理论与方法研究

  • 同跨距、不同起升重量门式起重机金属结构快速轻量化设计

    张军;程文明;李银启;

    为实现跨距相同、起升重量不同的系列门式起重机金属结构快速轻量化设计,在对门式起重机进行全参数化建模和求解分析的基础上,对门式起重机主梁、上下端梁及支腿的截面尺寸和厚度等设计变量做灵敏度分析,得出主梁的截面尺寸及厚度对整机金属结构的重量影响最大,主梁和上端梁的截面尺寸对起重机悬臂刚度影响最大。以门式起重机重要截面尺寸结合灵敏度分析结果选取关键设计变量,同时结合零阶优化算法对整机金属结构进行系列化设计,在满足设计要求下重量比优化前减轻了11.1%。

    2019年S1期 1-4页 [查看摘要][在线阅读][下载 856K]
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  • 混合结构机械臂关节壳轻量化设计

    尹海斌;杨峰;李军锋;曹建国;

    为了进一步减轻碳纤维复合材料(CFRP)和铝合金(AA)构成的混合结构机械臂的重量,以其混合结构中T700/BA9916碳纤维—6061铝合金关节壳为研究对象。借助ABAQUS使用一种联合拓扑优化和正交设计的方法对关节壳进行轻量化设计:首先进行拓扑优化获得关节壳材料的理想分布,再基于优化结果考虑加工工艺进行正交设计改进拓扑优化结果。运用这种方法能同时达到材料分布符合实际和设计计算量减少两点优势。结果表明:混合关节壳采用环向开槽、开槽个数为六、开槽宽度50°试验方案时,比优化前质量减轻12.67%,且满足相应强度、刚度约束,对混合结构机械臂轻量化设计具有一定指导意义。

    2019年S1期 5-8+12页 [查看摘要][在线阅读][下载 1197K]
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  • 带强制分齿的齿轮滚轧成形数值模拟方法研究

    王宇;马自勇;罗远新;

    齿轮滚轧是一种新型齿轮成形工艺,具有生产效率高、材料利用率高、轮齿机械性能好等优点。由于缺乏对带强制分齿的轴向滚轧工艺的研究,提出了带强制分齿的轴向滚轧工艺的数值模拟方法,并通过滚轧实验进行了验证。由于软件无法定义齿坯的主动旋转运动,推导了以轧轮公转代替齿坯自转的运动学模型,在有限元软件FORGE中建立了齿轮轴向滚轧有限元模型,从金属流动、应力分布等方面分析齿坯成形过程;最后,进行齿轮轴向滚轧实验,结果表明成形齿轮的齿形与数值模拟结果比较吻合,证明了运动学等效模型的正确性以及有限元方法的可行性。

    2019年S1期 9-12页 [查看摘要][在线阅读][下载 982K]
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  • 载荷不确定性的机床支承件公差优化设计

    马雅丽;刘子哲;钱峰;

    为降低不确定因素对机床支承件精度的影响,提高支承件精度稳健性,针对机床支承件安装基准面,提出一种考虑载荷不确定性的机床支承件公差优化设计方法。首先建立机床支承件精度稳健性优化模型;其次,考虑载荷不确定性求解与支承件所联接零部件的位姿误差分布,利用响应面法构建支承件安装基准面公差、载荷不确定变量与支承件误差分布参数间的近似模型;再次,结合现有的加工成本函数,利用粒子群嵌套优化算法求解优化问题。以某龙门式加工中心横梁为例,利用不确定性优化方法优化基准面公差。最后,通过与确定性优化结果对比,发现提出的稳健性公差优化设计方法在保证加工成本较低的同时,可以有效提升设计产品的稳健性。

    2019年S1期 13-16+21页 [查看摘要][在线阅读][下载 1094K]
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  • 核电汽轮机围带摩擦阻尼定量计算方法

    刘锦;唐委校;

