基于全局敏感性分析和Kriging代理模型的汽车乘员约束系统多参数优化研究

针对汽车碰撞乘员约束系统优化设计中多参数与高度非线性的问题,提出了基于Kriging模型的设计参数全局敏感性分析方法,通过计算各设计参数对系统响应方差的贡献来评估各参数的敏感性。在此基础上,选取对响应影响大的设计参数作为优化变量,运用多岛遗传算法进行优化求解。优化结果表明,人体综合损伤WIC值相比初始设计值降低11.9%。研究结果为实际工程设计提供了参考。     

一种轴承圆锥滚子表面自动展开的新方法

针对轴承圆锥滚子表面裂纹涡流自动检验仪中圆锥滚子表面展开这一关键问题,应用螺旋共轭轴理论,建立了一种快速、简便的数学模型;推导出圆锥滚子与展开轮之间啮合的数学表达式。得出展开轮螺旋曲面方程的精确解数学表达式。为轴承圆锥滚子表面裂纹自动检验仪展开机构的设计和圆锥滚子超精加工机床展开导轮机构的设计与修磨提供了几何模型和新的计算方法。     

基于误差可靠性分布的航空管道动力学响应实验与分析

通过管道稳态正弦基础激励动态响应实验,得到管道特定位置在不同激励频率下动力学响应实验数据;通过考虑了加速度传感器引起附加质量的航空管道模态特性及响应计算,并分别与管道实验数据进行对比分析;将计算值和实验值之间的误差作为分布变量,进行可靠性分布拟合和优良性检验;基于变量分布特性,结合发动机工作频率范围和数值计算结果,得到某型复杂航空管道在不同可靠度下的等效应力和位移响应值,并对其进行安全评估。结果表明:管道约束状态对模态测试和动态响应结果影响较大,数值计算结果和实验测试结果之间的误差服从正态分布,该分布可用于评估复杂管道的动力学特性。     

电阻点焊过程多传感器实时监测

构建了基于RS-485分布式单片机同步数据采集系统,所设计的电阻点焊电流、电压、电极位移和电极压力传感器满足点焊过程质量实时监测要求.研究发现:利用电极位移的极差和电极压力的极差可以判断铝合金脉冲点焊焊点未熔合或未完全熔合缺陷.当焊点出现内喷溅时,电极位移出现向下尖脉冲信号,电压信号出现"下榻"现象,电极压力产生高频脉冲信号,该脉冲幅值和持续时间与内喷溅严重程度相对应.利用以上特征信息可以实时监测焊点质量.     

基于双PSD的机械手运动轨迹跟踪测量装置

未来复杂的服役环境要求自动化设备空间机械手必须具备精确的末端定位和空间姿态控制,而机械手装配间隙、承载变形等原因导致其末端执行器的位置与理论计算存在偏差,因此,对机械手的运动轨迹跟踪测量成为亟待解决的难题。结合光敏位置探测器的特点和双目视觉测量原理,研发了一种基于双PSD的非接触式三维测量装置,可对空间运动目标点光源的轨迹进行跟踪测量,并将其应用在加工中心机械手的角位移和轴向位移测试中。PSD测量装置通过强力磁性表座固定在机械手下方的平台上,作为被测目标的光源安装在被测量机械手的手臂上,光源通过工业镜头投射在两个PSD的二维感应屏上形成光斑,两个PSD在光斑的激发下各自输出相应的电压值,经过信号处理器后转换为与二维坐标值以1 mm/V关系对应的电压值,计算机通过电压采集卡将相应电压信号采集保存,由两组二维坐标值反算出被测光源中心的三维坐标值,并实时转变成机械手的角位移和轴向位移。所做工作是对复杂机构上点目标的运动轨迹实时在线测量、机器人末端执行器的空间位置及姿态的快速测量难题解决方案的一种探索。     

