微纳颗粒在铝合金基体均匀分布有助于提高材料的力学性能。为获得轻质高强铝合金,研究以ZL106铝合金为基体材料,SiC纳米颗粒（简称SiC颗粒）为增强体,采用真空吸铸工艺制备SiC颗粒增强铝基复合材料试件,研究不同表面强化处理方式（镀铜、预氧化）对复合材料微观组织与力学性能的影响。结果表明:SiC颗粒的预氧化和镀铜两种表面强化处理方式都能促进SiC颗粒表面发生钝化,提升铝基复合材料综合性能;表面强化处理后SiC颗粒均匀分布在铝合金基体中,与基体材料形成良好的结合界面。预氧化效果比表面镀铜效果好,具体表现为:SiC颗粒预氧化处理后制备的SiCp/ZL106复合材料力学性能高于SiC颗粒表面镀铜处理后制备的复合材料,前者硬度和抗拉强度值达到最高,分别为94.7HV和297.6 MPa,较基体分别提高了51.5%和38.3%,断裂伸长率为58.9%,与基体相比增加了62.3%。

针对机械臂在工作空间内的避障问题,提出基于点云信息的七自由度冗余机械臂避障策略。首先利用D-H参数在机器人操作系统中建立七自由度冗余机械臂的运动学模型,再基于RGB-D相机引入的点云信息建立空间实时地图,使用基于点云信息的包围盒算法检测碰撞,最后在空间实时地图上通过快速扩展随机树进行避障路径规划,实现在机械臂运动过程中避障。实验结果表明,基于点云信息的七自由度冗余机械臂避障路径规划算法可以根据在工作空间内获得的障碍物点云信息进行路径规划,避开障碍物,达到目标位姿,在避障运动过程中与障碍物至少保持8 mm的安全距离,为后续的研究提供了参考。

提出了一种基于遗传算法的中子谱仪样品台精度分配方法。首先,对中子谱仪样品台的结构及误差元素进行分析,利用多体系统理论和齐次坐标变换原理建立样品台的几何误差模型;其次,对误差模型中的27项误差项分别进行灵敏度分析及计算;最后,基于灵敏度计算结果,通过采用MATLAB软件中的遗传算法工具箱,以制造成本最小为优化目标,对中子谱仪样品台进行精度分配,并且利用蒙特卡洛模拟法验证了精度分配方案的合理性,为中子谱仪样品台的结构及加工工艺设计提供理论依据。

随着全球汽车行业的快速发展,对汽车进行轻量化的研究日益广泛。基于汽车引擎盖的三维模型,从尺寸优化和轻质材料使用的角度对引擎盖的轻量化进行研究,采用AA6061铝合金板材替代原始模型中（内板、外板和铰链）的钢材,通过Hammersly实验设计方法对模型进行分析,并建立了不同响应的近似模型。同时,使用多目标遗传算法（Multi-Objective Genetic Algorithm,MOGA）对近似模型进行多目标优化设计,并且对优化后的最优解进行可靠性分析和优化,以保证设计结果的可靠性。最后,通过仿真模拟观察近似模型一阶模态频率及可靠性,结果表明,在保证可靠性的前提下,该方法成功减重32.2%,优化后模型的一阶模态频率约为42.513 Hz。

考虑批量分割的多目标柔性作业车间调度问题是经典作业车间调度问题的扩展,研究该问题对于缩短生产周期、提高设备利用率和均衡负荷具有积极作用。它不仅需要确定工件的加工顺序和加工工件的机器,还要确定合理的分批方案。以最大完工时间（makespan）最小和运输距离最短为优化目标,建立柔性作业车间批量分割和调度集成优化模型,并用遗传算法进行求解;针对该问题的特点,提出了基于批量分割、工序排序和机器选择的三段编码方式,利用遗传算子以及基于精英策略的锦标赛选择方法,结合重新启动机制,有效避免算法陷入局部最优。通过数值算例验证了方法的有效性,并分析了不同分割策略对调度结果的影响。研究结果对于提升柔性作业车间的作业管理水平具有一定指导意义。