    针对目前由于无法定量计算核电汽轮机围带阻尼而只能凭经验设计叶片围带结构等技术难题,以四边形围带为例,基于谐波平衡法建立考虑摩擦系数、接触角、接触刚度、间隙、转速影响的围带宏观滑移迟滞摩擦模型,基于CN群论建立考虑围带内阻尼和刚度的转子系统动力学模型,提出利用瞬态响应幅值包络法定量计算不同工况下围带等效阻尼新方法。研究表明,摩擦系数、接触刚度、转速、间隙、接触角对围带内阻尼影响的敏感性依次降低;围带摩擦等效阻尼在工作转速下达到最优;应用所提出的等效阻尼计算法可优化围带各参数获得最优内阻尼自愈抑振效果,对指导转子系统设计具有重要意义。

    2019年S1期 17-21页 [查看摘要][在线阅读][下载 1150K]
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  • 点火器自动落线机的研制

    朱家诚;郑晋;王亚东;

    现阶段压电点火器生产企业多采用人工作业的方式对铝条装点火器进行落线和清胶,针对人工作业方式劳动强度大、时间成本高、不满足现代化工业生产要求的问题,研制出一种对铝条装点火器自动落线和清胶的设备。运用概念设计的思想将自动落线机分解为上料输送机构、取料机构和落料机构等子功能机构,然后对各个子功能机构分别进行系统化的结构设计,最后将各个子功能机构集成设计得到了一种新型点火器自动落线机。通过对铣刀的结构改进和优化实验解决了自动落线机清胶的关键技术问题。从使用情况来看,自动落线机实现了铝条装点火器的上料、落线和清胶等环节的自动化,降低了劳动强度和生产成本,完成了研制要求。

    2019年S1期 22-25+32页 [查看摘要][在线阅读][下载 1224K]
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  • 喷油参数对发动机怠速工况噪声与声品质的影响

    王子宇;贾和坤;许晟;杜雪伟;

    以某4缸柴油机为研究对象,选取怠速工况进行噪声试验。首先研究了主喷正时、预喷间隔和预喷油量对发动机声压级及声品质参数的影响,并对不同喷油参数下的燃烧过程进行了分析。随后对该发动机怠速工况进行了噪声品质优化。试验结果表明,不同喷油参数对发动机声品质具有较大影响。响度的变化趋势与声压级基本相同。通过优化燃烧过程,降低发动机高频振荡与循环波动,可以有效降低声品质尖锐度与粗糙度,但波动度几乎不受影响。最后对怠速工况发动机声品质进行多参数优化,在保证发动机排放性能的同时声品质较原机明显提高。尖锐度由1.747acum降低至1.709acum,较原机降低约2.1%。粗糙度由0.748asper降低至0.639asper,较原机降低14.8%。

    2019年S1期 26-32页 [查看摘要][在线阅读][下载 1251K]
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先进制造技术

  • 活塞涡流信号的小波阈值降噪优化研究

    赵峰;周军;皇攀凌;成巍;

    涡流检测信号在产生、传输及接收过程中,会引入大量的随机噪声,为了后续信号特征提取识别处理,降噪在信号处理中是必不可少的一个环节。阐述了小波阈值降噪的基本原理,搭建了活塞喉口涡流检测实验平台。采集多组涡流检测信号,结合信噪比、均方根误差两项指标,评价降噪过程中阈值、阈值函数选取的不同对降噪效果的影响,对降噪方法进行比较优选。实验结果表明:当涡流检测信号中含有大量白噪声时,启发式阈值准则和改进指数型阈值函数能够很好的实现真实信号的提取,降噪效果最优。

    2019年S1期 33-36页 [查看摘要][在线阅读][下载 1281K]
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  • 铰接连接结构动态响应与强度计算方法

    葛翔赟;林丹;张大义;

    针对使用铰链连接结构的曲柄连杆可动机构,分别建立其刚性多体系统和刚-柔耦合多体系统模型,并在同一运动控制规律下分析柔性构件弹性变形存在与否对运动机构动态响应和约束载荷的影响。对可调机构建立刚-柔耦合模型,对不同速度的系统运动规律下研究构件惯性项和杆件所受约束的载荷-时间关系,分析在同位移关系下惯性项与外力项的变化关系。最后利用多体动力学商业分析软件将多体动力学计算结果作为输入,使用有限元软件实现全运动过程中强度计算分析。

