理论与方法研究

  • 面向光栅刻划机的负刚度结构隔振性能优化

    葛新方;王孝平;

    大面积光栅刻划机实验室存在的复杂振动因素,会对它的运行及刻画精度造成影响,针对光栅刻划机设计一种正负刚度并联的被动隔振结构,改善仅有空气弹簧时对低频隔振无效的现象,拓宽隔振频带。为模拟隔振器隔振性能,建立系统的动力学模型和动力学方程,使用仿真软件MATLAB进行仿真,为磁致负刚度弹簧进行尺寸结构设计,对比并联磁致负刚度弹簧前后的隔振效果。仿真结果表明采用空气弹簧和磁致负刚度结构并联后能够有效的隔离低频振动,并且磁吸致负刚度和磁斥致负刚度进行组合能够有效的改善单一磁吸致负刚度或磁斥致负刚度结构的非线性。

    2024年03期 No.397 1-5页 [查看摘要][在线阅读][下载 1377K]
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  • 倒频谱法在斜拉桥索力分析中的应用研究

    贺博宙;邹兰林;

    斜拉桥索力检测作为特大桥梁常规检测项目,应用非常广泛与频繁。现有常用检测方法为频率法,进行斜拉桥的索力检测过程中,经常会因拉索基频与塔台基频耦合,导致采集信号不理想,因而准确度较低,无法精准计算斜拉桥拉索索力。国外对于采样不理想的拉索进行分析时,通常利用多次采样或人工振动的方法来获取周期性更好的图像,操作繁琐并且精确度低,应用价值不高。因此,本研究针对采样信号不理想的问题采用倒频谱分析法对采集信号进行后处理。将复杂频谱图中的边频带转换为单条曲线,成功分离不同频率耦合的信号。通过对武汉二七长江大桥的实例分析验证,该索力检测法检验精度满足实际工程应用条件,且方法简便快捷,具有较高的实际应用价值。

    2024年03期 No.397 6-10页 [查看摘要][在线阅读][下载 1439K]
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  • 基于全局优化GAN的不平衡数据故障诊断

    刘雪锋;李京忠;王现辉;

    为解决不平衡数据深度学习特征提取不准确,导致误分类率高的问题,提出了一种基于全局优化生成对抗网络的不平衡数据故障诊断方法。首先利用自动编码器解码网络和深度神经网络故障诊断结果指导生成器的训练,有效地避免了模型崩溃和梯度消失的问题。然后设计了一种两级判别器,通过增加深度神经网络故障诊断模型作为附加判别器,同时,采用传统的判别器对不合格的故障样本进行滤波。通过生成器和两个分级鉴别器交替优化,同时提高了生成器的生成能力以及鉴别器的识别能力。实验结果表明提出的方法能够有效地提升不平衡样本故障诊断精度。

    2024年03期 No.397 11-17页 [查看摘要][在线阅读][下载 1404K]
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  • 并联机械手集成电液伺服系统同步控制研究

    杨坤漓;王莹;

    为了提高并联机械手集成电液伺服驱动系统控制反应速度,降低末端执行器输出误差。介绍了一种具有三个独立控制的集成电液伺服驱动器,利用并联机械手的逆向运动学的表达式,推导出集成电液伺服驱动的平移并联机械手动力学模型。利用两个独立离散PI和PD控制器控制并联机械手输出力和位置,使驱动并联机械手三个液压缸输入电压控制信号保持同步。通过控制系统仿真软件对液压缸电压输入信号和末端执行器位置输出结果进行仿真。结果显示:采用同步控制方法,并联机械手集成电液伺服系统电压输入控制信号和末端执行器位置跟踪误差较小。采用同步控制方法,可以提高并联机械手集成电液伺服系统的自适应调节速度,提高末端执行器轨迹跟踪精度。

    2024年03期 No.397 18-21+26页 [查看摘要][在线阅读][下载 1361K]
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  • 4Cr5MoSiV熔覆Ni60温度场仿真分析与实验

    李春雨;

    4Cr5MoSiV是模具行业广泛使用的材料。激光熔覆作为一种新兴修复工艺,为了揭示4Cr5MoSiV模具钢熔覆Ni60粉末过程中熔覆工艺参数对激光熔覆区温度场的变化规律,采用高斯面热源模型,并利用有限元技术对熔覆区温度场进行建模分析,模拟同步送粉过程,通过仿真分析了激光功率和扫描速度对温度场及热影响区的分布影响规律;并结合激光熔覆实验发现:热影响区深度和单点温度场均与激光功率成正比,与行走速度成反比;同时,为获得较好熔覆效果,在修复工艺中激光功率最好大于1600W。

    2024年03期 No.397 22-26页 [查看摘要][在线阅读][下载 1459K]
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  • 机器视觉系统中光源位移误差分析与优化

    甘勇;于江豪;曾勃乔;饶承剑;

    为了采集多类型工况的图像,扩大神经网络的学习样本。改变光源的高度能显著影响图像的差异,为此对影响光源位移准确度的步进电机和驱动结构进行误差分析并提出对应的优化补偿方法。经由对四台步进电机所需负载分析研究,建立负载模型,优化负载驱动电路。针对传动结构中轴心定位误差以及丝杆应力的干扰分别设计优化方案并完成对整体方案的验证。实验表明优化方法能有效地减小装置误差,四组传动丝杆的定位精度分别提升了88.896%、98.336%、45.081%、31.479%,优化效果明显,为图像采集提供位移精度保证。

    2024年03期 No.397 27-30+34页 [查看摘要][在线阅读][下载 1366K]
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  • 压电陶瓷驱动的MEMS微结构底座激励方法研究

    佘东生;陈亚男;田江平;

    介绍了基于压电陶瓷底座激励方法的发展现状,总结了激励方法在具体实现方式上存在的问题。压电陶瓷在工作过程中会受到横向剪切力作用,导致压电陶瓷的损坏;弹性底座反复变形会导致微结构脱落。设计了一种由带有球冠状凹槽的上联接块和带有球冠状凸起的下联接块组成的点接触式可动底座结构,并设计了一种由圆柱安装体和三个安装臂组成的弹性底座,制作了基于压电陶瓷的底座激励装置,搭建了微结构动态特性测试系统,并对两种微结构的动态特性进行了测试实验,结果表明改进后的压电陶瓷底座激励装置可以有效的实现对微结构的激励。

    2024年03期 No.397 31-34页 [查看摘要][在线阅读][下载 1325K]
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  • 可调轴向力的振动压电俘能器建模与实验

    王浩宇;杨欢;韩帅;彭利平;

    针对传统能量收集器的工作带宽窄和输出功率低等问题,对一种可调轴向力的双稳态振动压电俘能器进行研究。该俘能器将两个压电悬臂梁自由端通过附加质量连接为一个梁,通过测微调节器控制轴向压力使系统变为双稳态结构。利用非保守力的拉格朗日方程对压电俘能器进行发电分析,建立了机电耦合模型。利用PZT5H压电材料搭建实验样机和平台,进行了系统俘能特性的调查研究。实验研究结果表明,仿真值预测的结构特性与实验结果一致性较好,该结构能有效拓展低频发电带宽,压电扫频输出具有两个明显低频峰值。利用实验对系统的负载参数进行优化,双稳态系统的电压输出峰值能达到17V。

    2024年03期 No.397 35-39页 [查看摘要][在线阅读][下载 1413K]
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  • 利用振动幅值进行滚动轴承外滚道故障定位

    高淑芝;任玉龙;李天池;张义民;

    滚动轴承在机械传动中占有十分重要的地位,其运行状况直接影响着机械的运行效率。因此,对滚动轴承故障的研究具有十分重要的理论意义和现实意义。该文章在故障诊断的基础上提出一种故障定位的新方法。该方法利用三个振动传感器采集滚动轴承运行过程中的振动信号,然后利用相关分析法与EMD算法对其进行去干扰处理,提取振动信号的幅值,并计算其衰减量。利用三个传感器采集到的三处振动信号衰减量来分析计算故障的准确位置。该方法简单,提取特征值少,定位精度高。且该方法不仅能准确定位滚动轴承外滚道单点故障,而且可同时定位出多个故障点。这在以往的定位方法中是很难实现的。

    2024年03期 No.397 40-42+47页 [查看摘要][在线阅读][下载 1348K]
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  • 傅里叶分解和调制信号双谱的滚动轴承故障诊断

    张超;张辉;田帅;

    在噪声干扰较强的环境下,为了克服傅里叶分解方法(Fourier Decomposition Method,FDM)在分析调制信号及单独使用调制信号双谱(Modulated Signal Bispectrum,MSB)在分析非平稳信号方面的不足,提出了一种FDM和MSB相结合的滚动轴承故障诊断方法。首先,使用FDM按照高频到低频的方式搜寻傅里叶固有模态函数分量(Fourier Intrinsic band Functions,FIBFs);以加权峭度指标作为评判标准,对信号进行重构,确保得到最佳的信号;然后对新的信号利用MSB分析方法进行解调处理,最终通过复合切片谱实现故障特征频率的提取。最后,通过上述方法对模拟信号和滚动轴承外圈故障信号进行分析,其研究结果表明:该方法能够有效地提取故障特征频率,并且与常规双谱进行对比,验证所提方法的优越性。

    2024年03期 No.397 43-47页 [查看摘要][在线阅读][下载 1468K]
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  • 视觉导引AGV轨迹跟踪控制及仿真验证

    张如灏;崔岸;张睿;刘立源;

