机械设计与研究

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张学剑;刘春惠;俞竹青;

2018 (01): 1-4+7.
DOI: 10.13952/j.cnki.jofmdr.a4530

摘要 ( 378 )

介绍了应用于流化床锅炉水冷壁壁厚检测的永磁吸附式爬壁检测机器人,设计了它的本体结构,导向机构和一种新型壁厚无损检测装置,提高了壁厚检测效率。对爬壁机器人本体进行静态受力分析,确定单个永磁体的最小吸附力,设计一种应用于该检测环境下的新型永磁吸附装置,用ANSOFT MAXWELL电磁场仿真软件对永磁吸附装置各结构尺寸进行分析,确定各结构尺寸对吸附力的影响,对永磁吸附装置进行尺寸优化。实验结果证明,该机器人具有运动稳定可靠,检测效率高等优点,具有较高的应用价值。

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参考文献格式要求

2018 (01): 3.
DOI: 10.13952/j.cnki.jofmdr.a4521

摘要 ( 335 )

1.参考文献按正文部分标注的序号依次列出,并在序号中加[]。2.对于常见的各类参考文献标注方法如下:1)著作:作者姓名,题名[M].出版地:出版者,出版年.2)期刊论文:作者姓名.题名[J].期刊名称,年,卷(期):页码.

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自动排管中数控扶持机械手与夹持机械手轨迹同步分析

孙俊林;葛乐通;石浦;刘涛;刘志刚;

2018 (01): 5-7.
DOI: 10.13952/j.cnki.jofmdr.a4493

摘要 ( 380 )

针对目前国内外钻井平台中钻杆排放系统的现状,提出一种新型适合钻井平台使用的无立柱分体自动排放钻杆系统。运用Solid Works建立钻杆排放系统的装配体模型,分析和计算钻杆在移运过程中上下钳正确的运动轨迹,使用MATLAB对所计算结果进行处理。通过对运输过程中的上下钳的运动轨迹分析,首次采用电动缸数控技术控制平行四杆机构组成的扶持机械手,并对扶持机械手优化设计,本文主要分析扶持机械手跟踪上夹持机械手运动轨迹实现上下钳垂直同步完成排管运动。

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Delta机器人三参数Lamé曲线门型轨迹优化

陈伟堤;方红根;何文松;施祥玲;郭为忠;

2018 (01): 8-12+16.
DOI: 10.13952/j.cnki.jofmdr.a4531

摘要 ( 779 )

针对Delta机器人笛卡尔空间运动轨迹平滑性优化问题,基于长短轴和次数可变的三参数Lamé曲线进行门型运动轨迹建模,采用非对称的6次多项式规划机器人末端随时间的运动规律,推导得到离散时间下的位移、速度和加速度公式。综合考虑关节角度、角速度、角加速度和关节力矩等约束条件,以关节力矩变化率为优化目标,采用带精英策略的遗传算法对Lamé曲线的三个参数进行优化。提出Lamé曲线次数的选取方法。通过仿真验证该轨迹优化方法能得到平滑运动轨迹,可使机器人运行平稳。

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三自由度静脉穿刺机械手臂设计分析

郭克友;谭梦玲;王建利;胡巍;

2018 (01): 13-16.
DOI: 10.13952/j.cnki.jofmdr.a4532

摘要 ( 347 )

静脉穿刺技术由于其具有受创伤口小、给药快速、技术门槛低等特点广泛应用于临床医学。但对于血管难以找到以及血管小的人群而言,凭医生经验的静脉穿刺技术容易造成失败,从而对患者造成二次伤害,近年来自动进针技术逐渐兴起有望解决这个技术难题,但现有的产品均存在机械复杂、难以精确控制等问题从而很少实现医疗应用。通过设计一个三自由度的自动静脉穿刺机械手臂,首先通过图像处理技术得到静脉血管的位置,由此引导机械手臂的运动,精准、快速的实现静脉穿刺。本研究主要阐述的是机械运动部分,通过三个手臂控制一个动平台在三维坐标中的运动,驱动部件为舵机,由单片机控制舵机的运动,由霍尔原件感知舵机的角度位置,实现了精准的定位与精细的操控。

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110 kV智能变电站检修机器人带电作业路径规划

陶志远;徐蔚青;王石刚;梁庆华;

2018 (01): 17-20+25.
DOI: 10.13952/j.cnki.jofmdr.a4529

摘要 ( 445 )

针对110kV智能变电站检修机器人带电作业,提出了一种面向高压带电操作机器人作业安全性的路径规划方法。根据相间安全距离的定义以及带电操作任务需求,建立机器人危险性指标。通过研究机器人本身所固有的几何特性,分析各关节角与机器人危险性指标之间的关系。在此基础上提出新的评估函数,利用A*算法在构型空间内以机器人危险性指标最低为目标进行路径搜索,实现机器人的路径规划。通过有限元法电场仿真和模拟实验,验证了该方法的有效性和可行性。

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用于高铁车轮缺陷自动检测的两种探头机构灵巧度分析

邓嘉鸣;马龙;沈惠平;李文华;

