由离散网格曲面形成的二维截面轮廓对刀轨环的质量和生成效率有重要影响。提出一种基于累积曲率的刀轨环点云数据预处理优化算法。在基于光顺算子和简化算子的误差带控制范围内,首先通过估算点的离散曲率对二维截面轮廓进行粗简化,提出用累积曲率代替离散曲率的精简化算法,然后根据简化后点的均布程度,采用差分差商自适应算法对二维截面轮廓进行光顺。实验结果表明,该算法运行高效,提高了刀位轨迹生成的效率和质量,改善了产品的加工性能。
针对机械结构数值分析难以解决的结合面位移不连续问题,建立了一种包含结合部特性的机械结构结合部界面元模型。以螺栓连接的机械结构为研究对象,分别进行数值计算和试验研究,并将分析和试验结果进行了比较。结果表明：界面元法能够较好地解决机械结构结合部问题,具有广阔的应用前景。
采用摩擦旋压成形工艺,研究了AZ31B挤压板材供应态试样在不预热的条件下直接进行旋压成形的可行性。结果表明,摩擦升温效应能迅速将坯料温度提高到200~450℃,从而提高镁合金板料的塑性变形能力,可旋压成形出最小直径为31.5mm、高度为9.22mm的镁合金碟形件。实验发现旋压成形的旋轮轴向进给量、旋轮运动轨迹、坯料旋转速度和润滑剂等对镁合金板材的旋压成形有较大的影响。当旋轮采用梳形运动轨迹、轴向进给量为0.22mm、坯料转速ω=900r/min时,采用MoS2钙基脂润滑,可获得较好的旋压成形效果。
轴向磨削加工是以金刚石小砂轮的端部磨粒作为主切削刃来去除材料,用圆周部分内圆或外圆表面磨粒作为副切削刃对已加工圆柱面进行修磨的一种磨削加工技术。从轴向对工程陶瓷进行外圆或内孔加工时,一次切削的径向磨削深度（即背吃刀量）与进给速度分别可达5~10mm和200mm/min以上,实现了工程陶瓷外圆的高效低成本加工。利用该方法对陶瓷材料制成的发动机精密偶件出油阀套筒进行内孔加工,通过单因素试验,分析了不同参数组合下的砂轮磨损情况及各参数对砂轮磨损的影响,试验表明：砂轮磨损程度随磨削深度的增加而呈非线性增加;为使砂轮磨损最小化,主轴转速和工件转速应匹配,即二者的比值应控制在一定的范围内。
提出一种新型往复活塞式无油润滑空气压缩机,在传统曲柄连杆机构的基础上增设一个摆杆机构,以此约束连杆和活塞以近乎直线往复的方式进行工作,从而缓解活塞及密封环对气缸的侧压力与敲击强度。与传统机型相比较,新型压缩机摩擦功减小了7.4%,噪声下降约1dB(A),密封环寿命提高约10%,高度降低24%。建立了新型压缩机的数学模型,对其摆杆约束机构的特性进行了分析。研究表明：增设摆杆可以大幅度地减小活塞及密封环相对于气缸的摆动幅度,有利于降低它们对气缸的侧压力和敲击强度;另外,曲柄的运转方向对摆杆机构的运动学特性和动力学特性影响较为明显,将机构的急回行程与压缩机的进气行程呼应设置有利于改善摆杆的受力状况。
电磁热效应可以实现含半埋藏裂纹、埋藏裂纹金属构件的止裂强化。针对实践中铸件和锻件内往往存在孔洞形式的缺陷,从理论和数值模拟角度分析了电磁热对其强化的效果,导出了球体绕流的电流密度和温度场分布。研究表明：孔洞缺陷可处理成广义埋藏裂纹缺陷,应用电磁热止裂强化是可行的。放电后,在垂直于通电方向,球形中截面上形成绕流现象,瞬间温度超过了材料的熔点,形成焊口,产生的热压应力显著降低了应力集中,从而抑制了孔洞缺陷受力时的扩展,达到了止裂强化效果。
在等离子显示器(PDP)面板制造过程中,荧光液填涂工艺是影响其制造效率和质量的关键工艺之一。为改善等离子显示器面板填涂效率,提高PDP面板生产质量,降低生产成本,提出一种新型的荧光液填涂机喷涂头设计方案。应用微流体力学理论,计算出喷涂口的精确结构尺寸;同时对喷涂头喷涂口工作压力与喷涂流速之间的关系进行分析,得到符合要求的喷涂口工作压力,以及喷涂口的流速分布。最后,通过仿真计算证明了该设计方案的有效性。
提出利用尺度不变特征来描述三维模型的局部形状信息,设计出一种灰度体素模型上的基于三维SIFT算法的局部形状特征提取方法;得到三维模型的尺度不变形状特征后,采用BoF方法构建模型的形状特征向量,配合相应的距离函数实现三维模型“部分-整体”的匹配和检索。实验表明该方法具有比较好的检索性能。
