2013年, 第49卷, 第11期　
刊出日期：2013-06-05

上一期    下一期

• 全选
  |

论文
• Select
  基于线性矩阵不等式空间遥操作系统的鲁棒H∞控制

  杨艳华;阳方平;化建宁;李洪谊

  . 2013, 49(11): 1-7.

  摘要 ( 250 ) PDF全文 ( 211 )   可视化   收藏

  针对具有力反馈空间遥操作系统的时变大时延和环境模型参数不确定问题，提出一种基于线性矩阵不等式(Linear matrix inequality, LMI )的鲁棒H∞控制方法。对于回路时延是未知时变的遥操作系统，该方法只需要已知时延的上下界，可以解决环境模型参数不确定问题，并获得良好的位置和力跟踪性能。将主从端的动力学模型转化成相应的状态空间方程，并将其离散化、合并为一个离散状态空间方程；然后根据该系统方程，基于LMI方法设计状态反馈控制器，通过定义Lyapunov函数分析闭环系统的稳定性，并且分别给出在环境模型参数确定和不确定情况下，使得闭环系统渐近稳定且满足给定位置跟踪性能的充分条件；仿真试验结果表明所提出的方法可使得遥操作系统渐进稳定且具有好的位置和力跟踪性能。
• Select
  具有立体视觉的球形机器人及其运动控制

  叶平;韩亮亮;张天石;王轩;孙汉旭

  . 2013, 49(11): 8-15.

  摘要 ( 164 ) PDF全文 ( 153 )   可视化   收藏

  针对现有球形机器人存在环境感知能力较弱、运动控制精度不高的问题，提出一种具有立体视觉的新型球形机器人Visionbot。介绍Visionbot机器人的机械结构，采用具有非完整约束的拉格朗日方程建立该球形机器人的动力学模型。针对状态变量过多难以用于控制系统设计的问题，对球形机器人的动力学模型进行合理简化。利用模型解耦、线性化以及状态反馈等方法，建立该球形机器人的运动控制模型，包括内环力矩控制器和外环路径跟踪控制器。采用延时环节对视觉反馈通道的时延进行建模，建立具有视觉反馈的球形机器人运动控制模型。通过运动仿真试验，研究机器人重摆质量、视觉反馈延时对其运动控制性能的影响，并验证系统设计的可行性。研究结果为Visionbot机器人的优化设计和样机研制提供理论基础。
• Select
  基于人体工程学的仿人机械臂构型研究

  赵京;宋春雨;杜滨

  . 2013, 49(11): 16-21.

  摘要 ( 176 ) PDF全文 ( 135 )   可视化   收藏

  针对仿人机械臂构型问题，提出一种新的筛选方法，并确定串联结构方式下最符合人臂特征的仿人机械臂构型。从人体解剖学的角度出发，分析人臂的运动机理，并结合人体测量学和机器人学相关原理构建6种不同的仿人机械臂构型。提出全局相对可操作度指标对不同构型进行灵活性分析，并采用可视化方法绘制出各构型的运动灵活性性能分布图。根据人臂的运动特性分析人臂的运动工作空间，将各构型仿人机械臂工作空间与其对比，从而筛选出串联方式下的最佳仿人机械臂构型。该结果为仿人机械臂的设计提供了理论依据，并为后续运动规划奠定了基础。
• Select
  截角六面体可变形滚动机构的研究

  郝艳玲;苗志怀;谢基龙;姚燕安

  . 2013, 49(11): 22-28.

  摘要 ( 196 ) PDF全文 ( 92 )   可视化   收藏

  提出一种具有截角六面体几何形态的新型可变形滚动机构。该截角六面体可变形滚动机构是一个由16个杆和20个转动副组成的空间闭链连杆机构，采用了以面作为结构组成单元构造多面体机器人的一种新设计方法，具有可变外形与滚动行进能力，并通过对奇异位形的控制实现转向功能。应用螺旋理论计算构型的自由度。运用Solidworks建立的三维模型与ADAMS建立的动力学仿真模型，分析其具有的两种变形方式，即固定式变形与移动式变形方式，进而得到最大变形压缩比，并验证了变形与转向的可行性。结合运动学分析与稳定性分析，讨论该机构实现翻倒的条件并判断出临界值。制作出一台原理样机，对其进行变形方式与滚动功能的可行性验证，并实现预期的结果。此外，该类多面体移动机构具有较高的结构刚度，易于提高机器人的承载能力。
• Select
  一种新型平面-空间多面体可重构变胞机构的设计与分析

  王汝贵;戴建生

  . 2013, 49(11): 29-35.

