为获得理想的高温合金GH4169铣削力、表面残余应力以及表面粗糙度,提出了面向多目标的铣削工艺参数优选区间划分方法,设计了四因素四水平铣削正交试验;根据试验结果标准差计算了工艺参数对各优化目标影响的权重系数,并将多优化目标变换为综合优化目标;通过趋势图分析了各个优化目标随工艺参数增大的变化机理及趋势;按照所提方法确定了工艺参数优选区间,并通过实验进一步验证了优选区间的可靠性。

以一级减速齿轮副为研究对象,基于数字图像相关方法,提出了一种齿轮轴线平行度误差的光学测量方法。结合刚体运动学原理,计算了齿轮轴运动的旋转矩阵和平移矩阵,将齿轮轴端面目标点的坐标变化转化为齿轮轴线的方向向量和转角,确定了齿轮轴的空间姿态。结果表明:基于数字图像相关方法可以实现齿轮轴线平行度误差的非接触测量;同时,根据主、从动轮的转角和传动比,还可进一步获得齿轮副的传动误差曲线。

新型指向式旋转导向钻井工具中,连接偏心环组和导向轴的关节轴承的动力学特性是影响旋转导向钻井工具的导向稳定性和控制精度的主要原因之一。为获得关节轴承的动力学特性,分析导向角和井下温度对其动力学特性的影响,对关节轴承所受载荷进行了分析和简化,建立了关节轴承的有限元模型。在转速、径向载荷和井下温度共同作用下,基于动力学理论和有限元方法,通过数值模拟手段对关节轴承进行了瞬态动力学分析,获得了关节轴承应力、径向位移、径向速度和径向加速度的时间历程曲线以及动态特性。结果表明:随着导向钻井工具导向角的增大,关节轴承前4阶固有频率明显增大,第5阶、第6阶固有频率有微小增大,主振型为第3阶、第4阶对应的径向弯曲;关节轴承最大应力出现在外圈内表面,井深每增加1 km,最大应力增加约86 MPa。关节轴承径向位移波动峰值约为0.228 mm,0～0.25 s内,径向速度和径向加速度有较大波动,表明存在微小振动。研究结果对提高旋转导向钻井工具的控制精度和导向稳定性以及关节轴承的合理使用提供理论参考。

为解决具有可重入工序的有限缓冲区柔性流水车间排产（Re-entrant Flexible Flow-shop with Limited Buffer Scheduling,RFFLBS）问题,提出一种采用局部缓冲区容量动态预留方法与改进狼群算法相结合的求解方法。针对在RFFLBS过程中出现的死锁现象,提出一种局部缓冲区容量动态预留方法,以保证排产过程顺利进行。在标准的狼群算法的基础上,引入变邻域搜索的游猎行为和反向学习的种群初始化策略,增强在解空间的搜索性能,提高初始解质量。通过设计仿真实验,对改进狼群算法优化效果进行综合分析,并将局部缓冲区容量动态预留方法与改进狼群算法相结合,应用于RFFLBS问题求解,最后通过实例验证了该方法的有效性。

在手工装配程度较高、产品体积较大及多名工人在同一站位操作的混流装配生产线中,由于工人能力差异,导致工序实际加工时间不是严格符合标准工时。为实现考虑工人能力差异的多人共站混流装配线平衡,在考虑工序人数要求与工序优先顺序等约束下,建立多人共站混流装配线多目标优化模型,并采用遗传算法进行求解。最后通过工程实例求解与仿真,验证该方法的有效性。

为解决混合动力公交车以标准循环工况制定整车控制策略并不能充分发挥整车节能潜力的问题,通过实车采集该线路公交车真实运行数据,根据短行程划分、主成分分析及模糊C-均值聚类算法,构建能够反映此公交线路公交车真实运行的代表工况。采用MATLAB/simulink软件搭建整车控制策略,采用Cruise软件搭建对应的功率分流式混合动力整车模型,通过加载构建的真实运行工况,利用多岛遗传算法与非线性序列二次规划的组合算法对控制策略关键参数进行寻优。结果表明,整车控制策略优化后相比优化前,整车燃油经济性提高8.3%,并通过半实物仿真试验平台验证了所优化后的整车控制策略的合理性和有效性。

