为了提高大型对称自由曲面的加工效率,提出了一种新型的对称加工方法,并分析了对称加工的特点。以四坐标对称加工机床为例,介绍了对称加工机床的机电设计方案,并研究了对称加工的实现机理。相对于传统的四坐标单刀加工机床而言,所研制的国内首台四坐标对称加工机床将船模曲面的加工效率提高了85%,同时还节省了一套伺服驱动系统,降低了机床的成本。
采用数理统计的方法对磨削弧区的粒子进行概率统计分析,在对单颗磨粒受力状态进行分析的基础上,建立了磨削力理论计算模型。通过试验研究对理论分析进行了验证,结果表明,试验结果与理论预测结果较为吻合,该计算模型能够准确预测磨削力。
在分析了灰色关联分析的基本理论和方法的基础上,考虑到故障诊断中模式的各特征参数的随机性和模糊性引起的模式间“相似性”的形状变异和“相近性”的距离差别,引进了相似系数,将关联度和相似系数联合形成综合关联度,提出了综合关联度分析诊断法,并将该方法用于风机的故障诊断。实例表明,将综合关联度分析法引入风机故障诊断中是可行的,且具有方法简单、计算量小、识别可靠等特点。
总结归纳了连续体形状优化中的敏度分析方法,提出了近似—差分的敏度求解策略。该策略通过近似重分析对扰动结构进行快速分析,运用差分法进行计算得到结构响应量敏度值,从而克服了差分敏度求解计算量大的缺点,同时在结构小扰动情况下可保证近似结果精度。以可动边界关键点的虚拟位移为设计变量,建立连续体静动态形状优化模型。考察了不同类型约束下的形状优化算例,结果表明,所提方法和模型具有可行性和通用性。
分析了高速走丝电火花线切割机床多次切割的条件及进行稳定多次切割需采取的措施,通过对机床机械结构及控制系统功能的改进与完善,采用洗涤性能良好的复合工作液,成功研制出具有稳定多次切割功能的商品化机床。第一次切割最高效率已超过200mm2/min,第四次切割后在平均切割效率大于50mm 2/min的条件下,表面粗糙度Ra<0.8μm。
为解决一般6R机器人的逆运动学问题,提出一种基于符号运算和矩阵分解的高精度逆运动学算法。采用符号运算求解逆运动学方程的系数矩阵,避免了大量中间过程的浮点数计算累积误差；通过矩阵奇异值分解优化方法提高消元矩阵的秩稳定性;将一元十六次方程求根问题转化为求解矩阵的特征值和特征向量问题,并选取较高数量级的相关元素求解关节变量,最大程度地减小数值计算累积误差的影响,提高了逆运动学算法的稳定性和精度,得到具有任意期望精度的最多16组实数逆运动学解。以一般6R机器人和有误差的PUMA560类型机器人作为求解实例,实验和仿真结果证明了算法的有效性。
将大型钢丝滚道球轴承中球-滚道之间的接触问题视为非协调性接触问题,采用Hertz理论分析了其非线性特性。理论分析结果表明,轴承组件的几何尺寸不影响接触特性,但其几何非线性依赖于材料的抗拉强度及硬度。采用螺旋电感测微仪对钢球-钢丝滚道和Si3N4陶瓷球-钢丝滚道两种接触方式进行了实验测试,通过对比发现,理论接触刚度均比实验测试值稍大,且相同条件下混合式的接触刚度比全钢式的接触刚度高,其主要原因是经典Hertz理论的假设忽略了库仑摩擦力的作用以及接触体弹性变形时往往伴随塑性变形的发生。理论和实验结果均表明接触体的材料非线性对接触问题影响显著。研究结果为大型钢丝滚道球轴承的预紧研究和工程应用提供了理论指导。
针对轧机液压弯辊系统存在非线性、时变性等特点,采用基于前馈神经网络的内模控制方法,将优化网络用于神经网络辨识器和内模控制器的离线训练,采用学习率自适应调整的改进BP算法在线调整网络权值。仿真研究表明,将优化网络用于液压弯辊系统控制,提高了液压弯辊系统的动态响应速度和稳态跟踪精度,具有较强的快速性和鲁棒性,能够取得理想的控制效果。
