理论与方法研究

  • 零相位滤波与最小二乘拟合下的聚焦形貌恢复

    张明;丁华;刘建成;

    为提升形貌恢复精度,提出一种高精度的聚焦形貌恢复算法。该方法从序列图像的预处理以及深度值连续化处理角度入手,将零相位滤波与最小二乘拟合法相结合。自行设计了基于巴特沃斯低通的零相位滤波器用以聚焦评价函数曲线的滤波处理,在消除噪声干扰的同时,保持各空间数据点位置不变;根据聚焦评价函数曲线特性,利用基于高斯函数的最小二乘拟合峰值法获取窗口序列的聚焦位置,进一步提高了峰值定位精度;为得到更为连续化的被测物深度信息,采用三次B样条曲面对各个像素点的初始深度值进行插值。实验表明,方法兼具形貌恢复的平滑性及高精度性。

    2019年02期 No.336 1-4页 [查看摘要][在线阅读][下载 618K]
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  • 基于关键链的项目进度计划方法的研究

    刘建桥;盛步云;王辉;

    为解决项目进度计划因资源冲突及环境不确定性而导致的计划失效、工期延误等问题,在传统项目进度计划方法的基础上引入关键链法,通过对现存的关键链识别算法及缓冲区估算方法进行分析研究,提出基于关键链的项目进度计划方法。该方法采取基于优先规则的启发式算法识别关键链,在充分考虑项目中的多资源约束、环境不确定性等因素的基础上设置缓冲区,制定出工期最小项目进度计划。最后,通过对项目实例进行分析验证,表明使用该方法制定的项目进度计划是可行的。

    2019年02期 No.336 5-8+12页 [查看摘要][在线阅读][下载 872K]
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  • Hilbert-全矢谱及其在滚动轴承退化分析中的应用

    张学欣;韩捷;陈磊;马艳丽;

    旋转机械的振动信号频谱分析中,存在单源信号信息不完整、频率调制等问题,导致频谱不能全面、清晰地反映设备运行状态,增加误判风险。而全矢谱技术能充分融合双通道振动信息,Hilbert变换对时域信号包络解调效果良好,结合两者的优点形成Hilbert-全矢谱方法,并将其应用于滚动轴承退化过程分析中。实验表明,Hilbert-全矢谱能更加准确、全面地反映设备振动特性,从中提取的特征主振矢,既能够表征滚动轴承退化过程中的振动强度,又可以区分其故障类型。

    2019年02期 No.336 9-12页 [查看摘要][在线阅读][下载 650K]
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  • 柴油机燃烧系统多参数多目标优化研究

    吴崇荣;魏胜利;卢泓坤;

    针对直喷柴油机燃烧系统多参数间存在的非线性现象,采用响应面法对其进行多参数多目标优化研究。该研究以双ω燃烧室结构、喷油夹角、供油始点、涡流比为因子,以燃烧指示功率、NO比排放和碳烟比排放为评价指标。首先利用正交设计,利用方差和极差分析筛选了燃烧室结构和喷油夹角优化方案;其次对供油始点和涡流比进行了多参数二次响应面全局寻优研究,得到2种满足功率和排放的优化方案并与原机方案进行性能对比分析。结果表明,喷油夹角为130°的1号燃烧室具有较高燃烧指示功率与排放性能。涡流比在1.6附近时燃烧指示功率取得最大值,且小涡流比对NO排放改善显著。

    2019年02期 No.336 13-17页 [查看摘要][在线阅读][下载 567K]
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  • 考虑PCA-RBF的变压器标底预测模型研究

    刘燕豪;袁逸萍;李晓娟;李明;

    针对变压器制造企业投标报价缺乏科学理论指导,准确性低的问题,以准确预估下一批招标的标底价为目标,提出了结合主成分分析(PCA)与人工神经网络(ANN)的变压器标底预测模型-PCA-RBF标底预测模型。模型采用PCA对高维原始变量进行降维处理,提取主成分(PC)作为径向基函数神经网络(RBF)的输入。PCA算法降低了原始变量的维数,去除了各变量间的相关性,在简化ANN结构的同时,提高了预测模型的精度。仿真结果表明,PCA-RBF变压器标底预测模型具有较高的预测精度。

    2019年02期 No.336 18-21+25页 [查看摘要][在线阅读][下载 514K]
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  • 概率神经网络在下肢运动趋势判断中的应用

    王亚平;吴夷杉;

    针对下肢助力外骨骼控制系统中对于穿戴者运动意图识别准确性和实时性的需求,提出一种基于肌肉激活度的人体下肢关节运动趋势的判断方法。表面肌肉的肌肉激活度可以通过肌电信号得到。首先给出典型下肢表面肌肉对应的关节活动,以地面广义作用力和运动角度数据求得肌肉激活度;然后以肌肉激活度为特征,基于概率神经网络识别关节运动趋势。实验结果表明:该方法对于平地行走的踝关节的跖屈/背屈的总准确率为79.5%,膝关节的伸直/弯曲的总准确率为85.5%;髋关节弯曲/伸直的总正确率为80.8%。

    2019年02期 No.336 22-25页 [查看摘要][在线阅读][下载 579K]
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  • 轨道非平稳不平顺激扰下高速列车半主动控制研究

    闫中奎;陈春俊;熊仕勇;

    为改善轨道非平稳随机不平顺对列车动力学性能的影响,基于高速列车线路运行的重复性以及周期性,采用变步长迭代寻优控制算法,建立高速列车抗蛇行减振器半主动变阻尼控制系统,以转向架横向加速度峰值为目标函数,不断迭代寻找最有利于列车动力学性能的减振器阻尼值,改善了传统列车定阻尼值的弊端。多体动力学软件和控制系统仿真软件相结合联合仿真,仿真分析表明,轨道非平稳随机不平顺会使得车体和构架横向加速度、轮对横向力以及轮轨磨耗以倍数增加,严重影响列车动力学性能;通过变阻尼控制之后,构架横向加速度、轮对横向力以及轮对磨耗明显减小,车体横向加速度也略有减小,能够改善列车动力学性能,提高列车运行安全性与平稳性。

    2019年02期 No.336 26-29+33页 [查看摘要][在线阅读][下载 846K]
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  • 关键链约束理论解决柔性车间调度问题

    王建朝;袁逸萍;李晓娟;熊宗慧;

    柔性作业车间的调度难题一直以来都是NP难题,随着加工零件数量和机床数量的增加,调度优化难度将会以呈指数倍增长。本研究提出以约束理论为基础依托,选用最小临界比规则及遗传算法,结合各自的优点对柔性作业车间基于关键链进行调度优化,有效的解决了传统遗传算法容易陷入局部最优和最小临界比规则鲁棒性不强等问题。使设计的调度算法更加地符合车间真实的制造生产状况,改善了制造过程中资源设备利用率相对较低的问题,把设计的算法和传统遗传调度算法解决典型的柔性作业车间难题得到的结论相对比,验证设计算法的优势。

    2019年02期 No.336 30-33页 [查看摘要][在线阅读][下载 477K]
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  • 跨界车后桥壳模态理论分析与试验研究

    徐劲力;任中亚;柯阳辉;刘启恒;

    以某跨界车后桥桥壳为研究对象,借助ANSYS Workbench进行理论模态计算,利用仿真分析结果指导试验方案的设计;同时采用力锤单点激励多点拾取的方法进行试验模态分析,识别出最佳激励点,分析试验本身的有效性。将有限元仿真和试验模态的结果进行对比分析,验证了有限元模型的正确性,得到了驱动桥壳低阶模态的固有频率和振型等参数,对同类桥壳的模态分析具有重要的参考价值,最后论证桥壳结构的合理性,不易与激励产生共振,为桥壳的进一步振动分析提供了理论依据。