针对激光干涉仪设备短缺及自主灵活性不足等问题,提出一种基于虚拟（增强）现实技术构建虚拟激光干涉仪的方法,该方法以OpenGL和VC++MFC为开发平台,以雷尼绍XL80激光干涉仪的模型尺寸和干涉检测原理进行分析研究。首先,对实际激光干涉仪的激光特性和检测原理进行分析,依据实际模型尺寸,运用纹理映射等技术构建虚拟模型,增强虚拟激光干涉仪的真实感;其次,利用混合着色技术,模拟出该激光的等厚干涉条纹;最后,基于参数控制激光特性的方法,对虚拟激光的特性进行仿真分析;仿真实验表明,该模型能够灵活地将虚拟激光干涉仪亮度、干涉条纹等特性的调控过程以直观、可视的方式呈现出来。与实际实验教学相比,该虚拟仪器不仅解决了设备短缺等问题还增强了学生对激光干涉仪的理解和使用,具有较好的现实意义和推广价值。

以用户动态需求为出发点,构建产品迭代创新设计方法,帮助企业解决产品迭代创新难的痛点,增强企业竞争力。基于用户需求受用户性别、年龄和个性的差异化在时间、环境等多维度下动态变化影响的特点,利用网络大数据的时效性、动态性等特征,通过爬虫工具对用户在线评论信息进行提取与分析,及时有效掌握用户需求;运用模糊Kano模型、数学理论模型等方法对用户需求进行深入研究,并以此提供设计依据实现产品迭代创新设计。通过重构得到以用户动态需求为导向、驱动产品迭代创新为目的的设计方法,为企业实现自主设计、自主创新提供了一种新的思路和具有较强操作性的方法。

基于导纳控制形成了一种机器人直接示教的新型控制方法。构建了导纳控制模型并对控制器中的惯性配置参数与阻尼配置参数进行了分析,得到了各参数对运动控制影响效果的基本规律。综合喷涂任务段的余弦相似度、示教引导交互力与机器人的运行速度参数,实现了导纳控制器中阻尼配置参数的模糊变参数配置,并通过试验验证了控制方法的有效性。

基于被动式弹性助力原理,设计了一款外骨骼装置。首先,根据人体步态特点,讨论了目前外骨骼设计原理以及助力性能,发现现有被动式外骨骼助力效果并不显著,在此基础上提出了以多级能量锁止机构控制,重力势能与动能双效储能相结合的助力原理,依据该原理设计了外骨骼装置,并建立了外骨骼动力学模型。其次,利用外骨骼动力学模型对人体释能和储能阶段的髋关节转矩与髋关节做功进行了研究,得出该外骨骼在释能阶段能有效降低髋关节做功值且在储能阶段能有效降低人体关节冲击转矩值的结论。最后,以髋关节处杆长以及弹簧刚度作为变量对外骨骼进行了动力学性能优化,结果显示人体髋关节的做功值下降了33.42%。

为解决传统商用车可靠性试验严重依赖于实物样车,使得研发周期延长、费用较高的问题,建立了一套采用虚拟试验进行车架结构疲劳分析及优化的研究方法。首先,建立具有柔性体的整车多体动力学模型,运用Matlab软件依照三维路面数学模型编程计算并导出适用于Adams软件的虚拟路面文件;然后以三维随机虚拟路面作为激励,在Adams/car软件中对整车多体动力学模型进行虚拟可靠性试验,以获得车架边界动态载荷;最后在Ncode软件中对车架疲劳寿命进行预测,并运用近似模型进一步对车架结构进行优化。优化后的车架在寿命满足60万千米安全行驶里程的同时质量减少了11%。该方法为企业改进驾驶室结构提供了参考。