汽车车门在用户使用过程中由于频繁开闭,使得其开闭耐久性能已然成为评价汽车品质的重要指标,因此在前期开发设计过程中需避免车门在开闭耐久过程中发生疲劳破坏。以某车型前门为例,针对现有开闭耐久仿真分析方法不能准确预测车门疲劳寿命危险区域,导致车门开闭耐久台架试验时发生防撞梁焊点开裂、玻璃升降器安装点钣金开裂的现象,探索了车门玻璃开关状态、玻璃水切对开闭耐久仿真精度的影响。综合考虑车门玻璃开关状态和玻璃水切的影响,建立车门开闭耐久有限元模型,利用ABAQUS/Explicit求解器进行瞬态动力学分析,并基于车门瞬态应力在Ncode软件中进行开闭耐久钣金疲劳和焊点疲劳分析,仿真结果显示前门玻璃升降器安装点钣金疲劳寿命、防撞梁焊点疲劳寿命均不满足10万次的开闭耐久要求,这与前门开闭耐久台架试验开裂位置吻合,能够成功复现前门开闭耐久台架试验时的开裂现象,从而提升了车门开闭耐久仿真精度。目前新的仿真分析方法已应用于项目开发中,有效地节省了因车门开裂引发的模具重新开发费用,缩短了项目开发周期。?

为了帮助机械设计工作者加快熟悉一些常用的设计计算,并提高设计计算的速度和准确率,搭建了机械设计计算Web系统。系统采用B/S（Browser/Server）作为开发结构,ASP.NET MVC作为开发框架,集成了204个常用设计计算项目,其数据库包含超过300个数据表格用作帮助参数选用。每个项目所展现的清晰计算步骤和计算公式,辅以相关的图示、参数建议值等,能有效地为设计计算提供帮助。部分设计还可以导出word文件的设计报告,方便使用者对所做设计进行记录和保存。测试表明,此系统能有效提高设计计算的速度及准确率。

针对注塑模具加工特征的识别问题,提出了一种基于图匹配与规则推理的混合式加工特征识别方法。通过构建注塑模具零件模型的属性邻接图,并对属性邻接图进行分解,获取多个子图,与预定义的加工特征库中的加工特征进行图同构判断,完成加工特征的识别;为满足加工过程中的工艺性需求,对满足组合条件的加工特征进行组合,构造组合特征;最后通过规则推理完成加工特征的精确识别。通过具体实例验证表明,该方法能够有效识别注塑模具的加工特征,满足预期要求。?

可转位刀片周边刃磨削几何仿真是实现可转位刀片周边刃磨削机床数字化和智能化的关键技术,可用于在实际加工前验证刀片磨削的加工轨迹,提高NC加工代码在机床上的试切效率,并保证高速磨削过程的有效性和正确性。根据实际可转位刀片周边刃磨削系统,设计了可转位刀片周边刃磨削几何仿真系统的框架和运行流程,建立了磨削仿真环境。进一步开展了加工代码解析、仿真运动控制和刀片成形布尔运算等关键技术研究。采用C++语言和OpenGL开源图形库开发可转位刀片周边刃磨削几何仿真系统软件,实现了可转位刀片周边刃磨削加工虚拟仿真,为高档数控可转位刀片周边刃磨削机床的研发制造提供了技术基础。

现代医疗领域对小型精密器械的要求不断提高,针对传统医疗钻头的孔定位缺陷,提出了一种新型医疗Ti6Al4V钛合金钻头组件,应用有限元方法,通过仿真研究了医疗骨钻削中关键钻削参数（钻头顶角2Φ、进给速度Vf和主轴转速n）对钻削性能的影响规律,确定了最佳钻削参数。结果表明:关键钻削参数对钻削温度的影响程度依次为主轴转速n>钻头顶角2Φ>进给速度Vf,对钻削力的影响程度依次为进给速度Vf>主轴转速n>钻头顶角2Φ。综合分析得出最佳钻削参数组合为2Φ=125°、Vf=1.5 mm/s、n=800 r/min。研究结果为合理选用医疗钻头参数提供了一定的理论指导。?