    2019年S1期 37-42+46页 [查看摘要][在线阅读][下载 1556K]
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  • 双减速器消隙方法的精度分析与实验

    徐志雄;

    对我国多主轴数控机床的使用现状进行了简介,分析出大批高效加工零件对多主轴机床的需求。受限于传统消隙方法,多主轴转台消隙装置仅作为中间级,无法提供功率输出,难以满足转台规模扩大后对紧凑性、传递效率、响应速度的需求。对此问题,提出了一种"双减速器消隙"的新型消隙方法。通过对这一消隙方法的理论精度分析与试验,证明此消隙方法能够达到(5~10)角秒的定位精度,传动效率、响应速度等指标均好于双蜗杆和双齿轮消隙方法,对小尺寸多主轴转台的研制具有一定的参考价值。

    2019年S1期 43-46页 [查看摘要][在线阅读][下载 1309K]
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  • 机器视觉在网片缺陷检测与分类中的应用

    顾寄南;唐良颖;许悦;唐仕喜;

    针对网片缺陷传统人工检测方法误检率高、劳动强度大等问题,应用机器视觉技术,提出了一种网片缺陷在线检测及分类方法。首先通过工业相机获取网片图像,应用中值滤波和图像二值化方法实现对网片图像的预处理。通过分析缺陷特征,提出了基于特征点的网片缺陷检测方法,在检测出缺陷的同时能对网片三种缺陷类型进行预分类。根据网片缺陷类型的不同,通过计算缺陷区域的灰度共生矩阵并提取4个特征参数,运用BP神经网络对网片缺陷进行分类。实验表明,使用本方法分类网片缺陷类型能满足工业要求。

    2019年S1期 47-49+53页 [查看摘要][在线阅读][下载 1424K]
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  • 结合改进Hough变换的在线工件直线特征提取研究

    王晨晨;杨慕升;姜立志;巩晓丹;

    为提高轴类零件在线非接触检测的可靠性和实时性,通过对现有图像处理算法的分析,在对现有方法应用的同时,虽其中的部分算法进行了改进,提出了一种基于改进Canny算子与改进Hough变换相结合的直线特征提取算法。通过对获得的零件轴图像预处理,增强图像信息;用改进的算法对图像进行边缘直线的特征提取。通过实验表明,改进的算法自适应能力较强,能够有效抑制噪声,并可以快速准确地提取零件轴的边缘信息,能够满足工件在线检测的要求。

    2019年S1期 50-53页 [查看摘要][在线阅读][下载 1357K]
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  • 变双曲圆弧齿线圆柱齿轮精确三维建模研究

    曹磊;侯力;赵斐;罗岚;

    为了进一步研究变双曲圆弧齿线圆柱齿轮的啮合及传动特点,以变双曲圆弧齿线圆柱齿轮作为研究对象,通过对其成型理论的分析,得到了齿面方程、齿根过渡曲面方程,利用数值仿真软件得到工作齿面和过渡齿面的齿面点云;根据得到的点云文件,结合三维辅助设计软件实现变双曲圆弧齿线圆柱齿轮的精确建模;进行数字滚检实验方法检查模型的接触区域。将建好的精确模型利用桌面级3D打印机打印出来,验证利用精确模型进行试件加工的可行性。为变双曲圆弧齿线圆柱齿轮后续有限元研究和专用机床设计及理论研究提供了可靠的理论基础。

    2019年S1期 54-56+60页 [查看摘要][在线阅读][下载 1422K]
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  • 炼化装置离心泵的维修周期及可靠性研究

    裴峻峰;葛慧中;任名晨;黄显茹;

    离心泵是炼化装置的重要组成部分,为延长装置中离心泵的使用寿命,减少泵被迫停机次数,对装置内离心泵的寿命分布类型和运行可靠性规律进行研究。对金陵石化II套加氢裂化装置中的离心泵进行运行可靠性研究,通过数据采集,K-S检测等手段来确定离心泵的有效运行时间,得到服从三参数威布尔分布,利用三参数威布尔分布得到离心泵的预防性维护周期概率密度函数、可靠性趋势和失效率函数。分析结果表明:现阶段该套装置中离心泵的平均无故障时间为3007.21h,维修时间大多集中在1531h左右。