为了减小多轴铣削过程中由于速度反向时的非线性摩擦而引起的象限误差,提出了一种基于位置环的摩擦力预补偿方法。该方法首先建立具有速度和加速度信息的预滑移+Stribeck简化摩擦力模型;然后,将其嵌入数控系统中,根据数控插补指令和简化模型实时计算补偿值叠加到位置指令上;最后通过依次调整两个补偿参数,实现速度反向时的非线性摩擦力预补偿。实验表明,该方法能够将象限误差从15μm减小到2μm,且对较大范围内的加工速度具有较强的适应性,同时能够显著减小非线性摩擦造成的机械系统冲击。

为了更加准确地进行电火花小孔加工工艺目标性能预测,针对电火花小孔加工时非线性和非平稳的动态特性,提出了利用LSTM循环神经网络将电火花小孔加工工艺的一系列参数作为序列问题进行处理,同时考虑电火花小孔加工工艺各参数之间的内在关系,建立了电火花小孔加工工艺目标性能预测模型。通过使用直径为0.3～1.0 mm的8种规格电极,分别对不同厚度的304不锈钢材料设计了正交试验,获得大量训练样本,使用建立的预测模型分别对加工时间、电极损耗量和孔径尺寸3种目标性能进行预测。试验结果表明,该模型能够准确地映射出电火花小孔加工工艺参数之间以及工艺参数与目标性能之间的复杂关系。对比BPNN网络模型,利用LSTM循环神经网络建立的预测模型的3种目标性能预测决定系数R2的值分别提高了1.54%、1.34%和0.85%。

采用胶体二氧化硅作为磨粒,研究了两性离子表面活性剂月桂酰胺基烷基甘氨酸（NL）在抛光液pH值为6～12时对A向蓝宝石晶片化学机械抛光（CMP）抛光效果的影响。结果表明,在抛光液pH6～pH10时,两性离子表面活性剂对蓝宝石晶片的材料去除有抑制作用;在pH11～pH12时可促进蓝宝石晶片的材料去除;当抛光液pH值为12时,材料去除率达最大值2 202 nm/h,抛光表面的表面粗糙度为0.807 nm。通过测量抛光液的磨粒表面Zeta电位和粒径分布以及观察磨粒在晶片表面的吸附行为,分析了其抛光机理。两性离子表面活性剂改变了A向蓝宝石晶片抛光过程中磨粒与晶片表面间的静电相互作用力,进而对抛光效果产生了较大的影响。

为提高微细工具电极的微细程度,提出一种附加液膜电化学刻蚀法制备微细工具电极的新方法,进行相关工艺试验研究。对比试验结果表明,附加液膜电化学刻蚀法制备的工具电极尖端半径均比传统液膜电化学刻蚀法制备的半径小;附加液膜类型对工具电极尖端半径影响试验结果表明,（胶水）附加液膜制备的工具电极尖端半径尺寸和电极锥度最小,其次为（植物油）附加液膜,最大为（去离子水）附加液膜;而初始半径为250μm的钨棒在附加液膜（胶水）试验中出现特例,这是由于刻蚀时间过长胶水固化而引起的工具电极尖端过腐蚀所导致。

修配法是保证机械装配精度常用的一种方法,对于有些修配件其修配面不止一个,而且修某些面会越修越大,修另外一些面则越修越小,若单独修配某一个面会增大修配量而影响生产效率,因此提出异面修配的新方法,并根据可修配面修配时的难易程度,对其进行合理的修配量分配。基于虚公差概念,推导出这种异面异量修配情况下的尺寸及公差的设计方法,用实例对比验证新方法可以获得较小的修配量,最后通过计算对比修配件不需要修配的概率。结果证明新方法不但可以减小修配件的单面最大修配量,而且修配件不需要修配的概率大大增加,有效提高了生产效率。

为了解决弹簧成形送线精度不高的问题,对送线总成进行结构分析与受力分析,筛选出影响送线精度的因素,并设计正交试验对关键因素进行识别。依据正交试验识别结果,建立基于ABAQUS软件的弹簧成形送线精度仿真模型,以弹簧钢丝受到的垂向接触力与钢丝表面应力为指标对送线轮结构进行优化选择,同时对工艺参数进行调整