    针对双向双驱视觉AGV的轨迹跟踪问题,建立AGV运动学模型和控制系统状态方程,基于直线、圆弧、非圆弧三种路径模型,采用最小均方差法和内切圆弧修正法分别获得AGV在直线、圆弧和非圆弧三种路径运行过程中的距离偏差和角度偏差;设计并验证模糊PID控制器,同时采用PreScan软件进行轨迹跟踪控制的仿真验证。结果表明,模糊PID控制器能够通过模糊规则智能调节参数,减少超调,稳定AGV的运动轨迹,且稳定时间较短,能够实现AGV稳定有效的轨迹跟踪。

    2024年03期 No.397 48-52+56页 [查看摘要][在线阅读][下载 1439K]
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  • 土壤颗粒滚动摩擦系数测量及工程验证

    李贝;黄遂;陈羽;谌炎辉;

    随着国家对工程机械节能增效的要求越来越高,减少工程机械作业阻力是节能增效的核心技术之一。土壤作为工程机械作业的典型工况,很有必要对其物理参数进行深入研究,而土壤的滚动摩擦系数对其宏观性能有着显著的影响。现有滚动摩擦系数的测量方法并不适用土壤颗粒,论文设置了一套土壤滚动摩擦系数测量装置,可以很好的避免土壤颗粒在测试时发生破碎,并可获得足量的实测数据,通过SPC方法处理测试数据呈正态分布并满足稳定性要求。经过测量计算得到土壤颗粒-土壤颗粒之间的滚动摩擦系数为:0.045,土壤颗粒-钢之间的滚动摩擦系数为:0.033。把测得的系数设置到离散元模型(JKR模型)中,得到虚拟土壤安息角,并与实测的土壤安息角进行对比,偏差在1.7%以内,表明测量装置设计合理,测量结果准确,满足工程要求,为后续工程机械降低作业阻力研究打下坚实的基础。

    2024年03期 No.397 53-56页 [查看摘要][在线阅读][下载 1364K]
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  • 某双油路离心式喷嘴雾化性能分析

    彭真臻;侯力;游云霞;盛鑫;

    燃油喷嘴的雾化对于解决航空发动机燃烧室问题是至关重要的,为探究某双油路离心式喷嘴的雾化性能,运用两相界面追踪流体体积(Volume of Fluid,简称VOF)方法对该喷嘴的内外部流场进行数值仿真。以双油路离心喷嘴的雾化锥角、质量流率以及液膜厚度作为雾化性能指标,分别模拟出主油路单独供油、副油路单独供油以及主副油路同时供油三种不同工作模式在不同压差条件下喷嘴燃油流动的稳态情况,获得双油路离心喷嘴的雾化性能指标并对其影响规律进行研究。结果显示:数值仿真能较好地模拟出喷嘴的雾化特性,随着压差增大,扩口式主油路单独工作时的雾化锥角减小,平口式副油路单独工作时的雾化锥角增大。当主、副油路同时工作时,雾化锥角随压差的增大而增大且始终处于单路单独工作时的雾化锥角之间;质量流率随着压差的增大而增大且增幅逐渐减缓;液膜厚度在低压区随压差的增大而迅速减小,随后趋于稳定。

    2024年03期 No.397 57-61页 [查看摘要][在线阅读][下载 1358K]
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  • 结合GUM和MCM的R-Test在机标定不确定度评定方法

    周永兵;赖旭伟;江磊;丁国富;

    R-Test因其高精度、操作便捷等的优点而被广泛应用于五轴数控机床转动轴误差测量,但其测量精度受其标定不确定度的影响。针对原有通用的评定方法不能对接触式R-Test标定不确定度进行准确评定,基于接触式R-Test标定原理,提出一种结合GUM和MCM的在机标定不确定度评定方法,首先分析了不确定度的影响因素并采用变参数方法确定了其灵敏度系数,然后根据测量不确定度导则(GUM)计算传感器位置的标准不确定度分量,最后采用蒙特卡洛方法(MCM)实现对标定方法最终的不确定度评定。通过具体的评定实例,与独立使用GUM的评定结果进行对比,验证了该方法具有更高的评定精度。

    2024年03期 No.397 62-66页 [查看摘要][在线阅读][下载 1362K]
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  • RV减速器的多目标层次优化设计

    丁国龙;叶梦传;吴熙;余运清;

    为了使RV减速器的结构更加紧凑、传动效率更高和承载能力更强,提出了一种基于层次分析法(AHP)的RV减速器多目标优化设计方法。以RV减速器的体积、传动效率和摆线轮接触应力为多目标函数,借助层次分析法(AHP)对优化目标进行评估,计算各个目标的权重,将多个目标通过加权法转化为单目标函数,其次建立了包含参数范围、强度校核及结构限制的约束条件。最后利用遗传算法(GA)实现多目标优化设计问题的求解。优化结果表明,优化后的RV减速器体积减小、传动效率更高、承载能力更强,综合性能提高了8.0%。为实际生产应用中减速器的优化设计提供理论和方法指导。

    2024年03期 No.397 67-72页 [查看摘要][在线阅读][下载 1477K]
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  • 基于VMD的某涡轴发动机转子振动信号分析

    翟欢乐;黄磊;

    针对涡轴发动机转子振动特性,提出遗传算法优化的VMD方法。以VMD分量信息熵最小化为适应度函数,运用遗传算法优化VMD分量数量和惩罚因子,并采用仿真案例验证了方法的有效性。基于某涡轴发动机转子振动倍频幅值包络线、试车转速曲线,仿真进气机匣、涡轮机匣的振动信号,并采用优化的VMD对振动信号进行分解,对分解后的信号进行整周期重采样后再进行频谱分析。结合瀑布图对比分析原信号和VMD分解信号,同时以试车第100s时刻的频谱图进行分析。分析结果表明:遗传算法优化的VMD能够有效地对转子振动信号进行分析,且能够识别出各转子的主要倍频成分。

    2024年03期 No.397 73-76页 [查看摘要][在线阅读][下载 1519K]
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  • 基于动态加权的集成DAE的旋转机械故障诊断

    滕莉娜;王娟平;

    为了提升鲁棒性和泛化性,并且考虑各种深度自动编码器的互补性能,提出了一种基于动态加权的集成深度自动编码器的旋转机械故障诊断。结合稀疏深度自动编码器,降噪深度自动编码器和收缩深度自动编码器三种模型来构造集成深度自动编码器,提升处理冗余信息、噪声破坏和信号扰动的能力。为了增强识别性能,提出了一种动态加权平均方法来聚合学习特征。在自吸离心泵数据集和电机轴承数据集上进行了实验验证,结果显示提出方法的测试精度分别达到100%、99.69%和99.92%。通过与其他方法的比较,证明了提出的故障诊断方法的有效性。

    2024年03期 No.397 77-84+89页 [查看摘要][在线阅读][下载 1690K]
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  • 线控制动系统主缸液压力滑模控制鲁棒性分析

    朱雪静;钱宇彬;

    针对一种全解耦式线控液压制动系统制动主缸液压力控制过程中,易受系统参数不确定性和外界摄动量等因素的干扰,从而造成制动主缸液压力控制过程中出现振荡、爬行等问题,提出了一种综合考虑系统不利因素影响的主缸液压力全局快速滑模鲁棒控制算法。通过对制动主缸动力学模型的简化,建立了含有干扰项的主缸液压力控制参考模型,并在此基础上设计了鲁棒控制律和主缸液压力滑模控制器;此外,定义了Lyapunov函数对制动压力控制系统滑模到达时间、稳定性和收敛性进行分析。通过MATLAB/Simulink、AMESim联合仿真,对该线控制动主缸液压力控制策略进行验证和评价,结果表明所提出的液压力控制策略具有很好的鲁棒性和稳定性,并能精确跟踪期望压力,且响应迅速。

    2024年03期 No.397 85-89页 [查看摘要][在线阅读][下载 1426K]
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  • 新小波阈值法与VMD相结合的滚动轴承特征提取

    孙砚飞;邹方豪;纪俊卿;许同乐;

    针对滚动轴承故障信号弱以及难提取等问题,提出了一种新小波阈值方法与VMD相结合的轴承故障信号特征提取方法。首先,利用一种改进的指数小波阈值函数来优化传统小波降噪方法,克服其存在间断点和恒定偏差等问题;然后,结合VMD提取滚动轴承的有效故障特征;最后,以6205-RS号轴承内圈故障数据作为原始信号进行实验验证。实验结果表明,该方法能够有效提高降噪信号的信噪比,降低均方根误差,保证滚动轴承微弱故障信号特征提取的完整性和有效性。

    2024年03期 No.397 90-93+99页 [查看摘要][在线阅读][下载 1432K]
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  • 混联支路并联腿运动学分析与尺度综合

    顾昌利;赵佳毅;饶晓波;高建设;

    针对步行机器人在核环境下作业时,动力源分散,不便于防护的问题,提出一种动力源集中布置,可用于构建步行机器人的四自由度混联支路并联腿部机构。运用螺旋理论分析其自由度数目、性质及机构特性。建立了运动学反解模型,并分别推导出驱动空间和关节空间的速度雅克比矩阵。以两个雅克比矩阵条件数为基础,提出了一种带权重的混合条件数,用于综合评价机构的力传递与运动传递性能。以混合条件数最小为尺度综合目标,先通过单调性分析得到结构参数的取值区间,再应用粒子群优化算法获得一组最优结构参数,为样机加工和其他混联支路并联机构尺度综合提供参考。该新型腿部机构动力源统一后置,便于集中防护,驱动空间具有驱动置换功能和半解耦特性,便于实现位姿控制,在核辐射、高温等恶劣环境下有着良好的应用前景。