2018 (01): 21-25.
DOI: 10.13952/j.cnki.jofmdr.a4524

摘要 ( 356 )

针对目前高铁车轮轮辋缺陷自动检测存在接触面耦合效果不佳等问题,提出了一种全新的并联式自耦合探头机构,不仅能有效地消除检测盲区,而且能保证自动检测时超声波探头与高铁车轮检测面的实时良好耦合;讨论了该探头机构的高灵巧度对实施高铁车轮自动检测的必要性和重要性,并随之提出了分别含三支链和四支链的两种并联式自耦合探头机构;利用基于方位特征集的拓扑结构理论求解了两机构的自由度,分析和计算了两机构的雅可比矩阵及其条件数,并从中找出了更适用于高铁车轮轮辋缺陷自动检测的并联式自耦合探头机构方案,为高铁车辆全自动检修流水线的构建和实施奠定了基础。

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球形机械陀螺全向进动的运动学原理分析

庄未;朱赣闽;孙兵;黎高进;李高明;

2018 (01): 26-30+35.
DOI: 10.13952/j.cnki.jofmdr.a4533

摘要 ( 607 )

针对现有机械陀螺结构复杂或通常只能单方向进动的不足问题,提出一种自转轴能够按任意方向进动的新型球形陀螺机构,重点对系统运动学原理进行分析和试验。采用球形外壳作为机械陀螺的浮动支撑,以三对全向轮为系统的驱动输入,通过全向轮带动球壳运动设计出球形陀螺机构;根据全向轮与球壳接触的纯滚动假设以及相对运动原理分析系统的运动学特性,建立系统的运动学耦合数学模型;采用物理样机试验对建立的运动学模型进行试验验证,结果表明,无论是在电机驱动下还是人工手拨动球壳,数学模型计算值均能够对实测值进行较好地跟踪。本文研究可为球形机械陀螺的陀螺力矩控制提供理论依据。

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六自由度VR娱乐平台变频率洗出算法研究

万江晗;张维琪;侯至丞;张弓;郭云鹏;冯伟;韩彰秀;

2018 (01): 31-35.
DOI: 10.13952/j.cnki.jofmdr.a4503

摘要 ( 362 )

为提高VR娱乐平台模拟运动场景的逼真度,对经典洗出算法加以改进并提出一种变频率洗出算法(VFWA)。根据平台运动实时性要求,结合切换控制思想,并根据设定输入值与算法输出值的误差实时反馈调节算法滤波器的参数。利用MATLAB软件对VR娱乐平台纵向模式,偏航模式与垂直模式运动进行仿真,结果表明,运用本文所提出的变频率洗出算法(VFWA),既能将模拟逼真度从经典洗出算法的50%-60%提高至90%,又能防止VR娱乐平台运动超限,对正弦信号与方波信号输入具有较好的适用性。

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基于BP神经网络算法及形态学处理的冰糖橙识别

钟成;李林升;丁鹏;

2018 (01): 36-38.
DOI: 10.13952/j.cnki.jofmdr.a4534

摘要 ( 284 )

冰糖橙图像识别是研究冰糖橙采摘机器人的关键技术。研究以自然光源下用数码相机拍摄的冰糖橙图像为研究对象,以图像3×3邻域的H通道分量值作为图像特征,随机选取30幅图像作为BP神经网络的训练样本,10幅图像作为测试样本。采用Photoshop软件对训练样本进行分割后的结果作为期望输出,迭代次数为150次,误差为0.001,经过训练得到了有效的权值。接着采用BP神经网络将冰糖橙果实与其背景进行分割,识别出冰糖橙果实部分。然后,对分割后的图像进行腐蚀、膨胀等形态学处理;最后,进行Hough圆变换检测,得到果实的外包络圆及圆心位置。

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基于样本熵的最优小波包阈值估计去噪算法

周建;向北平;倪磊;艾攀华;

2018 (01): 39-42.
DOI: 10.13952/j.cnki.jofmdr.a4504

摘要 ( 385 )

为了更加有效地去除噪声对被测信号的干扰,分析了传统小波阈值估计方法的局限性,提出了一种基于样本熵的最优小波包阈值估计去噪算法。该方法利用样本熵作为信息价值函数以确定最优小波包,且以样本熵为判据,对不同的分解层数设置不同的阈值,选取使得去噪后得到的噪声估计信号样本熵值最大的阈值作为最优阈值。对仿真信号进行分析证明了该方法的有效性,将该方法应用于滚动轴承振动信号去噪分析且与其他阈值方法相对比,结果表明该方法去噪后的信号较其他方法而言频谱中的干扰频率更少且滚动轴承的基频以及故障频率更为突出,去噪效果更好,是一种更为优越的去噪算法。

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基于TRIZ理论的自动增排雨水井盖设计

田源;周永清;付仕雄;赵亚康;沈艳;马德贤;

2018 (01): 43-44+49.
DOI: 10.13952/j.cnki.jofmdr.a4528

摘要 ( 498 )

