理论与方法研究

  • 涂层微磨具的磨损机理仿真与试验研究

    谭学飞;温雪龙;于兴晨;慕雅婧;

    阐明了涂层微磨具磨削过程中的磨粒磨损机制,建立未涂层微磨具单磨粒磨损数学模型,得到了磨损体积随时间变化的函数关系。并采用仿真和试验结合的方法研究了涂层与未涂层微磨具在相同条件下,分别改变磨削深度,磨削线速度观察相应磨削温度,磨削力和磨损深度的变化。结果表明:随着磨削深度的增加,涂层与未涂层微磨具磨削温度,磨削力和磨损深度均显著增加;磨削线速度增大时,涂层和未涂层微磨具磨削力有减小的趋势而磨削温度和磨损深度增大,但与磨削深度的影响相比并不显著。上述研究为涂层微磨具的研究提供了理论和现实依据。

    2020年02期 No.348 1-5+9页 [查看摘要][在线阅读][下载 1267K]
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  • 多目标遗传算法在剪式升降平台优化设计中的应用

    李延民;姚建峰;

    针对双铰接剪式升降平台展开研究,首先理论分析推导出升降机构中的液压缸推力及升降平台起升速度的函数关系,采用控制变量法分析各参数变化对液压缸推力及升降平台起升速度的影响,确定液压缸最大推力及升降平台最大起升速度产生的位置及关键影响参数。以液压缸最大推力及升降平台最大起升速度为优化目标,利用多目标遗传算法得到液压缸铰接优化位置,为剪式升降平台的设计及液压缸位置布置提供理论依据,具有一定的实际研究意义和工程使用价值。

    2020年02期 No.348 6-9页 [查看摘要][在线阅读][下载 1035K]
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  • 带导流筒连续式搅拌槽固液混合特性的CFD研究

    贾慧灵;马占敏;赵静;李梅;

    利用CFD方法对带导流筒连续式搅拌槽内的固液混合特性进行数值模拟,考察了导流筒位置、长度和直径,进料口的轴向位置和径向位置对浓度标准差(σ)、混合时间(T)、单位体积搅拌功率(P_r)和湍动能(k)的影响。结果表明:随着导流筒位置的升高,σ逐渐减小,T先增大后减小,P_r和k减小;随着导流筒高度的增加,σ和T先减小后增大,P_r和k减小;随着导流筒直径的增大,σ逐渐减小,T增大,P_r和k增大。随着进料口距液面距离的增大,σ先减小后增大,T减小,P_r和k减小;随着进料口距搅拌轴中心距离的增大,σ增大,T先增大后减小,P_r和k减小。σ和T越小,P_r和k越大,混合越均匀。综合考虑各因素,导流筒位置为15 mm,筒高比为0.333,筒径比为0.567-0.6,进料口的轴向和径向距离分别为50mm和15 mm时,固液混合性能最好。

    2020年02期 No.348 10-13页 [查看摘要][在线阅读][下载 1133K]
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  • 起重机箱形梁静刚度拓扑优化设计研究

    秦东晨;王然然;赵鹤鸣;

    起重机是广泛使用的起重设备,而起重机箱型梁的重量占起重机总重的一半还要多,起重机箱型梁结构的性能影响到整个起重机的性能,故对其进行合理的优化设计是很必要的。文章依据有限元理论和拓扑优化思想,以30t双梁桥式起重机箱形梁为研究对象,选用固体各向同性微结构(SIMP)材料插值模型,建立体积为约束柔顺度最小化的优化模型,采用OC准则求解得到最优拓扑结构,对拓扑优化中出现的棋盘格现象和网格依赖性选择灵敏度过滤进行处理,并通过编写的MATLAB程序实现箱形梁的拓扑优化,使箱形梁结构整体刚度得到提高。

    2020年02期 No.348 14-17+21页 [查看摘要][在线阅读][下载 1293K]
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  • 风能吸功泵流量特性仿真与实验研究

    王存堂;李浩;戴开宇;张新星;

    液压泵作为液压型风力发电传动系统中一个重要元件,其输出流量特性直接影响发电质量。针对传统液压泵在低速下流量特性不佳状况,提出一种曲轴连杆式应用阀配流的新型风能吸功泵。文章介绍了风能吸功泵结构及工作原理,并在其基础上建立其流量数学模型,借助Matlab软件分析风能吸功泵流量特性,其仿真结果与样机试验测试结果进行对比,最后重点分析配流阀相对活塞运动产生的滞后角对风能吸功泵流量特性的影响。分析结果可知,当配流阀阀芯直径减小、弹簧刚度增大以及转速减小时,风能吸功泵配流阀滞后角减小,流量脉动也随之减小。

    2020年02期 No.348 18-21页 [查看摘要][在线阅读][下载 1258K]
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  • 基于改进增量卡尔曼滤波算法的UWB室内定位研究

    蔡博;高宏力;宋兴国;邹祖伟;

    为解决室内环境下的非视距(NLOS)、多径传播以及欠观测条件下的量测系统误差给测距定位带来较大误差的问题,提出了改进增量卡尔曼滤波以消除定位误差的算法。该算法运用增量卡尔曼滤波对由超宽带(UWB)室内定位系统得到的距离值进行去噪,避免了受环境、测量设备等因素影响或者难以自校准由量测方程带来的系统误差而导致较大的卡尔曼滤波误差问题;然后运用经典Chan定位算法对目标标签实现定位获得定位结果。实验和仿真表明,与传统的小波去噪和卡尔曼滤波相比,该定位算法数据稳定性好,误差减小,显著提高了定位精度。

    2020年02期 No.348 22-25页 [查看摘要][在线阅读][下载 1339K]
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  • 离心机试验模型箱的设计与研究

    许元恒;程燕;冉光斌;

    在土工离心模拟试验中,离心试验模型箱作为试验土工模型必不可少的载体,其安全性显得尤为重要。模型箱受到面力和体力耦合作用,为准确地研究模型箱的安全性和变形特性,针对模型箱不同侧板,详细分析其所受载荷。在载荷分析基础上,采用有限元分析方法进行力学计算,为提升模型箱结构的安全性,进一步探讨了不同长宽比、筋与板厚度对模型箱结构性能的影响。从而得出两种有效的优化设计方法,可为离心机试验模型箱优化设计提供参考。

    2020年02期 No.348 26-28+32页 [查看摘要][在线阅读][下载 1395K]
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  • 多行车间布局混合整数规划的精确建模技术研究

    张修瑞;陈春鹏;黄锐;尹慢;

    针对车间总体布局问题,考虑更多约束,建立符合实际布局情况的精确数学模型,并采用基于混合编码技术的遗传算法进行优化求解。首先基于多行布局的混合整数规划模型,将通道、间距和横竖放置等实际要素转化为约束条件,构建精确数学模型;其次采用混合编码技术,利用SLP获取的方案作为遗传算法部分初始种群,研究参数设置和操作策略,避免算法陷入局部最优解,提高搜索能力和效率;最后经实例验证,通过构建精确建模技术,获得了更加理想和可行的车间总体布局。

    2020年02期 No.348 29-32页 [查看摘要][在线阅读][下载 1312K]
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  • 电动客车铝合金车身榫卯节点弯曲性能研究

    刘强;王尽沙;

    针对铝合金型材难焊、怕焊的特点,设计了一种用于电动客车铝合金骨架的榫卯连接节点,对铝合金型材梁、榫卯节点及加强榫卯节点三种结构开展了三点弯曲性能试验,研究比较了三种结构的破坏模式、力学性能和应变分布。研究结果表明,型材梁破坏模式主要是腹板屈曲变形及下翼缘受拉断裂,榫卯节点及加强榫卯节点能够减少单根卯梁腹板受力过程中的屈曲变形,两者的失效主要表现为卯梁下翼缘处焊缝开裂。在三种样件中,加强榫卯节点峰值力最高,型材梁弯曲刚度、吸能效果均优于其它两种样件。相同弯曲力下,榫卯节点卯梁腹板处应变高于型材梁,节点加强后,卯梁腹板应变有所减小,翼缘处应变增大。

    2020年02期 No.348 33-36页 [查看摘要][在线阅读][下载 1552K]
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  • 桥机主梁的切比雪夫非嵌入式随机有限元可靠性分析

    周久香;范小宁;邢瑾文;

