新农机的正确保养方法,并简要介绍了农业机械的规范使用注意事项。

关键词：农业机械;;磨合;;使用

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由于石油机械是在高温、高压以及高速的情况下使用,因此,对环形橡胶密封件的技术水平及质量提出了相对较高的要求。本文主要对液压及密封技术在石油机械中的应用情况进行了分析。

关键词：液压技术;;密封技术;;石油机械

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通过对几种常用植保机械使用性能的介绍,提高人们对植保机械的认识,减少药害事故的发生。

关键词：植保机械;;施药安全;;正确使用

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冶炼钢铁属于高温作业,劳动强度大,工作条件艰苦,为了改善生产环境,在冶炼技术革新中,炼铁高炉越来越机械化、自动化、智能化,代替了大量的人力操作,有效地控制了高温作业的危险风险。因此,基于现代生产条件下,加强对炼铁高炉机械设备技术的研究很有必要。本文简要介绍了炼铁高炉机械设备的日常维护和性能技术特点,提出了创新使用的机械设备的具体措施。

关键词：高炉炼铁;;机械设备;;技术性分析

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利用有限元分析软件对枣树模型机械振动机理进行动力学仿真分析。首先,对不同年限枣树建模三维模型并进行模态分析,结果显示不同生长年限枣树在第3、4阶模态时具有较为理想的模态响应,由此确定机械振动力传递分布较好的频率范围为12~20 Hz;其次,在模态响应分析基础上对枣树模型进行谐响应分析,结果显示3年生、5年生和8年生枣树所施加激振力的最佳激振频率分别为18、14、12 Hz。本研究可为机械振动式红枣收获机激振频率范围选择提供理论依据。

关键词：红枣;;机械化采收;;模态分析;;谐响应分析

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随着科技的发展和社会的进步,工业自动化成为目前的研究热题之一,而实现自动化必不可少的一个环节是精准的抓取。目前在工业自动化中采用的多为电磁技术、真空吸附和机械夹取物件的方式,其在应用上存在许多不足之处,如对物件致密性、变形、易损等要求,导致部分物件实现自动化具有一定的困难。本课题在分析和总结目前国内外抓取方式及未能实现抓取物件的特点,将静电吸附原理应用于抓手上,进行了切实性的实验,并对实验结果进行了详细的分析,经过研究研制出了一台功能消耗低、极小噪声、具有广泛的使用范围并且安全可靠的静电吸附抓手,弥补了如今抓手的缺点。首先,针对静电抓手技术特点,进行研究和分析了静电吸附机理,如分析了对静电吸附抓取效果的主要影响因素,基于库伦作用建立对双极型吸附电极模型,进行分析绝缘层参数及电压对静电吸附效果的影响。其次,在限元分析软件Ansoft Maxwell环境下,建立双极型电极模型,针对不同参数下的模型进行静电场仿真分析(参数:电极施加电压、电极占空比、电极绝缘层材料),获取不同参数对静电场的影响情况。对不同电极占空比和不同表层绝缘材料的电极及对不同的材质的被抓物件上的吸附情况进行对比测试,在此基础上,提出电极的优化设计方案,并通过实验确定参数。最后,在实验参数基础上设计并制造了两款典型的静电吸附抓手,柔性静电抓手和刚性静电抓手,二者针对不同类型的被抓物件各有其特点。抓手主要包括静电吸附电极设计,抓手本体结构设计以及抓手高压发生器系统的设计。通过实物测试,以验证静电吸附技术应用于抓手抓取物件的可行性和实用价值,并且性价比高,具有广泛的应用前景。

关键词：抓手;;静电;;柔性电极;;高压

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协作型机械臂已逐渐成为研究的热点。人机协作的研究正向能够应对复杂多变的操作环境发展,这对机械臂的安全性提出了很高的要求。为了在保证安全的前提下进行人机协作,机械臂必须具有对外部物理碰撞的感知和响应能力,同时具备对外部作用力准确识别的功能。目前大部分的研究都是基于力传感器实现对外力的检测,且市场上的轻型协作机械臂大多配备了高性能的扭矩传感器,这使得机械臂的成本大幅上涨。若实现无传感器的外部碰撞检测和外力感知功能,将能够显著降低协作型机械臂的制造成本。目前具有代表性的无传感器碰撞检测算法是基于广义动量扰动观测器的碰撞检测算法,该算法可以对外部扰动力矩进行快速准确地跟踪。本文对该算法进行了仿真分析,并构建了考虑电机惯量及摩擦阻尼得扰动观测算法,实现了利用电机电流命令估计外部扰动力矩的功能。实现了无传感器的机械臂碰撞检测及响应功能。针对机械臂的人机协作功能,本文利用将外部扰动力矩估计值映射至关节空间轨迹命令的思想,通过将扰动力矩估计值映射至关节加速度命令,构建了惯性可调的柔顺控制算法,使控制算法在人机协作过程中呈现出惯性特性,并可通过调整参数,改变惯性大小。本文还通过将扰动力矩估计值映射至关节速度命令的方法,构建了阻抗可调的柔顺控制算法,在人机协作时,柔顺控制算法呈现出阻抗特性,并可通过调节算法参数,改变阻抗大小。利用该思想设计的柔顺控制算法的优点是,不需要更改机械臂伺服控制算法,在轨迹规划层实现了机械臂的人机协作功能。为验证本文提出的算法有效性,设计了二自由度机械臂实验平台。并在平台上分别利用扭矩传感器测得关节力矩作输入,和利用电机电流命令映射得到的电机侧力矩作输入,实现了基于广义动量扰动观测器的碰撞检测算法。并基于两种方式,进行了碰撞检测及响应策略实验,惯性可调柔顺控制实验和阻抗可调柔顺控制实验。依靠电流命令实现了无传感器的机械臂碰撞检测及响应和柔顺控制。并且对利用电流命令实现以上算法与利用扭矩传感器实现的性能进行了比较,提出了不足和改进空间。

关键词：扰动观测器;;碰撞检测;;碰撞响应;;柔顺控制;;惯性可调;;阻抗可调

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针对PCXLD9型垂直循环类机械式停车设备主轴系统驱动侧的轴承座发生破坏的故障,计算得到主轴系统2个轴承座的载荷,对轴承座和附近结构进行有限元分析,结果表明,轴承座的破坏属于产品质量问题,设计中选择的UCP328带立式座外球面球轴承满足使用要求。

关键词：机械式停车设备;;垂直循环;;轴承座

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