    2024年03期 No.397 94-99页 [查看摘要][在线阅读][下载 1352K]
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  • 基于有限元柔性体理论的起落架落震仿真分析

    刘晶鑫;董辉立;马晓琛;

    以某飞机起落架为研究对象,研究落震动力学问题。根据前起落架的结构特性,利用多体动力学建模技术,建立前起落架多柔性体动力学(MFBD)模型,并进行落震仿真分析及非线性接触研究。采用落震试验数据对模型进行校验,仿真结果与试验数据较为吻合。通过分析缓冲器零件的变形,考虑接触因素的多柔体动力学模型能更真实反应实际情况,以最大降落速度工况进行落震仿真,同时对起落架关键零件进行强度校核,以及缓冲器内部零件进行非线性接触计算,求得不同材质的下凸轮及底托受到的垂向力与摩擦力,获得在物理试验中难以测量的数据,分析结果对起落架设计具有重要意义。

    2024年03期 No.397 100-105+110页 [查看摘要][在线阅读][下载 1395K]
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  • 混合式步进电机空间矢量PWM逆变器死区补偿策略

    何坚;林毅鑫;范贤光;许英杰;

    针对步进电机传统开环控制运行效果欠佳的问题,结合矢量控制算法对两相混合式步进电机进行控制,通过逆变器产生正弦波电流对电机进行驱动。由于步进电机气隙磁场畸变和PWM逆变器的死区效应,使步进电机的运行电流掺杂大量谐波,低速工作时尤为严重。为了改善电机低速运行性能、抑制谐波干扰,结合混合式步进电机矢量控制的电流环进行优化,通过自适应线性神经网络(ADALINE)算法将谐波进行提取与抑制,然后进行电流方向判断,对逆变器的输出进行补偿。实验证明,所提出的补偿策略能够有效抑制两相PWM逆变器的电流谐波,改善波形、降低电机低速运行的转矩脉动。

    2024年03期 No.397 106-110页 [查看摘要][在线阅读][下载 1453K]
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  • 模糊自整定PID的液压马达驱动机床主轴速度控制研究

    赵鹏展;郭鹏远;黄贵川;

    液压马达驱动机床主轴系统具有参数时变和高度非线性,传统PID控制器控制精度不高。针对液压马达驱动机床主轴系统速度控制问题,采用模糊自整定PID控制器实现液压马达驱动机床主轴系统的有效控制,并对控制效果进行仿真验证。构造了液压马达驱动机床主轴系统模型简图,建立了液压马达驱动机床主轴系统数学模型。对传统PID控制器参数,用模糊控制器进行实时整定,开发了模糊自整定PID控制器。最后,采用MATLAB对液压马达驱动机床主轴系统进行仿真。同时,与传统PID控制器的计算结果进行对比和分析。仿真结果显示:采用模糊自整定PID控制器的液压马达驱动机床主轴转速超调量小,具有更快的响应时间,跟踪精度高,同时系统能耗减少20%左右;即使受到较大随机干扰,模糊自整定PID控制器也能快速消除干扰,使机床主轴转速处于受控状态。采用模糊自整定PID控制器可以有效提高液压马达驱动机床主轴系统的动态稳定性以及抗干扰能力。

    2024年03期 No.397 111-114+118页 [查看摘要][在线阅读][下载 1419K]
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  • 磁流变抛光用蠕动泵软管失效模式及损伤演变

    刘思达;何建国;张建飞;张云飞;

    蠕动泵软管回收系统是磁流变抛光液循环系统中的关键组成部分,直接影响抛光液流量的稳定性。为了保证长时间磁流变抛光的可靠性,这里研究了磁流变抛光用蠕动泵软管失效模式及损伤演变规律。首先,对蠕动泵软管的失效模式进行了分析,建立了受力模型并仿真计算,获取了软管的易失效位置;然后,通过实验的方法对软管已失效处的截面损伤情况进行观察,分析损伤裂纹的特征,将最大损伤深度作为表征参数,研究其演变规律;最后,根据实验参数,建立了蠕动泵软管的寿命离线预测模型。结果表明:使用常规氧化铈抛光液,在转速为300rpm的条件下,软管的磨损过程有三个阶段:磨合磨损阶段、稳定磨损阶段、剧烈磨损阶段。该蠕动泵软管的稳定运行寿命为16h,与实际情况较为符合,模型具有较强的指导意义。

    2024年03期 No.397 115-118页 [查看摘要][在线阅读][下载 1329K]
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先进制造技术

  • 多向钢节点电弧增材制造摆动工艺参数优化

    齐膑;余圣甫;何天英;刘曙;

    基于二次回归通用旋转设计试验方法对多向钢节点电弧增材制造摆动工艺参数进行优化。建立了摆动工艺参数送丝速度、焊枪移动速度及单边摆动幅度与堆积金属宽度和高度之间的3D响应模型,并分析验证了模型的可靠性。研究了单个摆动工艺参数和摆动工艺参数交互作用对堆积金属宽度和高度的影响。利用建立的3D响应模型优化了六向钢节点电弧增材制造摆动工艺参数,采用优化的摆动工艺参数电弧增材制造六向钢节点,制造的六向钢节点平均尺寸偏差为±1.30mm,成形精度较高。

    2024年03期 No.397 119-124页 [查看摘要][在线阅读][下载 1449K]
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  • 滚针凸度修型及偏载对滚动轴承接触应力影响

    程林;张信群;疏剑;

    针对滚针凸度修型及偏载对滚动轴承接触应力的影响,以KIRD234021-YA型滚动轴承为研究对象。首先,建立了完整的四种有限元模型,分别为无偏载滚子带凸度、无偏载滚子不带凸度、偏载滚子带凸度和偏载滚子不带凸度。其次,运用Nastran软件对四种模型分别进行力学性能分析,获得滚子、内圈应力云图。研究结果表明:轴承在无偏载工况下,滚子带凸度与不带凸度应力分布规律一致,且滚子最大应力值相差无几;轴承在偏载工况下,两种滚子的应力分布规律云泥之别,带凸度修型滚针的应力沿轴向分布更为均匀,且轴承最大应力值也相对较小,较无凸度修型的轴承滚针最大应力值下降45%,且与轴承内圈应力分布规律相吻合。最终,利用疲劳寿命试验机对四种轴承分别进行疲劳试验,发现轴承滚针磨损的状况与仿真结果相似。验证了对滚针进行凸度修型,能够有效提高应力分布的均匀性,缓解应力集中现象,减少轴承的磨损,尤其对偏载情况下的轴承更是如此。

    2024年03期 No.397 125-128页 [查看摘要][在线阅读][下载 1388K]
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  • 模拟退火遗传算法在自由曲面数控加工中的实验

    韩军;徐睿;金岩;熊凤生;

    在自由曲面的加工中,一直面临着加工时间长的问题,本研究以提高加工效率为目的,通过分析待加工自由曲面的面曲率、残余高度等参数,计算出合理的加工步长和行距,并以此为依据将待加工曲面离散成点云即为刀触点。将刀具路径规划问题转化为求解TSP问题的最优解,为避免遗传算法早熟陷入局部最优解,引入了模拟退火算法进行改进,使用改进后的混合算法进行刀具路径寻优。对优化方法进行了仿真加工、实验加工及测量,结果表明优化方法相比传统方法刀路长度最多减少303.4mm,相对缩短了12.3%,加工效率提升较为明显,并且加工表面也取得了较好的加工效果。

    2024年03期 No.397 129-133页 [查看摘要][在线阅读][下载 1422K]
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  • 基于AMESim车辆转向系统液压油缸工作特性分析

    郭晓聪;李宁;

    转向系统液压油缸是全液压转向车辆的最重要动作执行单元,对系统动作执行具有重要影响。针对某车辆的转向液压缸进行结构和工作原理进行分析,对承载和关键参数进行分析,获取数学模型;对转向液压缸的静态和动态工作特性进行分析,获取数学模型;根据数学模型,基于AMESim搭建转向液压油缸工作特性分析模型;选取系统的斜坡输入和阶跃输入等两种信号输入,分析系统的响应;分析等效质量对系统响应的影响。基于全液压转向系统试验台,对转向液压缸的阶跃输入响应特性进行分析,获取输出特性,验证数学模型和仿真模型的准确性。结果可知:斜坡信号和阶跃信号输入后,经过迅速调整,均能趋于稳定状态;当转向负载质量逐渐增大时,超调量增大,调整时间变长,需要尽量减小转向液压油缸的负载来提高系统响应;试验测试结果的压力和流量变化趋势与仿真分析保持一致,稳定后的压力为76.7bar,仿真分析为79.4bar,误差在3.5%以内;表明分析模型和分析结果的准确性为此类设计研究提供参考。

    2024年03期 No.397 134-137+144页 [查看摘要][在线阅读][下载 1477K]
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  • 金刚石线锯成形切割工程陶瓷圆弧试验研究

    王亚帅;王燕青;杨胜强;

    针对工程陶瓷圆形零件难以成形加工的问题,提出了一种金刚石线锯成形加工工程陶瓷圆弧件的新方法,以圆弧面的径向跳动为衡量圆度指标,采用单因素实验法分析了线速度、转台转速和张紧力等工艺参数对圆弧件形状精度圆度、加工效率、线弓角度、表面粗糙度、表面形貌的影响规律。试验结果得出:在本试验参数范围内,线速度越大圆弧面的圆度越好、加工效率越高、线弓角度越小、表面粗糙度越好、表面质量越好;转台转速越小圆弧面的圆度越好、加工效率越高、线弓角度越小、表面粗糙度越好、表面质量越好;张紧力越大圆弧面的圆度越好、加工效率越高、线弓角度越小、表面粗糙度越好、表面质量越好。