    考虑中、高非线性复杂结构的参数不确定性,提出基于切比雪夫随机展开的非嵌入式随机有限元法,实现了结构有限元分析和可靠性分析的不耦合。以拉丁超立方随机有限元配点技术产生适量样本,拟合切比雪夫正交多项式随机展开模型,避免法方程在高阶展开时的病态现象,实现复杂结构隐式功能函数的显式化。全面考虑单梁桥机箱型主梁的可靠性因素,建立四种极限工况的有限元模型;利用灵敏度分析筛选随机变量,探索了配点样本数目对计算可靠度的影响,并提出取配点样本数目约为两倍拟合模型待定系数的假定。结果表明:3阶LHS-CPSE模型计算可靠度精度稍高于2阶LHS-CPSE模型,且两者均满足要求;文中方法兼顾计算精度和效率,为复杂结构的可靠性分析提供了一条可行思路,具有较好的工程适用性。

    2020年02期 No.348 37-42页 [查看摘要][在线阅读][下载 1515K]
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  • 改进粒子滤波算法的车辆状态估计研究

    姬鹏;徐硕硕;赵一凡;张孟博;

    针对传统粒子滤波存在的粒子退化和样本枯竭问题,采用了一种基于模拟退火粒子群优化粒子滤波(SAPSOPF)车辆状态估计算法。首先基于Dugoff轮胎模型建立了汽车7自由度车辆模型。然后利用SAPSO-PF算法通过对低成本传感器测量到的纵向加速度、侧向加速度、方向盘转角和各车轮轮速信号,准确估计车辆的纵向速度、侧向速度以及横摆角速度。并在Carsim和Matlab/simulink环境下以实车场地实验数据进行仿真验证。多工况下的仿真试验结果表明,运用SAPSO-PF算法对车辆纵向速度、侧向速度横摆角速度的估计有良好的准确性。

    2020年02期 No.348 43-46+50页 [查看摘要][在线阅读][下载 1564K]
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  • 水滴形活塞冷却油腔振荡传热数值模拟与优化

    刘庆刚;耿泽伟;朱海荣;

    利用FLUENT软件中的VOF多相流模型对某发动机水滴形活塞内冷却油腔中机油的振荡传热过程进行了数值模拟,分析了机油在活塞内振荡流动时空气和机油的体积分数瞬态分布情况,得到了壁面传热系数随活塞转速、行程和机油填充率的变化规律。分析结果表明,活塞壁面传热系数随着行程和转速的上升而上升,转速对传热系数的影响最为显著。但随着充油率的上升,传热系数先上升后下降,最佳充油率范围在30%-50%之间。采用正交试验设计方法获得了最优方案,并与该发动机原方案进行了对比,结果表明优化方案的壁面传热系数比原设计方案提高了约16%。

    2020年02期 No.348 47-50页 [查看摘要][在线阅读][下载 1500K]
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  • 基于CPSO算法的风力机变桨距自抗扰控制

    贾建芳;张吉宣;戴媛媛;曾杰;

    为解决风力机控制系统在不同风况下稳定性差的问题,设计了一种变桨距自抗扰控制器,估计和补偿了系统未知环节和外界扰动,实现输出功率在不同风速下稳定输出。针对自抗扰控制器参数多且难以整合的特点,融入混沌粒子群优化(CPSO)算法优化控制器的参数,减少了参数整定的数目,提高了系统控制精度和效率。对额定功率为300 kW的风电机组在不同风速作用下进行仿真,结果表明,该方法可以快速调节风速变化引起的输出波动,能够使控制系统输出平稳且超调量小,具有较好的稳定性和鲁棒性。

    2020年02期 No.348 51-55页 [查看摘要][在线阅读][下载 1603K]
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  • 分布式电推进系统与机翼的综合设计

    佟刚;薛奎举;戴佳哲;王锋;

    在某款超轻型电动飞机的基础上设计了一个分布式电动力推进系统,并对机翼几何尺寸进行了相应的修改,提出了分布式电推进系统参数与机翼几何参数的综合设计方法。在机翼前缘布置多个电动螺旋桨,利用其滑流效应提高了空气动力效率并降低机翼面积和结构重量。从动力性,结构重量,续航时间和航程方面验证了该系统的可行性与优越性。分布式电动飞机的最大平飞速度为182km/h,大于参考机型最大平飞速度175.5km/h,满足动力要求。机翼面积减小36%,体积减小将近一半,动力系统与机翼结构的总重量减轻31.7%,飞机空重减少7.29%。电池能量增加36.61%,续航时间延长45.71%,航程增加64%。展现出分布式电推进系统的巨大优势与发展前景,并为分布式电动飞机的设计与优化提供了参考。

    2020年02期 No.348 56-59+64页 [查看摘要][在线阅读][下载 1599K]
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  • 飞机起落架用难加工材料钻削性能试验研究

    申琪;张昌明;王永鑫;

    通过对300M、A-100两种超高强度钢以及TC18钛合金进行钻削试验,并在试验过程中测量了不同参数下的钻削力,对钻削力进行了分析研究。对相同铣削参数、不同材料下的钻削力进行了分析,又对相同的材料、不同的钻削参数进行了分析。试验结果表明,在试验参数范围内,不改变其余参数的情况下,减小轴向力可通过增大主轴转速、减小进给量或增大步进量来达到目的。钻削三种材料,钻削300M钢时的轴向力最小,钻削A-100钢时的轴向力最大。钻削A-100钢时的轴向力比钻削TC18钛合金时的轴向力约大80%,钻削300M钢时的轴向力比钻削TC18钛合金时的轴向力约小10%。

    2020年02期 No.348 60-64页 [查看摘要][在线阅读][下载 1614K]
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  • 汽车悬架减振器换向冲击与异响的试验研究

    孙晓帮;闫丹丹;陈双;潘鹏飞;

    针对减振器出现的异响问题,首先分析了改进前后两组换向阀的工作过程、结构区别,以及经过改进后的新换向阀系对研究减振器换向冲击的影响。然后针对两组换向阀系进行整车异响的试验研究和基于Ramp激励的MTS试验台试验研究,试验结果表明:在换向过程中,使用改进的新换向阀系结构,低速时减振器在压拉过程中的冲击减小、异响问题得到改善;在高速时,减振器在拉压转换处的冲击增强,出现冲击突变。得出结论,通过调控减振器活塞的换向阀系结构,减振器的异响问题可以得到有效解决,但是在改善异响问题的同时也引起了一定的负面影响。

    2020年02期 No.348 65-67页 [查看摘要][在线阅读][下载 1651K]
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  • 基于小波阈值与CEEMDAN联合去噪的滚动轴承故障模式识别方法研究

    别锋锋;张仕佳;裴峻峰;徐鹏青;

    滚动轴承是机械设备中主要的故障源之一,它的失效将直接导致整台设备的运行失常。针对其典型故障模式,提出了一种基于小波阈值与CEEMDAN联合去噪的滚动轴承故障诊断方法。对信号进行小波阈值去噪,利用CEEMDAN算法对降噪后信号进行分解,基于互相关系数分析提取典型的IMF分量,并对所提取的IMF分量进行时、频域特征分析,从而进行故障诊断。首先通过对模拟信号完成CEEMDAN法与总体平均经验模态分解(EEMD)对比分析,证明该方法优于EEMD分解,继而以模拟实验为验证实例。研究结果表明了小波阈值和CEEMDAN方法在滚动轴承故障模式识别中的有效性。

    2020年02期 No.348 68-71页 [查看摘要][在线阅读][下载 1745K]
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  • 混合制冷剂离心压缩机叶轮设计与研究

    张周卫;张梓洲;田源;

    以N_2、CH_4、C_2H_4、C_3H_8、C_4H_(10)、i-C_4H_(10)六元混合制冷剂离心压缩机为研究对象,对混合制冷剂用离心压缩机叶轮进行研究与分析,完成冷剂压缩机叶轮及扩压器的一维方案设计和子午流道修正;通过数值模拟方法对改变甲烷含量的六元混合制冷剂在叶轮流动过程中的物性参数变化进行分析,研究六元混合制冷剂中甲烷含量对叶轮出口压力场、速度场及压缩机多变效率的影响。结果表明设计叶轮满足性能要求,混合制冷剂中甲烷含量过多会增加压缩机功耗,降低多变效率,数值模拟结果为叶轮增压过程中的混合制冷剂配比研究提供参考。

    2020年02期 No.348 72-75+79页 [查看摘要][在线阅读][下载 1810K]
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  • ANSYS Workbench的人字闸门底枢接触应力有限元分析

    赵新泽;赵俊伟;陈波;秦红玲;