    2019年02期 No.336 34-37页 [查看摘要][在线阅读][下载 1047K]
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  • 载荷作用下滚道误差对轴承旋转精度的影响分析

    周元坤;薛玉君;余永健;庞碧涛;

    根据圆柱滚子轴承各零件间的几何关系,推导出轴承几何协调方程,将几何协调方程与载荷平衡方程联立进行迭代求解,建立基于载荷平衡与几何协调共同作用下轴承旋转精度的数学模型,研究了内圈滚道圆度误差谐波幅值、谐波阶次对轴承内圈径向跳动的影响。研究结果表明:随着内圈滚道圆度误差幅值增大,轴承内圈径向跳动增大;当轴承径向载荷增大时,内圈径向跳动变小;随着内圈滚道圆度误差阶次的变化,轴承内圈径向跳动呈现出波动,波动程度与轴承径向载荷有关;当轴承滚子个数与内圈圆度误差阶次呈整数倍时,内圈径向跳动最大。

    2019年02期 No.336 38-41+46页 [查看摘要][在线阅读][下载 750K]
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  • 磁流变阻尼器动力学模型参数识别

    邓国红;李长江;杨鄂川;欧健;

    针对磁流变阻尼器动力学模型中的未知参数,采用阻尼最小二乘法进行参数识别。推导了剪切阀式磁流变阻尼器的数学模型并进行动力特性仿真,通过仿真结果分析,提出磁流变阻尼器非线性Bingham参数模型,利用阻尼最小二乘法识别出非线性Bingham模型的参数,得到磁流变阻尼器动力模型。通过动力模型仿真验证,结果表明非线性模型可以准确的描述磁流变阻尼器的动力特性,说明阻尼最小二乘法能有效的识别非线性参数模型,为磁流变阻尼器在汽车碰撞缓冲吸能应用方面奠定了基础。

    2019年02期 No.336 42-46页 [查看摘要][在线阅读][下载 636K]
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  • “锥——杆”式对接机构接纳锥锥角设计方法研究

    平雪良;杨子豪;

    针对野外、太空等三维复杂环境下"锥—杆"式对接机构刚性对接情况,建立描述导向杆球头与接纳锥接触点受力情况的局部坐标系,并通过受力分析建立了接纳锥锥角关于对接角度的理论模型,得到了理想对接情况下接纳锥锥角取值范围的理论依据。结合摩擦自锁理论,提出了四步分割法,对对接空间进行划分,选取有效对接空间,得到对接角度取值范围随接纳锥锥角变化的函数关系。最后针对分别给定接纳锥预定锥角和对接角度预定范围的情况,阐述计算对应的对接角度理论取值范围和锥角取值的设计方法。

    2019年02期 No.336 47-50页 [查看摘要][在线阅读][下载 756K]
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  • 汽车转向管柱布置的优化分析

    庾佳强;范平清;李聪;

    以汽车转向管柱为研究目标,分析比较了两段轴式和三段轴式转向管柱的特点,得到转矩、角速度和轴与轴夹角等参数的关系式。然后结合转向管柱相关参数和布置要求,以中间轴两端节叉相位角为变量,对转向管柱布置优化设计,通过仿真计算得到的结果不满足布置要求。而后,以转向管柱的输入轴的长度和中间轴两端节叉相位角为变量,进行再次优化,通过仿真计算,得到了输入轴长度以及各轴之间夹角的优化值,满足布置要求,为转向管柱的设计提供了理论依据。

    2019年02期 No.336 51-53+57页 [查看摘要][在线阅读][下载 853K]
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  • 动载激励下的预紧螺栓轴向应力特征分析

    张鹏;古忠涛;陈薄;陈政果;

    螺纹是一种使机械各个组成部分联接起来的机械要素。为了提高螺纹联接有限元模型的可靠性,对螺纹联接结构进行了参数化建模,并分析了螺栓在预紧力以及动载激励下的轴向应力特征。模型能够较好地反映螺栓螺纹牙底的应力集中,螺栓螺纹牙的轴向承载不均,螺纹孔倒角角度对螺栓螺纹的影响以及外载荷与施加在螺栓上的载荷之间的关系等多个现象的物理实质。结果表明,螺纹联接模型是可靠的,并且其分析方法对螺纹联接结构的力学性能分析及其结构优化设计研究具有重要的参考意义。

    2019年02期 No.336 54-57页 [查看摘要][在线阅读][下载 1274K]
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  • 压缩机全平衡曲轴结构参数多目标优化设计

    刘健;孙晓东;侯小兵;陈雅琪;

    针对往复式压缩机曲轴承受复杂交变载荷易产生振动的问题,提出一种以减小模态最大振型因子为优化目标的设计方法。以曲轴8个关键结构参数为设计变量,采用正交试验设计方法获取50组样本点,利用有限单元法求解其振动特性,根据求解结果建立以三四五阶模态最大振型因子为输出目标的径向基(RBF)神经网络近似模型,然后采用多目标遗传算法进行优化分析,得到Pareto解集,选取满意解并进行验证。结果表明,所建立的RBF神经网络近似模型能够有效拟合输入与输出之间的关系,且优化后的曲轴模态最大振型因子得到有效的改善。针对全平衡曲轴振动特性的优化设计研究,能为其结构设计以及振动控制提供一定的理论指导。

    2019年02期 No.336 58-61页 [查看摘要][在线阅读][下载 1047K]
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  • 两气门柴油机缸盖火力面热边界条件的确定方法

    赵高岩;张威望;董非;贾和坤;

    为了在两气门柴油机缸盖传热的计算过程中,确定有效的缸盖火力面热边界条件,以快速、准确得计算出缸盖温度场,提出一种新的两气门柴油机缸盖火力面热边界条件的确定方法。在建立缸盖传热计算模型时,采用径向分区的思想施加缸盖火力面初始热边界条件,通过结合缸盖底部测点实测温度数据,研究得到缸盖火力面径向各区域最终换热系数值,进而拟合出缸盖火力面上换热系数随半径变化的函数关系式,将此函数关系式和当量循环燃气温度一起作为两气门柴油机缸盖火力面的热边界条件。最后以某两气门柴油机为例,建立整机流固耦合传热模型,对该方法进行了验证,计算结果表明:拟合公式法较常用的分区计算法具有更好的精度表现,为同类型的两气门柴油机缸盖传热计算提供了新的火力面热边界条件确定方法。

    2019年02期 No.336 62-65+69页 [查看摘要][在线阅读][下载 962K]
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  • 钻井平台PPB260减速机轴毂复合连接仿真分析

    张昭;李大磊;桑振宽;

    钻井平台PPB260减速机输出轴与轮毂之间采用平键连接加过盈连接的复合连接形式,复合连接可使平键连接和过盈连接各自传递一部分扭矩,具有较高的承载能力、定心性好,应力分布状态复杂。借助大型有限元分析软件ABAQUS,针对不同的轴毂过盈量对复合连接的模型进行仿真分析,得到过盈连接和平键连接扭矩分配比例同轴毂过盈量之间的关系,分析了模型中等效应力分布情况,以及等效应力最大值同轴毂过盈量之间的关系,为复合连接的设计提供参考依据。

    2019年02期 No.336 66-69页 [查看摘要][在线阅读][下载 1078K]
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  • 汽车电泳涂装输送用混联机构的分数阶PI~λD~u控制

    高国琴;徐权;方志明;

