智能制造是当今时代的发展趋势,也是制造企业的竞争优势。智能制造能力评价能够帮助企业准确掌握智能制造发展状况,为企业之后发展与转型提供有效、合理的依据。针对多属性决策中存在指标间补偿以及指标取值不确定的问题,提出一种基于区间数PROMETHEE的智能制造能力评价方法。首先,构建智能制造能力评价指标体系;其次,依据专家评分构造区间数评分集合矩阵;然后,根据核密度估计拟合出区间数集合的概率密度矩阵,基于Wasserstein距离构建PROMETHEE偏好函数;最后,利用该偏好函数计算出各个方案的净流量,得到最终的智能制造能力评价结果。通过实证研究,与其他方法进行对比,验证了该方法的科学性与有效性。

以作业单元间物料搬运费用最小和搬运时间最短为优化目标,建立车间布局多目标优化模型。采用改进遗传算法进行求解,在选择、交叉及变异操作之后引入进化逆转操作,以提高遗传算法的局部寻优能力,加快收敛速度。最后对实例求解,将优化后的布局与原布局进行对比,得出搬运费用和搬运时间均有明显降低,验证了所建模型和算法的有效性。

以物件排放桁架机械手的设计为例,运用SolidWorks软件,介绍了自顶向下的三维数字化设计方法过程。自顶向下的设计方法符合工程实践中从概念到具体模型的设计思路,能够将复杂装配体的设计化整为零,便于团队并行设计,可极大提高产品设计效率和质量。

管桁架焊缝质量检测机器人是一种在高空管桁架上采集焊缝信息,并对焊缝质量进行适时检测的机器人,它的越障稳定性是其安全可靠工作的关键。设计了一款能在管桁架上行走、越障,且适应管径变化的机器人系统;分别对沿竖直钢管爬升、周向旋转和越障状态下的驱动轮进行受力分析,初选了关键动作驱动电机参数;利用ADAMS平台进行翻转机构的运动学仿真,发现翻转角速度可影响机器人的工作效率和稳定性,以工作损失效能最小为目标优化翻转角速度,通过数据拟合和多次迭代求得最优翻转角速度;开展了样机稳定性试验,以测量不同翻转角速度下机器人的滑移量。分析和试验结果表明:翻转角速度为0.445 rad/s时,工作损失效能最小,且越障稳定性好;翻转角速度达0.785 rad/s时,出现滑落现象;样机稳定性试验与运动学仿真结果一致。

为了实现巡检机器人人机间的良好交互,保证操作行为的合理性,提出了一种基于贝叶斯网络的巡检机器人人机交互中的操作行为分析方法。首先,基于贝叶斯网络构建巡检机器人操作意图推理模型,对操作人员的操作意图和操作趋势进行推理,以帮助操作人员决策;其次,根据巡检机器人的操作规则库和操作趋势评估当前操作行为的合理性,避免操作人员的误操作行为。实验表明所提方法实现了巡检机器人操作行为意图的快速推理功能,对操作行为的合理性能够进行有效评估。

针对燃料电池汽车（Fuel Cell Vehicle, FCV）因频繁启停和变载工况导致燃料电池寿命衰减的问题,基于模糊控制理论,提出以降低燃料电池输出功率高频振荡为目标的混合能量管理策略。通过对比城市道路循环工况（Urban Dynamometer Driving Schedule, UDDS）下混合能量管理策略和模糊控制策略的燃料电池输出功率,表明提出的混合能量管理策略满足实际工况的功率需求,同时可以有效降低燃料电池输出功率的高频振荡现象,减少燃料电池处于不利工况的时间,使得整车经济性提高了4.45%,为燃料电池汽车能量管理策略的研究提供了一定的理论依据。

为研究铁路重载货车车轮轮径差状态下的动力学响应,进而为轮对车轮轮径差间接识别作基础支撑,建立了C80铁路重载货车动力学模型;根据国内相关动力学评价标准,计算车辆在车轮轮径差状态下的动力学性能,包括车辆蛇行临界速度、运行平稳性和安全性等;并对车辆进行现场试验验证。结果表明:车轮轮径差对车辆蛇行临界速度、运行平稳性和安全性均存在一定程度的影响;在5 mm同轴轮径差范围内,车辆各动力学指标均满足国家相关标准;车辆动力学响应与车轮轮径差存在一定程度的映射关系。