    2019年S1期 57-60页 [查看摘要][在线阅读][下载 1382K]
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  • 齿轮坯预锻最佳工艺参数研究

    赵兴波;丁武学;孙宇;宋晓芹;

    为了得到某齿轮坯热模锻预锻过程最佳工艺参数(预锻模具温度,坯料加热温度,滑块行程次数)组合,使用正交试验方法设计出多因素多指标无交互作用的数值模拟试验方案,再结合Deform-3D数值模拟技术,根据统计的数值模拟结果进行分析,得出最佳工艺参数组合为:模具温度250℃,坯料加热温度1100℃,滑块行程次数80s/min;并且对最佳组合进行了数值模拟试验验证,结果良好;其中,模拟结果分析从最大成形载荷,最大、最小应变差,最大等效应力,填充情况,锻件最大温度,毛刺或折叠缺陷,损伤值等多个角度进行;最后经生产试制得到满足要求的锻件。

    2019年S1期 61-63+68页 [查看摘要][在线阅读][下载 1514K]
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  • 车辆AFS模糊神经网络系统稳定性控制研究

    唐焱;裴翔;蒋占四;肖蓬勃;

    针对车辆主动前轮转向系统(AFS)日趋先进的稳定性控制需求,研究了基于相对模糊控制具有更强自适应性与鲁棒性的模糊神经网络理论控制方法,采用附加前轮转角闭环控制策略,设计了自适应模糊神经网络控制器。并且针对目前车辆AFS稳定性控制研究缺少同时考虑AFS变传动比功能的问题,设计了固定横摆角速度增益下的变传动比规律。在Matlab/Simulink与Carsim搭建的主动前轮转向车辆模型上,采用典型与复杂两种工况对控制方法进行验证。结果表明:基于模糊神经网络控制的AFS控制方法相对模糊控制、无控制可以在车辆转向行驶时更好地提高车辆操纵稳定性,且对复杂工况有很好的鲁棒性。

    2019年S1期 64-68页 [查看摘要][在线阅读][下载 1506K]
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数控与自动化

  • 袋装水泥装车机械手轨迹规划与运动仿真

    黄金凤;孙佳涛;李占贤;王虹凯;

    针对当今水泥生产企业在袋装水泥装载过程中存在的自动化水平不足,无法与前道工序相匹配,因而降低了生产效率这一实际问题,开发设计一种结构稳定、承载能力强、易于控制的袋装水泥自动装车机械手。利用复数矢量法对机械手的运动学进行正、逆解分析,并根据机械手的工作极限位置绘制出其工作空间的边界曲线,结合袋装水泥的实际装载要求,确定合理的码放顺序及推送轨迹。最后,利用ADAMS对机械手进行运动学仿真,验证了机构设计的合理性和轨迹规划的可行性,为机械手运动控制方面的研究提供了参考依据。

    2019年S1期 69-72页 [查看摘要][在线阅读][下载 1489K]
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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。

    2019年S1期 73-76页 [查看摘要][在线阅读][下载 1531K]
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  • 圆弧齿线圆柱齿轮加工机床运动链设计与误差分析

    田凤桢;侯力;谢超;赵斐;

    圆弧齿线圆柱齿轮(CATT)将圆弧运用于齿轮齿线上,接触形式不同于传统齿轮,具有更强的承载能力和更高的平稳性,具有广阔的应用前景。分析CATT的加工原理,设计了CATT加工机床的各个运动部件及相应的运动链。基于多体动力学理论,综合考虑机床各个部件的误差,建立CATT加工机床运动链的误差分析模型。以一典型加工件为例对CATT加工机床进行误差分析,得出x轴运动部件的定位误差和直线度误差、B轴转动部件的跳动误差和轴向窜动误差对总的空间误差的影响最大,在机床设计时要重点控制,从而为CATT加工机床的设计提供了重要依据。

    2019年S1期 77-80页 [查看摘要][在线阅读][下载 1502K]
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  • 轻型货车辅助电动系统参数的优化匹配

    吴可桐;林慕义;陈勇;童亮;

