为提高深松效率、降低深松成本,基于振动深松原理,设计一种受迫振动深松机,该机利用曲轴起到振动效果。对振动深松减阻进行了试验分析研究,探究在不同耕深和耕速下,振动对深松减阻效果的影响。试验表明,振动牵引阻力比不振动降低19.28 %,且随着耕深的增加,减阻效果越显著。上述结果为振动减阻、优化机械结构及进一步提高整机经济性提供了一定的参考依据。

针对机械式穴播器装配线上在制品(Work In Process,WIP)主要依靠管理人员经验进行定性控制的问题,采用多点控制的方法对装配线上在制品进行定量优化。首先运用约束理论(Theory Of Constraint,TOC)结合推、拉两种生产方式对装配线进行分段研究,在分段节点设立瓶颈缓冲区、并联缓冲区和风险缓冲区;然后根据工位故障持续时间与物料消耗速度计算出缓冲区最优容量,得出机械式穴播器装配线在制品多点控制优化方案。通过对某企业机械式穴播器装配系统进行FlexSim仿真,验证了方案的可行性。

通过运用有限元分析软件ABAQUS建立二维平面单颗磨粒切削模型,对SiC颗粒体积分数为45 %的SiCp/Al的加工过程进行了仿真与实验研究,分析了不同的加工参数对切削力产生的影响,并研究了切削后已加工表面的表面形貌。实验结果和仿真结果均表明在一定条件下切削深度比切削速度对切削力的影响更显著,当切削深度一定时,切削速度对切削力的变化影响不大;当切削速度一定时,切削深度越大,切削力越大。单颗金刚石磨粒对复合材料中增强相的作用主要表现在SiC颗粒的旋转、移动,而由此造成的不连续的坑洞是加工过程中表面形成的主要缺陷。

破坏性创新是一种打破思维定势的产品创新技术,有助于新老企业实现技术的突破性创新,提高企业的核心竞争力。为了降低破坏性创新的应用门槛,以破坏性创新理论为基础,集成TRIZ中的技术进化理论、创新工具和情景分解法,创建基于TRIZ和情景分解法的破坏性创新模型,提高产品技术成熟度预测和创新解获取的效率和质量,增强问题关键环节分析的针对性,利用电冰箱的破坏性创新设计实例验证了模型的合理性和实用性。

介绍了某食品加工厂新建配送中心的情况,运用定性分析和定量计算相结合的方式对各个功能区之间的综合关系进行分析,根据市场需求、物流运作和供求分析等因素确定配送中心主要作业区域的规模。使用系统布置设计方法对该企业新的配送中心各个作业区域进行科学的规划布局。运用Flexsim仿真软件对规划得到的配送中心平面区域布局进行模拟,建立配送中心验收区、流通加工区和分拣区等功能区域间的逻辑流程,在设置相关参数的基础上对仿真模型进行编译运行。综合分析仿真结果以实现对工作效率的预测及运作的优化,可以更好地为企业节约人力、资金和资源等成本。

为解决智能滚齿加工中刀具、夹具及工件的误用问题,提出了一种刀具、夹具及工件与任务配套检验的方法,并基于该方法设计了智能滚齿机刀具、夹具及工件识别与匹配系统(IMS-CFW)的总体架构。对系统功能实现中涉及到的识别技术进行了研究,包括激光标刻二维条码识别技术和无线射频识别(RFID)技术相结合的刀具、夹具及工件识别方法和针对在机识别时存在的加工干涉和易碰撞等问题,提出了基于模糊自整定PID算法的夹具RFID读写头移动定位控制方法和基于RFID设备读取时间的刀杆轴和夹具轴的转动控制方法。最后,开发了识别与匹配系统,并通过案例验证了该系统能有效缩短加工准备时间和解决刀具、夹具及工件的误用问题,从而提高生产效率和加工质量,具有实际推广价值。

针对传统电表生产线自动化程度不高、生产效率低及故障率高等问题,基于数字化工厂技术,设计了新型自动化生产线。以某公司V5.9智能电表生产线为例,对其进行建模与仿真分析,并提出相应的排产优化措施,对比生产线优化前后生产状况,验证了优化方案的有效性,说明数字化工厂技术在制造业领域具有良好的应用前景。

为了适应流程驱动的航空产品设计制造一体化的需要,解决航空产品研制过程中的高效并行管控问题,提出一种基于霍尔三维结构为参考模型的航空产品成熟度建模方法,该方法结合企业实际情况定义成熟度等级,并定义每个等级中协同专业、工作内容以及审验点和相应的成熟因子,实现了成熟度等级管理,为国内飞机制造业实现设计制造一体化的目标提供了一种解决方案。基于上述方法,开发了一个航空产品成熟度建模原型系统。