  摘要 ( 181 ) PDF全文 ( 186 )   可视化   收藏

  基于变胞机构的概念，结合多面体包装纸盒棱边成形原理，将多面体各棱边等效为杆件，各顶角等效为铰链，并以八面体为例，抽象出一种新型平面-空间多面体变胞机构，分析该机构可动条件，应用邻接矩阵及旋量理论分析该机构各构件间的连接与运动关系，并基于可重构理论，演化设计出具有可重构功能的平面-空间多面体变胞机构。所设计的新型机构既能够实现平面拓扑与空间多面体拓扑结构间变换，又可生成不同尺寸与不同形状的多面体构型，可作为机器的骨架或执行器应用于包装机器人、航空航天及其他工业应用领域。
• Select
  定日镜镜面弯曲机构设计及面形优化

  孟力;尤政

  . 2013, 49(11): 36-42.

  摘要 ( 198 ) PDF全文 ( 136 )   可视化   收藏

  塔式太阳能热电站存在着定日镜面形精度不足，反射光斑尺寸大的问题，限制着系统的转化效率和成本。针对该问题，通过光学分析建立理想定日镜面形模型，该面形为随时间与位置变化的抛物面的一部分；基于板壳力学提出一种平板弯曲机构，与传统镜面采取的一致刚度分布不同，对方形平板进行二维刚度分布设计，使简单、低成本的弯矩输入载荷可以实现定日镜所需面形；基于有限元分析、光线追迹、牛顿迭代优化等数值程序，计算机构对给定时刻太阳角的最优面形，以及在全年太阳角分布下静态最优化面形的平均光学效率；设计制造定日镜面形试验系统并进行了原理试验；仿真与试验结果表明，机构实现面形可有效减小反射光斑尺寸，效率高于普通平面镜，且结构简单成本低，易于制造与现场装调，为实际系统设计提供了参考思路。
• Select
  考虑非线性迟滞力的机床颤振系统稳定性研究

  李勤良;汪博;赵斌;闻邦椿

  . 2013, 49(11): 43-49.

  摘要 ( 189 ) PDF全文 ( 149 )   可视化   收藏

  从正交车削过程出发，建立含有非线性迟滞力和激振力的机床单自由度颤振模型，利用多尺度法对系统的非线性动力学方程进行求解，得到系统振幅和相位的分岔方程以及响应的二阶近似解。利用叶瓣图对系统的线性稳定性进行分析，为后续的稳定性分析建立颤振频率与时滞间的临界关系，提出用振幅极限值表征系统的颤振失稳现象，研究转速和滞回参数对颤振失稳产生的影响，并进一步讨论系统中存在的时滞因素。通过三维图谱分析转速和滞回参数对系统响应产生的影响，对其中存在的非线性动力学现象进行阐述，结果表明：滞回参数在低转速工况下对系统非线性稳定性影响较为剧烈，所采用方法和数据结果可以为机床高速主轴系统切削稳定性预测以及动态优化设计提供参考依据。
• Select
  气动驱动柔性臂自适应模糊振动控制研究

  王斌;邱志成;张宪民;韩建达

  . 2013, 49(11): 50-60.