    针对轻型货车在运输时难以达到城市排放标准的问题,提出了一种基于传统货车底盘结构的辅助电动系统设计方案。在对国产某轻型货车辅助电动系统进行常规设计的基础上,利用遗传算法以提高整车经济性为目标,对该系统的关键参数进行优化匹配;利用AVL Cruise建立电动系统整车模型并对匹配前后的结果进行了仿真对比。结果表明,续驶里程得到较大提升且百公里耗电量有所降低,尽管损失部分动力性,但优化后整车性能均满足设计需求,验证了优化匹配方法的正确性,为轻型货车辅助电动系统的设计提供了依据。

    2019年S1期 81-85页 [查看摘要][在线阅读][下载 1693K]
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  • 套齿连接结构力学模型及其刚度影响因素

    朱彬;杨诚;刘烨辉;张大义;

    针对航空发动机套齿连接结构,建立考虑齿面啮合和定心面接触影响的刚度解析模型,并分析套齿连接结构等效刚度的关键影响参数及影响规律。研究结果表明:所建立的解析模型可以准确地反映横向载荷等参数对等效刚度的影响,并且与考虑非线性接触的有限元模型相比,显著提高了计算效率。套齿连接结构等效刚度随横向载荷、扭矩、定心面紧度的增大而增大。当定心面紧度在(-0.02~0.02)mm范围内时,套齿连接结构刚度对定心面紧度变化较为敏感。定心面采用过盈配合,可以提高套齿连接结构整体刚度的稳定性,并且减小套齿连接结构的局部刚度损失。

    2019年S1期 86-90+94页 [查看摘要][在线阅读][下载 1641K]
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  • 圆筒浮标式波浪发电装置的共振系统分析

    王涛;沈永辉;

    为了分析圆筒浮标式波浪发电装置振幅随激扰频率的变化情况。通过对共振系统建立自由振动微分方程和在浮筒位移激励下的振动方程并求得共振系统稳态解,最后对共振系统参数确定并对共振系统进行仿真分析。研究结果表明:通过对自由振动微分方程和在浮筒位移激励下得振动方程求解,根据重锤的振幅和共振理论,计算出弹簧的弹性系数k=26.40N/mm和系统阻尼系数c=37.83,通过matlab仿真分析,能够清晰的得到重锤的振幅随激扰频率的变化情况,因此可以通过合理的设计影响参数,改变使发电机构的固有频率等于或接近波浪的固有频率,俘能装置发生共振,使其驱动的性能大大提升,从而提高发电效率。

    2019年S1期 91-94页 [查看摘要][在线阅读][下载 1552K]
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  • 20CrMnTi钢喷丸参数的研究

    董娜;丁艳红;卢德钊;

    为延长20Cr MnTi钢疲劳裂纹的萌生寿命,对20CrMnTi钢进行了超声喷丸加工的研究,分析了弹丸半径对喷丸效果的影响。通过对喷丸动态过程运用ANSYS仿真软件进行模拟分析,从而得到弹丸半径与喷丸坑深、最大残留压力以及压力层深之间关系曲线。根据喷丸理论,设计了一套超声喷丸实验设备,运用该设备,探究了实验条件下丸料半径不同时,加工效果的差异。最后通过研究发现:一方面,丸料半径增加时,喷丸坑深和应力层深类似于线性变化趋势。另一方面,最大残留压力增加趋缓。

    2019年S1期 95-98页 [查看摘要][在线阅读][下载 1698K]
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数字化设计与制造

  • 高压模拟装置筒体的瞬态动力学分析

    曾然;侯力;游云霞;杨槐;

    深海高压模拟装置对深海技术的发展以及对海洋科学的深入研究具有重要的推动作用。以深海高压模拟装置的核心部件─压力筒为研究对象,对其进行了动态响应分析。计算出球壳在加压破坏后筒体内部压力的数据,借助ANSYS有限元分析软件,利用控制变量法对压力筒整体进行了瞬态动力学仿真。通过对有限元仿真结果的分析比较,得到了压力筒的应力分布状况,验证了压力筒的强度满足设计要求。上述的研究结果与方法,为压力筒内部球壳爆破时的状态提供了一种可行性分析方法,也为高压设备的设计和改造提供了一定的理论数值参考。