传统轨道板运输车的设计过于保守,车架结构强度有较大余量,为减轻结构自重,减少制造成本,提出一种新的优化方法。该方法采用有限元软件ANSYS和优化软件ISIGHT,首先通过拉丁超立方设计方法选出对约束条件和目标函数影响较大的设计变量,然后根据选出的设计变量建立神经网络径向基近似模型,最后利用多岛遗传算法对近似模型进行优化。优化结果表明,该方法能提高优化效率,优化后轨道板运输车结构自重降低了9.9 %,对轨道板运输车的设计有重要参考价值。

为克服大型商业软件和实验方法合成转动惯量的缺陷,利用矩阵形式推导了多刚体转动惯量合成定理。将矢量用坐标阵来表示,建立了不同坐标系下相同矢量的坐标阵之间的关系;利用线性代数相关理论推导不同坐标系下惯量矩阵的关系,即建立了不同坐标系下转动惯量和惯量积之间的关系。结论具有极其简明的形式,便于用计算机语言开发相应的程序来实现。现已利用该方法开发了一个转动惯量合成软件,该软件无需建立两个刚体的模型,只需输入最基本的参数即可进行两刚体质量、质心和转动惯量的合成。转动惯量合成属于汽车动力总成系统动力学分析的前期处理工作,该方法目前已经在汽车动力总成悬置系统的解耦优化中取得了良好的效果。

针对某SUV加速工况下车内噪声过大问题,分析了车内噪声过大的原因,测试诊断及有限元分析表明变速箱悬置支架在对应的频率下产生明显共振,悬置支架的设计对车内噪声水平有着重要影响。结合测试及仿真分析结果,对悬置支架进行拓扑优化,优化设计方案的仿真分析结果表明悬置支架的模态频率和动刚度得到提升。优化设计的样件装车后,整车道路试验结果表明车内共振带明显减弱,车内噪声降低。

对增程式电动车控制策略进行分析,提出一种基于自适应神经模糊推理系统的增程式电动车多工作点能量管理策略,结合神经网络和模糊逻辑系统各自的优点,利用神经网络对模糊逻辑系统进行多目标优化,建立模糊神经网络,对多动力源的能量进行合理分配。并在转鼓试验台上进行基于此控制策略的实车验证,经分析,该控制策略有利于节约开发时间,能对整车能量分配进行有效合理地控制,并将增程器工作点有效约束在高效率区,使整车经济性明显改善。

淬硬模具钢是一种典型的难加工材料,随着航空航天科技的发展,淬硬模具钢的应用领域越来越广泛。近年来,随着大功率超声振动技术的应用及其研究的不断进展,大量的试验研究表明,超声加工在淬硬材料加工方面,与传统的磨削加工和高速加工相比具有独特的优越性。主要对淬硬模具钢SKD61在进给方向一维超声振动铣削过程中的铣削力进行试验研究,研究结果表明:在机床转速、进给量、切深、步距和振幅这5个工艺参数中,振幅对铣削力的影响较为显著,这充分证明了超声振动加工在淬硬材料加工方面的优势。同时,通过单因素试验,获得了机床转速、进给量和切深对不同方向铣削力的影响规律。

针对通过实验测试难以直接获取挖掘阻力载荷谱的问题,提出了一种通过动力学仿真获取挖掘阻力载荷谱的方法。首先在LS-PREPOST软件中建立铲斗-土壤模型;然后选取3条具有代表性的挖掘轨迹作为铲斗模型的运动轨迹;最后使铲斗模型按照此运动轨迹进行挖掘仿真,得到挖掘阻力载荷谱,进一步计算得到3组油缸的推力。以某36 t反铲液压挖掘机为例,根据计算结果与实测数据的对比情况不断地完善铲斗-土壤模型,最终得到了较为准确的挖掘阻力,验证了该方法的可行性。

以QTZ315型塔式起重机为研究对象,利用有限元软件ABAQUS研究塔式起重机的自振特性,得出塔式起重机的前5阶固有频率。通过试验提取3点应力,以验证有限元模型的准确性。对塔式起重机施加El-centro地震波,用非线性时程分析法计算塔式起重机在空载和加载状态下,塔式起重机对地震载荷的响应情况。结果表明,在7度多遇地震波作用下,起重臂与塔身连接点的应力和位移随起吊载荷的增加而增加,且变化趋势一致;起吊重量为1.5 t时,起重机因强度失效而发生折断,刚度仍有较大余量。分析结果可为塔式起重机安全使用和合理设计提供参考。