为了提高SIFT特征匹配的效率,首先改造了SIFT特征描述符相似性度量的形式,以街区距离代替欧氏距离作为特征描述符之间的相似性度量,降低了相似性度量公式的时间复杂度;其次,提出了最近邻和次近邻假设算法,即假设待匹配图像中任意2个特征点为最近邻点和次近邻点,通过比较当前特征点与待匹配图像中其他特征点之间的距离,以及当前特征点与假设的最近邻和次近邻之间的距离,实现最近邻和次近邻的替换,最终得到实际的最近邻点和次近邻点。算法减少了相似性计算过程中特征点比较的次数,从而减小了算法的计算量。实验结果表明,提出的算法在保持鲁棒性的同时提高了SIFT特征匹配的效率,能够为一些快速性应用提供保障。
为解决产品配置中客户需求信息的模糊性、不规范性等问题,提出了基于灰色粗糙集模型的客户需求分析技术。该方法建立在产品配置参数表的基础上,通过产品配置参数映射来获取全面的客户需求信息。利用灰色粗糙集关联算法来量化客户需求的信息内容,实现客户需求与配置参数表的映射关系,客观有效地获取并转换了客户需求,提高了产品配置效率,并通过实例说明该方法的可行性。
反映产品装配的装配过程模型是装配仿真和装配评价的基础,基于单向顺序装配任务链的装配过程模型不能描述装配任务的层次结构和并行特性。简要分析了装配过程建模研究的现状,提出了产品层次信息模型及其实现方法,给出了装配任务的详细描述。基于装配任务的层次关系,提出了基于层次结构的装配任务集链来描述装配过程的方法。采用嵌套表技术,实现了基于层次结构的装配任务集链的存储与访问。采用层次结构的装配任务集链,给出了一个基于装配任务集的装配过程模型应用示例。
针对运行模态分析中响应信号数据样本较短、模态密集,以及弱响应信号淹没在大噪声中,系统模态难以全部辨识的问题,提出了联合相关函数与传递率识别系统模态参数的方法（联合方法）,该方法先应用传递率近似频响函数获取系统弱响应频率特征函数,然后再通过小波变换进行模态识别。运用随机激励下的GARTEUR飞机模型仿真运行状态的输出进行了数值仿真实验。结果表明：相比于多参考最小二乘复频域法,联合方法不仅能提高模态频率的识别精度,而且还能极大地提高阻尼比的识别精度,尤其是传递率对模态密集的弱响应模态识别结果良好。
分析了云制造当前国内外研究现状,立足于云制造以用户为中心的核心思想,在云服务平台上,当用户需求不明确与面对云服务平台上海量服务云时,以用户对LED灯具的需求为例分析了面向产品全生命周期某个服务阶段和面向产品全生命周期服务链的个性化服务模式。提出了一种面向用户偏好的智能云服务平台体系架构,对实现面向用户偏好的个性化服务模式所涉及的关键技术进行了分析,为未来实现面向用户偏好的智能云服务平台提供了理论支撑。
为实现时序约束关联任务驱动的云制造环境下面向服务链构建的制造资源集成共享,研究并提出一种能促进云制造环境下制造资源快速共享、广域集成和分散服务特点的服务过程模型,对基于语义本体的云制造任务与资源建模、基于Web服务资源框架的云制造资源的平台服务化封装方案、云制造任务分解与时序约束关联原子任务链构建技术,以及云制造资源服务链构建技术等关键问题进行了研究,有效解决了云制造环境下异构资源描述、虚拟化、检索匹配与服务组合问题,最后通过仿真算例对提出的云制造服务模式及技术方案进行了验证。
传统特征向量提取算法得到的特征向量无法识别手指不同角度动作,将幅值立方法引入特征向量的提取算法之中,并对立方计算后信号的特征量进行降数量级处理。实验表明,提出的特征向量提取算法对表面肌电信号微小特征差异的零偏差识别率达到75%,且大偏差保持在5%以下。设计的基于BP神经网络的手指运动模式分类器,能有效地提高手指运动形式的正确识别率。
在分析转动导杆—齿轮式叶片差速泵驱动原理的基础上,进行其三维建模与结构设计,确定了转动导杆—齿轮式叶片差速泵驱动系统的技术参数,研制了其原理样机。建立转动导杆—齿轮式驱动系统力学模型,确定了其工作阻力矩的变化规律。构建了转动导杆—齿轮式叶片差速泵的原理样机实验平台,测试了其排液与困液状况。实验结果表明：转动导杆—齿轮式叶片差速泵能够实现排液与吸液,其驱动设计与结构设计正确。
针对航空发动机薄壁叶片刚性弱、加工工艺性差、加工过程中易发生弹性变形等问题,提出了无预载荷、有轴向拉压载荷的装夹方案,分析了3种装夹方案中的弯曲和扭转变形,建立了叶片的弯扭组合变形数学模型。通过对叶片弯扭组合变形数学模型的分析,得出了3种装夹方案下叶片几何尺寸与叶片加工变形位置的关系,以及拉压载荷对叶片加工变形的影响规律。