    针对一种新型汽车电泳涂装输送用混联机构,基于机构结构特点,分别采用单回路控制策略对混联机构的各条支路进行独立控制。由于机构在实际的运动过程中,各支路间存在耦合关系,会引起系统的不稳定。因此,为了解决输送机构各支路间耦合作用,提高控制系统在高速度、高加速度的情况的控制精度,提出了一种分数阶+前馈补偿控制策略对输送机构的各支路进行独立控制,并通过建立动力学模型和定义的耦合强度系数,进一步分析得出各支路之间存在耦合作用,采用前馈补偿的方式消除耦合作用的影响。然后,利用遗传算法对所提出的分数阶控制器进行参数优化。最后利用MATLAB软件分别对分数阶控制+前馈补偿和经典PID控制+前馈补偿进行仿真比较,结果表明分数阶控制+前馈补偿控制有着良好的跟踪性能,对外部的随机干扰具有较好的鲁棒性,且系统稳态误差较小,满足系统高性能控制要求。

    2019年02期 No.336 70-74页 [查看摘要][在线阅读][下载 646K]
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  • Savonius风力机叶片弧度的数值模拟研究

    魏望望;许京荆;马玉屏;

    为研究Savonius风力机的叶片弧度对其功率性能的影响,建立Savonius风力机的二维有限元分析模型,应用FLUENT进行数值模拟计算。计算基于RNG k-ε湍流模型,采用滑移网格技术实现风力机的转动。研究了叶片弧度从(140~180)°范围的风力机在不同尖速比下的平均力矩系数与平均功率系数,通过比较最大平均功率系数来确定叶片弧度的最优值。数值模拟的结果表明:叶片弧度越小,Savonius风力机受到的阻力矩越大,其平均力矩系数和平均功率系数就越低,即功率性能越差;叶片弧度在180°时,Savonius风力机功率性能最优。

    2019年02期 No.336 75-78+82页 [查看摘要][在线阅读][下载 1592K]
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  • 驾驶室翻转系统回程颤动DOE优化

    何嘉欣;曹清林;

    针对驾驶室翻转系统存在的回程颤动问题,对驾驶室翻转系统回程的工作原理进行了简要描述,并运用DOE全因子实验设计方法得出单向阀球径是驾驶室翻转系统回程颤动问题的最佳优化方向;对单向阀启闭过程分别进行静力学和动力学分析,并运用AMESim软件建模分析,结果发现单向阀的启闭过程不稳定。因此,在软件ANSYS Workbench中以最小颤动距离为目标函数,以单向阀球径为设计变量进行合理优化。优化后的驾驶室翻转系统消除了回程颤动,并且满足工程要求,可以应用到工程实际中。

    2019年02期 No.336 79-82页 [查看摘要][在线阅读][下载 1247K]
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先进制造技术

  • 熔盐换热器传热性能试验台的研制

    杜培君;孔巧玲;黄伟光;李文辉;

    研制并搭建了以熔盐作为主要介质的换热系统试验台,该试验台主要由三个回路组成,包括两个熔盐回路和一个气体回路,可实现熔盐-熔盐换热和熔盐-气体换热。该系统是以第四代核反应堆的熔盐堆为背景,用来研究熔盐换热系统的热工水力特性。采用Windows操作系统平台对试验台进行高精度自动控制以及采集数据。分别对不同结构的换热器进行了传热流动的实验,结果表明该试验台系统热偏差满足要求,且实验结果与经验公式吻合,数据可靠,为研究熔盐换热器的科研提供便利。

    2019年02期 No.336 83-86页 [查看摘要][在线阅读][下载 734K]
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  • 双蜗杆消隙驱动控制系统的研究与仿真

    朱红霞;王国民;王海;

    天文望远镜驱动系统有大惯量、低转速、高精度的要求,并且存在大量的非线性干扰因素。以改进乌兹别克斯坦1米望远镜赤经轴和赤纬轴中蜗轮蜗杆传动项目为背景,综合望远镜的大小、速度、跟踪精度以及驱动系统资金投入等因素,对中小型望远镜提出一种双电机带动双蜗杆、双蜗杆啮合蜗轮带动负载的伺服驱动系统。首先建立了双电机双蜗杆驱动望远镜系统的动力学模型,在系统启动或换向时为消除传动间隙,对主从电机施加变偏置电流,同时双电机速度耦合采用和速负反馈同步机制,并用MATLAB/SIMULINK进行建模与仿真分析。结果表明,该双蜗杆系统能够较好的减小或消除蜗轮蜗杆传动过程中间隙引起的误差,可进一步进行实际系统的研究与应用。

    2019年02期 No.336 87-90+94页 [查看摘要][在线阅读][下载 858K]
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  • 钢丝绳索具压制成形仿真分析

    马平;刘杰;王志勇;肖全;

    钢丝绳索具是广泛运用于海洋工程中起柔性连接作用的有效工具之一,具有强度高、承载能力强、韧性好等优点。由于索具中铝套壁厚的大小与索具承载力密切相关,壁厚的大小最直观的结果就是延伸率,行业中采用控制延伸率为25%~35%的方法实现索具满足承载力的要求。基于SolidWorks-ABAQUS平台,结合显示动力学分析方法对模型的压制成形过程进行仿真分析,并采用控制变量法改变索具接头中铝套的壁厚尺寸,得出索具成形所需压制力、铝套的延伸率以及钢丝绳索具疲劳寿命的变化规律。研究结果显示1X7+IWS-18mm型钢丝绳索具(对应铝套壁厚为7mm)压制成形后最大应力分布在钢丝绳自接触部分,大小为912.6MPa,成形所需压制力为1097.51kN,铝套延伸率为25.53%,疲劳次数为353次。

    2019年02期 No.336 91-94页 [查看摘要][在线阅读][下载 1043K]
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  • 云制造环境下3D打印设备资源优选方法

    程元;盛步云;张成雷;

    在云制造环境下,针对异地分布的3D打印设备资源优选与评价问题,在建立基于QoS的3D打印设备资源评价指标的基础上,设计了基于混合粒子群算法的3D打印设备资源优选方法。将多Agent与数据归一化方法相结合,利用Agent的动态自主性、分布处理等特点,构建了基于多Agent的3D设备资源优选模型,该模型能够实现候选服务的自动匹配及优选,增强了匹配优选过程的动态性和可靠性。最后通过实验仿真,验证了混合粒子群算法优选模型的适用性和有效性,为云制造3D打印设备资源优选提供了一种新的思路。

    2019年02期 No.336 95-99页 [查看摘要][在线阅读][下载 593K]
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  • 变截面S形薄壁梁的设计与耐撞性研究

    徐成龙;庞通;康贺贺;

    为了提高汽车前纵梁结构(S形薄壁梁)的耐撞性能,引入变截面设计思想对S形薄壁梁进行研究。基于LS-DYNA有限元分析软件,在轴向动态冲击载荷下开展变截面S形梁数值仿真,研究横截面轴向变化率、横截面几何形状和加强筋对变截面S形梁的耐撞性影响。结果表明,变截面S形梁与等截面S形梁相比在结构吸能方面有较大提升,合理设计横截面轴向变化率、横截面几何形状和加强筋可以显著地提升结构的吸能效果,为汽车吸能部件的设计提供重要参考

    2019年02期 No.336 100-103+106页 [查看摘要][在线阅读][下载 948K]
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  • 往复式磁流变抛光装置的设计与仿真研究

    宋万里;马晋涛;胡志超;修世超;

    磁流变抛光是一种新型抛光方式,近年来我国研究人员已经相继研究出了几种抛光装置。介绍了磁流变抛光的原理之后,介绍了一种新的磁流变抛光装置;并对该装置中结构进行了分析,详细地阐述了抛光装置所处的机床结构和内部的零部件名称。为了确定在抛光过程中磁场对抛光的影响情况,用ANSYS有限元软件对磁场发生装置中的磁场和温度场进行了仿真研究;将分析结果与实际的磁场和温度场的测量结果进行对比,可以观察到两者的结果十分接近;从而证明ANSYS软件分析的结果真实有效,这也为以后的磁场优化打下了良好的基础。

    2019年02期 No.336 104-106页 [查看摘要][在线阅读][下载 606K]
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  • 非线性传送带系统的Hopf分岔及极限环计算