    针对人字闸门底枢结构特点,采有限元软件ANSYS Workbench对人字闸门底枢的三维非线性接触分析模型进行建立。使用有限元计算方式,在Static Structural(ANSYS)中对人字闸门底枢的接触应力进行仿真计算,获取了轴瓦、蘑菇头不同部位接触应力大小、位置、分布计算结果。从有限元计算结果和经验公式计算结果的分析中发现两种方法结果相近,表明用ANSYS Workbench对人字闸门底枢接触问题进行数值分析是可行的,计算结果符合底枢在真实情况下的受力;在满足一定的工程精度条件下,可采用人字闸门底枢有限元仿真来快速获得相关结果,具有一定的工程参考价值。

    2020年02期 No.348 76-79页 [查看摘要][在线阅读][下载 1807K]
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  • 新型空心圆柱滚子的承载性能研究

    魏云玲;刘彦奎;

    设计合理的普通空心圆柱滚子,虽然可以大幅度降低轴承的接触应力,改善或消除接触应力的"边缘效应",但对于降低等效应力意义不大。为了解决这一问题,提出了一种新型空心圆柱滚子,根据接触力学理论,利用有限元软件ABAQUS,合理建立了新型空心圆柱滚子轴承的有限元分析模型。结果表明:设计合理的新型空心圆柱滚子可以很好的解决滚动体与滚道接触时的等效应力"边缘效应"问题。研究结果为新型空心圆柱滚子轴承的设计开发提供了理论依据。

    2020年02期 No.348 80-82页 [查看摘要][在线阅读][下载 1624K]
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先进制造技术

  • 基于响应面法的多节伸缩臂设计优化

    唐林;许志沛;贺田龙;敖维川;

    伸缩臂作为在施工作业的机械手臂具有广泛的应用,且其自重对支承它的下部构造也有至关重要的影响,故合理的设计伸缩臂结构在相应施工机械研发过程中占有重要地位。对于通常设计的伸缩臂在强度和刚度上有较大的富裕量,在满足力学性能的基础上,通过简化伸缩臂结构,建立有限元参数化模型,以伸缩臂的外形尺寸为设计变量,强度、刚度、承压稳定性为约束条件,整体重量为目标函数,利用ANSYS和ISIGHT软件,建立目标函数的二阶响应面近似模型,并运用遗传算法对模型寻优求解。研究结果表明,伸缩臂整体自重下降19.06%。相对于传统优化设计,效率和精度得到了明显提高,对同类伸缩臂结构优化设计方法对比及优选有一定的指导意义。

    2020年02期 No.348 83-86页 [查看摘要][在线阅读][下载 1697K]
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  • 非圆齿轮-曲柄滑块式驱动机构设计与分析

    臧新良;刘亚;汪飞雪;

    提出了一种非圆齿轮副串联曲柄滑块来实现往复直线运动的新型机构,建立了该新型机构的运动学分析模型,并以预定速度曲线为目标反求满足工作要求的非圆齿轮节曲线。分别以输出部件遵循变形梯形加速度和余弦加速度运动规律输出为例,计算了该机构的非圆齿轮副传动比函数,并研究了曲柄连杆比和等加速等减速区间占比对传动比函数的影响规律。结果表明,当滑块满足变形梯形加速度运动规律时,随着曲柄连杆比的增大,传动比变化的幅度逐渐增大;等加速等减速区间占比对传动比影响不大。当滑块满足余弦加速度运动规律时,随着曲柄连杆比的增大,传动比函数的变化幅度明显增大。

    2020年02期 No.348 87-90+95页 [查看摘要][在线阅读][下载 1816K]
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  • 极端运行条件下风电行星齿轮传动系统动态特性研究

    代东昌;周建星;孙文磊;张建杰;

    结合风力发电机实际运行环境,根据bladed强大的风况模拟效果,对风力机运行状态进行模拟,获取了稳态风、启动工况、停机(刹车)条件下风载荷。以外部风载荷为激励,建立了风电行星齿轮传动系统弯扭耦合动力学模型。通过求解模型,分析得到了系统动载荷,以及稳态风、启动工况、停机(刹车)工况条件下的系统响应特性。结果显示:稳态风条件下,内部激励仍对系统起主要作用。但在风机启动时,系统转速与动载荷振动幅值均逐渐增大,变桨操作介入后,产生瞬时过载,系统振动响应幅值急剧增大至26.7%;停机工况下,刹车及变桨的双重作用,使动载荷与转速迅速减小直至停止工作。

    2020年02期 No.348 91-95页 [查看摘要][在线阅读][下载 1876K]
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  • 红树林种子泥模播种机的设计与有限元分析

    黎毓鹏;成铭;王瑞;李丰延;

    红树林受到不合理的开发活动的影响而使面积骤减。为此,设计了一种红树林种子泥模播种机。首先通过优化动力学模型得到理论运动参数与受力情况。建立三维模型后,再用有限元仿真验证本机的强度。之后对机构进一步优化,改善播种机的强度,降低了52.7%的等效最大应力值。最后,制造出实物样机,并通过实地试验进行性能检验。检验结果表明:该机的实际运动参数误差小于10%,种子发芽率达到97%,机器的工作具有可靠性并保证了工作的效率。

    2020年02期 No.348 96-99页 [查看摘要][在线阅读][下载 1885K]
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  • 汽车起步抖动控制方法研究

    芦浩;刘夫云;余汉红;胡汝凯;

    针对离合器从空滑进入滑摩临界点对应的轴向压缩量与汽车起步抖动之间的关系进行了分析,提出了通过调大离合器由空滑进入滑摩临界点的轴向压缩量来解决起步抖动的方法;对离合器结构参数与离合器由空滑进入滑摩临界点的轴向压缩量之间的关系进行了分析,提出了通过改变离合器波形片结构和改变离合器摩擦片尺寸来增大离合器空滑进入滑摩临界点的轴向压缩量的措施,解决了汽车起步抖动问题。以某型号汽车为例,对提出的措施进行了应用验证。

    2020年02期 No.348 100-103+108页 [查看摘要][在线阅读][下载 1946K]
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  • 基于模糊理论不同自卸车架强度-质量对比分析

    乔书杰;杨晨;

    基于模糊综合评判理论和模糊推理理论,建立自卸车车架强度系数、质量系数和强-质比系数的模糊数学模型;按照Sugeno的模糊推理方法,在强度系数、质量系数和强-质比系数的基础上,建立了车架强度-质量关系合理性的模糊推理模型。结合载重170吨、85吨和42吨三种自卸车的车架设计和分析,分析自卸车车架强度-质量关系合理性在超大、大、中、小型自卸车车架上的相同点和不同点。结果可知:不同车架强度-质量关系的三种合理性区间,反趋势变化的合理性优化目标、同降趋势但不同变化率的合理性优化目标、同升趋势但不同变化率的合理性优化目标;不同吨位车架质量系数差异巨大。

    2020年02期 No.348 104-108页 [查看摘要][在线阅读][下载 1829K]
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  • 基于LabVIEW的模糊PID细杆摇摆系统

    梁成;刘放;许鸿谦;

    细杆摇摆系统是一种重要的模拟海洋环境的仿真试验平台,模拟海洋环境对某实验反应的影响。该系统具有非线性、自然不稳定性和时变性的特点。该系统采用LabVIEW开发的上位机系统,和以CCS6.0为开发平台的TMS320F28335 DSP数字信号处理器的下位机系统。摇摆系统需要输出摆动周期和摆动角度严格对应的正弦曲线运动。针对细杆摇摆系统非线性、自然不稳定和时变性的特点,设计了一种基于模糊PID的闭环控制算法。用matlab进行控制算法的仿真。同时对项目要求的十二种工况进行实验,实验结果表明,该控制算法具有响应速度快、系统跟随性好、超调量小等优点。同时暴露出系统具有齿轮齿条传动反向传动时的间隙问题。

    2020年02期 No.348 109-112页 [查看摘要][在线阅读][下载 1802K]
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  • 侧进风袋式除尘器分风屏组合优化设计

    焦伟俊;谭志洪;熊桂龙;刘丽冰;

    为了更好的提高侧进风袋式除尘器的分风均匀性并降低袋室运行阻力,以分风屏的布局,开孔率为研究对象,通过拉丁超立方实验,径向基神经网络模型(RBF)与退火模拟算法(ASA)和序列二次规划法(NLPQL)的组合优化算法,在Isight集成优化平台上,对其完成了协同优化。结果表明:优化模型与原模型相比分风均匀性改善了10.17%,阻力降低了3%;分风屏能有效减少迎风面滤袋的气流速度,提高滤袋寿命;采用组合优化的方法能为侧进风袋式除尘器研究设计提供有效参考。

    2020年02期 No.348 113-116+120页 [查看摘要][在线阅读][下载 2003K]
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  • YJSW315双涡轮液力变矩器优化改型研究

