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11月10日,第六屆“上銀優(yōu)秀機(jī)械博士論文獎”頒獎典禮在北京舉行,我院2015屆博士生曹睿的博士學(xué)位論文《弱碰撞半物理仿真系統(tǒng)的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)》獲得佳作獎,他的博士學(xué)位論文指導(dǎo)教師是高峰教授。
“上銀優(yōu)秀機(jī)械博士論文獎”由臺灣上銀科技股份有限公司和中國機(jī)械工程學(xué)會共同設(shè)立,旨在提升中國制造技術(shù)的水平,加強(qiáng)高層次創(chuàng)造性人才的培養(yǎng)工作,鼓勵創(chuàng)新精神,提高中國機(jī)械工程及其自動化領(lǐng)域博士生教育的質(zhì)量,激發(fā)與鼓勵中國青年學(xué)子投入機(jī)械工程及其自動化領(lǐng)域研發(fā)及創(chuàng)意應(yīng)用,培養(yǎng)優(yōu)秀機(jī)械工程人才,增進(jìn)企業(yè)界與學(xué)術(shù)界之互動,進(jìn)而促進(jìn)機(jī)械工業(yè)技術(shù)之提升與創(chuàng)新。獎勵對象為中國(大陸、臺灣和港澳地區(qū))各大學(xué)機(jī)械工程及其自動化領(lǐng)域、特別是精密機(jī)械領(lǐng)域的博士學(xué)位獲得者及其博士生導(dǎo)師。
該獎每年評選一次,按照“堅(jiān)持標(biāo)準(zhǔn)、寧缺毋濫、科學(xué)公正、面向應(yīng)用、注重創(chuàng)新”的評選原則,參評博士論文經(jīng)過初審、復(fù)審函評、口頭報(bào)告與答辯三大環(huán)節(jié),本次共評出獲獎博士論文18篇。
附:論文簡介
弱碰撞半物理仿真(或稱半實(shí)物模擬)系統(tǒng)是空間試驗(yàn)關(guān)鍵技術(shù)之一,也是我國探月工程的必要試驗(yàn)裝置,其核心由運(yùn)動模擬器組成。為了真實(shí)模擬空間中的碰撞,運(yùn)動模擬器需要具有高剛度、大承載、高精度、高動態(tài)響應(yīng)等特性,而弱碰撞對接的特殊性又對高頻響、工作空間、各向同性有更為嚴(yán)格的要求。目前的運(yùn)動模擬器在動態(tài)響應(yīng)、工作空間及各向同性等方面都無法滿足弱碰撞測試的需求。針對現(xiàn)有技術(shù)的不足,論文為我國探月三期取樣返回工程的地面測試設(shè)計(jì)了一種全新的高性能運(yùn)動模擬器,進(jìn)行了從構(gòu)型、尺度、結(jié)構(gòu)直至驅(qū)動系統(tǒng)的一體化設(shè)計(jì),并對系統(tǒng)精度進(jìn)行了標(biāo)定,主要創(chuàng)新如下:
1)發(fā)明了一種六自由度3-3式正交對稱并聯(lián)機(jī)構(gòu),提出了一套九軸聯(lián)動雙平臺協(xié)作系統(tǒng),以此為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)了九軸聯(lián)動弱碰撞半實(shí)物模擬系統(tǒng)方案。該3-3式機(jī)構(gòu)與傳統(tǒng)Stewart機(jī)構(gòu)相比,有效工作空間更大,具有更好的動態(tài)響應(yīng)特性及優(yōu)良的各向同性,在工作空間內(nèi)不易發(fā)生奇異和干涉。
2)提出了一種直觀且全面的工作空間描述方法;發(fā)現(xiàn)并證明了運(yùn)動模擬器的運(yùn)動學(xué)關(guān)鍵點(diǎn)特性;利用這種關(guān)鍵點(diǎn)并提出了一種無量綱的簡明有效的機(jī)構(gòu)尺度設(shè)計(jì)方法。
3)建立了系統(tǒng)剛度、固有頻率與機(jī)構(gòu)尺度之間的關(guān)系模型,揭示了機(jī)構(gòu)尺寸參數(shù)變化對于運(yùn)動模擬器在工作空間全域內(nèi)的剛度、固有頻率的影響關(guān)系,將此模型與關(guān)鍵點(diǎn)結(jié)合,對運(yùn)動模擬器進(jìn)行了剛度與尺度的耦合設(shè)計(jì)。
4)研制開發(fā)了空間弱碰撞對接半實(shí)物模擬實(shí)驗(yàn)裝置,建立了系統(tǒng)的標(biāo)定模型,并通過實(shí)驗(yàn)對模擬器的綜合性能進(jìn)行了考核及精度標(biāo)定。
所在課題組設(shè)計(jì)并開發(fā)出的空間弱碰撞對接地面模擬器,在航天八院成功應(yīng)用,完成了探月三期弱碰撞對接機(jī)構(gòu)地面模擬試驗(yàn),使我國太空弱碰撞對接地面半實(shí)物模擬技術(shù)進(jìn)入國際先進(jìn)行列。
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