为了提高商用车前期设计阶段的工作效率,在商用车白车身设计的概念阶段引入隐式参数化建模思想。使用SFE-CONCEPT软件建立某商用车驾驶室白车身隐式参数化模型并对该模型进行实验设计分析,录入白车身63个零/部件的厚度数据作为设计变量的筛选基础,分析其对模态、刚度和质量的灵敏度,并定义相对灵敏度,选出对质量影响较大的零/部件进行优化。获得了白车身弯曲刚度和扭转刚度分别降低了1.9%和1.5%,白车身1阶弯曲模态和1阶扭转模态频率分别提高了7.2%和6.5%,车身质量减轻了18 kg,轻量率达6.06%的优化结果,有效地实现了轻量化目标。

采用碳纤维增强热固性复合材料（Carbon Fiber Reinforced Thermosetting Composite, CFRTC）替代原铝合金材料,对某新能源汽车中顶横梁进行轻量化设计。基于CFRTC的成型特点,将中顶横梁的横截面设计为"M"型,兼顾性能要求和轻量化效果,优化截面尺寸;结合装配关系和成型工艺,确定中顶横梁整体结构,利用HyperWorks软件检验中顶横梁安全性能。在雪压、整车弯曲和整车扭转工况下,将两种材料中顶横梁的仿真结果进行对比,结果表明,CFRTC中顶横梁抗压强度和整车弯曲刚度略优于原铝合金中顶横梁,整车扭转刚度有明显提升,中顶横梁减重45.16%,具有工程应用价值。

涡轮增压器在工作时,高温废气会把大量的热量传递给涡轮叶轮,并通过转轴传递给压气机叶轮。由于压气机叶轮处于常温环境中,受到高温加热的涡轮增压器转子会产生较大的温度梯度。根据涡轮增压器转子的实际结构和工作条件,建立了考虑温度场作用的转子动力学分析模型,对不同工况下涡轮增压器转子动力学特性进行研究和实验验证,揭示了温度场对涡轮增压器转子临界转速和稳定极限转速的影响规律,并根据计算结果对转子结构进行优化。结果表明:温度场使转子一阶临界转速增大,二、三、四阶临界转速降低,使稳定极限转速的阈值降低。从温度场作用方面出发,对高温环境下涡轮增压器转子系统动力学特性进行准确分析及结构改进,对于提高我国涡轮增压器的设计研究水平具有一定的参考意义和工程实践价值。

针对没有内嵌以太网口,只配有RS-232串口或USB接口的数控机床不能连入以太网实时进行数据传输、在线测量、远程监控和故障诊断等问题,设计了一种串口转换系统,在不改变数控机床原有性能的前提下,将RS-232串口转换为TCP/IP网口,可实现数控系统连入以太网,对数控机床进行远程、多点传输数据与过程监控等功能。该串口转换系统由USR-TCP转换器、虚拟串口软件和数据传输软件组成,通过设置硬件连接和软件参数,基于局域网进行了数据传输试验。该串口转换系统可发挥数控机床各项良好的技术性能,为解决中小企业车间数字化升级改造难题提供参考。

某自动炮的间歇机构选用了圆柱分度凸轮机构,为了适应武器平台的总体轻量化要求,圆柱分度凸轮是自动炮进行轻量化的目标之一。为了能够准确地对圆柱分度凸轮进行轻量化,依据结构参数建立了圆柱分度凸轮的数学模型,并运用UG NX软件的运动仿真模块实现了圆柱分度凸轮的精确物理建模;再以轻质材料应用为轻量化途径切入点对圆柱分度凸轮进行了有限元分析;最后结合分析结果进一步开展了轻量化结构设计并进行了实物验证,轻量化效果明显。研究过程能指导自动炮用圆柱分度凸轮的轻量化设计。

提出了一种用于生成矩形毛坯二维下料方案的同质块两阶段排样方式算法。下料方案中仅允许一种尺寸的毛坯出现在指定大小的矩形块即同质块中,从而简化了切割过程。该算法使用隐式枚举方法来考虑所有可能的同质块大小,从中选择最优同质块;结合线性规划确定最佳两阶段排样方式,以达到最佳效果。通过文献中的测题,将该算法与2种普通两阶段排样方式算法及普通T型排样方式算法进行比较,实验结果表明,该算法在计算时间和材料利用率两方面均有优势。