    石祥钟;荣琼艳;董雪;孟燕;

    以YJSW315双涡轮液力变矩器为研究对象,采用三维流体数值计算分析方法,结合束流理论深入研究了叶片安放角与液流角之间的关系,探讨一级和二级涡轮叶片安放角的优化方案。研究表明,将一级涡轮叶片进口安放角变为64.5°,出口安放角变为25.9°,二级涡轮叶片外环进口包角变为78°,内环进口包角变为78°,进口安放角变为136.4°,出口安放角变为39°时,变矩器在低转速比(i=0.225~0.45)下运行的效率提高了3%~5%,启动工况变矩比由3.91提高至4.23。研究结果对YJSW315双涡轮液力变矩器的进一步优化改进具有较大的指导意义。

    2020年02期 No.348 117-120页 [查看摘要][在线阅读][下载 1889K]
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  • 提高纯钨微小孔电火花加工深径比的方法

    钱志强;尹青峰;

    在航空、航天等一些尖端行业的核心零件中,微小孔的应用日趋广泛。电火花加工技术是微小孔加工的主要工艺之一,但对于大深径比微孔加工,现有的电火花加工工艺能力仍无法满足加工需求。针对纯钨材料微小孔电火花加工中的深径比难以提升的问题,分析了电蚀产物在孔底累积对放电过程造成的不利影响,找到了制约微孔电火花加工深径比提升的关键因素,即需有效排出孔底电蚀产物,确保放电过程处于"干净"环境。在此基础上,提出了在电火花加工中引入电化学作用,利用电化学作用产生的气泡驱动电蚀产物排出,确保大深径比孔底放电过程不受电蚀产物积聚的影响进而提高加工深径比的方法。通过实验对该方法的可行性和加工特征进行了验证,获得了直径约为0.2mm,深度48mm的加工结果。

    2020年02期 No.348 121-123+128页 [查看摘要][在线阅读][下载 1860K]
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  • 混合动力汽车燃油经济性模型预测控制策略

    徐东;

    为了实现对混合动力汽车实时的燃油经济性控制,提出了改进的马尔可夫模型预测控制方法。建立了混合动力汽车关键部件模型,从克服阻力和速度跟踪两个方面建立了车辆需求转矩模型,从而建立了混合动力汽车仿真模型;使用多步马尔可夫模型预测车辆状态;在模型预测控制目标函数中引入电量参考值,当电量大于参考值时使用模型预测最优控制策略,当电量低于参考值时,在目标函数中引入电量惩罚项,使用改进的模型预测控制策略。经仿真验证,在新欧洲行驶工况下,马尔可夫模型预测控制比恒值预测控制的油耗减少了4.27%,比规则能量管理策略减少了4.99%;在中国城市工况下,马尔科夫模型预测控制比恒值预测控制的油耗减少了8.32%,比规则能量管理策略减少了13.16%。

    2020年02期 No.348 124-128页 [查看摘要][在线阅读][下载 1913K]
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  • 弯道模式下FSAE赛车后轮随动转向特性研究

    王孝鹏;

    通过理论分析建立后轮瞬态随动转向系统数学模型,分析得出摆臂旋转角度及摆臂与车身连接衬套刚度是影响随动转向的主要因素;为验证理论模型的正确性,用ADAMS软件建立包含后轮随动转向特性的FSAE整车模型,后轮随动悬架模型设计为扭力梁悬架,衬套刚度通过动静刚度试验机获取,柔性扭转梁通过ABAQUS输出模态中性文件获取;反向车轮激振仿真表明:左右车轮中心可以获取随动转向位移,与理论数模模型对比,误差仅为1.7%;整车弯道仿真表明:车辆入弯时为过渡转向,出弯时为不足转向,整车兼顾平顺与操稳性;扭力梁安装位置C值变动时,随着C值的增加,不足转向特性趋势减小,整车稳定性便能变差;衬套安装角度θ增加时不足转向特性趋势减小,整车稳定性能提升。

    2020年02期 No.348 129-133页 [查看摘要][在线阅读][下载 2038K]
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数控与自动化

  • 分数阶PID控制的四轮转向系统研究

    任肖红;王琪;

    为了提高四轮转向汽车的操纵稳定性,提出了一种基于分数阶PID横摆角控制策略。通过控制汽车实际横摆角速度与理想横摆角速度差值,优化汽车操作稳定性相关评价指标。分析了汽车四轮转向系统的动力学特性,利用MATLAB/Simulink建立了基于分数阶PID横摆角控制系统。通过对该系统进行数值仿真,获得了汽车操作稳定性各评价指标的响应曲线,将其与其他控制策略下的相应曲线及前轮转向系统的相应曲线进行对比,结果表明:采用分数阶PID横摆角控制策略,四轮转向汽车的质心侧偏角基本为零,横摆角速度与前轮转向汽车的横摆角速度基本一致,其操纵稳定性得到了提高。

    2020年02期 No.348 134-137页 [查看摘要][在线阅读][下载 1893K]
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  • 基于Web服务的齿轮参数化设计重用研究

    晁永生;孙文磊;

    渐开线圆柱齿轮是机械传动中重要的零件,由于齿形轮廓复杂,设计参数多,造成其三维建模比较困难。同时,为了实现在网络环境下对齿轮进行设计,提出基于web服务的齿轮参数化设计重用方法,构建了基于web服务的齿轮参数化设计重用框架。通过C#对UG二次开发,创建齿轮参数化对话框,编写参数化驱动程序。构建齿轮的特征参数数据库,以便快速提取常用齿轮参数。开发基于web的齿轮参数化设计和重用平台,实现在网络环境下对齿轮进行参数化设计、修改和下载,大大提高了齿轮设计的效率。

    2020年02期 No.348 138-140+144页 [查看摘要][在线阅读][下载 1827K]
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  • 船舶曲面分段建造作业调度数字化仿真与优化

    李磊;朱安慰;景旭文;周宏根;

    针对船舶曲面分段建造难度大、效率低的问题,对曲面分段车间建造作业调度过程进行仿真与优化研究。首先,提出基于虚拟流水线的分段建造车间作业调度模式;其次,基于数字化工厂策略实现其作业调度过程的仿真;以最大完工时间最小化为目标,提出基于遗传算法的作业调度过程优化;最后,以实际生产计划为对象进行了实例验证。结果表明:基于虚拟流水线的作业调度模式和基于数字化工厂策略的仿真优化,有效缩短了曲面分段建造周期,为提升船舶建造效率和水平提供了支撑。

    2020年02期 No.348 141-144页 [查看摘要][在线阅读][下载 1938K]
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  • 飞机插配零部件数字化装配碰撞检测研究

    李丽娟;李青政;刘涛;

    现有大多数碰撞检测方法仅能通过包围盒检测出发生碰撞的零部件,无法给出具体干涉量实现精确检测。飞机部件点云数据在CATIA中进行装配和碰撞检测,可以提前发现配合问题指导后续装配,大幅提高飞机生产效率。鉴于此提出一种飞机插配部件装配的碰撞检测方法。首先对零部件装配特征进行特征识别及坐标转换,利用包围盒法确定移动部件运动过程中的初步干涉关系,再用三维求交法计算出移动部件与固定部件的精确渗透深度,给出干涉分布。最后通过CAA二次开发展示了该方法的有效性。

    2020年02期 No.348 145-148页 [查看摘要][在线阅读][下载 1965K]
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  • 有轨正交行走车辆控制系统设计

    金雪虎;刘武发;

    基于物流运输业的需求,提出并设计了有轨正交行走车辆ROV结构,以及模块化的ROV控制系统硬件和软件。小车通过电动推杆的提升或下推一个方向的行走轮系,实现了ROV小车的有轨正交行走。根据STM32F429 ARM微控制器所设计的模块化控制系统硬件具有WiFi无线通讯、RFID导航定位、无刷直流电机控制、电动推杆控制、红外测距传感器避障等功能。模块化控制系统软件满足ROV控制功能需要。通过试验获得的PWM占空比与电机转速对应关系的PWM波控制寄存器的值,实现无刷直流电机PWM速度便捷控制。红外测距传感器模拟电压量A/D转换值寄存器映射方法实现了测距值共享的ROV避障。初步试验结果表明ROV小车结构可行,模块化控制系统软硬件实现了ROV基本控制功能。

    2020年02期 No.348 149-152+157页 [查看摘要][在线阅读][下载 2031K]
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  • 启发点引导D*算法扩展的无人机航迹规划策略

    赵娟;

