通过对SiC颗粒增强Cu基复合材料压制成型过程中的受力及压坯产生裂纹的原因进行分析,设计并改进了适合该类复合材料的成型模具,并根据复合材料的特点研究出相应的脱模工艺,试验结果表明:该成型模具可达到避免压坯产生严重变形和裂纹的效果,且所得压坯表面粗糙度小;模具结构简单,组装与拆卸方便,实用安全,压制效率高。

以车间制造执行系统(Manufacturing Execution System,MES)为依托,研究车间制造过程中的碳足迹,提出了工位碳排放的计算方法;将碳排放作为统计过程控制的重要质量特性,提出了基于贝叶斯理论的碳足迹统计过程控制模型,以实现工位碳足迹的实时监测。将该模型应用于某仪表制造企业MES中,验证了该模型的有效性。

车身轻量化已经成为当前研究的重要方向,而车门作为汽车车身的一个相对独立的部件,如何在保证性能要求的基础上实现其轻量化是当前研究的热点。为实现车门轻量化,并保证其刚度、模态及耐撞性等性能,同时提高设计的稳健性,提出了一种基于连续Taguchi方法和TOPSIS-熵的多目标离散稳健优化算法;该方法充分利用了试验数据的决策信息,使优化效率大大提高。采用提出的算法对国内某款汽车前门结构进行优化的结果表明,不仅能满足刚度和模态要求,车门质量下降了28.44 %,柱碰工况所吸收的能量增加了3.07 %,同时提高了车门系统的稳健性,在工程实际中,具有非常强的实用性。

磁控形状记忆合金(Magnetically Controlled Shape Memory Alloy,MSMA)作为一种新型的传感器材料,具有灵敏度高、响应速度快和能量密度高等特性。目前,研究人员对温度和磁感应强度之间的关系模型还未形成统一明确的认识,无法确定温度对磁感应强度的影响大小,而磁感应强度的幅度变化决定了传感特性的灵敏度,因此限制了MSMA材料在超精密传感器领域中的应用。在分析现有求解曲线关系模型方法的基础上,采用了多项式回归方法求解温度与磁感应强度的关系模型。结果表明,采用多项式回归方法得出的温度与磁感应强度的关系模型的拟合精度很高,方法可行。

基于形状记忆合金感温与驱动特性,设计了一种形状记忆合金温控开关。该形状记忆合金温控开关能感知外界温度并随着温度的变化而自动调节温控电阻,进而改变输出电流的大小,实现开关智能化控制。介绍了形状记忆合金温控开关的工作原理;基于形状记忆合金的热力学特性,建立了温度与输出行程、温控电阻的关系式;基于温控原理,建立了设计该温控开关电阻丝的关系式;通过试验测试分析了形状记忆合金弹簧输出行程与温度的关系。案例结果表明:随着温度的升高,温控行程逐渐增大;对于温升型形状记忆合金温控开关,其输出电流随着温度的升高而增大;对于温降型形状记忆合金温控开关,其输出电流随着温度的升高而降低。

针对目前目录导航设计存在诸如用户和分类架构师之间的认知差距等问题,采用心智模型这一符号化的知识结构,针对机器人电子商务平台的目录导航设计与实现展开研究。基于符号表征解释的心智模型,针对用户的认知习惯和操作方式,实现心智模型在网页中的映射,并对商务平台目录导航表现模型与用户心智模型的不一致进行分析。进而设计并实现了基于心智模型的机器人商务平台目录导航模块功能。通过改进电子商务平台目录导航设计,可提高用户查找所需商品的速度,提升用户体验,增强用户黏性。

为了使SCARA机器人在快速运动时具有较快的响应速度和较强的抗干扰能力,在传统PID伺服控制器的基础上,利用模糊理论将伺服控制器设计为模糊PID控制器。采用MATLAB软件对该模糊控制器进行仿真研究,分析对比两种控制器的性能指标和抗干扰能力。结果表明:在阶跃信号作用下,两种控制器均能较好地实现信号跟踪,但模糊PID控制器的超调量要小于传统PID控制器。当考虑周期外激励作用时,传统PID控制器出现振荡现象,而模糊PID控制器仍保持较好的信号跟踪;在五次多项式轨迹跟踪过程中,两种控制器均能有效地实现信号跟踪。当考虑非线性关节摩擦作用时,传统PID控制器轨迹跟踪出现偏移,而模糊PID控制器实际轨迹仍能保持与期望轨迹较好的一致性。

