为克服传统柱壳、薄壁、锥壳磁气隙形状在转子偏转前后发生改变,产生偏转干扰力矩,提出了一种球壳气隙的磁悬浮控制敏感陀螺,介绍了其总体结构和工作原理,并对球面平动磁阻力轴承和洛伦兹力偏转轴承进行了设计,实现了转子五自由度全主动控制、全通道磁路解耦,以精确控制陀螺转子偏转,为提升磁悬浮控制敏感陀螺姿态控制力矩带宽和姿态敏感精度提供了方案支持。基于有限元法对球形转子进行了模态分析和静力学分析,根据分析结果研制了一台磁悬浮控制敏感陀螺,并通过悬浮实验验证了理论分析和计算结果的正确性。

现有的全主动磁悬浮飞轮功耗较高,控制系统复杂,难以满足微纳卫星对小体积、低功耗和长寿命的需求。提出了一种新型的主被动磁悬浮飞轮,采用吸力型轴向被动磁轴承实现了三自由度被动悬浮支承,有效降低了系统的功耗、体积和重量,使飞轮具有了长寿命、低成本和高可靠的优点。采用等效磁荷法建立了吸力型轴向被动磁轴承的电磁力数学模型,基于计算结果,利用有限元仿真分析了轴向力随位移的变化规律,表明了吸力型轴向被动磁轴承可支撑飞轮转子轴向的稳定悬浮。

动臂制造质量是装载机性能的重要指标,而影响动臂制造质量的最主要因素就是动臂焊接后的铲斗孔端与车架孔端的收缩变形,常用的方法是运用机械液压矫正工装并参照油缸推出量对其进行重复矫正来减小变形量;运用solidworks对动臂进行三维建模并导入sysweld软件对动臂进行有限元分析,得到焊接后的应力图和变形量;建立变形后的三维模型导入ansys workbench建立有限元分析模型,得到矫正过程焊缝处并未产生位移变化量,通过对动臂板矫正后焊缝残余应力分析得知,焊缝处残余应力峰值均未超过材料屈服强度的极限应力值;最后通过实验来测量焊缝处的应力,与仿真分析结果大致相同。从而证明焊后变形机械矫正的可行性,为动臂机械矫正提供了支持。

为了快速评估所开发的某新款纯电动客车车架的安全性能,这里采用Optistruct仿真软件对客车车架进行了有限元分析。建立了客车车架在弯曲、扭转、紧急转弯、紧急制动工况的力学分析模型,获得了车架的最大应力和最大变形量。在后处理中利用了Optistruct的新型单元均分算法,通过提取并均分最相邻节点的应力值来提高应力精度。最后根据静态分析结果,采用尺寸优化方法对车架钣金件厚度进行了优化设计。分析结果表明原车架在满载扭转工况下的应力及变形量最大,最大应力位于电池包附近的车架梁位置,最大应力和最大变形量分别为341.4MPa和6.78mm,均未超过许用值,满足设计要求;优化后车架质量减轻了257kg,最大应力相比原车架减小了7.15%,最大变形量增加了8.4%,满足设计要求。

洛伦兹减摇稳定平台轴向支撑采用球面滚珠轴承和支撑体组件,由于加工误差、机械磨损、润滑油泄漏和外界温度变化等因素,存在非线性摩擦力。针对洛伦兹减摇稳定平台受到的可变摩擦力干扰,建立了基于洛伦兹磁轴承工作原理的偏转动力学方程,引入LuGre摩擦模型。采用二自由度内模控制的方法对平台偏转系统控制器进行设计,并进行了MATLAB仿真实验,实验结果表明,二自由度内模控制系统具有较好的动态性能和抗干扰能力,适合用于实现洛伦兹减摇稳定平台的快响应和抗干扰控制。

机器人在导航过程中存在两个共性问题(1)在任意位置启动时如何迅速确定初始位置;(2)由于误匹配导致全局定位结果出现较大偏差。针对这两个问题,提出了一种基于深度相机和2D激光雷达的机器人快速定位系统。由于信息量太少,基于激光雷达的方法易出现误匹配而重定位效果不佳,为此引入信息量更丰富的视觉传感器,将视觉特征点地图和二维占据栅格地图结合在一起,根据定位状态进行模式切换。正常导航时为激光定位,当机器人在任意位置启动或导航位置丢失时切换到视觉重定位。另将视觉算法中的6-DoF简化为3-DoF,有效减少了计算时间。设计实验平台验证了所提出的定位系统能够提高定位效果,定位精度提高了10%,重定位速度提高了57.8%,且具有更好地环境适应能力和实用性。

在已有试验基础上,进行了基于内聚力模型的密肋复合墙板静力加载全过程有限元分析,研究了密肋复合墙板结构在粮食侧压力作用下的受力机理。结果表明:黏结界面开裂后,基于内聚力模型的密肋复合墙板在协同受力作用下表现出“拱”破坏形式;黏结界面损伤主要分布在跨中板底及板顶与边肋梁、柱接触区域,损伤及位移模拟结果与试验结果一致;基于内聚力模型的密肋复合墙板具有与矩形双向板相似的塑性铰线破坏特征,验证了内聚力模型的合理性,为粮食平房仓密肋复合墙板的结构计算分析提供了参考。

根据目前国内缺乏液压挖掘机在线计量装置的现状,提出了一种液压挖掘机动态称重系统的设计方案。阐述了系统的功能、工作原理、精度控制方式以及以Kane动力学方程思想为核心的动态称重的数学模型,以ARM芯片STM32F103和DSP芯片TMS320F28335为核心分别进行数据采集和数据分析的硬件、软件设计。两种芯片的结合使用使动态称重系统数据处理快速,测量精度高,可移植性和可扩展性强,具有良好的市场前景和经济效益。

目前煤矿上为保证升降人员的安全,大规模的使用罐帘门等设备,但煤矿使用的罐帘门或自动化程度不高,增加了把钩工的劳动强度,或存在电动罐帘门的蓄电池的防爆问题.针对这一现状,设计出一种外部液压驱动罐帘门,该罐帘门通过外部液压装置,钩拉罐笼侧面的牵引装置,来牵引钢丝绳通过定滑轮,从而完成罐帘门的打开与关闭.

针对液压调高系统存在动态失效特性问题,采用基于离散时间贝叶斯网络(DTBN)的动态故障树分析方法进行分析。研究一种基于DTBN的动态故障树分析方法,给出动态故障树向DTBN转化以及用DTBN求解各时间段和任务时间内顶事件的发生概率、基本事件的后验概率和概率重要度的方法。利用基于DTBN的动态故障树分析方法构建液压调高系统动态故障树,并将其转化为DTBN。利用贝叶斯网络双向推理计算各时间段和任务时间内液压调高系统的失效概率和各元件的后验概率与概率重要度,为发现液压调高系统薄弱环节、提高系统可靠性提供依据。