    丁杰;丁旺才;李得洋;

    建立了一类单自由度非线性传送带系统的物理模型和动力学模型。通过理论推导得到传送带系统平衡点的存在条件,对系统在参数空间中的Hopf分岔存在条件进行判定,并利用增量谐波平衡法(IHB方法)计算得到了系统在纯滑动状态下的极限环及其近似解析表达式和振动频率,同时分析了系统的静平衡状态在参数空间中的稳定性。数值仿真结果表明,由IHB方法所计算出的系统极限环与四阶Runge-Kutta法计算结果十分吻合,IHB方法在求解此类非光滑系统时具有较高的可靠性和精度。

    2019年02期 No.336 107-109+113页 [查看摘要][在线阅读][下载 864K]
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  • 支座松动故障下滑动轴承油膜空穴迁移规律研究

    凌寒;贺利乐;张平;

    针对旋转机械支承松动故障识别困难问题,研究滑动轴承的油膜空穴迁移规律。建立了一端松动转子-轴承系统模型,采用短轴承下的非线性油膜力模型和JFO边界条件,用数值求解的方法对支座松动故障转子-轴承系统进行仿真模拟计算,得到了支座松动下的油膜空穴迁移规律。仿真结果表明:一端支承松动故障下的松动端油膜破裂边界迁移过程是不连续的,松动支座的无规则运动是引起空穴迁移发生异常的主要因素;松动端空穴体积会随挤压速度的增加而减小。研究结果为支座松动故障诊断提了供理论依据。

    2019年02期 No.336 110-113页 [查看摘要][在线阅读][下载 1059K]
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  • 非球面数控气囊研抛技术研究

    高虎;朱淼;王海霞;

    针对目前气囊研抛方法中研抛力控制精度不高的问题,提出一种新的非球面精密气囊数控研抛方法,由磁流变力矩伺服器(MRTS)对气囊与非球面之间的研抛力进行独立控制,由数控车床对气囊研抛工具进行位移伺服控制。基于这一技术,介绍了气囊数控研抛系统的组成,阐明了基于MRTS的研抛原理,分析了气囊研抛工具与非球面工件之间的接触力,建立了研抛力模型,对气囊研抛工具的研抛路径进行了规划,在此基础上,进行了实验研究。实验结果表明,提出的方法可以实时有效控制气囊研抛过程中的研抛力,得到表面粗糙度Ra≤0.03μm的非球面镜面表面,实现了非球面精密、超精密加工。

    2019年02期 No.336 114-116+120页 [查看摘要][在线阅读][下载 1046K]
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  • 多刚柔系统等速万向节的动力学特性分析

    谢柏林;张苗;周明刚;刘明勇;

    等速万向节将汽车的驱动力平稳可靠地传递给车轮,同时对汽车的车内噪声和振动等动力学性能有重要影响。采用多刚柔体系统传递矩阵法和扩展哈密顿原理,建立了等速万向节横向弯曲振动的动力学模型。利用伽辽金法将偏微分方程转化为常微分方程,并设计了等速万向节多刚柔体系统振动特性仿真算法。以某型号等速万向节为例,应用该算法仿真计算得到其固有频率和振型,并探明了减振器的参数和振动特性间的定量关系。利用B&K振动测试系统对等速万向节进行测试分析,理论模型的分析结果与试验结果基本一致,从而验证了仿真算法的有效性,体现了其工程应用价值。

    2019年02期 No.336 117-120页 [查看摘要][在线阅读][下载 720K]
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  • 缸筒表面油漆的超声熔盐复合清洗参数优化

    孙一航;贾秀杰;李方义;王光存;

    针对再制造液压缸筒表面厚重油漆难以去除的问题,采用超声熔盐复合清洗技术进行有效清洗。影响复合清洗效果因素较多,选择清洗温度和超声功率进行研究。通过中心复合试验法,以清洗周期和3.5min去污率作为评判标准,拟合试验数据建立回归方程和响应面模型,探究清洗温度和超声功率的影响作用。结果显示:随清洗温度升高,熔盐表面张力变小,化学反应速率提高,清洗周期变短,清洗能力增强;超声功率增大,清洗场内振荡作用变强,使熔盐加速流动,场内各部分温度趋于一致,加速反应进行,增强清洗能力。因此随清洗温度和超声功率提高,复合清洗去除油漆能力增强。通过试验确定超声熔盐复合清洗去除油漆的最优参数为清洗温度(326~336)℃,超声功率为最大值1440W,最优参数下清洗周期为4min,清洗3.5min时去污率为97.5%。

    2019年02期 No.336 121-126+130页 [查看摘要][在线阅读][下载 933K]
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  • GH4169高温合金疲劳寿命非线性超声检测研究

    阎红娟;刘峰斌;潘勤学;

    基于超声无损检测理论,研究金属板材弯曲疲劳引起的超声非线性波动规律,建立相对非线性超声系数β′、δ′与基波、谐波幅值定量关系。利用位错模型解释了金属材料存在晶格微缺陷或应力时,超声二阶与三阶非线性系数β、δ的变化趋势。建立非线性超声检测系统,测量GH4169高温合金板材疲劳弯曲试验过程中超声相对非线性系数β′、δ′的变化趋势。实验结果表明:随着疲劳寿命的增加,相对非线性系数单调增加。二阶与三阶相对非线性系数与疲劳寿命关系转折点分别出现在疲劳寿命80%左右和60%左右。在第一阶段相对非线性系数随着疲劳寿命单调增大,在第二阶段相对非线性系数随着疲劳寿命增加出现波动或保持不变,甚至出现下降现象。对于二阶相对非线性系数,实验曲线与位错综合模型预测数据具有较好的一致性。对于三阶相对非线性系数,实验曲线与位错偶模型预测数据具有较好的一致性。

    2019年02期 No.336 127-130页 [查看摘要][在线阅读][下载 728K]
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  • 基于模态共振分析的某故障涡轮叶片改型设计

    王瀚艺;

    某型发动机涡轮静子叶片在运作过程中经常出现断裂现象,为了保证飞机的安全运营,需要对故障叶片进行分析及改型处理。运用ANSYS进行模型建立及计算,对故障涡轮叶片进行模态分析。再对故障叶片进行延展改型并通过ANSYS进行验证,通过计算得到结论,改型后的叶片成功避开了原叶片发生故障时的事故频率,改型前后叶片1弯模态应力分布几乎一致,应力最大点和次大应力点均分别位于叶片前缘靠近顶部区域和叶片吸力面靠近顶部区域,且应力大小相差不大。由于避开了事故频率,到目前为止,使用过程中未再有断裂现象发生,从而验证了改型方案的可行性。

    2019年02期 No.336 131-133+137页 [查看摘要][在线阅读][下载 854K]
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  • 磁悬浮飞车原理样机建模及控制研究

    张晓;黄强;

    针对磁悬浮飞车进行了初步研究,提出了一种原理样机的简化结构。利用ANSYS分析了支承与导向电磁力的特性,在此基础上建立了考虑磁极"边缘效应"的动力学模型。推导出原理样机解耦控制的基本条件,并利用Simulink进行了控制系统离线仿真。最后基于dSPACE实时仿真控制平台,将磁悬浮原理样机等硬件置于控制回路中进行了悬浮控制实验,结果表明在负载扰动和输入参考阶跃变化的情况下,磁悬浮飞车原理样机能够稳定悬浮,验证了结构简化设计及控制方案的合理性。

    2019年02期 No.336 134-137页 [查看摘要][在线阅读][下载 1019K]
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数控与自动化

  • 结晶器渣厚参数自整定模糊控制系统设计

    詹小辉;陈新元;