针对制造企业的零件供应商选择问题,提出一种用模糊粗糙方法来计算指标值,用熵权来计算指标权重的优选方法。将评价指标分为质量、供应、经济、合作和环境5项,构造了一种模糊粗糙方法;用梯形模糊数来表示专家评分,通过粗糙近界区间来计算供应商在评价指标上的取值;采用熵权法来实现评价指标的自适应赋权;最后使用Kullback-Leibler散度替代欧氏距离的改进逼近理想解排序(Technique for Order Preference by Similarity to an Ideal Solution,TOPSIS)来对供应商的加权指标值向量进行排序。通过一个企业应用实例验证了该方法的正确性和可行性。

将从新车碰撞测试中提取的峰值减速度和行人小腿减速度作为定义双重标准下最优化问题时的约束变量。令缓冲梁、前纵梁、缓冲包覆的规格和泡沫强度作为设计变量,使用经过验证的车辆截断有限元模型,对车辆前端结构质量进行最优化设计。使用最优拉丁超立方试验设计和径向基函数法,生成约束函数的代理模型,进一步构造目标函数并通过遗传算法得出最优解。结果表明,最优设计尺寸使得车辆前端结构质量明显减少,并同时满足相关法规对车辆前端正面碰撞刚性障碍物耐撞性和对行人碰撞安全的双重要求。

基于防撞梁系统的研究与发展现状,对某商用车型的防撞梁系统进行了概念设计,建立了有效的正面100%刚性壁障低速碰撞仿真模型。通过正交试验法,系统地研究了横梁截面、吸能盒截面、吸能盒内板厚度和吸能盒外板厚度对防撞梁系统吸能特性的影响,并利用极差法和综合平衡法选出了最大峰值碰撞力小、吸能盒压缩量小的吸能特性最优组合。最后探讨了溃缩槽间距对吸能盒式防撞梁吸能特性的影响。分析结果指出,最终组合方案满足碰撞力要求,并且吸能盒式防撞梁具有较好的吸能能力。

为了进一步提高可靠性强化试验及结果评价的合理性,利用实测载荷谱和疲劳寿命预测理论,计算了变速器室内/外可靠性试验和用户实际使用路面可靠性试验的疲劳寿命,进而确定了室内/外可靠性试验载荷谱的强化系数。通过分析计算,浓缩前后强化载荷谱的损伤值基本一致,而时间大大缩短,说明该浓缩的强化载荷谱能够快速有效地预测零/部件的疲劳寿命,并为产品的可靠性强化试验提供依据。

载荷临界点失效是导致卡车底盘疲劳失效的重要因素。采用弧长法对卡车底盘的关键屈曲载荷进行分析,并在卡车底盘的应力临界点用两种不锈钢代替常规钢进行测试研究。采用有限元软件ABAQUS对可能引起疲劳破坏的应力临界点进行分析。屈曲线性分析得到的结果表明:改变底盘材料并没有使临界载荷的数值产生较大变化。屈曲后的结果表明:较小的不完善的值导致临界屈曲载荷显著减少。临界屈曲载荷的减少在底盘中带来压力点,实验结果表明:当底盘材料为常规钢时,压力点的位移和应力的大小是至关重要的。压力点的位移和应力的大小可能会导致底盘的疲劳失效,并降低底盘的寿命。

针对人工蜂群算法收敛速度慢、收敛精度不足等问题,综合粒子群算法和遗传算法优势对人工蜂群算法采蜜蜂和观察蜂搜索机制分别进行综合改进。基准测试函数表明改进后的人工蜂群算法收敛速度和收敛精度明显提高。在此基础上,建立复合电源电动车动态FSM-Fuzzy分层能量管理策略,利用改进后的人工蜂群算法调用Advisor软件对复合电源模糊控制器隶属度函数位置和形状进行闭环学习。结果表明:综合改进后人工蜂群算法学习的模糊控制策略与经验模糊控制策略相比,在UDDS和SC03工况下能耗可再降低8.36 %和8.58 %,且与常规蜂群算法学习控制器相比求解精度更高。

开发了基于UG OPEN和ODBC的电极自动编程系统,该系统创建了一个广义知识库,包含自动编程所需要的加工案例库、刀具库、工艺参数库和操作参数库等,可以进行查询、增减、修改和维护等操作。系统还针对不同特征的电极零件,创建了加工该电极所需的数控铣加工工序的编程模板。用户使用时,首先通过案例匹配的方法获取加工电极所需要的编程模板,然后根据实际加工环境从广义知识库调用加工所需参数,进而获得加工该电极所需要的加工程序。将该系统应用于企业实际案例,获得良好的加工效率和加工效果。