针对苗期作物收获后残膜造成环境及土壤污染问题,提出了一种苗期揭膜机。为防止在作业过程中机架与外界激励产生共振所带来的结构破坏,基于SolidWorks软件建立揭膜机机架的三维模型,利用ANSYS软件进行模态分析,并计算各个激励频率,再结合模态的固有频率进行比较。采用有限元分析方法,结合机架材料的S-N曲线理论,对机架进行疲劳分析。研究结果表明:安装减振片后机架的变形量减小了83 %,机架的疲劳寿命为1.131 4×10⁶次,大于1×10⁶次,能满足机架的疲劳寿命要求。再对机架施加随机载荷,利用雨流计数法得到雨流阵列和损伤矩阵结果,结合损伤公式计算得到机架疲劳寿命预估结果为7.3年。

滚滑轴承是一种由内圈、外圈、圆柱滚子和滑块组成的新型轴承,兼有滚动轴承和滑动轴承的优点。由于滑块作用增大了轴承承载能力,且滑块与内圈、外圈之间的润滑油膜能起到减小振动的作用,能有效地提高承载能力、降低磨损和延长使用寿命。基于ABAQUS有限元软件的隐式算法对圆柱滚子轴承和滚滑轴承进行多体接触静力学的仿真,并对仿真结果进行比较,得出滚滑轴承在静力作用下因能有效减轻零件的边缘应力而可承受更大载荷的结论。

鉴于高空作业平台对调平系统作业平稳性、可靠性及高精度的迫切需求,研究了蓄能器对调平系统压力冲击及压力波动的影响规律,旨在为优化调平系统性能提供参考依据。首先,通过基于蓄能器吸振的调平系统简化模型,理论分析了蓄能器主要参数对蓄能器性能的影响,进而分析了压力冲击及压力波动的作用机理;其次,结合蓄能器作用下的调平系统仿真模型,研究蓄能器对调平系统动态稳定性的影响规律。理论分析与仿真结果均表明:合理配置蓄能器并选择其主要参数,能够使蓄能器对压力波动和压力冲击的抑制效果最大化,有效提高调平系统性能。

单因素试验表明在相同加工条件下旋转超声电解复合加工小孔效率优于旋转电解加工小孔,为研究阴极旋转和高频振动对旋转超声电解复合加工流场的影响,基于有限元ANSYS CFX软件建立了旋转超声电解复合加工流场仿真模型,分析了阴极旋转和阴极高频振动下加工间隙内的流场变化。分析结果表明:阴极旋转使得电解液绕流,对电解液速度、压力影响较小,而阴极高频振动使得加工区发生抽吸,加速了电解液的流动,使得加工区内电解液压力波动变化,有利于电解液的更新与电解产物的排出。

建立了三段基圆渐开线涡旋型线的数学模型,利用双圆弧插值的方法逼近拟合该涡旋型线,借助MATLAB软件编程计算数据点坐标,以实现该组合涡旋型线的拟合,并进行误差分析。应用Pro/E软件的加工制造模块实现该涡旋盘的辅助加工,通过设置加工制造过程中的各项参数,使制造流程优化。将提出的双圆弧插值算法与等弧长单圆弧算法进行对比,结果表明:拟合误差降低90 %,拟合节点减少80 %,圆弧段数减少74 %。该方法通用性和实用性强,对变截面涡旋体的数控加工具有一定的参考意义。

湿性机械抛光技术具有环保性,能有效减少粉尘污染,是一种具有广泛应用前景的光整加工工艺。为了提高湿性机械精抛光工艺质量和效率,采用正交试验方法,选取抛光轮转速n_p、工件转速n_g、抛光法向压力F_n与抛光滴液间隔T_d作为主要影响因素,并选取表面粗糙度作为精抛光工艺试验评价标准,得到影响表面粗糙度的因素排列顺序和较优工艺参数组合。针对抛光法向压力F_n进行理论与实际生产试验分析,找到最优生产抛光法向压力F_n,从而进一步优化工艺参数,提高产品生产效率。