整体式多级离心压缩机中转子系统的稳定性与可靠性至关重要,以其中的大齿轮转子为研究对象,建立其受载计算模型。基于该模型,进行承载特性的研究,分析大齿轮转子在不同负荷下的轴心位置和轴承支撑参数的变化对固有频率的影响规律,并对大齿轮转子在不平衡条件下的位移响应进行计算。以改善热处理质量和提高加工精度为目的,对大齿轮转子的关键制造工艺进行分析,为大齿轮转子的精密制造技术提供依据。

工程上为避免管道与管嘴焊缝处发生应力腐蚀、疲劳失效,管道与管嘴一体化结构成为趋势;而传统热挤压和锻造成形工艺制造弯管（环形管道）上密集管嘴存在困难。通过分析压制或弯制成形弯管的纵向、横向截面尺寸,提出以长、短轴极限加工尺寸为弯管外形的实际加工轮廓控制边界;为兼顾弯管最小壁厚和管嘴最小高度,采用圆弧加工法和椭圆仿形加工法去除弯管外形余量,以此建立弯管外形轮廓加工模型。椭圆仿形加工法根据弯管实际外形尺寸控制加工轮廓,适应了长、短轴较大偏差工况,为圆弧加工法提供有效补充。经某工程项目实际应用,验证了提出方法的有效性和适用性,该方法尤其适用于加工弯管上密集管嘴。

针对实际加工中工件与刀具之间的无规律振动而导致零件表面粗糙度不受控制的问题,提出了一种融合在线监测和自适应加工的方法。以主轴转速、背吃刀量、进给速度以及工件振动量为特征,基于XGBOOST算法对表面粗糙度进行回归分析,建立表面粗糙度的预测模型;在加工中对工件振动量进行实时采集,结合主轴转速、背吃刀量、切削速度和进给量建立实时表面粗糙度在线监测系统;当预测结果超出警戒值时,系统自动对切削参数背吃刀量、切削速度和进给量进行优化,进而减小工件振动,从而保证被加工零件的表面粗糙度。与传统的先加工后测量的方法相比,提出的方法实现了在加工的同时进行预测、分析与切削参数的自适应优化,有效地控制了被加工零件的表面粗糙度。

以降低某柴油机振动为目标对柴油机机体进行结构改进,并对改进后的机体进行振动分析。使用HyperMesh软件生成机体和曲轴的高质量有限元模型,结合ANSYS软件进行机体模态分析并制作曲轴柔性体文件;在ADAMS软件中建立曲轴连杆机构刚柔耦合模型,求解作用于机体的动态载荷;在ANSYS Workbench软件中进行机体瞬态动力学分析,从振动剧烈部位入手改进机体结构;对改进后的机体进行振动分析和柴油机振动实验,证明了结构改进的有效性。

针对传统机械扳手在扭矩控制方面存在的精度低、稳定性较差等问题,设计了一种基于模糊自适应PID控制算法的螺栓扳手扭矩控制系统。该控制系统外环采用模糊自适应PID控制器作为转速环调节器,内环采用传统PID控制器控制电流,使用电流传感器和霍尔转速传感器采集电机转动过程中的电流和转速,并使用滑动加权平均滤波算法消除随机干扰噪声以提高采集精度,实现对扭矩的精确控制。实验结果表明:模糊自适应PID控制算法拥有良好的动态性能和较强的鲁棒性,同时在1 200～3 000 N?m扭矩范围内,该控制系统的扭矩控制相对误差最高为3.67%,最低为1.50%,且运行稳定、可靠,具有很高的实用价值和推广价值。

介绍电液伺服六自由度复合加载装置的结构和工作原理,通过系统运动学反解得到动平台（加载端板）运动输入与各轴输出的映射关系,由动力学模型推导试验件所受力和力矩大小;利用Simulink/SimMechanics软件建立系统仿真控制平台,对控制器的有效性进行验证;采用SmartTEST控制系统、基于关节空间的位姿控制实现该装置的控制加载,详细论述控制系统的设备选型、软件配置、安全保护及参数整定方法。通过试验结果分析表明:控制系统设计合理,满足该复合加载装置应用需求。