针对目前座椅舒适性客观评价方法的不足,选择某款商用车座椅,利用H点测量装置作为假人,以座椅设计角度为参考,建立体压仿真模型。参考理想体压分布规律,通过仿真结果对座椅舒适性进行初步评价,并从压力最大值、压力平均值、接触面积以及不同区域占重比4个客观评价指标进行实验验证。对于该座椅的主要接触区域,实验、仿真体压分布与理想体压分布规律接近,另外对于肩部、腰部及大腿区域的体压分布评价指标,实验数值与仿真结果接近,表明所建立的模型可准确反映HPM-座椅界面关键部位的体压分布特性。该建模方法可以为企业确定座椅舒适性客观评价指标的范围,对座椅的设计开发提供指导。

根据空压机曲轴加工车间的特点,提出采用单元化“一个流”生产方式和Flexsim仿真软件相结合的方法,解决生产线布置问题。在Flexsim仿真软件中对车间原始布置进行建模仿真,综合分析仿真数据,发现不合理的现象并提出改善策略。再结合单元化“一个流”生产方式,确定设施布置的优化方案。实例分析表明,单元化“一个流”生产方式和Flexsim仿真软件相结合的方法可以减少在制品的存储数量,提高生产效率。

供料器作为气力输送系统中料气混合的关键部位,其内部产生的颗粒碰撞会引起压力损失的变化,从而影响整个系统的输送效率。基于供料器内颗粒碰撞条件下的两相流具有颗粒离散相和气体连续相的双重性质,利用计算流体力学-离散单元法(Computational Fluid Dynamics-Discrete Element Method,CFD-DEM)耦合方法,借助Fluent软件和EDEM软件对传统落料式供料器内的气固两相流进行耦合数值仿真,重点研究了颗粒碰撞条件下的压力分布特性。通过与CFD仿真结果对比,分析了颗粒碰撞条件下的压力特性变化规律。结果表明:供料器内的颗粒碰撞主要在气固混合阶段影响压力变化特性,且会降低管道内的压力损失,促进出口截面动压分布的均匀化,有利于提高管道输送效率。

高弹性合金材料微小型零/部件在航空航天、精密仪器等领域的使用越来越广泛。针对传统方法加工高弹性合金材料微小型零件比较困难的问题,利用纳秒脉冲电源微细电解铣削加工技术对其进行了研究。介绍了微细电解铣削加工技术的原理和实验装置;研究了微细工具电极的在线制备方法和主要工艺参数对微细电解铣削加工精度的影响;并进行了两种典型微小结构的综合加工实例验证。研究表明,利用纳秒脉冲电源微细电解铣削加工技术可以加工出具有良好质量的高弹性材料微小结构。

骨架作为石英挠性加速度计中的关键零件,具有薄壁、高精度的特点,尤其对于新型铍骨架的异形孔加工,其刚性差,极易产生大变形甚至破裂。通过将有限元仿真和实验相结合,深入研究了辅助支撑方式对工件变形情况的影响规律,使得大变形和破裂情况得到有效控制,成功加工出符合技术要求的铍骨架样品,对于提升石英挠性加速度计的精度和稳定性具有重要意义。

单刃螺旋立铣可视为斜角切削,基于等效平面法分析切削过程更符合斜角切削特性。对斜角切削的二维正交建模方式进行优化,提出了基于等效平面的二维建模方法,在等效平面上将三维斜角切削转化为二维正交切削:推导出等效平面内刀具等效参数,建立基于等效平面的二维正交模型。将其仿真结果与基于主剖面的二维模型的仿真结果进行对比,并结合以往文献中基于主剖面的二维模型的仿真值与试验值进行对比分析,通过研究表明,基于等效平面的二维建模方法可适当提高斜角切削的二维仿真结果的精度,因此,等效平面法可为斜角切削二维建模的优化提供参考。

分析了采用0Cr18Ni9超高强度钢制作飞机起落架胀管的材料特性,使用ELITE Plus 8/51M数控车床、YX32-250T四柱液压机和热处理炉对产品进行试制,并通过CMT6503微机控制电子万能试验机进行拉伸试验,来寻求飞机起落架胀管的最优制造工艺。根据试验结果,对产品设计缺陷进行改进,确定固溶处理工艺,对产品制作工艺流程进行优化,制定了采用0Cr18Ni9超高强度钢制作飞机起落架胀管的最优制作工艺。试验结果证明,该工艺措施有效,胀管试制后拉伸验证合格率达100 %。

根据麻花钻的实际制造过程,介绍了UG软件在麻花钻螺旋线法平面内,以实际钻头刃沟铣刀轮廓生成前刀面的方法。基于锥面刃磨法的原理,并通过对麻花钻后刀面数学模型的分析,以一种两面自然相交的方法确定麻花钻的主切削刃及横刃,并利用UG软件建立了麻花钻后刀面,完成了麻花钻的三维建模。该建模方法不仅可以生成符合实际的麻花钻三维模型,而且可有效地避免人为选取外缘点确定主切削刃而造成的误差,对后续麻花钻钻削加工的性能分析具有重要意义。