    为了实现无人机从特定方向接近和打击目标点,同时实现航迹最短、规划时间最少,提出了基于启发点引导D*算法扩展的航迹规划方法。分析了航迹规划的约束条件,建立了无人机各威胁因素的区域模型和概率模型,将威胁因素模型叠加至三维环境中,得到了无人机工作的等效三维环境模型;分析了D*算法在具有方向约束航迹规划中遍历搜索和回退扩展的缺陷,提出了启发点引导D*算法扩展方法;给出了启发点的产生方法、启发方案的选择方法、启发点的切换策略等。经过仿真验证,同时使用D*算法、蚁群算法、启发点D*算法进行航迹规划,启发点D*算法规划的航迹最短,算法耗时最少,证明了启发点D*算法在有方向约束航迹规划问题中的有效性。

    2020年02期 No.348 153-157页 [查看摘要][在线阅读][下载 2097K]
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  • 改进的Kalman滤波算法在飞行器测距中的应用研究

    张雪蕊;刘祚时;程素平;杜人照;

    为了解决四旋翼飞行器避障系统中激光和超声波传感器测距数据误差较大的问题,设计了一种改进的Sage_Husa自适应Kalman滤波算法。首先,在算法中引入遗忘因子,修正观测噪声协方差,校正数据结果,并使用Sage_Husa法对传统自适应Kalman滤波算法进行简化;然后,针对不同材质的障碍物墙面进行测距实验;最后,将结果与单一传感器和传统Kalman滤波算法的实验结果进行对比。结果显示,改进的Kalman滤波算法使激光和超声波传感器测量数据的融合结果更加稳定、准确,证明该算法能有效提高传感器的测量精度。

    2020年02期 No.348 158-161页 [查看摘要][在线阅读][下载 2072K]
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  • 转运护理机器人研究进展及其发展趋势

    何明松;姚玉峰;林川;钟鸣;

    转运护理机器人是协助医护人员完成对卧床病患等行动不便对象进行日常护理的一类机器人,可胜任对患者进行病床、轮椅、手术台之间移动、换乘、转运等劳动强度高、技术含量高的工作。近年来在机器人研究领域一直维持着很高的研究热度,展现出良好的应用前景。介绍了转运护理机器人的研究及应用现状,按应用需求和结构特点分类,对各类转运护理机器人的优缺点及工作过程归纳总结,探讨其涉及的结构设计、转运规划和环境感知、人机交互、控制系统、能源供应等关键技术,梳理当前转运护理机器人存在的问题和潜在的解决方案及今后可能的发展趋势。以期为该类机器人的深入研究提供理论支持和技术指导。

    2020年02期 No.348 162-165+169页 [查看摘要][在线阅读][下载 2118K]
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  • 改进粒子群算法应用于挖掘机铲斗位置控制

    翁文文;殷晨波;冯浩;周俊静;

    挖掘机工作装置精确的位置控制是实现其轨迹自动控制的基础。提出一种改进粒子群优化算法,应用于液压系统PID参数的优化整定中,把遗传算法中的选择和交叉两种操作方式添加到标准的粒子群算法中形成的混合优化算法,提高了算法的搜索能力。建立具有整定PID控制器功能的仿真平台,使用改进粒子群算法、标准粒子群算法和相位裕度方法对PID控制器进行整定仿真,根据仿真结果,进行了模拟铲斗平地运动试验。仿真和试验结果表明改进粒子群算法整定的PID控制器参数,在电液伺服系统的动态响应和精确的轨迹控制方面有良好效果。

    2020年02期 No.348 166-169页 [查看摘要][在线阅读][下载 2086K]
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  • 乘用车直行超车转向盘转角安全域研究

    张玉强;郑安文;张振;陈师;

    为获得乘用车在城市主干道安全超车时的转向盘转角安全域,降低因驾驶员对转向盘操作不当而引起的交通事故发生率,将车辆动力学模型与转向系统模型相结合,并用轮胎魔术公式建立了乘用车安全超车的运动学模型,然后利用MATLAB/Simulink软件与Carsim软件对乘用车超车模型进行了联合仿真,研究超越车以不同车速进行超车时的轨迹及转向盘幅度变化情况,最后进行了实车道路试验。分析表明:在许可的横向位移范围内,当乘用车分别以50km/h,55km/h,60km/h,65km/h的速度超车时,所对应的转向盘转角安全范围分别为:(50~64)°,(54~68)°,(57~71)°,(62~75)°。

    2020年02期 No.348 170-174+178页 [查看摘要][在线阅读][下载 2265K]
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  • 铝合金变极性TIG焊焊接参数对焊缝形貌的影响

    张山;魏正英;杜军;王鑫;

    变极性钨极惰性气体保护焊(VP-TIG)在铝合金焊接时涉及大量的工艺参数,文章系统的研究了焊接速度和峰值电流幅值对熔深、熔宽及阴极清理宽度的影响规律。结果表明,随着焊接速度的增大,阴极清理宽度减小、富裕清理宽度变化不显著,且熔宽对焊接速度响应迅速;随着峰值电流的增大,阴极清理宽度与直流钨极接正(DCEP)阶段的电弧最大直径存在正相关关系;对于特定焊接电流参数,可以采用改变焊接速度补偿焊缝形貌。研究结论为单道焊缝形貌控制及后期多道堆焊成形奠定工艺基础。

    2020年02期 No.348 175-178页 [查看摘要][在线阅读][下载 2118K]
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数字化设计与制造

  • 电动微耕机及其防倾覆装置的设计与仿真

    郭晨星;牛志刚;朱建军;

    针对现有电动微耕机存在的一些重心过前、机架强度不足、电池闲置损坏等问题,设计了新型电动微耕机。该微耕机具有整体式框架结构,强度更高,可承受更大的牵引力,可拆卸电池箱提高了蓄电池的利用率。运用ANSYS Workbench对机架进行了有限元静力学分析,结果表明机架强度和刚度符合要求。为防止微耕机向前翻倒造成伤人事故,设计了防倾覆装置,使微耕机更加安全,操作更加方便。运用ADAMS对该装置进行了运动学仿真分析,结果表明装置的运动符合设计要求。

    2020年02期 No.348 179-182页 [查看摘要][在线阅读][下载 2037K]
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  • 动车组转向架模块化产品平台设计

    陈刚桦;丁国富;韩鑫;黎荣;

    研究了模块化产品平台的设计方法,并构建了动车组转向架模块化产品平台。从客户需求出发,通过分析需求-模块的映射关系和模块之间的影响关系,得到模块变异指数和模块传播指数,基于模块变异指数和传播指数识别出产品平台元素;在企业已有模块实例基础上,利用模糊聚类、层次分析法和基于遗传算法优化设计对产品平台元素进行设计。以动车组转向架为对象构建了产品平台,验证了方法的有效性。

    2020年02期 No.348 183-186+190页 [查看摘要][在线阅读][下载 2171K]
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  • 智能立体车库远程监控系统研发

    陈红艳;刘鹏;刘建鹏;朱龙彪;

    为提高立体车库的管理和维护效率,增加立体车库的运行可靠性,对立体车库的远程监控技术进行了研究,提出了集远程监控、视频监控、状态监控于一体的立体车库远程监控系统。通过分析系统功能,确定了立体车库远程监控系统的总体方案,完成了监控数据的选择、基于力控组态的软件设计以及基于GRM400无线通讯模块的监控系统的通讯设置,实现了智能立体车库远程监控系统的研发。系统经现场实际应用,运行平稳可靠,操作方便,具有较强的应用价值。

    2020年02期 No.348 187-190页 [查看摘要][在线阅读][下载 2105K]
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  • 弯管内表面加工装置中圆弧导轨基座的结构设计

    朱星全;王续跃;

    圆弧导轨基座是弯管内表面加工装置的主要承力部件,其结构和刚性决定着装置加工管道内表面时的尺寸和形状精度。考虑到圆弧导轨基座结构的特殊性以及所受的复杂空间外载荷力系,采用基于单纯扭转理论的曲线梁结构力学解法对圆弧导轨基座进行刚度设计,从而得出满足要求的基座截面尺寸与形状;针对其所受的复杂的空间外载荷力系使基座产生弯、扭、剪综合效应从而用理论公式难以校核的问题,利用力平移定理进行简化并建立装置的静力学模型,再用有限元软件Workbench进行极限外载荷工况下刚度与强度校核。经过静力学分析,用上述方法设计出的圆弧导轨基座在极限工况下的刚度与强度均符合要求。

    2020年02期 No.348 191-194页 [查看摘要][在线阅读][下载 2164K]
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  • 基于ROI的银触点模板匹配缺陷的检测法

    刘好洁;杨建玺;赵远方;白连胜;