  摘要 ( 178 ) PDF全文 ( 223 )   可视化   收藏

  针对无杆气缸和压电片驱动器同时实现柔性机械臂定位和振动抑制系统，采用模糊控制算法、变论域自适应模糊控制算法和间接自适应模糊控制三种算法进行试验研究。介绍系统构成以及气动和控制回路，给出系统模型。分析三种控制算法，给出变论域自适应模糊控制算法输出论域的自适应律，即通过在线调节模糊控制器的输入和输出变量的论域来改善传统控制器的性能；采用参数可调的间接自适应模糊控制器在线逼近理想控制器, 推导其参数自适应律。考虑气缸长行程和气体压缩性、非线性等因素，引起控制滞后和容易激励柔性臂的高频模态振动，采用带阻滤波、低通滤波和时延补偿算法。进行气动驱动和压电驱动器抑制柔性机械臂振动和定位试验研究。试验结果表明，采用的三种控制算法都可以实现定位控制的同时，抑制柔性机械臂振动；自适应模糊控制算法优于传统模糊控制算法。
• Select
  基于广义动态信息模型的机床结合部动刚度参与因子辨识方法研究

  孙明楠;殷国富;胡腾;胡晓兵

  . 2013, 49(11): 61-69.

  摘要 ( 152 ) PDF全文 ( 103 )   可视化   收藏

  针对在广义刚度场中研究结合部对机床动态特性的影响以及动力学参数优化设计的需要，提出一种基于机床广义动态信息模型的结合部动刚度参与因子的概念和辨识计算方法。采用响应面方法(Response surface methodology, RSM)建立描述广义刚度场中机床轴端动刚度与结合部动力学参数关系的广义动态信息模型；以结合部动刚度单位变化值为广义动态信息模型的输入量，计算轴端动刚度变化值作为结合部动刚度参与因子的辨识依据。以精密卧式加工中心为对象，将该方法应用于立柱-主轴系统的导轨、滚珠丝杠结合部动刚度参与因子辨识和试验验证。结果表明，该方法可以有效地识别出对机床动态特性影响较大的关键结合部，从而为结合部动力学参数的定量优化设计提供一种技术上支持。
• Select
  基于平面声源的三层有源隔声结构误差传感策略研究

  马玺越;陈克安;丁少虎;张冰瑞

  . 2013, 49(11): 70-78.

  摘要 ( 151 ) PDF全文 ( 147 )   可视化   收藏

  次级源为平面声源的三层有源隔声结构，系统易于实现且具有良好的低频隔声性能。误差信号的检测是实现该系统的关键问题。将分布式位移传感材料聚偏氟乙烯(Polyvinlidene fluoride, PVDF)薄膜敷设于系统外层辐射板来检测结构辐射模态幅值而实现误差传感。用声-振耦合理论对振动系统建模，选取合适的控制策略和目标函数，并推导检测辐射模态幅值的PVDF形状设计公式。根据控制前三层结构中声能量的带通传输规律，选取合适的控制目标作为误差信号，并对各阶辐射模态传感器形状进行分频段设计。结果表明，由于三层结构特殊的能量传输规律，以辐射板前三阶辐射模态为控制目标即可获得理想的降噪效果。结合能量传输的带通特性，设计的各阶辐射模态幅值PVDF传感器只检测其声辐射占主导的频段内的辐射信息，保证传感精度的同时有效简化了PVDF形状。
• Select
  一种基于多流形局部线性嵌入算法的故障诊断方法

  谢小欣;胡建中;许飞云;贾民平

  . 2013, 49(11): 79-83.

  摘要 ( 135 ) PDF全文 ( 134 )   可视化   收藏

  故障类别的多样性往往导致原始样本数据在特征空间中呈间断性分布，针对传统k近邻的邻域构建方法难以保证数据集几何结构完整性的问题，提出一种新的非线性最小二乘约束-局部线性嵌入算法。通过非负线性最小二乘约束搜索边界点，并结合第一主成分直线寻找其邻域样本点，重新构造关于边界点的邻域图，用经典的局部线性嵌入算法机理发现数据内在分布和几何结构，根据得到的低维嵌入采用KNN分类器进行故障模式识别；仿真数据分析与试验验证结果表明该算法高度保持了原始数据的几何拓扑结构，增强了低维嵌入的有效性，提高了故障识别精度。
• Select
  由轴颈扬度计算汽轮发电机组轴承载荷分布方法研究

  高庆水;张楚;邓小文;杨建刚

  . 2013, 49(11): 84-88.