    2024年03期 No.397 138-144页 [查看摘要][在线阅读][下载 1549K]
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  • 埋入光纤刚挠结合光电印制板结构参数优化

    郭泽田;陈小勇;杨旭;李梦媛;

    为优化埋入光纤刚挠结合光电印制板结构参数,减小内部光纤的应力和偏移量,将光纤应力和偏移分别作为目标函数,结合响应面法(RSM)和非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)对刚挠结合光电印制板结构参数进行双目标优化。建立了埋入光纤刚挠结合光电印制板的有限元分析模型,并对其施加热固耦合载荷;利用RSM得到了内部光纤的应力和偏移量的拟合模型与回归方程;基于光纤最大应力和最大偏移量这两个目标最小的原则,采用NSGA-Ⅱ对埋入光纤刚挠结合光电印制板结构进行优化设计,得到了优化后的Pareto解集,并验证了优化解集的准确性。

    2024年03期 No.397 145-147+152页 [查看摘要][在线阅读][下载 1332K]
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  • CEEMDAN和盲源分离在轴承复合故障诊断中的应用

    古莹奎;林忠海;刘平;

    滚动轴承的复合故障信号中往往含有多个特征信息及背景噪声,为更高效实现故障信息的提取,提出一种基于具有自适应白噪声的完备集成经验模态分解(CEEMDAN)和盲源分离的滚动轴承复合故障特征提取方法。对实验所获取的故障数据进行CEEMDAN分解,得出一组固有模态函数(IMF),利用加权峭度因子选取其中有效IMF重构信号,再将重构的信号进行BSS分离。对分离出的信号做解调包络分析,从其解调谱中提取故障信号的特征频率。结果证明了此方法可以有效地分离轴承的内外圈故障,使故障特征更易被提取。

    2024年03期 No.397 148-152页 [查看摘要][在线阅读][下载 1435K]
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  • 随机森林算法在电喷印液滴直径预测中的应用

    郭智颖;劳宗堃;陈远汾;尤晖;

    电流体喷射打印技术是一种新型微纳尺度增材制造工艺,由于电喷印成本低、工艺简单、效率高、精度高,在制备微流控芯片、印刷柔性电子器件和各种光学器件等领域具有广阔的应用前景。精确预测并控制电喷印液滴直径是保证加工质量的关键。因此,以电喷印液滴直径预测为研究对象,运用随机森林回归算法进行建模,来预测在几种关键参数(基电压、高电压、脉冲频率、喷头与基板的距离、油墨电导率及粘度)的条件下打印出的液滴直径。预测结果显示,该模型的预测精度较传统的理论建模及回归分析的结果有明显提高。在几种常见的算法预测模型中,随机森林回归模型在训练样本受限的情况下,预测精度最高。基于随机森林回归算法的液滴直径预测模型为电喷印液滴直径预测及控制提供了一种经济有效的方法。

    2024年03期 No.397 153-157页 [查看摘要][在线阅读][下载 1365K]
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  • 连接管对滤芯内气体流动特性的影响研究

    牟鸣飞;窦立壮;史超;胡学超;

    应用非均匀有理B样条(Non-Uniform Rational B-Spline,NURBS)理论设计流线型连接管,研究连接管对滤芯内部气体流动特性的影响。对连接管进行了压降及气体流动特性(速度分布、流动均匀性等)的实验研究,在设定不同入口速度等初始条件下,获取压降及滤芯后端面的速度分布数据。实验结果表明NURBS连接管有更优的流动均匀性;采集了实验台的整体压降数据,发现NURBS连接管的压降比传统直线型连接管最高可降低18%。建立仿真模型,采用计算流体软件Fluent 18.0对滤芯内部的流场情况进行分析,发现NURBS连接管可以减少连接管的内部涡团,让更多的气流从边界位置通过滤芯,使滤芯内部的流动均匀性提高,从而减小压降。

    2024年03期 No.397 158-161页 [查看摘要][在线阅读][下载 1333K]
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  • 基于Simulink空载高速转向工况车身运动特性分析

    吴越武;李鑫;王景妍;

    针对某矿用汽车悬挂进行分析,获取转向时的侧倾运动中心;对空载高速转向时,车身运动的关键特征参数进行分析,获取特征参数数学模型;采用Simulink搭建空载高速转向时的车身运动控制模型,并与车辆多体动力学模型联合开展运动特性分析;选取稳态回转工况,对转向特性进行分析,获取侧倾角、侧倾位移等参数的变化规律;将转向角与理论分析结果进行对比,并对比转向角偏差,以验证模型的准确性。结果可知:车身在高速工况转向,由于侧倾效应,外侧悬挂出现跳动,叠加了侧倾转角;侧倾运动对转角特性影响较大,分析模型与理论值基本一致,误差值小于5%;对转角偏差影响也较大,不考虑此部分的影响时,偏差增加了近20%。在精细化设计分析时,需要考虑此部分因素的影响。

    2024年03期 No.397 162-165+170页 [查看摘要][在线阅读][下载 1406K]
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  • 粘弹性材料钻削温度预测模型的建立与应用

    李冬阳;张张;徐志刚;白鑫林;

    粘弹性材料兼有弹性固体和粘性流体的特性,传统的热分析方法无法准确描述同时发生的粘性和弹性变形。针对该复杂材料特性的材料去除过程中的温度场研究是十分稀少的,提出将机器学习算法应用到药柱钻削加工的温度预测当中。首先利用线性回归进行拟合,侧面证明该模型的非线性。其次利用随机森林和BP神经网络算法进行建模,随机森林模型的随机特性使其具有一定的抗噪能力,BP神经网络模型精度最高,决定系数达到0.989。利用BP神经网络模型的预测功能实现加工过程的提前防控,优化加工参数组合,实现高效安全生产。

    2024年03期 No.397 166-170页 [查看摘要][在线阅读][下载 1403K]
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  • 增材制造316L熔覆层表面成形质量实验研究

    陶林;刘文博;温雪龙;郭思含;

    增材制造是近些年来新兴的一种制造方法,具有绿色环保、节约材料、生产周期短等优点,激光熔覆技术是金属材料增材制造的主要方法。通过激光熔覆实验制备316L熔覆层,分析了熔覆层表面成形质量,探究了激光功率、送粉速率、扫描速度、搭接率、每层提升量、扫描路径对316L熔覆层表面形貌的影响,对实验结果进行分析得到:随着激光功率的增大,熔覆线宽度和熔深增大,熔覆线高度先增大后减小,稀释率先减小后增大;随着扫描速率的增大,熔覆线高度、宽度、熔深均减小,稀释率总体的变化趋势是增大;随着送粉速率的增大,熔深先增大后减小,熔覆线高度增大,宽度和稀释率减小;当横向搭接率为45%时,熔覆层表面较为平整;当z轴抬升量等于单层熔覆高度时,成形件高度最高且成形形貌好,无塌陷现象;采用往返扫描方式成形的试件两边高度形貌均匀且高度一致,没有明显坍塌现象。实验结果为激光熔覆316L的技术提供了数据支持和实验依据。

    2024年03期 No.397 171-175+180页 [查看摘要][在线阅读][下载 1402K]
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  • 齿轮传动性能检测系统设计与试验

    王荣先;武彪;陈智勇;马利民;

    齿轮传动中的啮合角和重合度受制造精度、载荷、齿廓磨损、变形等因素影响会发生改变,导致传动的平稳性和连续性下降。为检测齿轮传动啮合参数,基于机器视觉技术设计了齿轮传动性能检测系统。该系统由轮系、传动装置、测量装置和图像分析系统等组成。使用工业摄像机拍摄齿轮啮合运动图像,基于最小二乘法进行数据分析,检测齿轮节圆、啮合角、重合度等啮合参数。检测结果表明,实际啮合角和重合度值检测结果与设计值相对误差低于5%。该检测系统具有高效、实时、非接触等优点,为齿轮智能制造及检测提供技术支持。

    2024年03期 No.397 176-180页 [查看摘要][在线阅读][下载 1388K]
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  • 孔洞缺陷对TC4切削加工影响的仿真研究

    史丽晨;袁嘉庚;王简;刘栋;

    为研究孔洞缺陷对TC4材料切削加工的影响,使用有限元切削仿真方法对切削过程的应力应变、切屑形态和切削力特点和规律进行研究。通过热力耦合仿真、数据分析、时频分析等方法对含缺陷材料切削过程中的参数的研究,研究结果表明:位于切削路径上的缺陷,在切削完后缺陷处表面出现应力集中,位于切削路径上的缺陷处表面应力值相比无缺陷时明显减大;缺陷位于表层区域时,由于缺陷导致材料内部结构变化,切屑断裂,切屑形态剧烈变化;当缺陷位于切削路径上和表层区域时,切削至缺陷处时切削力发生突变,切削状态发生失稳,并且位于表层区域的缺陷对切削力的突变影响最大;最后通过Choi-Williams时频分析对含不同位置缺陷切削仿真得到的切削力信号进行分析,观察到不同位置缺陷情况下切削力波动的时频信号,判断缺陷的位置。

    2024年03期 No.397 181-184+188页 [查看摘要][在线阅读][下载 1424K]
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  • 应用AMESim双转向器全液压转向系统特性分析