    银触点广泛应用于各种电子元器件中,其表面要求覆盖银层完整光亮,但在生产中表面会出现多种缺陷难以检测而影响使用。为保证其出厂的零缺陷,提出了基于ROI的银触点模板匹配缺陷检测方法。通过对图像进行形态学处理,保证了整张图像的低噪声,根据银触点的表面外形特征,优化了模板匹配的搜索路径,实现了自动选取目标。凸包运算后准确做出圆形区域的最小外接矩形ROI,通过位址映射求出最小外接矩形的位置,得到信息完整的原图ROI。将模板ROI与实时ROI进行去均值归一化相关匹配,计算两幅图像的相似度。通过大量实验得出合格约束相似度,对比人工分拣与机器视觉ROI模板匹配的分拣误差,得出基于ROI的银触点模板匹配缺陷检测方法,符合银触点的出厂要求。

    2020年02期 No.348 195-198+202页 [查看摘要][在线阅读][下载 2205K]
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  • 用于混凝土输送泵的防堵桨叶设计与防堵性能研究

    韩冬;韩雪峰;刘丽群;宫百香;

    针对混凝土泵送过程易产生的堵泵问题,在泵送混凝土缸的活塞前端建立一种防堵桨,以减少堵泵现象的发生。首先根据泵送过程分析了防堵桨随同活塞的运动过程;采用Bezier理论曲线设计桨叶片截面型线;按照Euler-Euler模型将混凝土固液两相流转化为双流体;并仿真了防堵桨作用下的混凝土流场、分析了桨叶的升角、转速及直径比等相关参数对防堵性能的影响。分析结果表明,在泵送缸中建立结构参数合理的防堵桨能使泵送压力提高11.6%,产生有效的防堵效果。

    2020年02期 No.348 199-202页 [查看摘要][在线阅读][下载 2101K]
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  • 基于重构向量空间模型的知识匹配算法研究

    黄振峰;刘皓天;吴振勇;武羽馨;

    针对产品设计知识管理系统中基于向量空间模型的知识匹配算法准确率和召回率不高的问题,通过研究产品设计知识的特点、传统向量空间模型存在的缺陷,重构向量空间,建立语义及语义结构向量空间模型,在此基础上提出了一种基于重构向量空间模型的知识匹配算法。针对该算法,分别研究了特征项权重计算、特征项相似度算法,引入了文本语义结构相似度,通过文本相似度计算对设计人员匹配适当的知识,开发了知识管理原型系统,并以某环保企业的产品设计知识为例,验证了该方法具有较好的准确率、召回率以及F1-score。

    2020年02期 No.348 203-206页 [查看摘要][在线阅读][下载 2158K]
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  • 基于单目视觉的钢丝绳横向振动测量方法

    李东亮;李济顺;邹声勇;马喜强;

    钢丝绳的横向振动与提升系统的结构设计和动态特性关系复杂,钢丝绳的工况条件加大了其测量的难度。为抑制钢丝绳的横向振动和提高提升系统运行的平稳性和安全性,对钢丝绳横向振动的测量和研究是不可或缺的。提出一种基于单目视觉检测原理的钢丝绳横向振动测量方法,给出了图像采集系统的设计,图像处理流程以及系统软件编写流程,并利用C++Builder XE编程平台通过C++语言完成视觉处理算法设计。分析了影响测量精度的系统误差并给出了相应的解决方案。实验表明,提出的钢丝绳横向振动测量方法可以准确反映钢丝绳横向振动规律并对后续钢丝绳横向振动理论研究提供实验依据和数据支持。

    2020年02期 No.348 207-209+213页 [查看摘要][在线阅读][下载 2184K]
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  • 新型轮胎式管道起重车设计与动力学分析

    崔国华;马静;

    混凝土预应力管现普遍应用于水利工程,为了更好更快的完成对该类型管道的起重和运输,需要设计一种新型轮胎式行车。该轮胎式管道起重运输车为仿龙门式起重机,车架主梁采用箱型梁,双小车结构负责起升工作,三角星型底架结构实现更方便灵巧的转向性能,使运输能实现更灵活的自由移动。用catia建立了新型轮胎式管道运输车的三维仿真模型。由于轮胎式起重运输车对管道的起升过程中,主梁承载了极大载荷,采用ANSYS对所设计的新型轮胎式管道起重运输车的起升过程进行动力学分析,主要包括模态分析和瞬态分析。模态分析获取其前六阶固有频率与模态振型,瞬态分析获取其起升瞬态过程中车架结构的应力应变和位移情况,结果显示,其结构稳定且满足强度和刚度要求。

    2020年02期 No.348 210-213页 [查看摘要][在线阅读][下载 2182K]
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  • 基于KISSsoft的采煤机齿轮箱参数优化设计

    张利;黄筱调;金伟;王委;

    以某采煤机齿轮箱第四级行星齿轮传动系统为研究对象,通过KISSsoft软件建立齿轮组参数化模型,分析了在传动过程中主要参数对齿轮系统的影响。以最小齿根弯曲疲劳强度安全系数和最小齿面接触疲劳强度安全系数为目标函数,以螺旋角、模数、传动比、齿数、齿宽比和内孔径及轮缘厚度为约束条件,构建数学模型对齿轮设计参数进行优化,改善了采煤机齿轮箱传动中存在的问题。通过对比分析优化前后的齿轮传动性能,优化后的传动模型表现出了更高的可靠性和使用寿命。研究了优化后的齿轮箱传动模型各参数指标,确保最佳优化方案。所进行的研究工作对其他齿轮传动装备的优化与设计具有重要的参考价值。

    2020年02期 No.348 214-217页 [查看摘要][在线阅读][下载 2186K]
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  • 某型微型客车发动机舱热管理仿真优化设计

    杜子学;喻杨;文孝霞;沈宏丽;

    对一款微型客车在爬坡工况下发动机舱的流场及温度场进行了仿真分析,发现发动机舱内出现涡流及回流,部分部件超过容许温度等现象。利用网格变形软件、计算流体力学仿真软件及多目标优化软件建立多学科融合的联合仿真优化模型,通过在下进气格栅后部加装导流板,实现导流板竖向偏角的参数化,将超过容许温度部件的最高温度点、冷凝器和散热器的进气流量作为优化目标,对导流板角度进行优化设计,得到该微型客车下进气格栅导流板的最佳角度为:上导流板10°,下导流板-8°。

    2020年02期 No.348 218-220+224页 [查看摘要][在线阅读][下载 2181K]
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  • 基于共轭贝叶斯估计的多品种小批量生产控制图研究

    蔡安江;赵飞涛;薛晓飞;

    控制图可以有效地反映出一个制造过程是否处于稳定受控状态。控制图控制限的计算采用传统的频率方法,就需要用于估计的大样本容量。研究采用共轭贝叶斯方法对由传统频率法计算的上下控制限值误差进行修正。基于Bartlet检验、方差分析检验及数据标准化处理构造一个先验分布来计算控制限的过程分布参数的贝叶斯值。实例分析表明:当样本量较小时,共轭贝叶斯法比传统频率估计法具有更好的控制效果。

    2020年02期 No.348 221-224页 [查看摘要][在线阅读][下载 2078K]
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  • 船式拖拉机船体行驶阻力性能优化分析

    郭凤;刘明勇;周明刚;陈源;

    以船式拖拉机船体为研究对象,采用Fluent模拟船体在水田泥浆土壤环境下的流场模型,并讨论船体底板倾角和行驶速度对船体行驶阻力的影响。研究结果表明:在相同工况速度下,行驶阻力随倾角增大而逐步减小,且当倾角增大为30°时减阻率可达16.76%;随船体行驶速度增大,其行驶阻力增大而且减阻效果趋于稳定。研究表明改变船体倾角可有效改善船体在不同工况下的行驶阻力,对船式拖拉机船型减阻设计和实际应用均具有一定的指导意义。

    2020年02期 No.348 225-228页 [查看摘要][在线阅读][下载 2243K]
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  • 蓄电池回收的翻转上线机构设计与研究

    周泽;杨金堂;费伊平;王烨堃;

    提出了一种实用性和可操作性较强的机构设计方法:首先,根据问题描述用作图法初定六连杆翻转上线机构,将设计要求转化成约束条件和优化目标,构建其优化设计参数化虚拟样机,依据六连杆翻转机构是基础的四杆机构串联双杆组机构组成,将变量矩阵分解为两组耦合度较小的矩阵,再分别以两组矩阵为设计变量采用Adams/View和Adams/Insight联合优化设计,将生成的计算空间导出到Excel优选出6组设计方案,利用灰色关联决策选出最优方案,从优化前后性能参数对比表可知,该优化方法效果是明显的。