高速列车脉动压力测试中,为消除传感器自身尺寸对测点脉动压力的影响及脉动压力在导压管内发生畸变而产生的测试误差,提出传感器阵列测板的脉动压力测试方法。以某CRH型高速列车为研究对象,采用PRO/E软件建立1 ∶1尺寸模型,在ANSYS ICEM软件中对计算区域进行网格划分,利用大涡数值模拟(LES)方法计算车体表面压力,确定车体表面监测点位置及数量。研究表明:车体侧面沿X方向的脉动压力不具有时间相关性;列车线路试验时,用设计好的传感器阵列测板取代列车表面外壳,能有效避免传感器自身尺寸引起的干扰以及导压管内产生的压力损失。

由于传感器提供的抽象数据总是受到测量过程中不确定性因素的影响,多传感器利用多源数据融合算法,消除传感器间可能存在的虚假或错误数据,以降低其不确定性。提出一种基于粒子滤波算法(PFA)的改进贝叶斯方法(IBA),其中基于粒子滤波有3种算法结构,即:前置粒子滤波算法(P-IBA)、后置粒子滤波算法(IBA-P)和前后置粒子滤波算法(P-IBA-P)。通过三维点云数据分析实验表明,P-IBA具有最小的CPU运行时间t,P-IBA-P比IBA-P拥有最小的评价函数值EF,可见,在P-IBA-P和IBA-P两种算法中,由于粒子滤波器的存在且起到决定性的作用,使得基于粒子滤波的改进贝叶斯算法(P-IBA-P)误差最小,精度最高,融合效果最好。改进的贝叶斯方法与粒子滤波相结合的技术,有助于处理集中式和分散式融合架构的数据不一致问题,在对测量时间要求不高的情况下,使用P-IBA-P算法的测量效果最好。

根据烟包内衬纸缺陷检测需要,采用涡流传感器阵列对内衬纸缺陷进行非接触无损在线检测和判定,由PLC控制高速电磁气阀喷射压缩空气脉冲对缺陷烟包进行剔除。经实验测试,系统具有较高的准确度、良好的可靠性和稳定性,满足实际生产的需要。

针对传统基于三坐标测量机的接触式测绘方法无法反求小模数齿轮参数的问题,基于齿轮影像测量得到的齿廓测点坐标数据,给出了基于最小二乘原理的基圆半径反求模型和优化求解算法。反求出基圆半径后,结合影像测量得到的其他数据,可反求出齿轮的其他各项参数。通过齿轮泵实例证明,该反求方法是可行的,该研究将有助于提高通用航空部/附件的维修水平。

平板闸阀是井控装置中极为重要的设备,由于设计结构的原因,目前所使用的平板闸阀存泥现象严重,一旦闸阀不使用或者停放一段时间不流通,泥浆将在阀腔内沉积下来,使闸阀无法关闭,使用时用力过猛会导致扳手弯曲折断、阀杆弯曲。为解决以上问题,在传统Z23Y-700系列闸阀基础上,设计了新型防沉砂平板闸阀。该平板闸阀采用双阀座和清洗孔设计,使阀座安装和阀门清洗更加方便;添加新式闸板与挡泥板配合,阻止泥浆进入阀腔。最后在70 MPa高压下对平板闸阀密封性能进行压力试验和静水压试验,并对阀体阀盖进行超声波探伤、材料化学分析,验证了所设计的平板闸阀结构合理、满足实际工况要求。

目前通过作业工具配合载人潜器进行深海采样成为一种趋势,通过对蛟龙号机械手的分析和不同深海作业工具的研究,设计一种新型深海矿石切割采样设备。并通过MATLAB软件对机械手以及携带刀具后的切割采样系统进行了工作空间和轨迹分析,比较搭载作业工具前后的作业空间变化,并通过ADAMS软件对几种不同机械手作业姿态的受力进行分析,对潜器的坐底定位和切割作业时机械手的姿态具有指导作用。

针对铝合金加工过程中出现不稳定切割、进电不稳、钼丝与导电块之间产生异常放电等问题,以DK7732型线切割机为例,从预置进给速度、冲刷系统、电加工参数及受电方式等方面进行分析,提出了改进铝合金线切割加工工艺的措施并进行了试验论证。

搭建了电动换挡执行机构传动效率试验台,利用该试验台,分别对换挡执行机构在定执行时间变负载和变执行时间定负载2种工况条件下的平均传动效率进行了试验研究。通过对2种工况下蜗轮蜗杆、齿轮齿扇和整体传动平均传动效率试验结果的研究分析发现:蜗轮蜗杆和整体传动的平均传动效率较低,齿轮齿扇的平均传动效率较高;转速对平均传动效率影响较小,转矩对平均传动效率影响较大,且随着转矩的增加而增加。