为实现车用发动机故障预诊断功能,预测发动机可能出现的故障类型,保证车辆安全运行,提出一种基于灰色关联分析和优化支持向量机的发动机故障预诊断方法。通过台架试验获取发动机故障样本数据,应用灰色关联分析确定样本数据与发动机故障的对应关系,选取经过改进蝙蝠算法优化的支持向量机建立故障预测模型对样本数据进行分析处理,实现发动机机械故障的预测分类。对四缸柴油机活塞环断裂等故障的实际验证结果表明,该方法能够预测发动机的机械结构故障,故障预测准确率达到97.5%,且运算时间较其他算法有所缩短。

在充分考虑磨床床身动静态特性及床身整体质量的前提下,针对某型号五轴联动数控磨床床身内部筋板布局及筋板厚度尺寸的最优化选取,提出了一种基于多目标优化理论基础、以优化过程中床身最大静变形为约束、以床身整体质量及一阶固有频率为优化目标的床身结构优化设计方法。利用ANSYS Workbench软件进行有限元分析及优化,并通过灵敏度分析得到影响磨床床身动静态特性及床身整体质量的参数的权重占比,确定磨床床身在动静态特性下的薄弱环节及主要影响参数;在不改变床身基本尺寸的条件下,对床身内部筋板布局及筋板厚度尺寸进行优化,根据寻优结果,得到了床身的最佳优化方案。最终仿真结果表明,在床身整体质量减少40.4 kg的情况下,其最大静变形减小11.3%,一阶固有频率提升了4.2%;与传统优化方法中提升固有频率、减小最大静变形量往往会造成床身整体质量增加的结果相比,该方法更为有效。

针对摩擦离合器在接合过程中出现的黏滑振动问题,建立了某车型离合器三维有限元模型,通过采用有限元软件ABAQUS内嵌的显式动力学分析算法,对离合器系统在接合过程中产生的黏滑振动特性进行研究,通过改变法向载荷和摩擦片厚度,探讨了两者对离合器系统黏滑振动行为的影响。研究结果表明,利用ABAQUS显式动力学分析能有效地模拟出离合器接合过程中产生的黏滑振动现象。黏滑振动发生过程中,系统位移信号呈现出明显的锯齿状波动,飞轮盘和摩擦片会在一定时刻形成相互咬合的状态。离合器黏滑振动的频率和系统的自然频率非常接近,受到系统结构的影响。当法向载荷从1.0 MPa增大到1.5 MPa时,系统振动位移信号的波动幅值增大,黏滑振动周期减小,系统颤振现象更加明显。但当法向载荷进一步增大到3.0 MPa时,黏滑振动逐渐演变为持续的摩擦自激振动现象。通过合理地调控离合器接合的法向载荷,有利于改善黏滑振动现象。摩擦片厚度对系统黏滑振动特性的影响显著,当摩擦片厚度从2 mm逐渐增加为4 mm时,系统的结构频率发生变化,从而使得系统黏滑振动的频率发生变化。此外,增大摩擦片厚度能够改善系统黏滑振动行为,降低系统黏滑振动强度,... 更多

为了提高数控龙门铣床横梁的静动态特性,提出了一种基于灵敏度分析与中心组合设计（Central Composite Design, CCD）相结合的方法对横梁结构进行优化设计。在对横梁进行受力分析的基础上建立横梁的有限元模型,选择关键尺寸对横梁进行静动态特性的灵敏度分析。根据灵敏度分析结果,选择对横梁的静动态特性影响比较大的尺寸进行CCD试验设计,建立响应面模型,以总变形量最小、1阶固有频率最大和质量最小为优化目标对横梁进行多目标优化设计。优化结果表明:横梁在质量减轻的前提下,其静动态特性得到不同程度的改善,为其他结构的优化设计提供了一种新思路。

刀具磨损状况的有效检测不仅能提高刀具本身的利用率,还能提高工件的加工精度,延长机床的使用年限。刀具磨损状况的准确检测是当前智能加工技术的主要发展方向,通过回顾近年来刀具磨损状况的检测方法,着重分析了检测信号的获取、特征提取及模式识别等关键技术,并由此提出了一种可操作性强、不影响机床加工的刀具磨损状况智能检测新方法。最后,针对刀具磨损状况的检测应用现状和存在不足进行了探讨,并对未来的智能检测方法发展方向进行了展望,以期得到更好的刀具磨损状况智能检测方法,促进刀具磨损状况检测技术在智能装备中的应用与推广。