  摘要 ( 181 ) PDF全文 ( 104 )   可视化   收藏

  在传递矩阵基础上，提出一种由轴颈扬度分布递推计算汽轮发电机组轴系各轴承载荷分配方法。在轴承处将轴拆分为若干段，任意一个轴段内两端轴颈扬度差值取决于轴段内弯矩、剪力、轴段参数和轴承载荷。第1个轴承左端截面弯矩和剪力可以由力和力矩平衡方程直接求出。由该值和前2个轴承轴颈扬度值可以求出第1个轴承载荷，进而求出第2个轴承左端截面弯矩和剪力。将该方法递推应用到其后更多轴段，即可逐步求出各轴承载荷。在转子试验台上就轴系两种对中状况下的轴承载荷分配进行测试，并与顶举法测试结果进行比较，验证本方法的可行性。将该方法应用于某台大型汽轮发电机组轴承载荷分布识别。该方法是一种整体识别法，可以应用于联轴器螺栓不解体情况下轴系对中状况分析。
• Select
  能量有效的离散制造系统研究综述

  王峻峰;李世其;刘继红

  . 2013, 49(11): 89-97.

  摘要 ( 177 ) PDF全文 ( 137 )   可视化   收藏

  离散制造系统是生产机械产品及其零件的重要依托，其能源消耗数量是产品碳足迹的重要组成部分。能量有效的制造旨在从制造系统的能量资源输入到制造过程实施的全过程中，更加有效地降低二氧化碳排放、提高能量利用效率。通过分析离散制造系统的组成及其生产制造过程的能耗特点，以制造设备、制造工艺及制造系统为对象，详细综述了制造能耗数据测量与建模、制造能耗仿真与预测、面向能耗的生产调度及其优化方法等方面的研究现状，给出了离散制造系统实施能量有效制造的研究层次及其主要研究趋势。
• Select
  机械零件对称群及其在面向装配设计中的应用

  冯培恩;马友才;邱清盈;刘伟平;李立新

  . 2013, 49(11): 98-105.

  摘要 ( 133 ) PDF全文 ( 122 )   可视化   收藏

  为更加全面地考察零件的对称性与其可装配性之间的关系，在国内外首先把图像对称群的概念引入机械零件结构对称性及其应用的研究，探讨机械零件的点对称群及其判定方法。总对称角是零件在装配时相应两个旋转对称角的总和，表征零件的对称性，影响零件装配的定向难度，分析零件点群与其总对称角的关系，发现零件点群的总对称角取决于其纯转动子群，且以特定的离散值呈现区间分布。总结面向可装配性的零件对称性设计取向，提出零件结构的点对称群的概念体系及其判定方法，通过分析零件点群的总对称角分布区间图，提出面向可装配性的零件点群结构优化方法。
• Select
  界面压力可控式假肢接受腔设计

  甘云;李祥;桑元俊;Daniel SU;罗云

  . 2013, 49(11): 106-113.

  摘要 ( 137 ) PDF全文 ( 140 )   可视化   收藏

  功能性假肢接受腔需要同时具备穿戴舒适性与力及运动的传递功能，两者对人机界面提出刚柔特性相反的要求，对接受腔的设计形成了矛盾。针对这一矛盾，提出分时间歇和分区交替承载的界面压力可控式假肢接受腔设计概念，以最大化其功能传递性，并且避免残肢软组织长时间承受过高载荷。设计一种负刚度挤压腔体单元，通过抽真空方式驱动腔体单元收缩改变接受腔内壁形状，实现接受腔对残肢软组织适配界面的刚柔特性协调及快速转换。理论分析负刚度挤压腔体单元的力学特性，该特性使其对软组织松紧挤压转换所需的驱动力小，有利于小型化驱动单元，同时也使接受腔对软组织具有过载保护的功能。以该单元为基础构建假肢接受腔试验模型，并对其界面压力响应特性进行试验评价，初步实现了对接受腔界面压力的控制，并证明了该设计方案可以同时提高接受腔的功能传递性和舒适安全性。
• Select
  基于设计元与公理设计理论的能量优化设计方法

  周丹;刘光复;宋守许;柯庆镝

  . 2013, 49(11): 114-120.