    2020年02期 No.348 229-232页 [查看摘要][在线阅读][下载 2274K]
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  • 池边检查主工作平台多目标拓扑优化设计

    王万金;李成业;郑海川;王红阳;

    为满足池边检查主工作平台轻量化设计的要求,采用多目标拓扑优化理论,对池边检查主工作平台进行结构优化设计。首先,运用线性加权法,将结构柔度最小和固有频率最大的多目标拓扑优化模型转化为单目标拓扑优化模型;然后,使用HyperWorks的OptiStruct模块进行粗拓扑优化设计;进一步,在粗拓扑优化的基础进行精细拓扑优化设计;最后,对优化前后主工作平台的动静态特性进行评价分析。优化结果表明,在保持主工作平台动静态特性基本稳定的情况下,主工作平台重量减小了4.9%。

    2020年02期 No.348 233-235页 [查看摘要][在线阅读][下载 2304K]
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  • 基于改进PSO-SVR的连杆机构可靠度敏感性研究

    夏尔冬;王春荣;熊昌炯;刘建军;

    为提高连杆机构的运动精度可靠性,提出一种利用多体动力学和支持向量回归(Support Vector Regression,SVR)算法构建机构的运动模型并对其进行可靠度敏感性分析的方法。通过引入粒子群优化(Particle Swarm Optimization,PSO)算法对SVR的惩罚参数和核函数参数进行寻优,提高SVR的回归预测精度。为克服PSO容易早熟和搜索精度低等缺点,对惯性权重系数和学习因子进行改进,应用改进算法与标准PSO-SVR算法并结合蒙特卡洛模拟对四杆机构的可靠度敏感性进行分析研究。通过实验对比表明,改进的算法收敛速度更快、回归预测精度更加接近于蒙特卡洛模拟,且计算速度优于蒙特卡洛模拟。

    2020年02期 No.348 236-239+243页 [查看摘要][在线阅读][下载 2272K]
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  • 椭圆误差对滑动轴承转子系统运行特性的影响

    张一磊;徐武彬;李冰;袁雪鹏;

    建立了轴颈存在椭圆误差的滑动轴承转子系统动力学模型,通过求解雷诺方程计算出油膜力和轴承的承载能力,着重分析了椭圆误差对滑动轴承转子系统的能量损失、承载力系数以及端泄流量的影响,并根据稳定性临界转速得到椭圆误差对滑动轴承转子系统的能量损失、承载力系数以及端泄流量的影响曲线。研究结果表明:当偏心率小于0.2时,椭圆误差对滑动轴承转子系统的能量损失影响明显,当偏心率大于0.2时,椭圆误差对系统能量损失影响较小;随偏心率的增加,承载能力系数增加,椭圆误差越大,增加速率越小;同一系统中偏心率增加,轴承端泄流量增加,当偏心率大于0.6时,随椭圆误差的增加,系统端泄流量增加速率呈增大趋势。

    2020年02期 No.348 240-243页 [查看摘要][在线阅读][下载 2094K]
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  • 变双曲圆弧齿线圆柱齿轮齿面重构与误差分析

    汤梦;侯力;陈帅;赵斐;

    为建立变双曲圆弧齿线圆柱齿轮的数字化模型,提出一套基于NURBS的曲线曲面数字化造型方法。利用基于啮合原理推导的齿面方程获得齿面数据点,对这些数据点进行双三次NURBS齿面重构,建立相应齿面的三维参数化模型,最后对参数化模型进行误差分析。基于实例,探究型值点、首末端切矢以及切矢模长的选取对重构齿面拟合误差的影响。重构后的齿面拟合误差在mm的数量级,满足工程使用要求。此三维实体模型构建方法的提出为针对该齿轮的RTCA及LTCA的研究奠定了一定的基础。

    2020年02期 No.348 244-247页 [查看摘要][在线阅读][下载 2302K]
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  • 具有多核结构的稀疏化DNN在轴承诊断中的应用

    吴小龙;雷文平;陈宏;韩捷;

    为了进一步提高深度神经网络(Deep Neural Network,DNN)在轴承故障诊断中的可靠性和稳定性,对深度学习(Deep Learning)中的一些关键技术进行了研究、借鉴以及改进。具体地沿用传统DNN中被广泛用于无监督学习的去噪自动编码器(Denoising Auto-encoder,DAE)进行特征提取,使得特征提取过程不再依赖于先验知识;然后对传统DNN中的DAE进行稀疏化处理,使得特征的提取更加合理、准确;并在DNN中引入核函数运算形成多核结构,提高诊断结果的可靠性以及鲁棒性。最后通过具体的实验,与传统DNN、支持向量机(Support Vector Machine,SVM)等故障诊断方法相对比,来最终反映基于稀疏化DAE的多核结构DNN在轴承故障诊断领域更优越的正确率与稳定性。

    2020年02期 No.348 248-251+255页 [查看摘要][在线阅读][下载 2305K]
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  • 振动式分选机的设计与响应面优化

    金磊;杨金堂;

    针对废铅酸蓄电池再利用的预处理过程,提出具有实际意义的振动式分选机的优化设计方法。首先,计算相关参数获得初始模型,借助ANSYS Workbench进行有限元分析,使其初步符合设计要求。其次,以减小质量、提高强度和提高第三阶固有频率为优化目标,选取关键尺寸参数为设计变量,通过中心复合试验设计方法选取合适的有限元分析样本点,利用最小二乘法拟合含交叉项的二次多项式,获得目标与变量的近似响应面数学模式,再运用遗传算法进行优化获得全局最优解。最后,对比有限元计算值与响应面计算值验证响应面法可行性。结果表明:减少质量5.9%,降低最大等效应力46.9%,提高第三阶固有频率30.1%,降低了优化计算量。

    2020年02期 No.348 252-255页 [查看摘要][在线阅读][下载 2216K]
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机器人

  • CPG机理的双足机器人运动轨迹生成与分析

    林佳裔;胡小春;张春;

    目的在对中枢模式发生器(CPG)机理分析的基础上,生成关节运动轨迹,实现对双足机器人运动步态的控制。方法根据位姿矩阵实现对踝关节末端轨迹跟踪,整定CPG模型相位参数,利用节律信号输出叠加生成运动轨迹。通过联合仿真实验,对所规划的步态进行合理性、自稳定性和自适应性分析。结果生成的运动轨迹能够实现对双足机器人的行走步态控制。结论基于CPG生成的步态能够提高机器人的运动性能,具有更强的对复杂环境的适应性。生成的运动轨迹能够为双足机器人步态规划提供借鉴意义。

    2020年02期 No.348 256-259页 [查看摘要][在线阅读][下载 2254K]
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  • 球形机器人系统建模与仿真

    廖丹;高宏力;宋兴国;黄晓蓉;

    针对目前球形机器人的完整动力学模型不能应用现有的非线性控制方法的问题,通过合理的抽象和简化,采用拉格朗日法选取适当的广义坐标,推导出一种完整的三维动力学模型,并将其转化为二阶非线性微分方程,相较其他的动力学模型降低了复杂度,为基于动力学模型的控制策略研究提供基础。同时针对该模型采用一种并联PID控制方法,在Simulink仿真实验中证明在此动力学模型基础上该控制策略能实现机器人的平衡控制与运动控制,并具有较好的响应特性和稳定性。

    2020年02期 No.348 260-262+266页 [查看摘要][在线阅读][下载 2254K]
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  • 储油罐清洗机器人全覆盖路径规划研究

    代峰燕;高庆珊;陈家庆;郭丽峰;

    针对储油罐清洗机器人在清洗作业时因罐内障碍物导致重叠率较高、无法保证清洗覆盖面积问题,在一种全覆盖罐底方法的基础上提出了适用于内浮顶储油罐的改进Bug路径规划算法。首先通过正六边形拓扑结构全覆盖罐底的清洗原理,得到清洗点坐标;其次,采用坐标法进行清洗环境建模,在传统Bug算法的直线行走条件中加入机器人清洗目标点与罐底障碍物位置关系信息,优化清洗点坐标位置,规划出机器人起点到每个清洗点之间无障碍的直线行走路径;最后应用改进后的Bug算法对无障碍、有障碍两种环境进行覆盖路径规划算法的仿真分析。仿真结果表明,所提出的路径规划算法能够在覆盖面积大、重叠率低的同时实现机器人的无障碍覆盖。

    2020年02期 No.348 263-266页 [查看摘要][在线阅读][下载 2275K]
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  • 基于弦乐器自动演奏机器人的机械结构设计