    针对连铸结晶器人工加渣和机器开环加渣的不足,开发了一种具有实时渣厚检测与反馈控制功能的加渣机器人:即在开环加渣机器人的基础上设计增加激光测距传感器,可获取结晶器内实时渣厚信息,综合考虑当前渣厚、结晶器工作时的耗渣速度和机器人的投渣速度三个因素的耦合关系,构建模糊推理机,对加渣机器人的送料机电系统实现参数自整定模糊PID控制,从而实现结晶器内渣厚的智能控制。仿真和应用结果表明基于参数自整定模糊PID控制的加渣机器人效果好,响应快,能实现保护渣按需投放,有利于节能降耗。

    2019年02期 No.336 138-141页 [查看摘要][在线阅读][下载 809K]
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  • 航空发动机盘类零件滚磨光整加工的模拟

    王秀枝;杨胜强;李文辉;

    为探寻航空发动机盘类零件滚磨光整加工一致性的最优方案,进一步提升滚磨光整加工技术在航空发动机盘类零件表面光整加工中应用的有效性,基于离散元法对航空发动机盘类零件分别进行振动式、回转式和离心式三种滚磨光整加工方案的模拟分析。对比典型区域工件和磨块颗粒的速度、磨块颗粒与工件的接触力,并通过"Hertz-Mindlin withArchard Wear"模型对盘类零件的磨损情况进行计算对比。通过模拟分析得出,同一种方案中不同区域处工件及磨块颗粒的速度、磨块颗粒对工件的接触力均不相同,与各区域所处于磨块颗粒介质流场中的空间位置有关;不同方案中盘类零件的磨损情况均不相同,与不同方案的加工原理、工艺参数有关;一定条件下,振动式滚磨光整加工较回转式和离心式滚磨光整加工,一致性明显较好。该模拟分析方法可对航空发动机盘类零件加工方案的选择、工艺过程的控制和优化提供参考依据,最终提高加工效率。

    2019年02期 No.336 142-145+149页 [查看摘要][在线阅读][下载 915K]
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  • 微凹坑分布密度对缸套摩擦润滑性能影响规律

    闫彩;王建青;黎相孟;马传杰;

    为了探究微凹坑关键几何参数分布密度(面积占有率)对织构化缸套摩擦润滑性能的影响,采用激光冲蚀和自行设计的机械加工两种方法加工微凹坑形貌,对比分析了两种加工方式加工的微凹坑表面质量,采用加工质量较好的机械加工在缸套表面加工出面积占有率分别为5%、12%、20%、35%、50%等5种织构化缸套,对其进行台架实验和摩擦磨损性能试验,研究结果表明,缸套表面的微凹坑有一定的减摩润滑效果,且当面积占有率为12%时,缸套的综合性能最好。

    2019年02期 No.336 146-149页 [查看摘要][在线阅读][下载 1145K]
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  • Acc模糊逻辑扭矩补偿整车控制策略研究

    王永巍;吴静波;郭志军;杨亚锋;

    针对如何解决整车驱动功率的急剧变化以及如何兼顾整车电驱动系统的经济性、动力性和整车舒适性等问题,提出了一种基于纯电动汽车整车分层控制的驱动系统中的Acc模糊逻辑扭矩控制策略。该系统采用整车功率跟随能量管理策略,重点研究加速踏板开度Acc模糊逻辑(fuzzy logic controller,FLC)控制策略,并通过仿真系统和实车测试对其进行验证与分析。仿真试验与实车测试结果表明,该整车控制策略能够有效的对车辆行驶过程中加速与减速进行控制,提高了车辆的动力性与舒适性。

    2019年02期 No.336 150-153页 [查看摘要][在线阅读][下载 637K]
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  • 四轮转向拖拉机转向特性的仿真与试验

    郭孟宇;胡斌;岳飞龙;温浩军;

    针对传统拖拉机地头转弯半径大,转弯稳定性差的问题,从前轮转向和四轮转向拖拉机运动学比较分析入手,研究四轮转向拖拉机转弯运动状态;通过引入了Gim轮胎模型,建立了四轮转向拖拉机的动力学模型,借助Matlab/Simulink仿真环境,对其转向稳定性进行了仿真。用实验室样机进行试验,并与仿真结果对比,对比结果表明:四轮转向系统减小了拖拉机的转弯半径,提高了操作系统的稳定性。

    2019年02期 No.336 154-157页 [查看摘要][在线阅读][下载 1054K]
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  • 平行回转副广义杆组的有效分量研究及应用

    卢文娟;刘若男;张立杰;张一同;

    结合基于广义杆组理论已提出的机构自由度计算公式—GOM公式,为完善其应用中的集合求交问题,对两组夹角小于90°的平行回转副(R)广义杆组运动参数的交集运算进行了分析,把一组的运动参数分解为垂直和平行于另一杆组的运动参数分量,将垂直分量作为该杆组的有效运动参数,与另一杆组运动参数求交集,得到的计算结果符合机构的实际情况,证明了含平行R杆组的机构,符合交集运算规则;并将该结论应用于含平行R杆组的机构自由度计算及消极构件的判定:当平行R杆组的自由度与输出参数的维数之和小于等于零时,输出构件成为消极构件;最后通过分析一组7R机构的自由度,理论分析与实际一致,验证了所提理论的正确性。

    2019年02期 No.336 158-161页 [查看摘要][在线阅读][下载 570K]
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  • 某新车型排气系统尾管声学性能优化

    吴杰;吴文波;

    针对某新车型排气噪声怠速超标问题,采用GT-Power软件对排气消声器结构进行了消声性能优化,并使用计算流体动力学软件Fluent验证了优化方案的内部流场分布较为理想。建立了用于计算排气尾管噪声的发动机与排气系统耦合仿真模型,并用发动机台架实验数据修正了模型精度,计算对比了原消声器方案和优化方案的三挡全油门加速尾管噪声。整车实验测试了原方案和优化方案的怠速及三挡全油门加速尾管噪声,实验结果表明优化方案较原方案有较大程度改进,满足了工程实际要求。

    2019年02期 No.336 162-165页 [查看摘要][在线阅读][下载 1101K]
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  • 膨胀腔消声器声学和阻力特性的研究及应用

    刘夫云;刘仁顺;张智聪;李宽;

    针对消声器参数设计和优化问题,利用Virtual.Lab和Fluent仿真计算消声器的声学传递损失、阻力损失。分析腔数变化的条件下,消声器容积、扩张比、腔长的变化对传递损失和阻力损失的影响。结果表明消声器腔数增加会对消声性能有明显改善,侧重考虑腔长和扩张比的消声器消声效果最好;腔数相同的消声器阻力损失相差不大。以某内燃机厂生产的单缸汽油机消声器为例,运用声学有限元软件和CFD软件计算其传递损失和阻力损失,分析原设计消声器的不足,加以改进,提高了其声学性能。并利用噪声分离法,验证了模型的正确性,为消声器设计和改进提供了一定依据。

    2019年02期 No.336 166-169页 [查看摘要][在线阅读][下载 998K]
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  • 一种电磁式发动机电磁机构设计与分析

    张瑞宾;王国富;陈元华;赵宏旺;

    为解决电磁式发动机电磁机构的设计问题,提出一种采用有限元法与磁路法相结合的目标设计法。根据电磁机构的结构特点,推导出磁导、磁漏、磁阻、总磁通、磁势等参数间的关系表达式,确定出电磁线圈及铁芯尺寸的计算模型。利用三维有限元方法,分析电磁线圈通电时,电磁机构内的衔铁与铁芯在分离和接触两种状态下,磁场强度及电磁能分布情况。设计实验对电磁机构力学性能进行测试,结果表明该电磁机构设计合理,磁场强度及磁能分布均匀,且具有极高的导磁的能力。

    2019年02期 No.336 170-173+177页 [查看摘要][在线阅读][下载 1701K]
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  • 高速动车组齿轮箱稳态温度场分析