针对滑动轴承转子系统存在的尺寸误差,建立了非线性油膜力模型,着重研究了滑动轴承与轴颈直径误差及其交互作用对系统动力学特性、承载能力和稳定性的影响,并利用稳定性临界转速对应的偏心率,定量分析了偏心率对滑动轴承转子系统摩擦功率损失的影响。图形曲线分析表明,各种尺寸变化对系统会产生不同程度的影响,摩擦功率随着偏心率的增大而减小,当偏心率在0.6948附近时摩擦功率达到最小。研究结果为减小系统功耗、合理设计系统参数提供了可靠的依据。
提出一种基于静力平衡原理的三维均质实体无损测量方法,测量方法根据杠杆平衡系统中力的变化间接实现无损分层测量,以杠杆平衡系统中力与力矩平衡和其与实体重量的关系为基础,通过按一定方向越过支点微小位移,测量杠杆平衡系统中实体每个不同位置的受力变化大小,求解被测实体各片层的质量和相应片层的重心坐标值,建立各片层质量和所含微小单元体的方程组及重心坐标方程组。然后通过智能计算求解方程组,获得各单元体的质量和空间坐标值,进而对获得的点云数据进行图像重构。重点论述了基于静力平衡原理的三维均质实体无损测量方法的测量原理、组成和其数学模型的建立及其求解分析。
通过热力学模拟实验,研究了316LN钢在900~1200℃、应变速率为0.01~1s-1变形条件下的高温变形性能,得到了其在大型锻造件生产条件下的流动应力曲线。通过对实验数据进行多元线性拟合,建立了316LN钢的动态再结晶模型。通过变形试样淬火后显微组织的研究分析,验证了所建立模型的正确性。比较了动态再结晶对电渣重熔钢锭和真空浇铸钢锭晶粒细化效果的差异,从而初步确定了316LN钢合理的锻造工艺区间。
基于伺服电机的可控性和六杆机构的变传动比及增力特性,提出了一种复合伺服驱动压边力控制方法。在分析数控伺服驱动压边力控制原理的基础上,根据慢速加载、快速返程的工艺要求,设计了压边力执行机构,并对其进行了系统仿真。采用复合伺服驱动压边力控制方法,使压边装置在产生较大压边力的情况下,仅需较小的电机功率,就可以满足压边过程中的压边力和行程的工艺要求。
基于ANSYS平台,使用APDL语言开发了双层缩套厚壁筒自增强残余应力求解参数化有限元接触模型。考虑缩套预应力的影响,基于理想弹塑性材料模型和Mises屈服准则,推导出了双层缩套厚壁筒自增强残余应力解析解,并将其有限元分析值和解析解进行了比较,有限元分析值与解析解在屈服区结果一致,而在弹性区略有差别,与已有的解析解相比,由于考虑了缩套初始预应力对自增强处理过程应力状态的影响,其残余应力有限元模型的仿真结果和解析解都具有更高的精度。
针对汽车变速器下线产品质量检测过程中人工检测存在的客观性差异,以及对故障定位不准确的问题,设计并开发了一种基于阶次分析理论的变速器在线质量检测系统。该系统运用阶次分析理论对振动信号进行有效的特征提取,并运用遗传搜索策略对高维特征向量进行特征选择,以提高故障判别的效率和准确率。为解决系统的通用性问题,还提出了一种通用的变速器结构建模方法。
在某变速器生产企业的实际应用,验证了提出的检测方法的有效性和准确性,证明了该方法可实时按工况对变速器产品进行质量检测。对于有质量缺陷的产品,该方法可指出其故障类型和故障位置。
按照欧洲ECE R66法规,建立了客车整车有限元模型,利用LS_DYNA软件模拟了客车侧翻时车身的动态响应。针对原车身结构侧翻存在的问题,提出了基于管内填充方法的结构改进方案,并进行了仿真分析和试验验证。仿真及试验结果表明,在适当位置的矩形钢管内填充石蜡、松香或环氧树脂与木屑及固化剂的混合物,都可使车身上部结构刚度提高。考虑到高温时的稳定性,环氧树脂与木屑及固化剂的混合物效果更佳。改进后的客车车身骨架在侧翻时没有与乘员生存空间发生相互穿透,满足法规要求。
建立了新型安全车轮的几何模型,说明了车轮构成及基本原理。基于车轮的几何非线性、材料非线性及车轮与地面接触的非线性,建立了车轮的三维非线性有限元模型,用ANSYS软件的非线性分析技术对车轮进行了有限元分析。建模时充分考虑了橡胶材料的超弹性,材料模型采用Mooney-Rivlin橡胶材料。分析了车轮在静态接触、侧倾和侧偏受载3种工况下载荷与变形量的关系,并对车轮应力分布、轮胎接地印迹和接地压力进行了研究,为模拟与分析轮胎行驶性能和车轮的结构设计与优化提供了相关依据。