针对城市化进程中城市排水系统雨水下渗能力不足的问题,提出了基于TRIZ矛盾解决原理的自动增排雨水井盖创新设计方法,建立基于物场分析模型的标准解,物理矛盾的分离原理以及最终理想解的模型。采用一种双层的井盖以及利用雨水自身的重力,实现井盖渗雨量的自动调节。最后,通过制作3D打印模型,验证了该设计的可行性。

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不完全微分与微分先行的农业机器人巡航PID控制算法

李林升;丁鹏;钟成;

2018 (01): 45-49.
DOI: 10.13952/j.cnki.jofmdr.a4535

摘要 ( 423 )

为了解决传统PID控制在农业机器人控制中响应迟滞,稳态误差和敏感性较大等问题。在传统PID控制的基础上,引入了不完全微分,微分先行和"最优曲率"算法。首先针对传统PID微分环节对误差波动的敏感性较大,在微分环节加入滤波器,构成不完全微分算法,以减少误差敏感性。然后针对速度和方向设定值的不断变化给系统带来的动态波动,加入微分先行算法,提高系统的动态稳定性和系统的响应速度。最后结合最优曲率,制定动态的PID控制参数,进一步提高控制的精度。实验结果表明,相比于传统PID控制,该改进的PID控制算法使农业机器人稳定行驶速度由原来的2.4 m/s达到了3 m/s,农业机器人整圈完成度提高5%~10%。加速性、鲁棒性、可靠性得到较大的提高。

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等离子喷焊热残余应力磁信号仿真

王晔旸;刘志峰;黄海鸿;钱正春;

2018 (01): 50-54+59.
DOI: 10.13952/j.cnki.jofmdr.a4495

摘要 ( 437 )

金属磁记忆检测作为一种新型无损检测方式,在热残余应力检测方面有良好的应用潜质。以传热学、电磁学、热弹塑性有限元分析法及力-磁效应为理论基础,采用ANSYS分析软件建立"热-力-磁"耦合模型,利用该耦合模型得到熔覆层附近基体材料的热残余应力分布以及其相应磁信号。结果表明热残余应力与其磁信号都主要集中在温度梯度变化较大的熔覆层附近,距离熔覆层越近数值越大,并且磁信号的方向随应力性质变化。此外增大热源输入会增大磁信号的数值但并不影响其分布规律。仿真结果符合热残余应力形成机理以及力-磁效应原理。通过相同工艺参数下的试验验证,发现仿真磁信号与实测磁信号的变化规律基本相同,证明上述分析与实际情况基本吻合。研究结果为磁记忆技术在热残余应力检测的深入研究提供了借鉴意义与参考价值。

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串联机构数字建模及方位特征集自动分析

王罡;毛志伟;罗玉峰;石志新;刘小山;谢冬福;

2018 (01): 55-59.
DOI: 10.13952/j.cnki.jofmdr.a4505

摘要 ( 429 )

基于方位特征集理论(POC),对串联机构拓扑结构进行了数字化描述并且提出了一种方位特征集自动分析方法,并给出了运算规则、主要步骤以及流程图。通过实例分析,结果表明:串联机构末端构件方位特征集自动分析过程中,提出的机构拓扑结构数字化和向量组并集理论能够简洁、快速的分析出串联机构末端构件的POC集,且便于计算机自动分析串联机构方位特征集,为并联机构拓扑结构自动分析奠定基础。

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基于分形理论的三转动混联机构型综合

桂和利;朱蓓康;曹毅;

2018 (01): 60-64.
DOI: 10.13952/j.cnki.jofmdr.a4506

摘要 ( 279 )

基于分形理论和机构拓扑图,提出了一种有效的三转动混联机构型综合与分析方法。首先,介绍了机构拓扑图和分形理论的概念及联系;接着,叙述了机构的运动特征和运算法则;然后,根据上述条件建立了混联机构与分形的关系模型,从而归纳出混联机构构型综合的具体步骤,并综合出具有三转动运动特征的混联机构;最后,提出了混联机构运动特征的分析方法,并以此方法,分析了所综合出的三转动混联机构的末端运动特征,从而验证了该构型的正确性,证实本文所述方法的可行性。

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驳船-吊物系统耦合动力学建模分析

朱明;张鹏;朱昌明;

2018 (01): 65-68+75.
DOI: 10.13952/j.cnki.jofmdr.a4507

摘要 ( 335 )

以海上吊装为背景,针对吊物从驳船上起吊这个过程,建立了8自由度的驳船-吊物耦合动力学模型。并提出了吊装隔振方案,通过平均法对隔振环节的阻尼参数的选取进行了研究。在模型中,考虑了驳船在海面上的纵荡、横荡、升沉、横摇、纵摇和首摇6个自由度以及吊索的张紧-松弛现象。在起吊过程中,引入驳船与吊物的位移约束,并通过Baumgarte违约稳定法进行求解。基于上述模型,对吊物在不同刚度和阻尼参数下的动力学特性进行了分析,为实际海上吊装提供分析方法和技术指导。

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基于共形几何代数的6-DOF机器人运动学逆解

冯春;吴洪涛;夏任波;徐强;代栋梁;

2018 (01): 69-75.
DOI: 10.13952/j.cnki.jofmdr.a4536

摘要 ( 471 )