可调油膜间隙式动静压轴承参数设计

可调油膜间隙式动静压轴承依靠调节油膜间隙来调节油膜刚性,适应面很广。首先根据斜面机构的自锁原理确定了可调油膜间隙式动静压轴承钢套和铜合金轴承之间的接触锥度,并根据实际产品情况进行了钢套和轴承的尺寸设计;之后采用圆锥过盈配合理论计算了在给定径向位移下的接触压力,给出对应位移下的调节螺纹所需的轴向拉力并选择了所需螺纹的导程;由于实际轴承结构与圆锥过盈配合理论模型存在较大差异,通过有限元分析修正了圆锥过盈理论给出的位移与所需接触压力之间的关系。相关设计方法为可调油膜间隙式动静压轴承的参数计算和结构优化提供了参考。     

基于LABVIEW的驾驶杆标定设计研究

本文介绍了对驾驶杆杆力和杆位移的标定方法以及实现过程。通过计算得出了压力值F与输出电压V的实际关系;通过实测传感器间隔等距的输出电压,获得一组和位移对应的电压值,用插值的方法获得任意的电压值对应的实际位移。     

制造领域中反向工程曲面推理的神经网络法

将神经网络技术用于制造领域中反向工程曲面的推理,建立了神经网络计算模型。使用神经网络方法推理实体表面的突出优点是不需要表面知识,只需要测得表面的有限点数即可,网络将学习参数变量之间的组合关系,推断出曲面的函数形式,计算出未知坐标点的值,避免了许多的人为假设和繁杂的数学计算,体现出一种智能推理过程。本文列举了有关推理实例,包括初等解析曲面和自由曲面,从理论和实际计算证明了这种方法的可行性和有效性。结果表明,神经网络对于反向工程曲面的推理是一种非常好的辅助分析手段。这对于复杂的、不完整的、部分磨损或损坏的实体表面具有实际用途。     

一种实现陶瓷外墙砖快速自动铺垫方法的研究

提出了一种实现陶瓷外墙砖快速自动铺贴的方法。外墙砖具有面积小,重量轻,生产工艺较多及难以实现自动快速铺贴的特点,介绍了陶瓷外墙砖的铺贴机工作原理,结合实际具体生产实践,分析了现有市场上的铺贴机设计中存在的缺陷,并就如何改进设计提出了自己的解决办法,并设计出一种陶瓷外墙砖自动铺贴系统,同时给出了机械结构简图,人机界面、可编程控制器及程序控制流程图,试验结果表明,该系统能实现自动快速铺贴,显著提高铺贴效率,降低陶瓷厂生产成本,提高在行业中的竞争力。     

基于电子凸轮的桁架双机械手控制系统设计

针对传统凸轮机构易磨损、灵活性差和运动轨迹单一等问题,设计了一种以电子凸轮作为动力输出的桁架双机械手控制系统。首先,利用SoMachine控制平台,将LMC078运动控制器、LXM32S交流伺服驱动器和BMH系列伺服电机通过SERCOS环型总线相连,搭建了电子凸轮控制系统软/硬件平台。其次,采用五次多项式算法规划桁架双机械手轨迹,利用五次多项式算法对桁架双机械手各关节的速度和加速度进行插补。最后,推导出伺服系统输出脉冲数与机械手运动之间的关系,通过SoMachine软件跟踪变量输出对应的电子凸轮曲线。由仿真和实际试验可知,五次多项式插补的关节位移和速度曲线更加柔滑,在一个运动周期22 s内,机械手最大运行速度达到1 000 mm/s,为电子凸轮的智能化控制提供了一种可行的控制方案。     

基于层压破碎理论的圆锥破碎机破碎力分析及运动学研究

针对圆锥破碎机设计过程中存在的实际问题,分析破碎力的相关影响因素及其在动锥母线方向的分布情况;基于层压破碎理论,深入研究破碎力在破碎层内的分布情况及相应计算方法,从而构建用于获得破碎力在整个动锥伞状表面分布情况的计算方法;基于破碎力信息,结合圆锥破碎机的工作机理与结构特点,计算各关键摩擦副的载荷情况,对圆锥破碎机在工作状态下的运动学特性进行深入研究,获得工作状态下关键摩擦副摩擦因数的合理设计范围,以及圆锥破碎机偏离正常工作状态时润滑油的温度变化情况,从而为圆锥破碎机载荷信息的求取提供技术方法,为国产新型高效圆锥破碎机的研发提供理论依据.     