介绍了自行研制的模具表面抛光机器人系统的构成和工作原理,建立了面向自由曲面抛光精加工的机器人模型,应用新的算法,快速且准确地求出运动学逆解。在不限制机器人运动范围的基础上,运用数值比较法解决机器人关节变量多解所导致的关节值突变问题。通过实验证实了该算法的正确性和有效性,为系统控制速度能力的提高和运动轨迹的优化提供了理论依据。
研究了电磁轴承静动特性的计算方法,定义了基于局部坐标系的电磁轴承静动特性基础解,推导了任意磁极结构的电磁轴承动力学特性与基础解之间的坐标转换关系；在此基础上提出了利用基础解计算任意磁极结构的电磁轴承静动特性的方法,该方法简捷、快速,是电磁轴承静动特性计算的一套规范化、标准化的方法。
为使可配置产品设计尽可能表达群体客户的需求,对群体客户配置偏好进行了研究。面向可配置产品设计定义了配置特征、配置特征集、配置特征向量、偏好因子向量,并给出了相关概念的形式化描述；在此基础上,提出了附加偏好因子的不对称距离的概念及相关定理,建立了附加偏好因子总体距离最小的配置特征融合算法。以自行车悬叉的客户偏好配置为实例,采用多项式拟合方法验证了偏好配置特征融合方法的可行性。
提出了一种基于离散系统建模仿真方法的DBR（鼓-缓冲-绳子）改进方法,通过建立仿真模型并运行仿真模型来识别瓶颈资源,从而确定缓冲位置；采用模拟退火算法优化和确定相应的DBR控制参数,进而确定瓶颈资源和非瓶颈资源排程。实例计算表明,该方法能够有效优化和确定DBR生产控制参数,提高系统效率。
针对生产系统多点协调调度问题,提出了一种基于仿真和正交试验的优化调度方法。在动态生产环境中,为了支持快速仿真调度分析,以模型元素和控制逻辑分离的原则为指导,采用面向对象方法,实现了基于模块化控制逻辑的快速仿真建模。以仿真模型作为系统目标求解函数,各种决策参数作为系统输入变量,通过正交试验优化仿真实验,确定最佳调度决策参数组合,将其应用于生产系统的调度控制。以某研究所的数控车间为例,验证了该调度方法的可行性和有效性。
针对Job Shop调度问题，提出了一种改进的合作型协同进化算法。根据机器数量“自然”分割种群，每个种群对应一台机器，个体以机器前工件的优先列表为编码；将静态繁殖理论引入遗传算子，并通过三种共生伙伴选择方式， 利用改进的基于优先列表的G&T算法解码来评价个体；最后采用一种更新技术和动态群体更新策略来加快算法收敛。通过对Job Shop基准问题的优化，该算法获得了比传统的遗传算法更好的结果。
基于企业建模框架,运用系统的方法,建立了面向网络化制造的敏捷企业绩效评价系统模型框架,以指导敏捷企业建立面向顾客需求、与企业竞争战略相关联的绩效评价系统。运用质量功能展开链（QFD-chain）的转换方法,给出了面向网络化制造的敏捷企业绩效评价系统设计方法及其过程模型。总结了面向网络化制造的敏捷企业绩效评价系统的实施步骤与关键成功因素,并通过实例说明了绩效评价系统与企业信息系统的集成。
基于单开链单元的并联机构结构组成原理,提出了一些三平移两转动五自由度(3T-2R 5-DOF)的新的单开链。使用拓扑结构的设计原理和方法,全面综合了3T-2R 5-DOF并联机构的机型,得出了一些新机型。所有机型都满足主动副配置在静平台上的要求,便于控制。分析了机型的主动副的配置及其耦合度等基本特征,通过ADAMS软件验证了机型的正确性,并将研究结果列于表中。这些机型具有更强的实用性,它们为三平移两转动机型的优选提供了参考依据。