衍生切屑存在于织构刀具的切削过程中,会引起切削能耗增加,研究衍生切屑形成影响规律有助于指导织构参数优化并抑制衍生切屑的产生。以正交车削45号钢为研究对象,织构类型选取为一条位于前刀面并平行于切削刃的线槽,工件材料模型采用Johnson-Cook本构模型。以织构参数（织构距离、织构宽度及织构边缘半径）为影响因素,分析衍生切屑应变强化和应变率强化与热软化之间关系及其对切削力的影响。结果表明合理的织构参数可以抑制衍生切屑的形成,进而减小了刀屑接触长度和切削力。

导轨热变形产生的形状误差直接影响机床进给系统的定位和导向精度,是高速、高精度机床进给系统热误差的主要误差源之一。为研究导轨副预紧力对导轨热变形的影响规律,以某高速五轴联动龙门加工中心X向进给系统的滚柱导轨副为研究对象,运用有限元及传热学理论,在合理模拟实际运行工况,考虑结合面接触热阻的基础上,准确计算热边界条件,借助ANSYS有限元软件建立其热-结构耦合模型,仿真分析不同导轨副预紧力状态下,导轨副的温度场及热变形情况。结果表明:导轨副预紧力的变化对导轨热刚度具有明显影响,对于高速、高精度机床导轨副,选取最大动载荷的5%为最佳预紧力。

针对如何提高绝缘陶瓷电解电火花微小孔加工稳定性以及改善加工效果,设计研制了跟踪电极装置,使其与工具管电极作同步运动,实现在加工过程中对工具管电极的跟踪,对阴阳极之间的电压起到稳定作用。展开对绝缘陶瓷电解电火花微小孔复合加工试验的研究,探讨并分析了3个工艺电参数（峰值电流、脉冲宽度和脉冲间隔）和2个非电参数（初始加工间隙和电解液浓度）对3个工艺指标（工件表面粗糙度、加工速度和电极相对损耗率）的影响规律。利用正交试验设计法,分析了以上各工艺参数对加工效果的影响,从中获取了最优工艺参数组合方案,从而使各个工艺指标达到最优平衡,实现了最优的加工效果。基于正交试验的结果,从3个工艺指标以及安全性角度综合考虑,由电极相对损耗率单一评价指标所获得的2个最优参数组合方案中,选择第一种方案作为绝缘陶瓷电解电火花微小孔复合加工的最优参数组合,即峰值电流为8 A,脉冲宽度为40μs,脉冲间隔为24μs,初始加工间隙为0.2 mm,电解液为浓度2%的NaCl溶液。?

针对某电装车间表面贴装技术（Surface Mounted Technology,SMT）生产物流系统在实际生产中存在的生产率低、生产线平衡率低以及堵塞率高等问题,采用Petri网建模方法,建立了相关生产线的Petri网模型。结合关联矩阵和状态方程的分析方法,验证了模型的有效性,使用Witness软件对模型进行仿真,找到了生产系统的瓶颈工序,并对系统进行了优化。优化后的仿真结果表明:模型的瓶颈工序被消除,并且生产线平衡率提高了将近20%。

针对MDEL900提梁机卷扬系统液压故障多样性问题,讨论了传统反向传播（BP）神经网络、粒子群算法优化的反向传播（PSO-BP）神经网络及遗传算法优化的反向传播（GA-BP）神经网络这3种常见诊断方法的优劣性。在AMESim软件中建立了卷扬系统的机电液模型,设置了变量马达、变量泵和阀两两之间的混合故障模型,以此获得故障诊断样本。将样本数据导入MATLAB软件中训练神经网络,使其在不确定工况的情况下,能根据系统最终输出数据判断系统内部损坏位置,并进一步研究不同诊断方法对故障诊断率的影响,为故障诊断的改良提供参考。研究表明,遗传算法和粒子群算法均可提高BP神经网络的诊断率。其中,遗传算法参数更多,可塑性强,但寻优算法较复杂,所需时间较长;粒子群算法参数更少,寻优方式简单,能更快速地找到最优解。

调角器是汽车座椅中的重要零件,传统设计容易出现疲劳失效,造成反复更改设计与浪费。基于设计失效模式与效果分析方法设计了某汽车座椅调角器的结构和座椅靠背回复用的平面涡卷弹簧,应用设计失效模式与效果分析方法识别和消除潜在的隐患,提出了流程化设计思路,以减少调角器设计的不确定因素。为验证纵向加载模式下座椅的强度性能,用有限元分析法对该汽车座椅调角器的关键零/部件平面涡卷弹簧外钩支架、椅背与椅座联接板强度进行校核,并通过试验进行验证。

为了解决传统方法对滚动轴承中振动信号特征提取效果不理想和PNN模型中的平滑因子没有合适方法确定,从而导致故障类型识别准确度不高的问题,提出了一种CEEMD能量矩和PSO算法优化PNN模型相结合的故障诊断算法,来改善特征提取效果以及提高诊断精度。首先通过CEEMD法,将振动信号分解为多个固有模态函数（IMF）,并对其进行时间轴的积分,从而获得能够较准确地区分不同信号特性的能量矩特征向量;其次,通过引入PSO算法来进行迭代优化,解决了PNN模型中的平滑因子具有任意性和不确定性的选取问题。通过MATLAB软件仿真结果可以看出,该方法能够较准确地提取振动信号的特征并对故障进行有效的分类,它的可靠性较PNN模型有所提高,诊断正确率可以达到98.5%。?