    2019年S1期 99-103页 [查看摘要][在线阅读][下载 1694K]
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  • 基于多维度特征表征与SVM的齿轮故障诊断

    潘礼正;朱大帅;佘世刚;

    针对旋转机械中齿轮故障诊断问题,为尽可能提高故障诊断准确性,提出了一种基于多维度特征表征与支持向量机(SVM)的齿轮故障诊断方法。首先,从不同维度分别使用小波包、单一能量、变分模态分解以及集合经验模态分解四种特征提取方法提取齿轮振动信号的特征;其次,将提取的特征信息按照一定的方式进行特征融合表征;最后,采用SVM分类方法对齿轮的运行状态(正常状态,轻微故障,中等故障,断齿故障)进行评估,从而实现齿轮故障诊断。通过多组特征融合表征研究分析表明,多维度融合的特征表征较单一维度特征信息更能够有效地反映齿轮运行状态,有助于进一步提高齿轮故障诊断准确率。

    2019年S1期 104-107+113页 [查看摘要][在线阅读][下载 1670K]
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  • C类飞机起落架收放机构运动学建模及仿真

    王立文;刘冰;孙艳坤;张威;

    民航中型机,即C类飞机,是目前飞机市场保有量最大、需求最旺盛的飞机类型。作为飞机最重要的活动部件,飞机起落架的机构建模及仿真,是进行虚拟现实、飞机冲击动力学分析、拦阻系统设计及飞机滑行电驱动改装研究等工作的重要前序环节。针对现有C类飞机起落架机构模型过简化及运动仿真问题,该研究报告了一种更为精确完整的C类飞机主起落架系统的建模和收放运动仿真过程。基于多次现场测绘结果及飞机型号手册的查阅,获得了高精度尺寸参数及机构拓扑关系;分析了收放作动筒与起落架各连杆机构的运动关系,通过闭环矢量理论建模求解得到了各连杆的速度和加速度的理论公式,对起落架整体空间收放机构虚拟建模及多环境仿真,得到了起落架各个构件在收放运动过程及不同姿态下的角度、速度和加速度变化规律;通过Adams的仿真验证了数学模型的正确性。该研究所建立的精确化C类飞机主起落架数字模型将为后续虚拟维护培训、起落架各项研究及设计改装提供基础工具。

    2019年S1期 108-113页 [查看摘要][在线阅读][下载 1759K]
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  • 低功率双馈风力发电系统MPPT控制及仿真

    张瑞成;何丹阳;

    针对风力发电系统在额定风速以下运行时的最大风能跟踪问题,分别采用经典爬山搜索法和改进极值搜索法进行风电系统的最大风能跟踪控制。经典爬山搜索法通过判断输出功率和风力机转速的梯度值来搜索最佳运行点,而改进极值搜索法通过叶尖速比和风能利用系数经傅里叶变换获取的运行点相位信息来进行搜索,并通过改进积分器实现变步长快速追踪稳定运行的控制目标。通过Matlab/Simulink软件建立了低功率双馈风力发电系统最大风能跟踪控制仿真模型,并对两种控制方法进行了对比分析。仿真结果表明:改进极值搜索控制能够使系统快速地跟踪风速变化,保持最佳叶尖速比,提高了风能利用系数和风能的利用效率。

    2019年S1期 114-117+122页 [查看摘要][在线阅读][下载 1710K]
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  • 一种新型滑移式摩擦摆支座模型及耗能研究

    张明尧;王少华;姚旦;李冰;

    对于传统滑移隔震支座存在滑移量大且无法自回复的弊端,设计一种新型的具有自回复功能的滑移式摩擦摆支座。详细地介绍了支座的结构、隔震耗能原理,通过有限元软件ABAQUS对两种工况下的支座进行非线性静态接触分析,对支座进行了理论上的校核。重点研究分析了支座在简谐振动下摩擦耗能情况,得出该新型支座相较于传统摩擦摆支座具有较强的摩擦耗能性能,且有更小的位移量和自回复功能。同时也研究分析了支座参数拨叉间隙量d_0、摩擦系数μ分别对支座耗能的影响,得到了参数与耗能的关系曲线图。