用TALYSURF5轮廓仪测量砂轮约束磨粒喷射精密光整加工后工件表面的微观几何参数值,用扫描电镜和显微镜观察表面微观形貌变化,依据测量结果,应用随机过程的相关函数对磨粒喷射精密光整加工表面进行微观形貌评价,结果表明:光整加工后工件表面轮廓纵向参数值下降,表面轮廓波度平均间距减小,波纹峰密度提高;磨粒喷射精密光整加工表面和磨削加工表面具有很小的相似性,光整加工后工件表面实现了各向同性,表面纹理具有均一化特征。利用MG-2000型销–盘式试验机研究了表面形貌对摩擦学特性的影响,结果表明,光整加工表面的摩擦因数和磨损量与磨削加工表面相比明显降低,表面质量明显改善,从而提高了零件的使用寿命和精度保持性。
针对脉冲MAG焊一脉一滴熔滴过渡过程的控制,提出后中值脉冲新工艺方法,分析了后中值电流及后中值时间对脉冲MAG焊接过程的影响规律。采用后中值脉冲工艺方法对低碳钢进行焊接工艺试验,确定了最佳的后中值电流和后中值时间。试验结果表明：后中值电流为一理想值范围时焊接效果较好,后中值电流太小或太大时焊接过程能稳定,但其焊接过程类似于无中值脉冲时的焊接过程,失去后中值脉冲工艺的意义；在确定了后中值电流为给定的理想值的基础上,后中值时间为一理想值范围时焊接效果较好,后中值时间太小或太大时焊接过程不稳定,会产生瞬时短路和断弧现象。[JP1]合理地设置后中值电流和后中值时间,有利于控制熔滴过渡,实现一脉一滴过渡,获得的焊缝质量好、成形美观。
水下机器人用多轴力传感器的设计必须首先解决水压力平衡的问题。通过对几种典型的机器人用多轴力传感器结构在水压作用下的应力、应变进行分析,得到这几种结构的特点和适用条件：实心的柱体可以承受深水压力,但由于海水的腐蚀作用,开放式柱体不适合作为弹性体；充油或充气的刚性封闭的薄壁结构不能承受深水压力；带补偿膜的薄壁圆筒结构只能承受浅水压力的作用；用软外囊封包的结构可以承
受深水压力,实现足够大的体积变化而不致被破坏,但存在容易破损以及形状、质心不定的缺陷。提出一种水下机器人用多轴力传感器自适应结构的设计构思,这种结构兼有开放式和封闭式结构的优点。按照这种设计构思已试制出原型样机
提出了一种修正的Morlet小波自适应结构模态参数识别方法,选取Morlet小波作为母小波,并引入一个调整因子N根据信号的特征对母小波的带宽进行调整。提出了能量极大值原则,结合相邻尺度小波分解的距离最大原则和相关系数最小原则,自适应地选择最佳小波分解尺度。数值仿真证明了该方法对密集模态进行解耦的有效性。将所提方法应用于一个简支梁的模态分析,实验结果表明,提出的自适应模态参数识别方法降低了模态参数识别的难度,提高了模态频率和阻尼比的识别精度。
对研制出的新型基于微流体数字化技术的数字化无阀微泵的泵送实验现象进行理论分析研究。提出数字化无阀微泵内的微流体概念,该微流体受外加周期性扰动,其边界流和中间流间产生速度差异,由于粘性力、惯性力交替作用,使微流体运动,中间流克服表面张力的作用得以喷射出去,实现数字化无阀微泵泵送。推导了中间流的运动公式,分析认为中间流与边界流存在着滞后效应,调整扰动周期长短,可实现离散流、连续流。
开发了冷辗扩弹塑性专用有限元分析程序RingForm,设计了中心差分求解动力显式有限元方程的算法。程序利用前后时间步屈服函数的值判断应变状态,采用径向返回法更新应力以减小弹塑性本构关系造成的累积误差。模拟了矩形截面环件的冷辗扩过程,与实验结果和有限元软件ABAQUS的模拟结果进行比较,