针对某型号长臂架混凝土泵车高压泵送油缸油口支座焊缝开裂的现象,分析了油口支座的结构特点,提出了新的油口支座结构优化方案。在ABAQUS软件中对改进前后油口支座焊缝的应力进行有限元强度对比分析;采集泵送油缸工作时的实际载荷谱,在FE-SAFE软件中对改进前后油口支座焊缝的疲劳寿命展开疲劳仿真对比分析。油口支座改进前后等效应力云图及疲劳寿命云图显示:支座结构形式的改进不仅能改善支座焊缝的应力分布,降低焊缝的应力值,而且能显著提高支座焊缝的疲劳寿命,在实际使用中效果良好。

齿轮润滑油作为润滑介质,其所携带的磨粒可以很好地反映齿轮的磨损情况。为了研究齿轮的磨损情况,借助齿轮磨损试验台,对齿轮疲劳寿命下齿轮润滑油的铁含量和颗粒度进行检测;对油液中的铁含量和颗粒度运用最小二乘法拟合三阶多项式的方法进行拟合及预测,实现对齿轮磨损量趋势的预测;分别以全齿啮合和半齿啮合两种状态为例对齿轮磨损量进行预测,误差结果均在9%以内,验证了该方法的准确性。试验结果表明,在齿轮疲劳磨损阶段,运用该方法可以对齿轮磨损量趋势进行预测。?

液力缓速器制动是目前车辆采用的主流辅助制动方式,其工作原理与流体传动机械中的液力偶合器类似。首先采用通过降低流体输送机械液压泵输送效率来提高能耗,利用泵的工作阻力来形成缓速器制动转矩的方案,设计了一款基于凸轮转子泵的液阻式液力缓速器;然后结合一款目标车型的具体参数,分析研究车速、缓速器几何尺寸、缓速器工作压力以及缓速器制动转矩之间的关系;最后进行了液力缓速器的样机台架试验,初步完成了液阻式液力缓速器的功能性验证。

为了改善立轴冲击式破碎机转子对物料的破碎效果,设计了二次加速型转子并提出采用正交试验、离散元仿真及回归分析相结合的方法对二次加速型转子的结构参数进行优化。首先,采用二次加速理论设计出二次加速型转子结构,建立转子关键结构参数对物料加速效果影响的仿真模型;在此基础上,以转子抛料速度作为衡量物料加速效果的指标,设计转子关键结构参数对抛料速度影响的正交仿真试验方案并开展仿真试验;然后,回归分析仿真试验结果,建立抛料速度与其影响因素的关系模型;最后,利用该模型对转子的结构参数进行优化。优化结果表明,转子内半径r=250 mm、转子外半径R=450 mm,导料板安装角α=40°、分料锥倾角θ=23°、冲击板滞后角β=3°及冲击板安装角δ=32.6°时物料加速效果最好,为立轴冲击式破碎机转子结构的改进设计提供了理论支持。?

为改善某型蜗杆断齿失效引起阀门执行器减速箱寿命严重不足的设计缺陷,通过解析解方法和有限元仿真分析方法对该蜗杆齿面接触应力及齿根弯曲应力进行了分析,并与材料的疲劳极限进行比较,验证了该蜗杆发生断齿的位置。结果表明,2种判别方法的结果与实际失效形式一致。在此基础上,对失效蜗杆断齿部位的宏观断口形貌、微观断口形貌进行了分析研究。所用相关方法可以为改型产品的优化设计提供参考。

针对教学、培训和企业等实际需求,设计研发了操作简单、易学的等离子板管综合切割机。介绍了该装置的结构、工作原理和实际应用。通过应用表明:该切割装置具有切割质量高、生产准备简洁、经济实用和节约能源等优点,实现了一机多用。?