  摘要 ( 104 ) PDF全文 ( 115 )   可视化   收藏

  能量优化设计方法是一种在设计初始阶段就把节能与功能实现摆在同等重要地位，并在设计全程中给予综合考虑并行推进的产品设计方法。结合公理设计理论，对能量优化设计基本单元“设计元”的内涵进行修正扩展，使其成为设计域之间映射与能效模型的封装体，将设计过程与能量信息紧密结合起来，并使各个设计阶段的信息描述具有了统一样式。在探讨设计元与公理设计理论具有相同的功能映射实现基础之上，联合公理设计理论建立设计元的分解过程模型，用以描述方案的生成过程。创建包含逆向、正向能量设计两大过程的能量优化设计方法。其中，逆向能量设计过程的目的是获取产品的能量设计信息；正向能量设计的目的是在产品能量设计信息的指导下，将功能实现与能量优化联系在一起，获得最优设计方案。最后，以数控车床为对象，对能量优化设计方法的有效性进行了验证
• Select
  低能电子束原位固化树脂基复合材料纤维铺放制造及性能研究

  赵新明;段玉岗;刘潇龙;张小辉;李涤尘

  . 2013, 49(11): 121-127.

  摘要 ( 154 ) PDF全文 ( 139 )   可视化   收藏

  针对树脂基复合材料热压罐固化能耗高、工艺周期长以及高能电子束固化辐射大，设备笨重等问题，研究125 keV低能电子束与纤维铺放相结合的复合材料原位固化分层制造方法及复合材料性能。试验结果表明，125 keV低能电子束穿透能力较差，在辐照固化过程中电子能量衰减很大，不能穿透0.125 mm单层预浸带，双面辐照能够穿透复合材料预浸带且辐照剂量分布均匀。由于低能电子束固化过程温度低，即使辐照剂量达到250 kGy，固化度及玻璃化转变温度仍然只有60.7%和48.3 ℃。但经加热后固化处理后，复合材料的固化度及玻璃化转变温度得到了大幅度提高，50 kGy双面辐照复合材料层压板经180 ℃加热30 min后固化处理，其固化度从16.7%上升到97.4%, 玻璃化转变温度从–3.2 ℃提高到167.3 ℃，同时试验结果表明经50 kGy双面辐照及热后固化复合材料的层间抗剪强度达到59.62 MPa，接近高能电子束固化复合材料层间抗剪强度。
• Select
  径向基模型的不确定性模型区间修正与确认

  何成;陈国平;何欢

  . 2013, 49(11): 128-134.

  摘要 ( 87 ) PDF全文 ( 123 )   可视化   收藏

  研究基于径向基(Radial basis function, RBF)模型不确定性结构动力学模型的非概率型区间修正方法。针对响应不确定性问题，以修正参数为变量，构造基于RBF的响应误差函数，通过寻求使误差函数取最小值的修正参数，将修正问题转化为优化问题，并从理论角度出发，利用RBF模型结合遗传算法给出修正后的参数区间描述方式，介绍具体实施步骤；而后将该方法分别用于考虑不确定性因素的数值算例和实际螺栓连接结构中。研究结果表明，采用该方法获得的参数边界与真实参数边界重合度较高，通过Monte-Carlo模拟对修正后结构与确认结构的响应预报与试验相吻合，验证所提出的修正方法的有效性与实用性；另外由于在实际问题中试验测试噪声不可避免，使得部分试验测试点处于预报响应空间之外，此时采用区间方式对响应进行预报效果较好。
• Select
  高速电主轴热态性能及其影响研究

  陈小安;刘俊峰;合烨;张朋;单文桃

  . 2013, 49(11): 135-142.