机器人运动学模型的建立普遍利用Denavit-Hartenberg(D-H)参数法,但是该代数方法的计算复杂度高。共形几何代数作为一种新的运算工具,具有几何直观性、简洁性,已经应用于机器人运动学。针对广泛应用的6自由度工业机器人,利用共形几何代数建立点、直线、圆周、平面和球体等几何对象,通过各对象之间的几何约束解决机器人运动学逆解。首先,以工业机器人典型的肩部、肘部和腕部结构为基础,定义3种结构形式;然后,利用已知的点以及相交约束关系建立直线、平面、圆周和球体等几何对象,通过它们的几何约束关系计算得到各个关节点并构造连杆直线;最后,构造旋转直线对象以及旋转平面并利用平行和垂直的几何约束关系计算各关节的旋转角,完成机器人逆解的计算。以常用的后3个关节轴线相交于1点和Universal Robot UR3的6自由度关节机器人为例,利用该算法进行运动学逆解的验证,计算结果表明该算法的正确性。

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含间隙转动副冗余约束机构的动力学特性

张健;余海东;李琳;王皓;

2018 (01): 76-81+86.
DOI: 10.13952/j.cnki.jofmdr.a4508

摘要 ( 449 )

运动副间隙将引起机构运动精度降低,产生振动与噪声,甚至导致机构失效。基于单个平面间隙全文的存在将导致系统增加两个自由度,对含间隙冗余约束平行四边形机构实际自由度进行分析,采用间隙铰接触碰撞模型和拉格朗日方法建立该机构动力学模型,分析了间隙值和间隙位置对机构动力学特性的影响规律。结果表明,随着转动副间隙值的增加,机构运动精度降低,同时平衡力矩的冲击特征减弱;不同位置的转动副两元素接触频率存在差异,因此间隙位置对机构振动存在影响。通过研究含间隙转动副冗余约束机构动力学特性,可以为机构运动副元素尺寸设计及加工过程提供理论指导。

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变杆长对曲柄滑块机构位移可靠性的影响分析

杨明;

2018 (01): 82-86.
DOI: 10.13952/j.cnki.jofmdr.a4509

摘要 ( 497 )

为分析杆长变化对滑块位移可靠性的影响,建立了包含杆长尺寸误差和运动副间隙因素下偏置曲柄滑块机构滑块位移可靠性的计算模型。对所建立的滑块位移可靠性计算模型的计算精度进行了仿真验证,结果表明其计算精度可满足工程设计要求。基于MATLAB软件的仿真得出滑块位移可靠性随着曲柄长度减小、连杆长度增加、偏距长度减小而提高。在运动副间隙为连续接触模型时,杆长变化对可靠性的提高比非连续接触模型时更显著。此研究结果对平面机构位移可靠性的提高具有一定的参考价值。

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基于有限元法的塑料齿轮动态啮合接触分析

云永琥;塔静宁;胡泓;

2018 (01): 87-90.
DOI: 10.13952/j.cnki.jofmdr.a4510

摘要 ( 465 )

为研究塑料直齿轮在动态啮合过程中的应力分布规律,运用ANSYS Workbench建立了塑料直齿轮啮合副的有限元模型,基于接触有限元法对塑料直齿轮的接触过程进行了仿真分析,得到了塑料直齿轮的动态接触应力与齿根应力的分布规律,然后利用该方法研究了在不同工作载荷下塑料齿轮的动态啮合规律。计算结果表明:有限元数值仿真结果与采用赫兹应力理论以及刘易斯方程所计算的塑料齿轮应力值相吻合,验证了该方法的正确性;同时还获得了工作载荷对塑料齿轮啮合传动的影响,为塑料齿轮的啮合特性分析提供可行的分析方法。

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修形齿轮端面重合度的计算

张晋苹;

2018 (01): 91-93+98.
DOI: 10.13952/j.cnki.jofmdr.a4511

摘要 ( 794 )

修形齿轮在工程中应用很广泛,修形可分为齿廓修形和齿向修形。其加工工艺通常为滚齿(滚刀为磨前滚刀)加磨齿。修形齿轮齿廓上通常带有修缘和挖根,渐开线长度与非修形齿轮不同,因此其端面重合度的计算方法也有所不同。通过探讨齿廓修形齿轮,研究了其端面重合度的计算方法。该方法基于Auto CAD二次开发,使用编制的VB程序实现。主要步骤分三步:首先,根据滚刀参数采用范成法原理仿真滚齿加工,得到粗加工齿形;其次,依据留磨余量计算出磨齿后渐开线,利用布尔运算得到磨齿后齿形;最后求出渐开线起始点、终止点及配对齿轮的有效渐开线起始点和终止点,并计算出端面重合度。最后与德国齿轮强度计算软件ST-Plus计算出的结果做对比,证明该方法的正确性。

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基于杠杆法莱佩莱捷式6速自动变速器分析

张国芬;刘召杰;冯渊;钱锋杰;杨磊;

2018 (01): 94-98.
DOI: 10.13952/j.cnki.jofmdr.a4525

摘要 ( 746 )