    胡袁;徐宏海;魏领会;

    高速动车组齿轮箱运行时会产生大量的热使其温度场平衡温度升高导致其出现热轴、箱体表面出现裂纹等故障现象,为了获得齿轮箱温度场分布规律,对某型高速动车组齿轮箱进行稳态温度场分析。建立了齿轮箱稳态温度场数学模型并确立了边界条件,通过有限元法对齿轮箱温度场进行数值模拟分析,并与试验结果对比以验证建立模型的可靠性。结果表明:小齿轮两个圆柱滚子轴承处温度最高,出现热轴故障的可能性最大;温度以热源为中心向周围扩散,依次递减;仿真结果与试验结果误差小于3.36%,建立的仿真模型可有效预测齿轮箱温度分布。通过分析获得齿轮箱温度场的分布规律,为齿轮箱故障分析和润滑流道结构改进提供理论依据。

    2019年02期 No.336 174-177页 [查看摘要][在线阅读][下载 1029K]
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数字化设计与制造

  • 兆瓦级风机叶片材料细观模型改进方法研究

    苏亚坤;孙文磊;何连英;

    针对叶片材料璃纤维预浸带层间应力对大型风力机寿命的影响,对璃纤维预浸带细观模型的建模方法进行研究。采用有限元分析方法,并结合细观力学理论,将璃纤维预浸带各铺层层间应力的三个分量分别计算作为改进设计的目标,对叶片结构璃纤维预浸带细观模型进行改进,提出一种准三维细观模型的方法。以兆瓦级风力机叶片材料璃纤维预浸带细观模型为例,对改进前后叶片细观模型的三个分量参数进行的计算分析,并搭建璃纤维预浸带准三维实物模型,借助三维全场变形应变测量分析系统对实物模型进行实验,结果表明璃纤维预浸带准三维模型不仅能实现层间应力准确计算,且能实现对层间应力三个方向分量分别计算,为研究风力发电机组叶片寿命预测提供了一种新的理论与实验方法。

    2019年02期 No.336 178-181页 [查看摘要][在线阅读][下载 1143K]
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  • 考虑停车距离的载货汽车制动危险状态辨识

    冀秉魁;姚雪萍;李飞燕;

    通过对紧急制动下的停车距离计算,可间接预测出车辆的安全行驶间距,从而实现车辆防追尾避撞。以载货汽车为研究对象,提出了停车距离模型参数计算方法,从制动距离影响因素着手,通过对驾驶员制动反应时间、制动管路压力、制动蹄片温度、路面附着系数等停车距离的影响参数分析,建立了停车距离分析模型;通过空挡怠速、滑行试验来标定了制动距离计算模型中车辆内外阻力参数;最后综合考虑制动距离、驾驶员反应距离和路面情况,建立在人-车-路闭环系统下多参数融合的载货汽车停车距离模型,提出了载货汽车制动危险状态辨识方法;在不同工况下对停车距离进行仿真试验及实车道路试验,通过对仿真结果和试验结果的分析,验证了停车距离计算模型的可行性,为车辆运行安全状态预警技术的研究提供理论依据和技术支持。

    2019年02期 No.336 182-186+190页 [查看摘要][在线阅读][下载 1749K]
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  • 海上风机安装对接动力学分析及试验研究

    朱明;张鹏;朱昌明;

    针对海上风机安装过程,建立了海上风机安装的动力学模型.在模型中考虑了吊索的松弛与张紧、风机与安装平台的接触与分离.并且引入安装系统的行程约束,并采用约束违约稳定法进行求解.在上述模型基础上,为了减小风机在安装过程中的峰值加速度,将吊索张力、油液压力、加速度和位移作为反馈信号,以获得恒定的合作用力-柱塞位移曲线作为控制目标,引入优化控制方法。最后,为了验证控制模型的有效性,搭建了模拟海上风机安装试验装置,以海上起重船测试结果作为激励,将仿真结果和试验结果进行了对比。结果显示仿真结果和试验结果有很好的一致性。

    2019年02期 No.336 187-190页 [查看摘要][在线阅读][下载 839K]
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  • 基于Adams的两种空气舵传动系统动特性对比研究

    聂青;隗合怡;宋磊;李璞;

    飞行器空气舵传动系统作为飞行器姿态控制系统的重要组成部分,以某飞行器空气舵传动系统两种常见传动方式—平面四杆舵系统和摇臂导杆舵系统为研究对象,基于Adams三维多刚体动力学仿真平台和两种传动系统中各传动环节的实际状态,分别建立了平面四杆舵系统和摇臂导杆舵系统的仿真系统模型,并对两种空气舵传动系统的间隙动特性进行了对比分析研究,所得结论可为飞行器空气舵传动系统的方案选择、设计优化及性能预测提供一定程度的理论支持。

    2019年02期 No.336 191-194页 [查看摘要][在线阅读][下载 606K]
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  • 光学玻璃非球面元件模压过程仿真与实验

    高金辉;薛常喜;龚峰;

    为了分析光学玻璃非球面元件模压工艺过程并选择出最优的加工工艺参数,采用有限元分析模型,对L-BAL42光学玻璃非球面元件的模压过程进行了预先工艺仿真。基于有限元分析软件MSC.Marc仿真了非球面光学玻璃模压工艺过程,讨论了模压速率、模压温度对光学玻璃非球面元件模压成型后等效应力的影响,并获得了最优的工艺参数。最后使用GMP-415V光学玻璃模压设备,实验给出一个非球面透镜的模压结果,其面形精度PV值优于0.3,表面粗糙度Ra小于3nm。其结果表明,采用有限元仿真光学玻璃非球面元件的模压工艺工程是可行的,可用于各种光学材料和各种非球面元件的预先仿真工艺分析,为各种元件的模压快速成型提供技术保障。实验研究达到了高精度光学玻璃非球面元件模压快速成型的目的。

    2019年02期 No.336 195-198+203页 [查看摘要][在线阅读][下载 1300K]
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  • 循环流化床锅炉燃烧过程无模型自适应控制研究

    徐凯;赵玉明;

    循环流化床(Circulating Fluidized Bed,简称CFB)锅炉被公认为一种具有发展潜力的洁净煤燃烧技术,其燃烧过程具有典型的非线性、强耦合、大惯性、大滞后特性,传统或现代控制理论的控制策略难以取得良好的控制性能。因此,根据循环流化床锅炉燃烧过程特点,将其燃烧过程分为四个子系统,通过子系统模型构建和离散化处理,基于无模型自适应控制方法(Model-free Adaptive Control,简称MFAC)分别实现CFB锅炉燃烧子系统的控制器设计。仿真结果表明,与传统PID控制方法相比,采用无模型自适应控制方法对CFB锅炉燃烧过程进行控制,能够获得更好的控制效果,其控制精度更高,控制过程更快速。

    2019年02期 No.336 199-203页 [查看摘要][在线阅读][下载 471K]
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  • 驻波型热声制冷机板叠间的换热分析

    张玉宝;阚小美;仲源;梁飞飞;

    基于线性小振幅声场,探讨了气体微团与固体板叠之间能量传递规律,系统地分析了谐振腔板叠内的热力过程。为了分析驻波型热声制冷机制冷因数,阐述了气体微团与固体板叠之间的热量交换,直观地了解气体微团与固体板叠之间热量交换的数值变化关系。运用稳态流动理论估算了气体与固体之间的换热量,根据经典传热学理论,对重要传热系数进行试验确定,但是试验结果与理论估算值有较大误差,表明稳态的对流换热理论已经不适用于热声理论。

    2019年02期 No.336 204-206+210页 [查看摘要][在线阅读][下载 647K]
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  • 后桥主锥轴承预紧模型与动态拧紧理论的研究

    周廷美;余翔宇;莫易敏;谢雄亮;