    钱黎明;沙春;齐虹;包虹璐;

    设计的弦乐器自动演奏机器人,通过分析人类在弹奏乐器时的动作特点,根据仿生学原理设计演奏机构,完成各演奏机构的运动学和动力学分析,并根据结论选用适当驱动形式。演奏机构分为压弦机构、拨弦机构和消音机构,通过Pro/e三维仿真后,由3D打印机打印完成。根据系统设计要求,选取气动系统作为拨弦机构和压弦机构的驱动装置,选取步进电机和微型伺服电机(舵机)作为平移机构的驱动装置。通过测试,所设计的机器人能准确无误的完成演奏要求。

    2020年02期 No.348 267-270页 [查看摘要][在线阅读][下载 2280K]
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  • 移动机器人的最优轨迹跟踪控制研究

    丁力;吴洪涛;李兴成;周宇;

    针对移动机器人在复杂环境下的路径规划与轨迹跟踪控制,提出了一种最优轨迹跟踪控制方法。首先,通过理论分析给出了移动机器人的运动学模型和对避障问题的描述,推导出了位置与姿态方程以及目标函数表达式;其次,介绍了萤火虫算法的寻优机制,并采用广义方向学习策略来改进原算法的性能;同时,引入NUBRS曲线来光滑处理局部路径,缩短总路径长度;进而,将移动机器人系统分成位置与姿态两个控制环,分别设计PD控制律来实现其稳定的轨迹跟踪控制;最后,通过仿真与实验验证了所提方法的有效性,结果表明:(1)改进后的萤火虫算法能够为移动机器人规划出一条避障且可行走的轨迹;(2)基于PD控制策略,移动机器人能够有效地实现轨迹跟踪。

    2020年02期 No.348 271-274页 [查看摘要][在线阅读][下载 2224K]
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  • EOW绿色消毒智能机器人自主导航系统设计

    胡福文;刘宴诚;强润子;

    传染病隔离屋、病房、手术室等高危交叉感染区,以及教室、会议室、报告厅、车站候车厅等人员密集流动场所需要定期消毒,这部分工作目前主要由人工完成。为了降低人工成本、减少对消毒操作人员的危害,提出并设计了一款新型的绿色消毒智能机器人。该机器人绿色消毒的原理是基于酸性氧化电位水淋雾沉降实现空气消毒,机器人的行走机构可以在复杂室内环境下自主导航。进一步研究了基于Rao-Blackwellized粒子滤波器的自主导航算法,并在教室、病房、手术等多种环境下进行了巡航模拟,结果表明控制系统运行良好,可以实现复杂室内空间消毒的绿色化和自动化。

    2020年02期 No.348 275-278页 [查看摘要][在线阅读][下载 2249K]
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管理与综述

  • 薄壁结构在热-声-流动载荷作用下疲劳寿命预估

    栾孝驰;胡翼飞;沙云东;赵奉同;

    针对航空发动机薄壁结构在热-声-流动载荷作用下疲劳问题。采用耦合的有限元/边界元法,针对高速气流中四边固支的GH188材料薄壁柱壳结构进行动力学响应计算。研究了不同温度场和不同声压级组合下,薄壁结构危险点位置处X方向应力响应规律。基于改进的雨流计数法绘制出结构应力响应的雨流循环矩阵和雨流损伤矩阵,分别对应力循环和结构损伤程度进行分析。结合Morrow平均应力模型和Miner线性疲劳累积损伤理论对薄壁结构的疲劳寿命进行预估。结果表明:相同声压级下,临界屈曲温度前,结构应力响应随温度升高而增大,屈曲后响应随温度的升高而减小;响应曲线先向左发生偏移,然后向右偏移,疲劳寿命先减小后增大;相同温度下,结构应力响应随声压级的升高而增大,响应曲线不发生偏移,结构疲劳寿命线性下降。

    2020年02期 No.348 279-283+287页 [查看摘要][在线阅读][下载 2619K]
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  • EKF交互多模型算法在目标跟踪的应用

    高春艳;董鹏;高涵;王辉强;

    针对移动目标跟踪过程中,传感器感知信息存在噪声以及运动轨迹突变导致目标观测失真甚至丢失的问题,提出了一种扩展卡尔曼滤波交互多模型算法(EKF-IMM)。该算法以交互多模型算法为主体,同时融入EKF算法做滤波处理,使得在目标跟踪过程中,不仅对目标的不同运动状态具有自适应能力,同时还能对运动状态中可能的非线性问题做更好的处理,提高算法的鲁棒性。仿真实验表明,EKF-IMM算法能很好得适应多变的目标运动,与标准KF-IMM算法相比,该算法降低了噪声对传感器的干扰,提高了定位精度。

    2020年02期 No.348 284-287页 [查看摘要][在线阅读][下载 2179K]
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  • 基于近似模型的C96翻车机轻量化设计

    陈义国;杜君;朱昌进;刘青;

    针对大型翻车机多工况多变量强隐式约束的优化问题。文中建立了翻车机在不同工况下的有限元模型,并通过仿真评估确定了设计工况,同时借助主因素和主效应分析法分层筛选了优化设计变量,压缩了优化设计空间,基于拉丁超立方试验设计,构建了响应函数与设计变量间的近似模型以及翻车机整体结构的轻量化设计优化模型,最终实现了C96型翻车机的轻量化设计,相对原始设计质量减少12.9%。该方法可为多工况多变量的工程优化问题提供参考。

    2020年02期 No.348 288-291+295页 [查看摘要][在线阅读][下载 2269K]
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  • 基于多体动力学的电动客车变速器噪声预测研究

    李中哲;陈勇;武一民;

    以国内某品牌纯电动客车变速器为研究对象,运用多体动力学方法对变速器进行动力学分析和辐射噪声数值仿真。首先,综合考虑齿轮传递误差、时变啮合刚度、壳体柔性等因素,建立了变速器多体动力学模型,对变速器进行动力学分析,并提取变速器壳体轴承位置激励载荷,之后采用声学有限元法对变速器进行辐射噪声数值仿真。最后,进行了变速器振动噪声台架试验,试验结果和仿真较为吻合,研究表明,基于多体动力学的变速器噪声预测方法可以准确地预测变速器辐射噪声,为进一步研究变速器噪声优化设计提供参考。

    2020年02期 No.348 292-295页 [查看摘要][在线阅读][下载 2243K]
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  • 自适应差分进化改进云资源调度

    郑春梅;朱海元;

    为了解决云制造资源调度与实际制造场景不符、易陷入局部最优和收敛速度过慢的问题,提出了一种基于自适应多目标差分进化的制造资源调度方法。该方法考虑了实际云制造平台资源调度特点,建立了一个具有时序约束及成本约束的多目标优化资源调度模型。针对云制造资源调度特点,对传统差分进化进行改进,提出自适应变异率和交叉率,实现了寻优过程中变异率与交叉率的动态调整,均衡了多目标差分进化全局搜索与局部搜索能力,提高了最优解搜索的精度与速度。实际算例证明了该方法的有效性和可行性。

    2020年02期 No.348 296-299+303页 [查看摘要][在线阅读][下载 2191K]
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  • 一种基于关联规则的知识推送方法

    张太华;胡小光;杨静;

    针对复杂机械产品概念设计中数据量大造成的知识获取问题,为充分挖掘知识资源的潜在价值。在论述零件产品知识模型和关联规则原理的基础上,提出一种基于关联规则的知识粒度化推送方法。首先将零件知识依据知识粒度层次理论进行描述,并引入知识需求概念,构建关联知识主动推送框架;然后依据关联规则FP-tree算法完成关联知识相似度匹配,有效的加速了知识检索和推送的速度;最终以机械产品实际生产为例验证所提方法在知识推送应用中的可行性。

    2020年02期 No.348 300-303页 [查看摘要][在线阅读][下载 2281K]
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  • 投稿须知

    本刊编缉部;

    <正>一、基本要求1、稿件须有省市级及以上基金项目或攻关项目支持;知网查重率不能高于10%;内容符合栏目:理论方法与研究、先进制造技术、数控与自动化、数字化设计与制造、机器人技术、管理与综述。投稿注明栏目名称。2、第一作者应具备基本条件:A."985"高校的博(硕)士研究生;B."211"高校具有硕士学位的教师;C.一般本科高校具有硕士学位的讲师;D.科研企事业单位硕士学位中级以上职称技术人员。3、为提高来稿质量,本刊实行有偿审稿,投稿须缴纳审稿费,退稿不退费。

    2020年02期 No.348 304页 [查看摘要][在线阅读][下载 1220K]
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