目前在中高档轿车中占绝对优势的莱佩莱捷式6速自动变速器是由拉维娜式前面增加一个单排单级行星齿轮机构组成的。通过分析两种方案的莱佩莱捷式6速自动变速器结构,提出采用杠杆法建立速度矢量图进行传动比计算的方法。并对三种6速自动变速器的传动比、尺寸和工艺参数、工作和换挡元件数等方面进行比较,结论显示采用莱佩莱捷式方案二的自动变速器和采用"双级+辛普森式"自动变速器的设计效果殊途同归;采用莱佩莱捷式方案一的自动变速器具有传动比幅度最大、速比阶跃变化波动最小、工作元件和换挡元件较少的优点,是三种自动变速器中最好的。

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轻量化薄板无铆钉铆接的力学性能及接头断裂机理

沈永飞;李昊;熊志明;楼铭;李永兵;

2018 (01): 99-102.
DOI: 10.13952/j.cnki.jofmdr.a4496

摘要 ( 492 )

轻量化作为汽车节能减排的重要手段,得到世界各国的高度重视。目前车身大都采用多材料混用,而异质材料用传统电阻点焊难以形成可靠连接。无铆钉铆接技术是一种冷成形连接工艺,避免了接头热输入问题,通过材料的机械自锁作用形成有效接头。文章通过控制铆接行程,凸凹模直径等参数对不同材料匹配的铆接试样进行拉剪实验。结合成形过程中力-位移曲线,研究无铆钉铆接接头的力学性能及断裂机理。研究发现,拉剪过程中铆接试样出现三种断裂模式,即上层板铆钉压溃,界面断裂和下层板铆钉塑性变形。其中,发生下层板铆钉塑性变形断裂模式的试样表现出更高的拉剪强度和较好的吸能效果。对于界面断裂、上层板接头颈部发生开裂,接头拉剪强度取决于上层板侧壁厚度。

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铝合金与静音钢异种材料匹配无铆钉铆接成形特性

沈永飞;何冠中;楼铭;熊志明;李永兵;

2018 (01): 103-106+112.
DOI: 10.13952/j.cnki.jofmdr.a4497

摘要 ( 324 )

无铆钉铆接以其无热入、自动化程度高等优势成为异种材料连接的重要手段之一,已在汽车工业得到广泛应用。通过实验方法,研究了铝合金与静音钢这一特殊异种材料匹配的无铆钉铆接接头成形机理。结合成形过程力-位移曲线和接头各阶段断面宏观形貌,将无铆钉铆接接头成形过程分为三个阶段,并具体分析了接头形貌特征的演化规律,得到了特定模具匹配下的最优压入深度参数。通过不同模具匹配实验,研究了凸模铆头直径和凹模沉孔深度对接头几何形貌的影响规律,为工艺优化提供借鉴。

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汽车扭力梁后悬架模态分析

黄志超;程俊;管昌海;王九州;

2018 (01): 107-112.
DOI: 10.13952/j.cnki.jofmdr.a4526

摘要 ( 752 )

在汽车行驶过程中汽车扭力梁后悬架结构容易出现振动疲劳现象。采用模态试验法对扭力梁后悬架进行有限元静模态分析,获得其在自由状态下的模态参数,包括固有频率和相对应的振型。在试验系统中根据扭力梁后悬架的结构选择合适的悬挂方式、悬挂点、激励、激励点和参数识别方法,测定扭力梁后悬架的自由模态频率。将模态试验获取的扭力梁后悬架结构前八阶自由模态频率与有限元分析结果进行对比,验证扭力梁后悬架有限元分析的准确性。结果有助于扭力梁后悬架结构设计与疲劳分析。

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基于灰色模型的滚动轴承剩余寿命预测

黎慧;张国文;

2018 (01): 113-116+120.
DOI: 10.13952/j.cnki.jofmdr.a4512

摘要 ( 322 )

为准确地对滚动轴承的剩余寿命进行预测,提出了一种基于灰色模型(grey model,GM)的预测方法。首先,计算滚动轴承的全寿命周期的评估指数(confidential value,CV);其次,以滚动轴承的CV值序列建立灰色预测模型,获取灰参数;最后进行迭代运算获得滚动轴承CV值的预测值,并计算其剩余寿命。预测结果表明,该预测方法获得的预测数据与实际情况贴合度比较高,可以应用到滚动轴承的故障诊断项目中。

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精密行星滚柱丝杠断裂失效分析

马德森;赵国平;岳彩锐;韩旭;田艳全;

2018 (01): 117-120.
DOI: 10.13952/j.cnki.jofmdr.a4523

摘要 ( 353 )

针对某机电作动器传动零部件行星滚柱丝杠发生断裂失效,进行了断口宏观形貌、化学成分、维氏硬度和微观组织分析,表明材料无缺陷。进一步采用断裂力学理论和有限元分析方法,对行星滚柱丝杠所受负载应力进行了分析,证实行星滚柱丝杠是受较大径向载荷作用发生脆性断裂失效。

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基于灵敏度分析的桥式起重机箱梁结构的多目标优化

侯骅玲;王宗彦;冯庆欢;李志雄;杨扩岭;