    为研究后桥主锥轴承预紧力矩与主锥拧紧螺母拧紧力矩的关系,提出一种基于回归方程的动态拧紧理论。首先建立主锥轴承预紧力学模型,分析主锥拧紧螺母拧紧力矩与主锥轴承预紧力矩的关系,最后基于回归方程的动态拧紧技术理论,找出最佳轴承预紧力矩对应的主锥拧紧螺母拧紧力矩值,判断垫片厚度选择的合理性,也为拧紧力矩值的范围选取提供参考性意见。

    2019年02期 No.336 207-210页 [查看摘要][在线阅读][下载 587K]
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  • 面向低拆解损伤需求的过盈配合优化设计

    周丹;高鑫;易利祥;刘光复;

    再制造是一种对废旧产品实施技术修复和改造,并使其性能恢复甚至超过新品的绿色生产模式。长输管线用压缩机转子的叶轮与主轴间的过盈量设计时高达(1.7~2.2)‰,在再制造拆解环节中,配合面易产生划伤、粘着、犁沟等拆解界面损伤,为再制造带来额外的修复工作。配合长度愈大,损伤也愈趋严重。为此,提出了一种面向再制造的压缩机转子过盈配合优化设计方法。在对现有压缩机转子过盈结构进行数值分析的基础上,结合转子服役需求与静摩擦实验结果,对配合长度进行了优化。此外,为进一步降低拆解损伤,在保障服役需求的前提下,对配合界面进行了再制造织构设计。

    2019年02期 No.336 211-213+217页 [查看摘要][在线阅读][下载 935K]
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  • 基于ABAQUS的某GTF风扇转子系统模态分析

    张鸿;郑海洋;李湘萍;

    利用SolidWorks软件对某型齿轮传动风扇(GTF)发动机的风扇转子系统建立其等效三维模型,导入ABAQUS中对风扇转子进行模态分析。提取了前9阶固有频率及模态振型进行了分析和处理,发现了风扇转子各阶次振型特点和共振频率规律;结合发动机的工作转速和振动安全裕度,验证了风扇转子工作安全转速;通过对比风扇转子各部件的共振频率,发现了GTF发动机风扇转子系统同时包括柔性、刚性轴部件,这主要与GTF发动机风扇转子部件的功能相关。该研究对GTF发动机风扇转子系统的设计与应用提供了参考与理论依据。

    2019年02期 No.336 214-217页 [查看摘要][在线阅读][下载 1232K]
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  • CREO环境下三维模型及信息集成共享实现方法研究

    宫潘威;时小磊;陶高周;董玉德;

    为使产品中的标准件/通用件模型管理信息化、系统化,解决CREO三维模型及关联文档的集成共享、查询、安全控制及版本管理等问题,促进产品结构设计的精准与高效,提升结构设计标准化水平,提出一种基于Web Service和Client Service的C/S+B/S结构的CREO模型库插件及共享管理系统实现方法。后台管理系统采用ASP.NET MVC4框架,利用Jquery EasyUI前端框架和基于JSON的Ajax异步交互技术,实现对三维模型库和关联文档库的可视化管理。ClientService终端引入Pro/TOOLKIT API和MFC实现在CREO环境下对CREO三维模型对象预览、加载等操作,通过FTP技术实现在局域网的模型共享。实践证明,该系统能够有效的提升结构设计的效率和质量,减少了大量低效率重复工作。

    2019年02期 No.336 218-221页 [查看摘要][在线阅读][下载 1929K]
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  • 基于VMD及模糊相关分类器的滚动轴承故障诊断

    刘婷婷;张迪;王雪梅;葛明涛;

    针对滚动轴承非平稳性的振动信号,提出一种基于变分模态分解(Variational Mode Decomposition,VMD)及模糊相关分类器的故障诊断方法。首先,对振动信号进行VMD分解,计算分解后分量与原信号的互信息值,利用互信息值提取无噪声分量,获得重构信号;其次,利用模糊函数在处理非平稳信号方面的优越性,结合相关系数提出模糊相关分类器;最后,将多组不同工作状态的重构信号输入模糊相关分类器,对多组数据进行训练与测试。实验结果表明,该方法能够有效的诊断出滚动轴承三种工作状态,且检测率较支持向量机及神经网络高。

    2019年02期 No.336 222-225页 [查看摘要][在线阅读][下载 774K]
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  • 微型抛投侦查机器人传动轴变形分析及优化

    樊海廷;刘满禄;张俊俊;张华;

    分析微型快换抛投式侦查机器人在实际5m高抛投实验中因着地时冲击力过大,导致机器人传动轴受力过大发生塑性变形的问题。通过有限元软件ANSYS Workbench/Explicit Dynamic对机器人模拟导致传动轴变形的跌落进行仿真实验。仿真结果找出传动轴发生变形的最薄弱的部位,并推算出最大等效应力。研究通过分析发现导致传动轴变形的主要原因有两个,一个是在机构设计中传动轴在轮毂与主体之间的间隙过大,另一个是材料本身的强度不够。为使传动轴能抵抗至少5m高的冲击,针对以上两个问题进行改进设计,在进行相同的实际抛投实验和仿真实验中,传动轴部分结构和抗弯曲强度明显提升,其没有发生明显的塑性变形。

    2019年02期 No.336 226-229页 [查看摘要][在线阅读][下载 942K]
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  • 直线逼近的螺旋锥齿轮数字化模型的基础研究

    艾力保·拜山巴依;阿达依·谢尔亚孜旦;

    针对螺旋锥齿轮加工的发展方向,结合电化学光整加工在提高加工质量方面的独特优势,提出了基于OpenGL直线逼近技术逼近螺旋锥齿轮齿面的方法。对所涉及到的走刀轨迹及步长、误差等关键问题进行了分析。结果表明:细化步长并非精细插补技术的唯一途径,改变材料的去除方式,利用电化学光整加工可弥补直线插补的不足。在此基础上,基于OpenGL的直线逼近技术和VC++6.0环境,建立了基于直线逼近的螺旋锥齿轮实体模型,并对误差进行了分析,不仅为螺旋锥齿轮的数字化加工奠定了基础,而且也为拓展和改善精细插补技术提供了新思路和方法。

    2019年02期 No.336 230-233页 [查看摘要][在线阅读][下载 962K]
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机器人

  • 直线道路识别实用性的优化分析

    陈敬义;方博文;张晓东;

    为了提高车道识别的实时性与鲁棒性,提出了一种车道识别优化方法。通过建立强鲁棒性的车道模型,对传统的道路图像边缘算法优化处理:图像预处理中充分考虑实用性,采用了加权平均法实现灰度化、中值滤波法降噪处理以及自适应Otsu法二值化分割图像、Canny算法实现边缘检测;基于模型利用极角极径法提取图像的感兴趣区域,改进Hough算法实现有效车道线的识别。最后实验证明,通过与传统方法比较,该算法极大提高了车道识别的效率并且增强了可靠性。

    2019年02期 No.336 234-237页 [查看摘要][在线阅读][下载 780K]
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  • 基于遥操作的焊接机器人连续轨迹系统设计

    卢明林;张宇;张攀峰;蒋梁中;

    为提高焊接机器人的作业精度和灵活性,通过对Motoman-UP6机器人运动学的分析和求解,结合焊接子系统,研发了以远程遥控操作方式进行示教取点的焊接机器人连续轨迹控制系统。首先建立了遥操作下焊接机器人连续作业控制流程与数学模型,进而结合操纵杆与焊接子系统等硬件设备,对焊接机器人进行任意曲线远程示教。最后,采用了插值拟合的方法实现了焊接过程中匀速控制。实验表明,本方法操作灵活,焊接轨迹平滑均匀且焊缝质量可靠,同时也解决了机器人示教过程中的可操作性问题,提高了焊接机器人的作业精度。