加工颤振是导致大型结构件加工精度和加工效率低下的重要原因,会导致加工表面质量缺陷,直接影响整机的使用性能。针对实际生产过程中大型结构件孔的镗削加工提出加工颤振检测试验方案,通过模态测试和加工振动测试试验定量分析出各加工系统部件的模态,并且识别出振动源,继而进行加工颤振改善试验研究,定量分析不同辅助支撑方式和夹紧力对加工颤振的影响,得出改善加工颤振简单而有效的解决方案。

诱导轮传统的制造方式是采用铸造成型工艺技术,铸造成品率很低,质量不能保证。针对某航空企业的生产要求,以UG NX12.0软件为平台,制订加工策略,通过UG/Post Builder软件开发专用的后处理程序,NC程序代码经过VERICUT仿真软件的优化和验证,无过切、少切和碰撞等情况发生。通过立式四轴联动加工中心进行整体铣制,设计科学、合理的加工工艺方案和工艺装备,实现零件的装夹、找正以及精加工,从而提高诱导轮的产品质量。

用户偏好;魅力因素;魅力工学;评价构造法;数量化理论Ⅰ类;汽车造型

悬架是汽车的重要组成部分,逆向设计是汽车产品开发的一种重要手段,通过对某电动车前悬架滑柱结构的逆向设计提出一种规范的悬架逆向设计思路。首先,做好逆向设计前期拆解记录、硬点分析和工艺分析等准备工作;其次,对点云进行编辑、拼接和过滤等处理,以获取良好的点云数据,并依据点云数据开展结构逆向建模,得到每个零件的逆向模型数据,使得拟合曲面与点云数据两者之间的误差小于0.5 mm;再次,对零件进行装配,并保证模型装配无干涉;最后,对结构重要尺寸进行测量,并根据实际需要对尺寸进行了圆整。结果显示,产品模型满足设计要求,为进一步产品开发提供了重要参考。

针对目前弯管行业折弯机需要在空间直角坐标系下实现弯曲不同口径、不同材料和任何复杂形状管件的空间折弯等小批量、多品种以及高效率生产要求,提出了一种基于极坐标法的矢量式空间弯管机的几何算法与系统控制的折弯方法。该理论的主要方法是:首先,根据折弯工艺要求建立结构几何模型和参数数学模型;然后,进行Trio运动控制器的系统开发;最后,进行人机界面的数字化折弯编程,完成数据的交互。通过实践应用证明,把多轴数字运动控制器和极坐标算法应用于弯管系统中,提高了弯管的成形质量、成形精度和加工效率,应用前景十分广阔。

为了解决钢结构损伤识别问题,基于希尔伯特振动分解（Hilbert Vibration Decomposition,HVD）算法,根据钢结构的低阶振动信息,提出一种基于HVD边际谱熵相对曲率的损伤识别方法。首先依据HVD理论,对采集的振动信号进行处理并计算其HVD边际谱幅值;然后结合钢结构特点分析各节点间HVD边际谱熵及其相对曲率的计算过程;与此同时,根据钢结构损伤工况,利用相对曲率进行损伤仿真计算和基于ZJ70型钢结构的模拟实验分析。结果表明:利用该方法识别钢结构的损伤位置简单易行,能够准确判断损伤单元的位置。

间隙放电状态检测一直是电火花加工中的重要环节之一,其在很大程度上影响着电火花加工效率和加工质量。在分析传统间隙放电状态检测方法的基础上,设计了一种基于Zynq平台集实时间隙电压信号采集与滤波、放电脉冲类型判别以及伺服控制于一体的检测与控制系统,该系统以Zynq的可编程逻辑（Programmable Logic,PL）部分实现间隙电压信号的实时采集处理和滤波与放电脉冲判别,并在Zynq的处理器系统（Processing System,PS）中设计模糊控制器用于伺服进给的控制。实验结果表明,该系统可准确判别放电脉冲类型,具有更好的实时性,可获得更稳定的加工过程。