2018 (01): 121-125.
DOI: 10.13952/j.cnki.jofmdr.a4513

摘要 ( 400 )

以桥式起重机箱形主梁为研究对象,基于灵敏度分析方法,结合有限元理论,以桥式起重机箱梁减重和改善动态性能同时作为动态优化设计目标,利用NSGA-II算法对所建BP神经网络模型进行寻优,选出了一种能够实现轻量化和动态性能优的设计方案,并与优化前结果进行比较,验证了优化方案的可行性与优越性。

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基于振动和声发射信号的截齿磨损程度识别研究

张强;刘志恒;代晓丹;黄传辉;张石磊;田莹;

2018 (01): 126-132+136.
DOI: 10.13952/j.cnki.jofmdr.a4494

摘要 ( 432 )

为实现采煤机截齿截割过程中磨损程度的在线监测和识别,提出一种基于RBF(Radical Basis Function)神经网络的截齿磨损程度多特征信号监测方法。提取截割过程中不同磨损程度截齿的振动和声发射特征信号,分别分析振动和声发射信号的峰值、时域图方差和频域图均方根值这6个特征参数,获取振动信号、声发射信号与不同磨损程度截齿的变化规律。建立5种不同磨损程度截齿的多特征信号样本数据库,采用多特征信号样本对RBF神经网络进行学习和训练,建立截齿磨损程度的识别模型,实现截齿磨损程度在线监测与精确识别。实验结果表明:随着截齿磨损程度的加剧,截齿振动和声发射时域信号中信号峰值和方差均呈增大的趋势;振动和声发射的频域信号中频谱图均方根也呈现逐渐增大的趋势;基于RBF神经网络的截齿磨损程度监测系统的网络判别结果和测试样本的实际磨损程度类别相符,该RBF神经网络系统能够对截齿磨损程度类型进行准确的监测和识别。

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过盈配合轴上内花键变形分析

包为刚;聂国林;宫峰;冉雄涛;

2018 (01): 133-136.
DOI: 10.13952/j.cnki.jofmdr.a4514

摘要 ( 353 )

采用标准GB/T 5371和ANSYS Workbench仿真计算方法,理论分析某兆瓦级风电齿轮箱中间级大齿轮和中间轴过盈配合后中间轴内孔花键的变形,并与实际测量尺寸进行数据对比,结合实际情况探讨风电齿轮箱中间级大齿轮与中间轴组装前插内花键的可能性。

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基于LFOA优化多核支持向量机的液压泵故障诊断

杜伟;房立清;齐子元;张前图;

2018 (01): 137-140+144.
DOI: 10.13952/j.cnki.jofmdr.a4502

摘要 ( 474 )

针对采用传统支持向量机(Support Vector Machine,SVM)进行故障诊断时核函数的构造和参数的选取存在盲目性的问题,提出一种基于改进果蝇优化算法优化多核SVM的液压泵故障诊断方法。首先,对液压泵振动信号进行局部特征尺度分解(Local Characteristic-scale Decomposition,LCD),从多个角度提取混合特征组成特征集。然后,基于全局核函数和局部核函数构建多核支持向量机,并利用具有Levy飞行特征的果蝇优化算法(LFOA)对核函数权值和参数的选取进行优化。最后,将特征集输入多核SVM进行识别。液压泵故障诊断结果表明,与采用FOA、GA和PSO优化算法及单核SVM相比,所提方法具备全局寻优能力强和诊断准确率高的优点,可有效应用于液压泵故障诊断。

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线结构光视觉技术与最小二乘法中孔直线度检测

赵延超;武美萍;任仲贺;王全龙;吴克中;

2018 (01): 141-144.
DOI: 10.13952/j.cnki.jofmdr.a4522

摘要 ( 359 )

设计了由激光发射器、CCD摄像机、计算机等组成的线结构光视觉测量系统,用于测量喷油器体中孔空间测点坐标。基于最小二乘原理,建立了中孔直线度的数学模型,推导出中孔直线度的计算公式。利用线结构光视觉技术和最小二乘法,计算出中孔直线度误差值。实验结果表明该方法得到的直线度误差精度较高,符合中孔直线度最低标准要求,具有较高的应用价值。

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基于模糊PID的电动汽车电机制动ABS控制研究

陈综合;高鉴;陈庆樟;

2018 (01): 145-149.
DOI: 10.13952/j.cnki.jofmdr.a4527

摘要 ( 381 )

针对电动汽车制动时车轮抱死的问题,利用电机制动的优势,设计出电机制动ABS控制系统。首先建立了无刷直流电机制动模型和车辆纵向动力学模型,然后基于模糊PID控制策略,以理想滑移率为控制目标,设计了电机制动ABS双闭环控制系统。在Matlab/Simulink中建立了仿真模型,仿真结果表明:控制系统能够实现控制滑移率的目标,系统响应迅速、精度高,且能够实现能量回收。搭建了模拟电机制动的硬件在环试验系统,对控制系统和仿真结果进行了验证。

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低浓度陶瓷CBN砂轮磨削性能分析

朱建辉;闫宁;师超钰;孙鹏辉;李学仁;

2018 (01): 150-153.
DOI: 10.13952/j.cnki.jofmdr.a4498

摘要 ( 379 )