  摘要 ( 137 ) PDF全文 ( 277 )   可视化   收藏

  高速电主轴作为高速机床的核心部件，其热稳定性影响着机床的加工精度。为有效预测并控制电主轴运转过程中的热态性能及其对主轴动态特性的影响，建立一种考虑系统热响应和预紧方式影响的角接触球轴承热-机耦合动力学模型，分析运行状态下主轴轴承的摩擦损耗及动态支承刚度，并应用电磁学理论讨论实际输入功率下内置电动机的电磁损耗；确定系统产热和热边界条件后，制定电主轴整体热-机动力学行为计算流程，对120MD60Y6型号电主轴展开温升试验，获取主轴关键部位温度变化规律。同时，理论计算和试验结果表明所建模型及分析流程具有足够的精度；轴承热位移对不同轴承配置的支承刚度和不同工况下系统的固有频率有着不同的影响；进行合理的轴承配置、选择合适润滑油量以及增加冷却水流量均可有效改善电主轴热态性能。
• Select
  面向低碳化的复杂产品材料回收策略模型及应用

  孙良峰;裘乐淼;张树有;伍晓榕

  . 2013, 49(11): 143-152.

  摘要 ( 131 ) PDF全文 ( 97 )   可视化   收藏

  为了快速准确评估复杂产品选材方案回收性能，为绿色选材提供量化的指导，研究面向绿色选材的复杂产品材料回收策略模型及应用。介绍复杂产品绿色选材的原则及过程，分析选材方案对回收策略的影响，基于多色理论建立复杂产品材料组成的多色图模型，并以此为基础研究基于多色图模型的选材及回收策略实现过程。根据材料的相容性确定材料回收的方式，并结合产品结构生成回收策略，从而有效计算回收成本得到回收的经济效益。采用Eco-Indicator’99法得到材料回收的环境效益，组成对选材方案的综合性能评估。实现基于多色图理论的选材算法，并以汽车门框弧焊治具为例，快速生成各种选材方案并从材料回收的角度进行优劣排序，为绿色选材方案决策提供了实际指导，提出的方法得到了应用验证。
• Select
  时变啮合刚度算法修正与齿根裂纹动力学建模

  万志国;訾艳阳;曹宏瑞;何正嘉;王帅

  . 2013, 49(11): 153-160.

  摘要 ( 189 ) PDF全文 ( 320 )   可视化   收藏

  当齿轮产生裂纹时，其啮合刚度变化引起的振动响应特征是实现裂纹故障诊断的重要依据。提出一种考虑齿根圆与基圆不重合时的啮合刚度修正方法，建立齿根裂纹动力学模型并进行其振动响应精确求解。分析齿根圆与齿基圆不重合时啮合刚度求解误差，建立考虑齿根圆修正的齿轮裂纹变截面悬臂梁模型，显著提高了采用势能法求解齿轮时变啮合刚度的求解精度；建立含齿根裂纹故障的齿轮传动系统多自由度动力学模型，利用Runge-Kutta法求解齿轮产生裂纹故障时的动力学响应，仿真结果表明当齿根出现裂纹时，其振动响应中会出现明显的冲击响应特征；测试含2 mm齿根裂纹故障试验台的振动信号，利用二代小波包分解进行信号处理，试验结果与数值分析结果相符，为齿轮传动裂纹故障诊断提供了理论基础。
• Select
  基于特征表面和空间关系的公差表示模型及其应用

  钟艳如;覃裕初;黄美发;曾聪文

  . 2013, 49(11): 161-170.

  摘要 ( 128 ) PDF全文 ( 151 )   可视化   收藏

  现有的基于多色集合的公差表示模型的主要优点是能处理的特征种类较多。但由于多色集合无法处理自由度信息，模型生成的可选装配公差类型的数目较多，且不能直接用于公差分析与公差综合。针对该问题，在其原有的从特征表面到装配公差类型的映射的基础上，增加从空间关系到装配公差类型的映射，构建出基于特征表面和空间关系的公差表示模型。模型通过空间关系与装配公差类型之间的映射，对原来由特征表面之间的约束关系生成的可选装配公差类型进行筛选，进一步减少其数目。在由空间关系推理生成可选装配公差类型时，公差分析与公差综合所需的自由度信息亦随之生成，从而使得模型可直接用于公差分析与公差综合。通过装配公差类型的自动生成算法及工程实例验证了模型的有效性。
• Select
  金属激光沉积成形分组平行扫描路径生成方法

  卞宏友;杨光;李英;钦兰云;王维;尚纯

  . 2013, 49(11): 171-176.