    2019年02期 No.336 238-241+245页 [查看摘要][在线阅读][下载 818K]
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  • 跨越式巡检机器人的自主越障方法研究

    张义杰;吴功平;肖华;彭向阳;

    分析了跨越式巡线机器人跨越通过悬垂线夹等障碍物的动作序列,指出限制其自主性的关键动作。在该动作过程中提出了一种越障简化模型,并利用该模型计算出越障过程中障碍物与机械臂之间的实时距离。然后制定出始终保持安全距离的自主跨越越障控制方案,并且分析在控制过程中机械臂上脆弱部件的受力,将其作为不同控制参数选取下的评判依据。最后选择不同的控制参数,分别在模拟高压输电线路上进行实验,并且对比分析其受力和消耗时间。

    2019年02期 No.336 242-245页 [查看摘要][在线阅读][下载 920K]
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  • 机器人力觉示教的力控制及仿真分析

    李占贤;韩静如;王志军;崔冰艳;

    针对机器人传统示教方式逐渐无法满足复杂工业生产需求的现状,提出了一种基于六维力传感器的机器人力觉示教,并介绍了其系统组成。结合一些经典力控制方法及力觉示教实际,对机器人力觉示教的力控制系统展开研究,提出了基于速度的主动柔顺控制策略,从理论上建立了机器人力觉示教时末端工具受力和力矩的运动控制算法。通过Adams仿真软件,对机器人的力觉示教运动进行了仿真分析,最终结果表明该控制算法能够有效地实现机器人力觉示教控制,使力觉示教更加主动灵活,更好地满足复杂工业生产的工艺要求。

    2019年02期 No.336 246-248+252页 [查看摘要][在线阅读][下载 945K]
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  • 基于危险场的关节机器人实时避障控制

    宋广奎;曹海蕊;顾晓勤;

    改进危险场计算公式,求得机器人工作空间动态危险场的积分解析解。计算中考虑机器人与障碍物之间的相对速度,建立障碍物连体坐标系,简化计算过程。针对关节机器人提出一种基于速度控制的避障算法,该方法将危险场得到的期望规避角速度反馈至基于转置雅可比矩阵逆运动学算法,并通过危险场的值对控制策略的标志位进行修改,使得机械臂具有任务终止与恢复能力。最后,通过数值仿真及与经典危险场方法进行对比表明了提出方法的有效性。

    2019年02期 No.336 249-252页 [查看摘要][在线阅读][下载 1061K]
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管理与综述

  • 叶片材料特性对风电机组叶轮输出功率的影响

    李明;陈松利;韩巧丽;孙云峰;

    为研究材料的不同对风电机组风轮输出功率的影响,分析了叶片气动力作用下的受力情况,基于1.5MW变桨距风电机组,设计了便于试验的100W叶片模型,利用GH Bladed软件对叶片模型轴向气动力进行数值计算,并通过ANSYS软件对轴向气动力作用下叶片的变形进行仿真,对外形相同材质不同的两套叶片输出功率进行测试。对比分析结果表明,在低风速段叶片的材料密度特性对叶片输出功率影响较为显著,而高风速时叶片的刚度特性是造成两组叶片输出功率不同的主要因素。

    2019年02期 No.336 253-256+260页 [查看摘要][在线阅读][下载 664K]
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  • 求解多目标混流装配线平衡问题的VPS-PSO算法

    刘冬;张卫;陆宝春;

    为了更有效地减少工作站数目、提高装配线效率,提出了一种基于多目标混流装配线平衡问题的方法。针对混流装配线平衡问题,采用工作站损失指数、装配线损失效率和平滑指数的评价指标作为混流装配线平衡优化问题的适应度函数,在给定节拍和装配优先顺序的前提下建立多目标优化模型。提出一种基于变种群策略的改进粒子群(VPS-PSO)算法能有效地维持种群的多样性,提高粒子群算法的全局搜索寻优能力。案例表明,该算法相对于PSO算法具有更好的寻优能力和求解效率,可以更高效地得到合理的装配线平衡方案。

    2019年02期 No.336 257-260页 [查看摘要][在线阅读][下载 470K]
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  • 汽车减振器复原阀片小挠度计算与公式修正

    吕宝占;张莹;邓晓亭;朱思洪;

    为准确获得减振器复原阀片弯曲变形中的小挠度表达式与半径的关系,进一步揭示减振器阻尼工作机理,基于单片环形弹性节流阀片的有限元力学模型,对节流阀片弯曲变形进行了仿真研究;基于小挠度理论,提出小挠度理论计算公式的系数修正法,对减振器节流阀片的小挠度计算公式进行了修正。研究结果表明:小挠度理论计算方法所得数值与通过有限元计算的节流开度数值相比偏大(15~19)%,两者之间的偏差值随着限位阀外径的增加而减少;减振器阀片小挠度理论计算公式的修正系数与阀片厚度,阀片的外半径和内半径的比值有关。

    2019年02期 No.336 261-264页 [查看摘要][在线阅读][下载 650K]
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  • 自激振荡脉冲射流喷嘴的修正空化模型

    汪朝晖;陈思;邓晓刚;王在良;

    根据自激振荡脉冲射流喷嘴中的空化发生机理,一种考虑剪切力(包括雷诺剪切力和粘性剪切力)和由湍动能产生的压力脉动对空化影响的修正空化模型被提出来提高喷嘴内流场的模拟精度。修正空化模型通过用户自定义函数UDF挂入到Fluent中定义空化压力属性。采用该修正空化模型模拟计算所得到的不同入口压力和腔径条件下的喷嘴出口压力峰值与以往的实验结果吻合得很好,验证了该修正空化模型的正确性。进一步对剪切力和由湍动能产生的压力脉动对空化的影响进行了分析,并且研究了不同入口压力条件下这两个因素对空化发生的影响的强弱程度以及空化初生的能力。

    2019年02期 No.336 265-268+272页 [查看摘要][在线阅读][下载 808K]
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  • 少片钢板弹簧静载压缩下的摩擦功分析

    李雪梅;韩莉;陈综艺;刘夫云;

    钢板弹簧片间摩擦力做功对钢板弹簧的性能有重要影响,而在传统的钢板弹簧分析中很少考虑到摩擦力做功的问题。为了定量分析钢板弹簧片间摩擦力做功的情况,提出了一种少片变截面钢板弹簧在静载压缩下摩擦力做功的计算方法。首先分析了钢板弹簧的受力情况,建立钢板弹簧的分析模型,从而推出钢板弹簧变形能的表示方法。然后,根据能量转换关系,推导出钢板弹簧在静载压缩下摩擦功的计算公式。最后,通过实验验证了此计算方法的可行性,为研究钢板弹簧在动载荷下的受力情况和摩擦机理提供参考。

    2019年02期 No.336 269-272页 [查看摘要][在线阅读][下载 630K]
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  • 沈阳智勤机器人系统工程有限公司

    <正>沈阳智勤机器人系统工程有限公司于2016年10月成立,是一家专业的数字化智能机器人系统集成商。公司以"专注技术,用心服务"为核心价值理念,致力于为用户提供专业、系统的全套设备解决方案,公司核心技术骨干均具有丰富的机器人系统开发应用经验。目前公司已进入10多个行业领域,产品覆盖领域遍及汽车、家电、工业、建材等行业,为海尔、格力、新松、美的等国内知名企业提供了优质的产品生产线及服务。

    2019年02期 No.336 273页 [查看摘要][在线阅读][下载 3463K]
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  • 2019年度《机械设计与制造》征订活动全面启动…

    <正>尊敬的广大读者:2019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35元/期,420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。订阅通道:电话咨询订阅。订阅专线024-8689912018512480200网站下载订阅表。www.jsyz.cbpt.cnki.net

    2019年02期 No.336 274页 [查看摘要][在线阅读][下载 2627K]
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