TC4钛合金高速铣削表面粗糙度研究

TC4钛合金被广泛地用于航空航天等众多领域,为了提高钛合金零件的表面加工质量和加工效率,对TC4钛合金高速铣削表面粗糙度进行研究具有十分重要的意义。切削参数是影响TC4钛合金加工表面粗糙度的重要因素,采用了正交试验分析主轴转速n、铣削深度ap、铣削宽度ae和每齿进给量fz等4个试验因素对表面粗糙度的影响规律,运用了极差分析法绘制出铣削参数对表面粗糙度的影响趋势曲线。利用了多元线性回归分析计算出表面粗糙度的数学模型,采用F值检验法对数学模型和模型参数进行了显著性验证:FF0.01(4,11),证明了模型和参数都是高度显著的。利用了表面粗糙度预测模型对另外8组切削参数进行粗糙度预测,并将预测结果与实际实验结果时行对比,最大误差为8.9%,验证了表面粗糙度预测模型的有效性,为TC4钛合金加工提供了理论依据。     

圆锥刀侧铣整体叶轮叶片曲面的刀轴轨迹规划

针对圆锥刀侧铣加工整体叶轮叶片曲面中复杂的刀轴轨迹规划问题,提出一种可行的刀轴轨迹生成方法。该方法首先根据两点偏置法给出初始的刀轴面,然后利用圆锥面的几何性质调整优化刀轴位置,"强制"刀具面与叶片曲面每瞬时线接触,建立以刀轴位置为变量的刀具面上多点与叶片曲面相切的超定方程组,并用最小二乘法求解。利用共轭曲面的数字仿真原理,以叶片曲面为基准面,以其上发出的标杆射线为纽带,建立刀具包络面与叶片曲面之间的误差计算模型,并给出加工干涉的判定依据。实例计算表明,刀轴优化后的包络误差显著降低,验证了所提方法的有效性。     

圆锥滚子双盘研磨工作面求解与形面分析

根据共轭曲面原理对圆锥滚子双盘研磨加工中研磨盘工作面进行理论求解,运用包络法求解螺旋槽工作面的理论形面方程并分析其形面特征.基于研磨盘对圆锥滚子姿态控制和成形加工的工作要求,分析了上研磨盘、下研磨盘和圆锥滚子三者的空间位置和相对运动关系.采用包络法求解上研磨盘工作形面,建立上研磨盘工作面的理论形面方程.通过数值计算分析螺旋槽工作面的形面特征及螺旋槽与圆锥滚子的接触特征,结果表明,螺旋槽工作面一和工作面二的轴截面廓形都是相对于基准直线的内凹曲线,其中工作面一的轴截面廓形内凹量最大值约为0.012 μm,可简化为直线;螺旋槽工作面是一个轴截面廓形不断变化的复杂螺旋曲面:圆锥滚子与螺旋槽工作面为线接触,接触线为不在圆锥滚子轴截面内的空间复杂曲线,其位置与运动参数β有关.给出了螺旋槽工作面形面参数的精确计算方法并分析了螺旋槽工作面轴截面廓形的变化情况.     