    刘传慧;孙玉凤;介石磊;吕宝占;

    为全液压转向系统设置双转向器可以解决大排量需求的问题,但此种布置会影响系统的动态响应特性,因此分析系统的可行性。根据某自卸车全液压转向系统的结构特点,对单转向器系统的关键参数进行分析和设计,获取各参数的数值;根据车辆转向参数的需求,对转向系统的压力损失和温升进行校核,以验证系统可否满足需求;根据前述分析,采用AMESim搭建分析模型,通过转角输入验证模型准确性,并验证负载、输入变化对系统特性的影响;基于转向系统试验台,通过输出特性分析,对前述设计和分析模型进行验证。结果可知:双转向器系统压力损失满足要求,最高温升控制在56.8℃,控制在系统要求的范围内;影响双转向器系统输出特性和油液流量的因素主要是方向盘转速和系统负载,其他因素基本无影响,仅对系统的响应时间产生影响;试验测试平台获取的角速度阶跃输入下的,转向器输出口压力、流量放大器输出口流量与仿真分析结果误差控制在5%以内,表明分析模型和结果的可靠性,为此类分析设计提供参考。

    2024年03期 No.397 185-188页 [查看摘要][在线阅读][下载 1355K]
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数控与自动化

  • AFS型测流平台水文信号采集方案的研究应用

    刘力行;武利生;张金柱;卢海文;

    为了实现无人远程测流,需要采集三个关键信号,即水面信号、流速信号、水底信号,这里提出了一种关键水文信号采集方案,通过旋桨流速仪和使用STM32单片机的信号采集仪来采集水面信号和流速信号;通过编码器与转臂式失重开关采集水底信号;PLC计算出水深与流速信号后传输至上位机做保存与处理。流速信号受制于旋桨流速仪影响,抖动干扰严重,提出了去抖动滤波方案,并通过实验验证滤波电路切实可行;针对不同地区水阻所造成的A/D采集参考电压不同,编写了专用APP,采用蓝牙连接调整参数,提高了该采集方案的适用性。经过实地测试,使用该方案所得到的流速、水深数据符合水文站的精度要求,能够有效的节省人力成本和时间成本,提高水文测流过程的自动化程度。

    2024年03期 No.397 189-193页 [查看摘要][在线阅读][下载 1350K]
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  • 面向车辆换道工况的智能车轨迹规划研究

    张俊坤;陈勇;郭晓光;

    换道是智能车辆在实际交通条件中的一个重要工况。为提高智能车辆在高速公路上的换道安全性,分析了周围交通车辆运动对自车换道距离保持的影响,利用五次多项式函数进行换道轨迹规划,以车辆纵向加速度、与前车碰撞时距和换道后车速为换道优化函数的优化变量,利用车辆动力学模型摩擦圆对横向和纵向加速度进行约束,建立了换道模型。最后用MATLAB/Simulink和CarSim对所得出的换道轨迹进行轨迹跟踪仿真分析,结果表明,该换道轨迹规划方法能够保证智能车换道时的舒适性和安全性。

    2024年03期 No.397 194-198+204页 [查看摘要][在线阅读][下载 1389K]
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  • 类渐近线特性在摄像机标定中的应用研究

    许智斌;葛动元;向文江;姚锡凡;

    针对机器视觉领域内的摄像机标定,本研究首次根据渐近线的特性引入物理意义,对摄像机的内、外参数进行标定。首先使用6×6的圆孔标定板,计算出摄像机的投影矩阵。然后根据极限的定义,当像平面上投影点p(u,v)在v不变,u趋向正无穷时,光心与点p的连线形成类渐近线,该渐进线平行于摄像机坐标系X_C轴,在标定时将其作为X_C轴。根据这一特性,对得到的投影矩阵进行分解得到摄像机内、外参数。最后依据所提出的方法进行标定实验,得到摄像机投影矩阵以及相应的内、外参数。结果表明,根据该方法得到的标定数据反求特征点的投影坐标,与实际对应的图像特征点存在较小误差;并且得到的内、外参数与Faugeras标定法得到的结果误差较小,符合工程实际的精度要求。

    2024年03期 No.397 199-204页 [查看摘要][在线阅读][下载 1394K]
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  • 一种高精度四辊板带材轧机支撑辊偏心辨识的研究

    王哲英;马明旭;钟山;虞丁修;

    板带轧机中上下支撑辊偏心信号是较为典型的一种频率相近的周期波,如果仍采用传统的快速傅立叶变换(FFT)辨识该偏心信号就很难保证结果的精准性与可靠性。对此,在本课题中,笔者经过广泛且深入地探索与研究推出了可有效解决此问题的新辨识方法,即最小二乘法(LS),该算法的实现过程依托经典且成熟的观测矩阵理论,利用2范数最小的终止准则完成求解操作,并从中确定出最相近的特征参数。算例计算结果显示:当上下支撑辊的频率差为和,FFT所辨识的幅值和相角均严重失真,而LS方法所辨识的幅值精度分别可达0.064%和0.127%,相角的辨识精度分别为0.076%和0.0286%。同时利用某四机架板带连轧生产的实际采集的轧制力数据作为辨识目标,通过分析各个机架的轧辊偏心的影响,可以看出在246Hz处的轧辊偏心信号被很好地辨识。因此笔者提出的这种新方法可提供准确、可靠的辨识结果,而且不容易受外部干扰,进而从源头上提高了识别效率,保证了识别的精准度。

    2024年03期 No.397 205-208+213页 [查看摘要][在线阅读][下载 1451K]
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  • 数控磨床电控系统可靠性建模与评估研究

    范晋伟;刘会普;张理想;李伟华;

    电控系统作为数控磨床关键子系统之一,尚未有学者对其开展可靠性建模与评估研究。文章对北京第二机床厂提供的MKS型数控磨床电控系统故障数据进行预处理,并绘制概率密度散点图,发现图像趋势符合威布尔分布或指数分布,再利用最小二乘法进行参数估计,经模型检验后引入灰关联度进行模型优选,确定电控系统故障数据所属分布模型为指数分布。最后计算了电控系统平均故障间隔时间MTBF、平均维修时间MTTR和固有可用度A_(inh)。评估结果已反馈给厂家并获得认可,对提升数控磨床整机的可靠性水平有重要意义。

    2024年03期 No.397 209-213页 [查看摘要][在线阅读][下载 1348K]
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  • 双圆弧斜齿齿轮泵转子加工刀轨规划及仿真

    董庆伟;周群起;李阁强;刘理想;

    针对双圆弧斜齿齿轮泵转子加工方法中存在的加工效率和精度比较低等问题,提出了利用球头铣刀在数控铣床上加工双圆弧斜齿齿轮泵转子的方法。研究目标是:根据双圆弧斜齿齿轮泵转子方程,结合空间啮合原理,建立了双圆弧斜齿轮的加工坐标系,根据各坐标系之间的转换矩阵,建立了双圆弧斜齿齿轮泵转子的齿面方程,模拟使用球头铣刀进行加工过程,计算出加工刀具中心在平面和空间轨迹,同时给出判定球头铣刀不发生干涉的最大半径的方法。利用VERICUT软件建立虚拟制造环境并进行铣齿仿真加工,验证了双圆弧斜齿齿轮泵转子齿面数控加工方法的正确性及其可行性。

    2024年03期 No.397 214-217+223页 [查看摘要][在线阅读][下载 1337K]
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  • 采用滑模控制的电动汽车传动系统主动减振研究

    陈星;郑水利;候宇;杨林;

    电动汽车传动系统存在典型的机电耦合现象以及欠阻尼特性,由机电耦合效应导致的振动噪声问题成为电动汽车传动系统设计与控制的主要关注点之一。针对电机与传动系的共振问题,建立了电机-传动系双质量模型以及电机控制模型。为了避免电动汽车在怠速和巡航工况下电机与传动系处于共振状态,通过对高性能永磁同步电机的滑模控制以及磁场定向等控制,当系统将要处于共振频率时,电机角速度会增加(25~35)rad/s左右,使得系统迅速偏离共振频率来达到降低共振响应的目的。对所提出控制策略的在不同工况下和不同车型下进行仿真,结果表明系统共振加速度响应较之前未加速入控制时显著降低。提出的控制策略在降低汽车传动系振动方面具有良好的有效性和鲁棒性。

    2024年03期 No.397 218-223页 [查看摘要][在线阅读][下载 1416K]
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数字化设计与制造

  • 最优组合赋权在航空发动机性能评估中的应用

    冯正兴;张青;卢堂宝;

    为了提高航空发动机机队性能评估的可信度和科学性,提出一种结合改进TOPSIS和最优组合赋权的综合性能评估方法。首先利用单一主、客观赋权法计算各评价指标的权重,再通过基于矩估计理论的最优组合赋权模型得到评价指标的最优组合权重。基于此权重值,利用余弦相似理论和虚拟负理想解对TOPSIS方法进行改进,得到更为合理的相对贴近度对发动机性能进行评估。以某公司PW4056发动机机队为例进行验证,结果表明所提出的新方法能够有效地评估发动机的性能水平,具有很好的工程应用价值。

    2024年03期 No.397 224-228页 [查看摘要][在线阅读][下载 1361K]
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  • 大型风电齿轮箱宏观参数优化设计

    张圣;董龙梅;王庆良;李兴亚;