    2019年S1期 118-122页 [查看摘要][在线阅读][下载 1881K]
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  • 移动机器人算法验证的系统设计

    邹祖伟;高宏力;黄晓蓉;鲁彩丽;

    为解决移动机器人研究过程中,使用Matlab编写的算法、仿真难以在实际机器人上实验的问题,设计了基于2.4G无线通信和Matlab图形用户界面(Graphical User Interface,GUI)工具箱的算法验证系统。本系统选择以STM32为控制器,通过无线射收发器模块完成机器人与上位机软件的实时数据传输,实时获得机器人空间位姿、传感器等相关信息,并将上位机的Matlab程序运行结果发送给机器人,实现了算法在机器人实体上的验证。实验表明系统运行稳定,软件界面友好,为模型、算法的快速验证提供了一种方法,具有一定的应用价值。

    2019年S1期 123-125+130页 [查看摘要][在线阅读][下载 1784K]
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  • 仿蝗虫机器人的弹跳腿结构设计与优化

    王欣;邹光明;周世凡;王炯;

    首先对蝗虫的生理结构及其弹跳腿的组成进行了研究,提出了一种采用不完全齿轮、弹簧、连杆等部件建立的仿蝗虫弹跳机器人结构模型。给出了约束条件,以跳跃距离最大作为优化目标,运用信赖域优化算法对机器人的相关结构参数进行了优化,并确定了其弹跳腿的机构尺寸,优化后的腿部结构尺寸较优化前总体减小了13.33%,同时跳跃距离增大了10.42%。通过ADAMS在蓄能阶段运动的仿真分析,验证了机构设计的可行性,为实现高性能的仿蝗虫弹跳机器人奠定了基础。

    2019年S1期 126-130页 [查看摘要][在线阅读][下载 1673K]
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  • 楼梯清洁机器人从休息平台到下楼过渡方法的研究

    姚兴田;徐冰辉;张磊;庞正扬;

    楼梯清洁机器人面向实际应用需解决最关键的问题之一是机器人在休息平台需走多久才决定下楼。针对该问题,研究发现机器人经过较多次对往下楼梯的探空,休息平台的清扫覆盖率已达到保证,此时机器人可以下楼。为此通过计算机仿真,采用随机路径规划清扫,以探空次数作为参数,分析探空次数与机器人在休息平台内清扫覆盖率的关系。仿真结果表明,清扫覆盖率与机器人探空次数呈指数型分布,并且与楼梯尺寸存在一定关系,并最终建立了覆盖率的数学模型,给出了最佳的探空次数,当机器人探空到该次数,便可下楼,实现从平台遍历到下楼的过渡。该方法成本低廉,为楼层清扫的连续性奠定了基础,有利于将成果推向实际应用。

    2019年S1期 131-134+140页 [查看摘要][在线阅读][下载 2007K]
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  • 冗余移动焊接机器人运动学分析与轨迹规划

    张华;郑鸣轩;范宇;刘诚;

    设计了一款以四自由度机械臂为执行机构,以旋转电弧焊炬为末端执行器的冗余移动焊接机器人。对机器人移动平台进行建模分析并用改进D-H参数法对机械臂进行运动学分析,然后对其整体进行了集成运动学分析,得出执行器末端坐标系相对于笛卡尔坐标系的运动学关系;并提出一种基于移动机械臂的粒子群优化算法,以解决冗余移动机器人运动学逆解问题,为机器人的运动控制奠定了基础。针对格子型角焊缝提出了一种新的轨迹规划方法,用Matlab对目标轨迹所选取的离散点进行数值解析并进行高次多项式拟合,为后续设计控制提供高效准确的途径。

    2019年S1期 135-140页 [查看摘要][在线阅读][下载 2093K]
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机器人

  • 一种新型下肢康复机器人设计与验证试验

    池申;花国然;陈峰;余永;