证明了RingForm程序的精确性和稳定性。RingForm程序可以准确地分析开式冷辗扩过程并预测环件的宽展和端面平整度等参数。
针对管板单面电阻点焊过程中接头变形对焊接质量影响较大的问题,通过电极位移曲线分析了管板单面点焊的变形过程以及工艺参数对接头变形和力学性能的影响,并利用伺服焊枪的可变电极力特性,研究了变电极力对管板单面点焊焊接质量的影响。结果表明:随着电极压力和焊接能量的递增,变形量呈线性增大,
而拉剪强度则先增后降；在焊接阶段或保持阶段减小电极压力,能够有效减小变形量,增加焊点拉剪强度,有助于提高单面点焊的焊接质量。
利用MSC/MARC有限元分析软件对金属粉末温压过程进行了模拟分析。采用基于更新拉格朗日方法的热—机耦合分析方法分析了不同压坯高径比对压坯性能（相对密度、等效应力）的影响规律。结果显示：在相同的侧压系数下,
不同的初始松装高度与压坯直径对压坯相对密度分布影响不大,其分布规律基本一致；随着侧压系数的增大,压坯相对密度分布愈加不均匀,差值越来越大,低密度区域逐渐扩大。对压坯等效应力分布状况进行了研究,结果表明:侧压系数的分布呈X形,与镦粗变形相似,
在X形的空心区域等效应力较低,是“摩擦死区”,在X形的线区域等效应力较大,是“易变形区”；随着侧压系数的增大,摩擦死区逐渐增大,同时随着初始松装高度的增大,压坯等效应力增大。
采用阀门用钢A105作为试验材料,采用机械振动焊接与常规埋弧自动焊接相结合的方法进行对比试验。试验结果表明：振动焊接后,焊接变形和残余应力明显降低,焊接结构尺寸稳定性和使用安全性大大提高,振动焊接后焊缝试样的冲击吸收功平均值比常规焊接下冲击吸收功的平均值提高了21%,且振动焊接对焊缝冲击性能的影响要明显大于对热影响区冲击性能的影响;振动焊接使得焊缝和热影响区的组织明显细化,熔合区和过热区变窄,魏氏组织减小或消失。
提出了一种应用零高度假设检验的车辆检测方法以去除路面上阴影、交通标志等造成的干扰。该方法的原理是,假设初始检测所得到的所有目标物都是位于路面上的二维物体,利用目标物在跟踪过程中的位置变化对假设进行检验,通过假设检验的目标即为路面干扰。车辆的初始检测是利用基于特征的方法对单目视觉获取的图像和激光雷达获取的数据进行检测的,把未能通过假设检验的初始检测结果加入跟踪档案,删除那些通过假设检验的目标。试验表明,该方法能够在多种工况下对车辆进行识别,并能降低存在路面干扰情况下的识别误检率。
结合汽车变速箱、发动机零部件的精密测量和数字建模,考虑零部件实物模型中的隐含约束关系,提出了基于几何约束的模型重建和优化求解方法。该方法把约束按照优先等级顺序添加到约束图中,应用自由度分析法建立协调的约束系统,把复杂约束问题分解为约束子问题进行求解。将该方法应用于变速箱零部件模型重建中,所得到的几何模型较好地反映了原始设计意图,满足产品装配精度要求。
将分段式抛物线作为助力特性曲线,实现了电动助力转向系统的曲线型助力功能,设计了能够实现
曲线型助力的单片机控制系统。建立了单片机控制系统相应的数学模型,采用Z变换对系统的稳定性进行了分析。试验表明所设计的单片机控制系统能够实现曲线型助力功能。
提出了一种新的基于无线传输的车轮六分力传感器的设计方法,并依此研制出一种新型汽车道路试验数据采集与分析系统。该系统能够在真实的行驶工况下对汽车车轮各维载荷及其他重要参数进行实时测量,提供可视化信息,方便研究人员在各种路面环境下对汽车的性能进行基于有效信息的评价和诊断。
介绍了车轮六分力传感器的结构设计、整个试验系统的构成以及相关的信号处理和试验情况。试验结果证明了传感器测力的正确性以及整个系统的有效性。