    在大兆瓦级风电齿轮箱设计中,为了提高功率密度同时又尽量减小振动噪声,提出一种齿轮宏观参数优化设计方法。以功率密度、啮合刚度为优化目标,抓住最主要的影响因素,建立多目标优化模型,在模型函数中综合考虑重合度、啮合刚度、齿轮强度与宏观参数设计的关系,得出高效可行的优化方法。对5MW风机高速级齿轮优化结果进行对比,该优化方法在保证齿轮强度条件下,可有效增加啮合刚度,减小传递误差,提高动力学性能,与试验结果对比,降低噪音值4%左右。

    2024年03期 No.397 229-233页 [查看摘要][在线阅读][下载 1381K]
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  • 基于点云配准的航空发动机数字孪生模型构建

    任彬;汪小雨;

    点云配准是实物和场景数字孪生模型构建的关键技术。为了适应航空工业高效、精确的虚实结合工业模式,提出了基于快速点特征直方图FPFH(Fast Point Feature Histogram)特征识别配准算法的数字孪生模型构建方法。该方法在保障精确性的前提下,通过数字化检测、信息采集、数据处理与融合,构建物理与虚拟高效互通的数字孪生模型。最后,以燃气涡轮式航空发动机中尾喷管风扇类零件为实例,验证该方法应用于该类发动机零件用于构建数字孪生模型的可行性,并最终将该方法作用于整个涡扇发动机。

    2024年03期 No.397 234-238页 [查看摘要][在线阅读][下载 1501K]
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  • 马扎克五轴加工中心后处理研究及验证

    段向敏;张春;游思凯;

    在制造业飞速发展的今天,产品对零件的结构及精度要求越来越高。传统三轴加工中心无法满足零件加工要求,而五轴联动机床能很好适应复杂零件的加工工艺。然而,机床厂家并不会免费提供该设备的专用后处理,这给机床使用人员带来了极大困难,同时也浪费了人力成本和时间成本。这里针对马扎克五轴加工中心,运用Tcl脚本语言在UG/Post环境中编制适合该机床的后处理系统。该系统能有效读取刀位文件,并且按照机床要求生成相应加工程序,该程序能安全有效地运行于马扎克VARIAXIS j-500/5X机床。最后通过加工检测五轴联动机床的S试件证明了该后处理系统的有效性和安全性。

    2024年03期 No.397 239-242页 [查看摘要][在线阅读][下载 1331K]
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  • 动态障碍物状态空间重构的无人车路径规划

    雷芳华;袁小芳;

    为了保证无人驾驶汽车在动态障碍物的环境下,实现安全的避障路径规划,提出了一种基于动态障碍物状态空间重构的避障路径规划方法。该避障路径规划方法,以前轮偏角为控制量,运用模型预测控制(MPC)方法,忽略车身尺寸信息建立点质量模型,主要在规划层中利用车载传感器的采集信息,对动态障碍物状态空间信息进行重构,研究不同重构构型对避障效果以及“穿越”现象的影响问题。在特定行驶工况中,采用CarSim和Simulink进行联合仿真,以低中高三种速度进行动态障碍物避障稳定性分析,仿真结果表明,所提出的避障路径规划方法对于存在动态障碍物环境下是有效的,避免了由于忽略车身尺寸所导致的“穿越”现象,通过与传统人工势场法比较,验证了本方法规划的路径更短,避障曲率更优。基于动态障碍物状态空间重构的避障路径规划具有安全性和稳定性。

    2024年03期 No.397 243-248页 [查看摘要][在线阅读][下载 1596K]
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  • TC4钛合金蜂窝夹层结构力学性能研究

    回丽;边钰博;周松;陈晓伟;

    对有加强边的蜂窝夹层结构设计了剪切和压缩专用夹具,结合两种蜂窝芯体排布方向对蜂窝壁板的剪切和侧压性能做了对比分析,试验中采用光学云纹法和贴应变片方式观测面板变形。结果表明:蜂窝芯体的排布方向对蜂窝夹层结构的侧压与剪切性能有一定影响,剪切试验表现为破坏起始位置与整体破坏形式不同;侧压试验表现为压缩破坏程度与抗压能力不同。剪切试验所得试验数据较一致,侧压试验因出现局部结构失稳导致试验数据较分散,但总体趋于一致。

    2024年03期 No.397 249-253页 [查看摘要][在线阅读][下载 1448K]
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  • 磁流变抛光技术研究进展

    戴立达;张争艳;乔国朝;

    表面质量是精密零部件最重要的性能之一,零件的表面质量主要是由加工过程中不同的工艺参数和方法决定的。传统的磨抛工艺由于作用在工件上的力很大、嵌入的磨料颗粒、对工艺的控制有限等原因很难使表面粗糙度降低到精密零部件的要求精度。磁流变抛光(MRF)提供了一种新型高效的方法使工件加工质量达到预期的精度水平。MRF对工艺控制具有更大的灵活性,并且可以在不破坏表面形貌的情况下完成加工。综述了磁流变抛光液组分对加工效果的影响、材料去除模型的建立和发展、不同的MRF加工方式和未来磁流变抛光技术发展的新方向,最后总结了目前MRF技术存在的问题总结,并提出了MRF技术未来可能的发展方向。

    2024年03期 No.397 254-260页 [查看摘要][在线阅读][下载 1378K]
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  • 分体式自清洗工业废气余热回收装置设计

    纪运广;张潇;李洪涛;马辉;

    为解决化纤生产废气余热回收装置运行一段时间后因污垢层积而换热效率下降的问题,提出一种分体式自清洗工业废气余热回收装置。设计了分体式换热器,采用PLC控制刷洗机构、拉板小车和高压喷头,实现了换热翅片管排的自动分合和清洗功能。测试结果显示,分体式自清洗工业废气余热回收装置能维持较高的换热效率,较原有整体式装置效率提升大约5%,清洗时间由10h缩短为2.5h。该余热回收装置可提高能源利用效率,降低生产成本,减少维护时间,为低品位热能回收利用提供了参考。

    2024年03期 No.397 261-264+270页 [查看摘要][在线阅读][下载 1385K]
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  • 喷油参数对F-T煤制油混合气特性的模拟研究

    王浩亚;王铁;石晋宏;冀冠佐;

    基于三维流体动力学软件CONVERGE,耦合F-T煤制油表征燃料简化机理,建立F-T煤制油发动机的多维燃烧数值仿真模型,研究了喷油参数对F-T煤制油发动机典型工况下燃油喷雾、油气混合和缸内温度场的作用规律。结果表明:由于F-T煤制油十六烷值高、着火性能好的特性,一定程度的提前预喷正时和主喷正时能促进F-T煤制油的雾化和蒸发效果,有利于在滞燃期形成更多的均匀混合气,加快燃烧和放热速度,提高缸内温度;增加喷射压力能够显著提升油束湍动能,提高燃油蒸发率,缸内混合气分布更加均匀,有利于着火、快速放热;预喷油量的增加能够使油束贯穿距离增加,燃油蒸发率升高,但会加剧燃油碰壁的现象,缸内凹坑处局部过浓区域增加,着火阶段造成更多的燃烧冲击。提前喷油、增大喷射压力结合较小预喷油量的喷射参数组合有助于改善F-T煤制油发动机的燃烧过程,提高燃烧效率。

    2024年03期 No.397 265-270页 [查看摘要][在线阅读][下载 1466K]
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  • 滑动轴承转子系统中制造误差建模方法的研究

    陈振宇;徐武彬;李冰;张子文;

    由于滑动轴承工作表面的制造误差与油膜厚度在同一量级(μm)上,制造误差对滑动轴承转子系统运行特性的影响不可忽略。为了更好地表达轴承所含制造误差的完整信息,揭示滑动轴承制造误差对系统运行特性的影响规律,圆柱曲面三维制造误差建模已成为滑动轴承研究领域中的一个研究发展趋势。通过概括滑动轴承制造误差建模方法的国内外研究现状,分析传统误差模型、分形理论误差模型以及SDT三维误差模型的特点,并阐述了三种常用误差模型在滑动轴承中的建模研究,总结了制造误差模型在滑动轴承转子系统中建模的现存问题。通过对比分析表明:SDT三维误差模型能够更加合理地表征滑动轴承完整误差信息,基于SDT的滑动轴承三维误差建模方法在滑动轴承误差建模与运行特性的研究中具有重要意义。

    2024年03期 No.397 271-276页 [查看摘要][在线阅读][下载 1455K]
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  • 累积疲劳损伤的数值积分算法

    藤瑞品;宋晓琳;

    提出了采用高斯-勒让德公式进行数值积分的累积疲劳损伤计算方法,该方法通过对包含当量载荷概率密度函数的不可积被积函数进行数值积分来计算累积疲劳损伤。以16Mn和60Si2Mn两种材料为研究对象,基于正态分布和威布尔分布两种常见的当量载荷分布形式,采用试验设计法对算法进行了验证,结果表明,采用高斯-勒让德公式进行数值积分的累积疲劳损伤算法是正确和有效的;同时与传统的八级载荷法进行了对比分析,结果表明,在连续或准连续载荷谱作用下,采用八级载荷分级法计算累积疲劳损伤会出现较大的偏差率,并且偏差率不稳定,相比于八级载荷法,高斯数值积分法是一种更优的累积疲劳损伤计算方法,可以极大地提高累积疲劳损伤的计算精度。

    2024年03期 No.397 277-282页 [查看摘要][在线阅读][下载 1489K]
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  • 非稳态点接触EHL问题高效直接算法研究

    夏伯乾;张骁骉;方保江;