    为了降低康复治疗师的工作强度,提高对偏瘫患者的康复治疗效率,研发一种基于反复促通疗法的下肢康复机器人,通过特定训练方法实现了膝关节和踝关节运动功能的恢复。反复促通疗法中,提出了一种引发肢体牵张反射和促进肢体主动运动的治疗方法。根据此疗法,设计了康复机器人的机械结构和基于力/位移控制的控制方案。通过临床试验的肌电图测量结果,证实该机器人具有引发牵张反射和助力的功能,同时初步验证其能够实现反复促通疗法的治疗效果。

    2019年S1期 141-145页 [查看摘要][在线阅读][下载 2041K]
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  • 输电线路巡检机器人越障仿真分析

    岳湘;来佑彬;朱正国;刘国伟;

    根据输电线路线路环境的约束条件和巡检任务的要求,提出了一种新型输电线检测与维护机器人机构。首先进行了机器人的构型综合,得到机器人的两种越障模式,运用两种越障模式规划了机器人跨越典型障碍物的运动序列。机器人通过仿生猿猴手臂跨越障碍物,质心调节机构保障了机器人越障过程中的稳定性。仿真分析了不同工况下机器人跨越引流线的过程并进行了相关的实验,仿真与实验结果表明机器人能够完成引流线的跨越,合理的引流线越障规划降低了引流线的变形,提高了机器人的越障效率。

    2019年S1期 146-149页 [查看摘要][在线阅读][下载 1662K]
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  • 机器人研磨系统在浮动平台上的恒力控制研究

    张铁;蔡超;

    针对现有的机器人研磨系统刚度差,信号处理复杂的问题,考虑到研磨质量与法向研磨力有很大的关系,设计了一种新型浮动平台机器人研磨系统,该系统利用安装于浮动平台上的一维力传感器获得研磨力信号。基于所获得的力信号,采用免疫反馈与粒子群模糊优化方法的自适应PID控制器实现平台的柔顺控制,实现了研磨过程的恒力控制。仿真结果表明,该控制方法在超调量与调节时间两方面性能优于经典PID,模糊PID等控制方法,为实验研究提供了理论基础。实验结果显示,期望力为2.5N时,研磨力信号能稳定在期望力附近1N范围内,系统调节时间为0.12s,超调量为18.18%。系统的抗干扰能力强,能满足研磨工艺要求。

    2019年S1期 150-156页 [查看摘要][在线阅读][下载 1941K]
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管理与综述

  • 面向制造过程的钢铁企业绿色性量化评价

    赵刚;阮丹;王强;张学豪;

    为客观评价钢铁企业的资源效率和环境影响,有必要对其绿色性进行整体评估,并对相关指标差异性进行分析,以便更具针对性地改善钢铁企业绿色性。在构建可供量化的多层次绿色评价指标体系基础上,首先对钢铁企业中实际生产数据进行处理后得到绿色评价指标的判断值,通过判断值与行业基准值进行对比得出各项绿色指标的得分情况并反映在雷达图上,然后通过面积和周长两个评价向量量化评价钢铁企业的绿色性及其指标差异性。最后运用雷达图法对三家钢铁企业的绿色指标进行图形直观评价和数值综合评价,以便钢铁企业能够明确其在同行业中的定位,并分析其自身存在的优势与不足。首次将雷达图应用于钢铁企业绿色性及其指标差异性评价中,具有更直观的可视性,量化评估更精确。

    2019年S1期 157-160+164页 [查看摘要][在线阅读][下载 1857K]
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  • 供应链二级可靠性评价的BP神经网络应用研究

    邓杨扬;王少华;张亮星;

    以制造业供应链为研究对象,基于不确定性提出二级供应链可靠性评价模型,通过算例仿真验证模型可靠性诊断结果的合理性,最后提出针对结果的反向改进方案。二级模型是在一级模型的基础上,针对具有不确定性因素的一级评价指标,提出决定其性能的二级评价指标的优化模型,具有更高精度和更好的反向改进能力。BP神经网络作为一种成熟的工具具有强大的学习能力,经过大量历史数据的学习能够很好应用在诊断领域,应用算例得出结果与专家系统评价结果相符。

    2019年S1期 161-164页 [查看摘要][在线阅读][下载 1788K]
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    2019年S1期 149页 [查看摘要][在线阅读][下载 1451K]
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