非圆锥齿轮的三维计算机辅助设计

应用微分几何知识,以曲面上的短程曲率为基础,将非圆锥齿轮副的球面节曲线在平面上展开,并结合平面当量节曲线的有关知识,提出了当量齿轮的齿形计算方法,成功地将非圆锥齿轮的设计转化为平面齿轮设计,实现了非圆锥齿轮的计算机辅助设计。     

基于产品质量控制预测机制的圆锥破碎机优化方法

结合圆锥破碎机设计研发过程中所存在的实际问题,通过分析圆锥破碎机动锥单次摆动过程中下落物料的总量,推导并建立针对曲线腔形圆锥破碎机的生产率计算模型;基于总体平衡理论,对圆锥破碎机破碎腔分层情况加以分析,深入研究破碎产品粒度分布情况及其计算方法;将用于描述破碎产品粒形情况的经验模型与粒度预测模型相结合,建立基于粒度分布情况的破碎产品针片率预测模型。建立起基于质量控制预测机制的圆锥破碎机优化设计模型,并分析圆锥破碎机结构参数、工作参数对于圆锥破碎机生产率,以及破碎产品质量影响情况,为研制开发高效、节能的新型圆锥破碎机提供理论依据。     

水泥混凝土路面刻槽磨损程度三维检测方法

为了实现水泥混凝土路面刻槽磨损程度的自动检测,基于激光三角法实现了路面三维信息的采集与处理。结合刻槽三维数据的特点,通过数据插值技术和曲面拟合获取了刻槽区域的并行曲面,并建立了刻槽的三维空间模型,采用双重均值的方法实现了刻槽区域平均构造深度的计算。设计试验对三维检测方法和铺砂法进行了对比分析,试验结果表明,本文提出的三维检测方法比铺砂法有更好的稳定性;两种方法的检测结果绝对误差大部分集中在0.1 mm以内,且相关性高,从而证明了三维检测方法有一定的准确性和可靠性,可用于刻槽区域磨损程度的自动检测。     

圆柱圆锥复合型变幅杆的有限元分析

超声变幅杆广泛地应用于超细粉碎技术中,结合超声变幅杆的设计理论,设计了一种用于超细粉碎的圆柱圆锥复合型变幅杆(简称复合型变幅杆),并计算它的动力学参数。在此基础上,利用有限元软件ANSYS对复合型变幅杆进行模态分析以及谐响应分析,由所得到的复合型变幅杆的纵向位移分布曲线可以得到其纵向位移节点的位置和放大系数,根据复合型变幅杆应力分布曲线得到应力集中的位置,并与理论计算值进行分析对比。验证了有限元软件ANSYS设计复合型变幅杆的精确性和可行性,为复合型变幅杆的设计与优化提供一种更为便捷和有效的方法。     

一种新型非圆锥齿轮副的传动原理及其齿面求解

非圆锥齿轮副是一种典型的用于相交轴或交错轴间运动传递的齿轮机构。根据滚子凸轮副与非圆锥齿轮副的传动原理及特点,提出一种可同时实现相交轴间的旋转运动和输出端轴向移动的新型非圆锥齿轮副——正交复合运动锥齿轮副;运用齿轮啮合原理及共轭曲面理论,建立正交复合运动锥齿副轮传动坐标系,结合标准球面渐开线圆锥齿轮齿面模型,推导该齿轮副共轭齿面方程;分析基于特定节曲线的正交复合运动锥齿轮副位移及传动比影响因子及其变化规律;采用范成加工方法,运用SolidWorks设计软件,获得瞬时接触微平面并完成齿廓设计,实现正交复合运动锥齿轮副的精确齿面、实体模型的建立及运动分析。     

水下清刷机械手的总体设计及方案分析

目前急需研制船舶表面水下自动清刷机器人,国内外对螺旋桨水下自动清刷机器人的研究还很少,水下清刷机械手的设计分析具有重要价值。针对要完成螺旋桨桨叶复杂曲面水下自动清刷作业的机械手,进行了方案设计,水下清刷机械手作为水下机器人的拓展模块,由2只具有对称结构的抓取机械手和1只清刷机械手组成,介绍了机械手的技术参数、总体系统、原理、功能和工作空间。该方案合理解决了高效、完整地对目标4叶螺旋桨进行清刷作业的关键问题。