    发展了一种研究非稳态点接触弹流润滑(Elastohydrodynamic Lubrication,简称EHL)的快速直接算法。在弹流求解过程中,通过分析计算域网格离散的特点,对离散后的Reynolds方程采取按列分块、逐列求解的求解策略,使每个时间步长上求解的方程维数显著减小,从而极大地提高了计算效率。运用新算法获得了点接触EHL纯挤压工况下油膜和压力演变过程中的典型特征,证明了新算法的正确性;数值实验和比较证明,新算法具有复合直接迭代法无可比拟的高效率,与逐行迭代法相比,新算法也具有显著的、更高的计算效率,并且随着网格数量的增加,新算法的高效性愈加凸显。

    2024年03期 No.397 283-287页 [查看摘要][在线阅读][下载 1444K]
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  • 螺旋套管换热器大变形与热应力分析

    刘少北;鲍泽威;范沐易;黄卫星;

    采用“流-固”共轭传热与“热-固”单向耦合的方法,分析了螺旋套管换热器对流换热特性、热膨胀大变形以及对热应力计算的影响。结果表明:受离心力影响,螺旋管及夹层流体质点形成二次流混合强化螺旋外侧换热,螺旋内管外侧比同一截面内侧点温度更低;在高温换热工况下,在螺旋管因热膨胀而出现显著的变形,其变形量与管壁厚度处于同一数量级,高温工况下螺旋套管换热器热应力计算属于大变形问题,采用大变形有限单元非线性计算结果比小位移线性计算的热应力更大、更加符合实际。最后,以减小热应力为优化目标,对螺旋套管T型接头布置方位进行了优化,当接管径向布置时热应力比轴向布置减小约1/3。

    2024年03期 No.397 288-291页 [查看摘要][在线阅读][下载 1383K]
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  • 基于牵制控制的作业车间稳定性研究

    李顺敏;李晓娟;赵云峰;

    针对作业车间生产过程复杂度高、控制难度大、控制效果滞后等问题,结合牵制控制理论提出了一种以关键节点为控制目标的牵制控制策略。以制造节点物料平顺度表征节点状态,建立离散时间耦合生产网络状态方程。通过构造控制器建立牵制控制网络状态模型,结合网络统计特征选择关键控制点,分析给出作业车间生产网络的稳定判据。以某机械加工车间生产为例,仿真探讨无控制、自控制以及牵制控制三种控制策略下,受扰系统恢复稳定的时间步长和网络节点失效频次。结果表明:采用牵制控制策略,通过控制少量关键节点就能有效减少系统恢复稳定所需时间并缩减扰动影响范围,各节点状态更接近稳定时的期望值。研究成果可为扰动环境下的生产过程稳定性控制决策提供一定的理论依据。

    2024年03期 No.397 292-296页 [查看摘要][在线阅读][下载 1428K]
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  • SVD和复合平方包络谱的滚动轴承故障诊断

    陈琳;陶涛;李洪强;

    由于传统奇异值分解故障诊断方法难以选择子信号故障点以及Hankel矩阵行数,提出了一种基于奇异值分解和复合平方包络谱的滚动轴承诊断方法。首先分析了两种常用的子信号重构方法的区别。然后引入DR指标来确定奇异值分解序列,并通过数值模拟得到了轴承故障诊断的Hankel矩阵最佳行数范围。由于得到的子信号存在畸变和子信号间能量分布的奇异值分布,通过反对角平均法以及复合平方包络谱对轴承进行故障诊断。最后通过实验证明了提出方法在缺少先验知识情况下能够实现有效的轴承故障诊断。

    2024年03期 No.397 297-304页 [查看摘要][在线阅读][下载 1861K]
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  • 凹坑织构化81107轴承变载摩擦磨损性能研究

    金志浩;韩辉;龙日升;张义民;

    为了探究变载条件下凹坑织构化轴承的摩擦磨损性能,以81107TN推力圆柱滚子轴承为研究对象,通过在轴圈表面制备不同直径和不同深度的凹坑型织构,利用MMW-1A型万能摩擦磨损试验机,在阶梯渐进增长式载荷和贫油条件下进行试验。通过分析和对比试验后的摩擦系数、磨损量以及表面形貌,发现:直径250μm、深度20μm的凹坑织构化轴承表现出良好的摩擦磨损性能,其平均摩擦系数上升时间点比光滑无织构轴承滞后6000s,磨损量相比光滑无织构轴承降低7%;这里的条件下,变载荷条件下轴承的平均摩擦系数比恒定载荷低,最大差值为0.031,且后期变载荷轴承平均摩擦系数更稳定,变载荷轴承磨损量相比恒定载荷轴承也减少了7.3%。

    2024年03期 No.397 305-309页 [查看摘要][在线阅读][下载 1476K]
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  • 遗传算子-蚁群优化在柴油机曲轴振动中的应用

    徐燕铭;滕宪斌;杨期江;王皓;

    针对船用柴油机振动大,噪声高的特点,考虑柴油机往复运动和旋转分量引起的不平衡力等多个影响因素,建立了柴油机缸体内部活塞二次运动的动力学模型,采用Runge-Kutta(RK)方法对目标函数进行求解,计算内燃机的惯性和活塞拍击在发动机悬置处产生的冲击力和发动机缸体表面的振动位移。以优化曲轴轴系振动幅值为目标,采用蚁群算法,引入遗传算法中的交叉、变异等遗传算子,提出全局搜索与局部搜索相耦合的方法策略。研究结果表明,柴油机曲轴轴系振动在交叉概率0.6和变异概率0.05处产生了最小的收敛;通过和数学模型进行对比分析,进一步验证了该变异蚁群算法的准确性。

    2024年03期 No.397 310-315页 [查看摘要][在线阅读][下载 1453K]
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  • 基于图像识别的智能药箱设计与优化

    樊辉;郭东军;曹浩;苏波泳;

    针对当前国内老龄化问题加重,老年人无法按时按需服用药品的问题,设计了一种新型智能药箱。药箱整体采用模块化结构设计,可通过触摸屏设定落药时间、药品种类和数目。设计了手机端APP,提前设定老人服药种类、数量和时间,通过传感器检测药品数量是否满足要求,老人是否按时取药。针对药品质量问题,对智能药箱进行优化,设计了一种基于图像识别的药品质量监测装置,引入一种四元数与自组织神经网络结合的图像边缘检测方法对药品图像进行边缘提取对比,实现药品质量监测。实验表明,智能药箱内部结构合理,落药顺畅,药品质量监测稳定,准确率可达到100%,保障了老人服药的时效性与安全性。

    2024年03期 No.397 316-319+325页 [查看摘要][在线阅读][下载 1359K]
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  • 一种新型PHEV模糊控制能量管理策略研究

    刘波;吴晖彤;陈翀;

    基于实际工况仿真设计了一种插电式混合动力汽车的新型能量管理策略,解决了当前模型考虑实际问题少、不能真正发挥动力匹配优势的问题。改进模糊优化算法使模型有更好的适应性,引入荷电状态因子进行车辆能量管理,最大限度减少发动机频繁启停,增加动力电池寿命。实际道路工况下,对比传统CD-CS和瞬时等效油耗最低管理策略,结果表明,车辆能耗优于传统CD-CS能量管理策略,与瞬时等效油耗最低管理策略相近;用电率达到97.1%,并能实现不同初始SOC值情况下的有效控制,更适用于目前复杂工况下的控制,从而达到节能高效的目的。

    2024年03期 No.397 320-325页 [查看摘要][在线阅读][下载 1537K]
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  • 管桁架焊缝质检机器人夹紧机构轻量化设计

    陈玉发;靳壮壮;曹阳;魏晓雍;

    为减轻管桁架焊缝质量检测机器人结构重量,文章在分析夹紧机构运动约束及其关键零部件强度约束的基础上,建立夹紧机构各主要零部件力学和运动学模型,运用惩罚函数法对夹紧机构尺寸进行优化。支腿在夹紧机构的零部件中质量较大,经静力学分析发现支腿材料冗余较大,采用拓扑优化进一步减轻支腿重量。结果表明:夹紧架、支腿和底板尺寸分别为60mm、88mm、111mm时,结构最为紧凑;拓扑优化重构后,支腿的质量减轻了121.2g,总质量减少了16.16%。

    2024年03期 No.397 326-329+334页 [查看摘要][在线阅读][下载 1389K]
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  • 汽车减振器活塞杆疲劳断裂失效分析

    关亮亮;陈双;

    活塞杆出现疲劳断裂失效会降低汽车运行的平稳性,严重影响汽车行驶的安全性,因此对汽车减振器活塞杆疲劳断裂失效进行分析至关重要。利用光谱仪分析减振器活塞杆试件的化学成分,通过显微镜检测活塞杆表面的粗糙程度。对汽车减振器活塞杆疲劳断裂的形貌进行宏观、微观分析以及剖面金相分析,测试了减振器活塞杆的显微硬度、残余应力和气体氢含量。观察宏观形貌发现试件具有一定的脆性开裂特征。微观分析的能量谱表明试件中的Cr、Fe元素含量较高,导致试件表面脆性大,微观状态下呈现出二次裂纹。试件的剖面金相结构并无明显缺陷、主要区域的显微硬度满足要求,二者对疲劳断裂产生的影响较小。试件在淬火初期产生的残余应力偏高,近表面附近的气体氢含量明显高于心部位置。因此说明汽车减振器活塞杆出现疲劳断裂主要是由活塞杆表面脆性大、氢含量高和淬火裂纹引起的。