  摘要 ( 157 ) PDF全文 ( 82 )   可视化   收藏

  结合金属零件激光沉积成形工艺和现有平行扫描路径生成方法，分析局部过熔覆和欠熔覆问题的根本成因，提出一种基于轮廓极值点识别判断的金属零件激光沉积成形优化分组平行扫描路径生成方法。基于分层轮廓的外偏置轮廓采用极值点处增线式扫描的方法生成扫描填充线，避免因扫描间距误差引起成形层面轮廓局部边界缺损，保证成形零件具有一定的加工余量。提出基于极值点与过渡扫描线位置关系判断优化分组连接填充矢量的方法来生成分组扫描路径，避免扫描填充线不当连接引起的过熔覆。试验表明：这种扫描路径可有效提高成形层面平整度和工件质量，保障成形加工的顺利进行。
• Select
  基于萤火虫算法的装配序列规划研究

  曾冰;李明富;张翼;马建华

  . 2013, 49(11): 177-184.

  摘要 ( 188 ) PDF全文 ( 228 )   可视化   收藏

  将应用于连续空间优化的萤火虫算法扩展到装配序列规划领域。针对装配序列规划问题的特点，重新定义萤火虫算法的各种相关操作，提出面向装配序列规划问题的离散萤火虫算法。建立装配体的十进制干涉矩阵，提高干涉矩阵的输入效率。建立考虑装配序列稳定性、装配方向改变次数以及装配工具变换次数三个评价指标的适应度函数。在适应度函数构造方面，对传统的装配序列规划研究进行改进，提出更加完善的装配序列稳定性量化方式以及更加合理的装配工具变换次数求解算法。以一个典型的、包含19个零部件的机械臂装配实例分析该算法的特性，验证萤火虫算法的可行性和可靠性；并将萤火虫算法与在装配序列规划领域应用最广泛的遗传算法进行比较，试验证明萤火虫算法更有效。
• Select
  抬刀运动对电火花加工电蚀产物浓度的影响

  储召良;赵万生;顾琳

  . 2013, 49(11): 185-192.

  摘要 ( 131 ) PDF全文 ( 90 )   可视化   收藏

  电极做周期性抬刀运动能够降低加工区域内的电蚀产物浓度，进而提高有效放电率和加工稳定性。为研究抬刀运动对间隙中电蚀产物浓度等的影响，选用不同的抬刀参数进行窄槽加工试验与分析；采用计算流体动力学方法(Computational fluid dynamics, CFD)对高速抬刀和普通抬刀运动分别进行仿真模拟，探讨二者对加工间隙中电蚀产物浓度的不同影响。模拟结果为进一步理解抬刀运动对加工性能的影响提供重要的参考。
• Select
  反转螺旋型薄壁结构碰撞吸能特性的优化设计

  周伶俐;赵希禄

  . 2013, 49(11): 193-198.

  摘要 ( 200 ) PDF全文 ( 96 )   可视化   收藏

  为了使汽车前纵梁在正面碰撞过程中吸收更多的能量，进而达到提高汽车被动安全性能的目的，将折纸工程中的反转螺旋型薄壁结构引入汽车前纵梁的结构设计，利用数值模拟与优化设计相结合的方法，研究和开发一种新型高效吸能结构。为此，根据反转螺旋型薄壁结构的不同形状参数建立相应的有限元模型，利用非线性有限元软件LS-DYNA软件进行碰撞仿真，并以反转螺旋型薄壁结构的截面形状参数、旋角及分段数作为设计变量，以吸能量的最大化为目标函数，利用响应曲面法进行优化计算。得到的最优结构在碰撞过程中，压溃皱纹依次出现在反转螺旋型薄壁结构的折痕处，有效地避免了细长薄壁结构的失稳倒伏现象，是一种吸能效率较高的变形模式。同时，吸能过程平稳，在整个碰撞过程中都保持了良好的吸能特性，与传统的矩形断面结构相比吸能量有了显著的提高。