浓度是砂轮结构和性能中一个关键指标。为了研究不同浓度对陶瓷CBN砂轮磨削性能的影响,建立了有效磨粒数模型,采用激光位移传感器扫描砂轮表面微观轮廓,量化了不同浓度砂轮的有效磨粒数,并以低浓度砂轮的轴承钢的磨削性能作为判断依据,对有效磨粒数加以对比验证。结果表明:接触磨粒的概率随着砂轮浓度的增大而增大,但浓度低于30%则有效磨粒数过少,磨削性能不佳;浓度达到70%时,有效磨粒数增加不明显。相同配方不同粒度的低浓度砂轮,在合理的相同磨削参数条件下,稍细粒度砂轮可以获得更优的磨削性能。

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PCD车刀断屑器的结构设计

吴剑钊;陈家琦;兰浩;徐磊;于爱兵;

2018 (01): 154-156.
DOI: 10.13952/j.cnki.jofmdr.a4499

摘要 ( 807 )

PCD车刀被广泛应用于航空航天、汽车零部件等精密制造业,但在切削加工中产生的切屑缠绕在工件与车刀上,降低工件表面质量和生产效率,缩短车刀使用寿命。根据切屑折断条件,提出了"两夹一调"的设计准则,设计并制作了一种应用于PCD车刀的断屑器。该断屑器具有不改变车刀原有结构并且断屑范围可调节的特点,可以作为PCD车刀的附件。以铝合金材料为例进行了切削试验,并观察切屑形状,试验结果表明该断屑器能够解决断屑问题且效果稳定,可以提高机械加工过程中的加工质量和效率,也为研制其他类型刀具的断屑器提供了借鉴思路。

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基于稳健性设计的磨料水射流参数优化

王志敏;武美萍;张文超;

2018 (01): 157-160+171.
DOI: 10.13952/j.cnki.jofmdr.a4500

摘要 ( 395 )

磨料水射流加工技术是非传统的加工技术,它依靠高压、高水速和高速砂粒磨料作用在工件上去除材料,而在磨料水射流切割加工过程中存在切割深度和表面粗糙度较难控制的问题。基于稳健性设计理论、变量分析和信噪比,利用L9正交试验,对磨料水射流的压力、磨料流量、靶距和磨料粒径等加工过程参数进行优化。分析了加工参数的影响优先级,得出了磨料水射流加工参数的最优值,建立了切割深度信噪比回归模型并通过检验证明模型可靠。稳健性设计前后结果对比表明,切割深度和表面粗糙度比优化前有明显提升,从而提升了磨料水射流的加工质量。在实际加工不锈钢304中验证了结果的可靠性和该方法的可行性,为磨料水射流加工技术的推广提供了指导。

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装配序列规划中子装配体自动生成的算法

吴擎;黄伟军;王铁南;

2018 (01): 161-163+187.
DOI: 10.13952/j.cnki.jofmdr.a4501

摘要 ( 358 )

机械产品的子装配体划分是减小装配序列规划问题求解空间规模的有效途径之一。针对产品的子装配体识别的问题,提出了一种基于图搜索策略的子装配体识别方法。首先给出了产品子装配体的定义和性质,建立了表达装配体联接关系与零件空间位向关系的联接关系图与有向阻碍图模型;然后通过对联接关系图的极大连通子图的搜索,对有向阻碍图结点的合并与边的动态调整来生成子装配体,给出了算法详细的实现步骤,并利用一个实例验证了所提出方法的正确性和可行性。

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O2O模式下工业品供应商的评价选择

郑义健;邱思琦;明新国;刘志文;

2018 (01): 164-171.
DOI: 10.13952/j.cnki.jofmdr.a4537

摘要 ( 236 )

在竞争日趋激烈的工业领域,制造商对产品供应商有着较高的要求。传统模式下的企业采购流程非常复杂,需投入极大的时间和人力成本,采购过程效率不高。随着网络技术的普及,O2O模式的发展为供应链协同效率的提升提供了充分的条件。依据企业在选择工业品供应商时的实际需求,建立了一套O2O模式下的工业品供应商评价体系,分别从线上、线下以及线上线下协同三个方面给出评价指标体系,运用层次分析法进行计算,并给出示例予以验证。

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产品开发中任务工期不确定条件下耦合集求解模型分析

田启华;梅月媛;王涛;杜义贤;

2018 (01): 172-176.
DOI: 10.13952/j.cnki.jofmdr.a4515

摘要 ( 299 )

针对产品开发中任务工期的不确定性,运用三点估计法估算任务工期的正态分布曲线和置信区间,并结合二阶段迭代模型,建立工期不确定条件下具有资源最优配置特性的耦合集求解模型,通过求解该模型得出在最佳的任务分配和资源分配情况下任务完成时间的分布情况。该方法通过某门座起重机变幅系统的开发实例应用分析进行了有效验证,能为实际产品开发提供一定的指导依据。

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一种基于VIKOR的混合多属性群决策方法

潘亚虹;耿秀丽;

2018 (01): 177-182.
DOI: 10.13952/j.cnki.jofmdr.a4538

摘要 ( 337 )