    2024年03期 No.397 330-334页 [查看摘要][在线阅读][下载 1405K]
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  • 仿甲虫微型飞行器折叠翼模态分析

    王才东;牛震;胡坤;郑华栋;

    自然界中甲虫采用扑翼飞行方式来实现飞翔,具有优异的飞行性能。折叠翼模态特性对飞行器的气动特性具有重要影响。文章分析了扑翼运动对翅翼模态性能要求,建立折叠翼有限元模型。对折叠翼的模态进行仿真分析,获得不同参数条件下折叠翼的模态特性。通过正交试验,分析各参数对折叠翼模态的显著性影响,结果分析表明,折叠翼弹性模量与厚度对折叠翼固有频率影响显著。这里研究结果为仿甲虫微型飞行器的设计制造和实际应用奠定了基础。

    2024年03期 No.397 335-338页 [查看摘要][在线阅读][下载 1318K]
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  • 一种复合驱动并联机构刚度分析

    张灿果;倪笑宇;王永立;安兆杰;

    针对直升机旋翼支撑平台,设计了一种复合驱动四自由度并联机构,利用复合驱动分支增大了并联机构工作空间。推导了并联机构中各驱动分支和动平台之间的运动关系式,考虑约束力、驱动力和驱动力矩综合作用下复合驱动分支的横向变形、轴向变形和扭转变形,结合机构的运动学方程推导了复合驱动并联机构的刚度矩阵。利用有限元软件验证了并联机构整体刚度矩阵的正确性。仿真结果表明该并联机构的刚度满足使用需要,为含复合驱动并联机构的应用和推广奠定了理论基础。

    2024年03期 No.397 339-342页 [查看摘要][在线阅读][下载 1341K]
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管理与综述

  • 中国机器人伺服控制技术竞争力及提升路径

    费钟琳;楚磊;赵顺龙;

    中国机器人核心技术竞争力与国际领先国家相比仍有很大的差距,迫切需要提升以伺服控制技术、减速机技术等为代表的机器人核心技术竞争力。文章采用专利信息数据从专利数量、专利质量、专利价值三个维度对中国机器人伺服控制领域的技术竞争力进行分析,并将其与美国、德国、韩国等领先国家进行比较,剖析中国机器人伺服控制技术发展过程中的优势与不足,最后从技术联合研发、聚焦关键技术、研发方向等方面提出了技术竞争力提升的路径。

    2024年03期 No.397 343-348页 [查看摘要][在线阅读][下载 1350K]
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  • 臂架起重机标准体系分析及标准国际化实施策略研究

    赵溦;

    臂架起重机是起重机分类中最重要的类型之一,被广泛应用于港口装卸、水利水电建设、核电建设、设备制造、造船、铁路、建筑、冶金等行业的大型物件吊装作业。我国是臂架起重机制造大国、使用大国和出口大国,了解和掌握中外臂架起重机技术要求和标准体系差异十分重要。在差异分析的基础上,重点梳理与研究了国际标准体系的缺失项,并结合臂架起重机标准化工作实际情况,提出了包含开展系统性调研、持续跟踪中外标准技术内容、建立标准研究平台、推进重点项目国家标准制定和国家标准英文版翻译工作、加强专业人才培养、增强国际合作在内的六项标准国际化实施策略。

    2024年03期 No.397 349-352页 [查看摘要][在线阅读][下载 1258K]
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  • 数控系统样条曲线插补技术研究综述

    盖荣丽;马淑雅;杜晓燕;高守传;

    传统数控系统加工复杂曲线时,一般采用微小线段或圆弧段逼近的方法,加工精度低,易引发刀具抖动、机床振动等问题。随着CAD/CAM技术的发展,现代数控机床向高速度、高柔性方向发展,基于高质量加工的要求,提出样条曲线插补方法。对样条曲线插补方法进行综述,首先阐述了插补技术的重要性;其次从进给速度、加工精度等角度系统分析了样条曲线插补方法,分别介绍了A样条插补、B样条插补和C样条插补;最后描述了三种插补方法的发展过程和最新研究动态,对其未来趋势做了总结和展望。

    2024年03期 No.397 353-356页 [查看摘要][在线阅读][下载 1296K]
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  • EEMD与LSTM在轴承剩余寿命预测中的应用

    张丹;袁林;隋文涛;金亚军;

    剩余使用寿命(RUL)预测是实现装备健康管理与预测性维护的最主要技术手段之一,为了准确预测轴承的剩余使用寿命,提出了一种基于集合经验模态分解(EEMD)和长短时记忆网络(LSTM)的轴承剩余寿命预测方法。首先,对采集到的振动信号做时域、频域及时频分析,同时记录相应特征;进而,筛选特征,通过EEMD对振动信号予以分解并重构;最后,通过LSTM结合经过处理的信号构建健康特征指标。通过实验证明了该方法能有效的预测出轴承的剩余寿命,且有较高的预测精度。

    2024年03期 No.397 357-360页 [查看摘要][在线阅读][下载 1425K]
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  • 深沟球轴承的二次回归通用旋转组合设计

    高显;简小刚;周大威;

    以Romax软件为平台,针对型号为6212的深沟球轴承,采取二次回归通用旋转组合设计方法建立轴承的回归模型;利用回归方程和加权优化算法,对深沟球轴承的双目标参数优化设计,并将优化的结果进行了仿真验证,对比分析发现,寿命和径向刚度的仿真值和预测值比较接近;轴承的寿命和径向刚度随着内、外圈沟曲率系数的增大而降低;内、外圈沟曲率系数fi和fe的交互影响对轴承的径向刚度影响总体大于对寿命的影响,表明优化模型和计算方法正确有效,可用于深沟球轴承寿命和径向刚度的分析和预测。

    2024年03期 No.397 361-365页 [查看摘要][在线阅读][下载 1377K]
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  • 遗传神经网络下机器人双头夹具参数优化研究

    景兴淇;任涛;卢万里;董俊;

    由于直角坐标机器人双头夹具动力学较为复杂,难以找到双头夹具最优参数组合,因此以直角坐标机器人为基础,提出遗传神经网络下机器人双头夹具参数优化方法。分析不同工况下双头夹具关节在夹持工件时的接触力,结合偏移量约束搭建双头夹具动力学模型。以动力学模型为基础,设置参数优化约束条件,包括竖直与水平移动距离、末端节点运行速度、夹具质量、等效应力、丝杠变形量等。结合相关约束条件,构建双头夹具参数优化目标函数,利用遗传神经网络对目标函数进行求解,获取目标函数最优解,该解即为双头夹具参数结果。经实验数据分析证明,所提方法优化后的双头夹具参数更接近于理想值,夹具灵敏度更高,能够有效提升其工作质量。

    2024年03期 No.397 366-369+375页 [查看摘要][在线阅读][下载 1414K]
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  • 制造过程关键质量影响因素识别与分析

    栗仕强;臧阳阳;梁昭磊;汪启华;

    在产品制造过程中,关键质量影响因素的识别与分析是质量和工艺人员关注的焦点。目前关键质量影响因素的识别往往依赖于专家经验,而专家评价信息的模糊性和不确定性使得传统方法存在应用局限。因此对基于模糊集理论和VIKOR的产品制造过程质量影响因素识别与分析方法进行研究,将不确定性信息引入评价指标中,并通过对质量影响因素的重要性排序,实现了关键质量影响因素的识别与分析;最后在某航空产品焊接过程上进行了应用,验证了方法的有效性。

    2024年03期 No.397 370-375页 [查看摘要][在线阅读][下载 1402K]
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  • 综合传动装置转向机构可靠性分析与改进

    马彪;王赫;郑长松;阳仁奇;

    转向机构是综合传动装置的核心部件之一,其零部件故障将导致车辆转向功率不足,甚至失去转向能力。针对某型综合传动装置转向机构在试验与使用过程中出现的可靠性问题,进行故障归纳与诊断,根据使用条件进行转向机构的可靠性建模与分配,并分析其故障模式、影响及危害性,最大故障影响概率达0.9。基于分析结果,从结构和装配工艺性对转向机构可靠性进行改进,并进行了改进后的转向机构可靠性试验。结果表明,转向机构可靠性已满足要求,改进技术措施有效。

    2024年03期 No.397 376-379+384页 [查看摘要][在线阅读][下载 1383K]
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  • 等速节沟道磨削用椭球砂轮设计及优化

    王勇;项贺;朱嘉敏;金平;

    为提高等速万向节中星形套椭圆形弧沟道的加工精度,在分析了万向节沟道结构的基础上,提出了一种椭球砂轮磨削星形套沟道的方案,针对此方案,对砂轮尺寸进行了设计计算,初步得到了椭球砂轮的基本尺寸;根据砂轮的实际磨削状态,对砂轮形状进行了结构优化,为验证优化后砂轮形状的正确性,利用UG和VERICUT软件分别对球笼沟道磨床磨削沟道的加工过程和用新型椭球砂轮磨削沟道过程进行了模拟仿真,对比仿真结果,后者误差有所减小,从理论上验证了方案的可行性。

    2024年03期 No.397 380-384页 [查看摘要][在线阅读][下载 1419K]
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  • 2024年度《机械设计与制造》

    <正>征订活动全面启动…尊敬的广大读者:2024年度《机械设计与制造》杂志征订工作已经开始,为了更好地开展这项工作,现将具体征订事宜说明如下:本刊为大16开月刊,全年12期,定价为58元/期,696元/年。面对企事业单位、各大院校和个人每个月均可接受订阅。

    2024年03期 No.397 386页 [查看摘要][在线阅读][下载 427K]
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