根据对纺织鞋面印花机工艺要求的分析,设计印花机的网框凸轮升降机构,以提高印花机的工作效率。根据凸轮设计的反转法原理,建立摆线运动规律下凸轮轮廓曲线的数学模型,运用MATLAB软件编程设计出摆线运动规律下凸轮推杆的位移、速度和加速度理论运动曲线;在多体动力学软件ADAMS中输入模型和添加约束,得到凸轮推杆的位移、速度和加速度仿真运动曲线;最后,建立优化数学模型求得凸轮升降机构最大压力角和对应的凸轮转角的全局最优解。结果表明,在MATLAB软件中编程设计的运动学曲线与在ADAMS软件中仿真得出的运动学曲线基本一致,验证了MATLAB软件编程设计的运动学曲线是合理的,优化得到最大压力角为7.737 1°,对应的凸轮转角为72.298 9°,所设计的凸轮曲线传动效率较高,符合纺织鞋面印花机的工艺要求。结果表明,该设计及优化可行,已应用于实际生产中,有较高的实际应用推广价值。

针对平面机械结合面,通过试验研究了不同表面粗糙度的结合面试件在循环压缩载荷作用下的力学行为,并基于仪器化压痕法(Instrumented Indentertion Test,IIT)通过剥层方式测试了压痕深度和塑性变形功沿着结合面层深的分布规律,探讨了结合面模型的应力-应变关系及其在循环压缩载荷作用下的接触机理。与连续体对比,结合面的存在使得试样的应力-应变关系呈非线性。采用仪器化压痕法检测出结合面表层下方发生了塑性变形及塑性累积,形成塑性区和不均匀应力区。在循环载荷工况下,塑性变形增大,并引起不均匀应力区增大,且结合面表面的粗糙度值越大,压应力和塑性变形的增量越大。揭示了结合面的非线性特性和塑性变形机理,为结合面刚度理论研究奠定了试验基础。

电磁发射技术在工业装备领域已显示出了巨大的应用潜力,针对超宽门幅高速自动织机引纬难的问题,提出基于电磁发射的超宽门幅高速织机引纬方法,依据引纬工艺要求,建立夹纬器运动模型;对电磁发射引纬机构的结构进行分析设计,建立初始发射速度、电磁发射力等发射性能和引纬机构结构参数的分析计算模型,主要包括发射线圈安匝数、发射电流以及线圈长度等。试验时,电磁发射引纬模型线圈长度累计500 mm,引纬初速度达65 m/s,设计达到预期目标。

针对强噪声环境下滚动轴承故障特征信息非常微弱且难以提取的问题,提出基于变分模态分解(Variational Mode Decomposition,VMD)和最小熵解卷积(Minimum Entropy Deconvolution,MED)的滚动轴承微弱故障特征提取方法。基于VMD和MED的滚动轴承微弱故障特征提取方法首先采用VMD对滚动轴承故障信号进行分解,得到多个模态分量,由于噪声的干扰,很难从各个模态分量中提取有效的故障特征信息;然后根据相关系数准则,选取与原始信号相关系数较大的模态分量进行重构,再对重构后的信号进行MED降噪处理;最后对降噪处理后的信号进行Hilbert包络解调,从得出的包络谱中即可准确地提取到故障特征信息。轴承故障实验信号处理结果表明,该方法可以有效地降低噪声的影响,精确地提取滚动轴承微弱的故障特征信息。

针对现有砂浆机圆形喷嘴存在喷涂不均匀的问题,设计了一种异形喷嘴。通过流体分析软件Fluent的多相流中的欧拉模型分析得到异形喷嘴内流场的速度变化情况和体积分数变化情况,在此基础上,以速度方差和体积分数方差为衡量标准对喷嘴进行优化,选出较合适的压缩空气入射角、压缩空气入口数,以及喷嘴前端的长、宽、厚,得到符合自动抹墙机要求的喷嘴结构。最后利用3D打印技术制造出优化的模型样品进行实验,以验证优化结果。该研究对自动抹墙机喷嘴的优化有重要的参考价值。

为减少传统的自体移植修复方法所带来的并发症与附加损伤,提出可以制备改善人体病变组织的结构、功能的生物活性代替物的模型,其是人工假体修复技术的关键。基于逆向工程和UG二次开发,利用Mimics医学图像软件对骨骼外形进行逆向建模,导入UG中实体处理,划分网格并简化分析,利用程序语言计算得到多孔人工骨组织结构造型模型。以该模型为模具,利用快速原型理论,可以在快速原型机中制作出生物活性的人工假体。