针对多粒度语义型、数值型和区间型信息混合的多属性群决策问题,提出了基于多粒度语义统一和二元语义表达模型的异质信息一致化处理方法;通过将二元语义评价矩阵转换为精确数值,采用VIKOR方法对决策对象进行排序,其中针对传统熵权法灵敏度太高会导致权重分配不合理的问题,利用改进熵权法确定指标权重;最后以某企业旋挖钻机的产品服务包设计方案评价为例,验证了所提方法的有效性。

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剥叶元件排列密度调整对采用弹簧剥叶元件的甘蔗剥叶机的影响

唐献全;

2018 (01): 183-187.
DOI: 10.13952/j.cnki.jofmdr.a4539

摘要 ( 217 )

通过对采用弹簧剥叶元件的甘蔗剥叶机剥叶元件排列密度调整的仿真分析,表明剥叶元件排列密度增大时,弹簧圈数减小,剥叶元件刚度增大,对甘蔗打击力增大,对剥叶有利;同时,剥叶元件排列密度增大,甘蔗直接从剥叶元件之间穿过而不被接触的机会减小,对剥叶也有利。甘蔗剥叶试验的结果验证了仿真分析的结论。

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基于粒子群优化相关向量机的起重机当量载荷谱预测方法

徐格宁;张魏唯;董青;李俊杰;张永才;

2018 (01): 188-193+198.
DOI: 10.13952/j.cnki.jofmdr.a4516

摘要 ( 385 )

针对起重机作业环境多变、现场试验条件复杂、载荷作用随机性强,导致起重机大规模载荷谱难以获取的问题,提出基于粒子群优化相关向量机的起重机当量载荷谱预测方法。以相关向量机为理论基础,从核函数的构造、核参数的选取入手,构建基于粒子群优化相关向量机的预测模型并应用到起重机当量载荷谱的预测中,从而克服了传统机器学习方法中易出现欠学习、过学习、局部最优等现象,提高了预测精度、泛化能力与鲁棒性。以QD50/10t-22.5m通用桥式起重机和100/40t-28.5m铸造起重机的小样本载荷谱对该方法及模型进行了验证。结果表明,相比于神经网络、支持向量机等方法,本文方法预测误差更小、拟合度更高,且核函数的选择不需要满足Mercer条件。

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SVW3型桥式起重机作业安全评估分析

宋秋红;孙强;吴志聪;李广洲;

2018 (01): 194-198.
DOI: 10.13952/j.cnki.jofmdr.a4517

摘要 ( 289 )

起重机传统的检测、评估方法主要是定期视情、针对零部件以及测试小样本的失效概率计算,出现检测周期不合理、测试精度低等问题。现以某厂现役SVW3型桥式起重机为原型,对其整体结构框架通过Pro/E建模、ANSYS软件分析,得到的应力数据利用MFA(Multi-Factor Analysis)数学模型结合MATLAB数据曲线拟合功能对起重机的工作能力和应力状况进行综合考察,经过力学理论的计算校核金属结构的力学性能;通过现场强度测试及数据处理,利用多载荷MFA试验中的应力数据,结合MATLAB曲线拟合功能,直观、形象的显示出多载荷作用下的应力应变情况。本评估方法具有较高的评测准确性、可靠性,创新性的将FMA数学模型应用到工程实践当中,为起重机金属结构安全评估提供了一条新的研究思路,对起重机械事故预防与安全评估研究课题具有积极意义。

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液压胀管理论计算中材料模型的双线性简化

洪瑛;王学生;陈琴珠;王建甫;

2018 (01): 199-202.
DOI: 10.13952/j.cnki.jofmdr.a4492

摘要 ( 389 )

针对现液压胀管理论计算中所采用的材料模型的不足,本文提出了材料应力应变双线性简化模型,给出了基于材料双线性模型的液压胀管胀接压力与残余接触压力关系计算公式,并与材料幂指数计算模型比较,结果表明其残余接触压力计算结果吻合较好。最后采用有限元模拟方法进一步验证了材料双线性简化模型的准确性。材料双线性模型用于液压胀管的理论计算,简单可靠,方便工程应用。

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东华大学机械工程学院

2018 (01): 203.
DOI: 10.13952/j.cnki.jofmdr.a4518

摘要 ( 417 )

东华大学(原中国纺织大学)地处上海,是教育部直属的全国重点大学、国家"211工程"重点建设院校。东华大学机械工程学院前身为成立于1951年的华东纺织工学院纺织机械系,为建校初期三大系之一,1981年成为我国首批获得博士、硕士、学士三级学位授予权部门,1999年成立机械工程学院。目前拥有机械工程一级学科博士点、机械工程博士后流动站;机械工程一级学科为上海市一流学科,机械设计及理论二级学科为国家重点培育学科,机械制造及其自动化二级学科为上海市重点学科。学院设有机械设计系、机械制造系、机械基础系、机电工程系、工业设计系、机械工程实验中心等,建有纺织装备教育部工程研究中心、上海仓储物流设备工程技术研究中心、上海航天工艺与设备工程技术研究中心。

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