现代制造工程

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铬掺杂碳涂层对滚动轴承性能影响

贾贵西, 杨海军, 李彬, 孙小捞

现代制造工程. 2017, (12): 1-4. DOI: 10.16731/j.cnki.1671-3133.2017.12.001

摘要 ( 873 )

PDF (3613KB) ( 520 )

应用非平衡闭合场磁控溅射技术,在滚动轴承接触表面制备出不同工艺参数的铬掺杂碳涂层,对铬掺杂碳涂层轴承的速度、振动、温升、自润滑及断油等性能进行了测试,对比分析了不同工艺参数铬掺杂碳涂层对轴承性能的影响。研究结果表明,该涂层不适合用于低速运转的轴承,中低速运转的轴承应选择碳含量较大的涂层,中高速运转的轴承应适当增加涂层中铬元素的含量;铬元素含量的适当增加可以提高涂层轴承的温升性能、抗温变性能和自润滑性能;该涂层轴承有良好的断油性能。

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柱塞泵故障的阈值自适应诊断方法研究

罗恒星, 谷立臣, 许睿, 焦龙飞, 赵鹏军

现代制造工程. 2017, (12): 5-10. DOI: 10.16731/j.cnki.1671-3133.2017.12.002

摘要 ( 434 )

PDF (4855KB) ( 321 )

为准确诊断轴向柱塞泵故障,避免因负载工况变化导致的虚警误判,提出多特征参量阈值自适应故障诊断方法。研究了该方法特征参量的选取、阈值区间的确定及变载工况下阈值自适应计算,定性地分析了该型柱塞泵的振动特性及故障机理,揭示了柱塞泵主要故障模式下的振动信号特征规律,实验结果表明,阈值自适应故障诊断方法能准确检测变负载工况下的柱塞泵配流盘磨损故障,为开展轴向柱塞泵可靠性评估及故障诊断研究提供了重要的理论依据。

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工序重用的非协调性及其配置性评价

闫栋, 刘健飞

现代制造工程. 2017, (12): 11-15. DOI: 10.16731/j.cnki.1671-3133.2017.12.003

摘要 ( 345 )

PDF (3671KB) ( 193 )

以实际汽轮机产品族的有向权重工序网络为研究对象,探索重用技术对工序协作的影响。实证表明,工序的(出、入)强度协调性同其相应强度具有近似的负幂律关系,这反映了工序协作的非协调性。基于强度非协调性,分析了汽轮机产品族工序对的正、反向强度协调配置性、工序协作的技术匹配概率,以作为配置设计的统计性经验依据。

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云制造环境下的新产品开发知识管理系统

尹翰坤, 邱磊, 尹超

现代制造工程. 2017, (12): 16-24. DOI: 10.16731/j.cnki.1671-3133.2017.12.004

摘要 ( 369 )

PDF (7626KB) ( 109 )

针对知识的流动和共享在新产品开发过程中起到的关键作用,以及云制造环境下新产品开发模式的发展趋势,分析了云制造环境下新产品开发知识的分类及属性构成,提出了一种云制造环境下的新产品开发知识管理系统,建立了其体系结构和服务运行模式,并对云制造环境下基于资源描述框架(RDF)的新产品开发知识本体建模和基于语义Web标准查询语言(SPARQL)的新产品开发知识语义查询两种关键技术进行了研究。最后搭建了一个基于云制造环境下的、面向汽摩零/部件新产品开发的知识管理系统,并进行了初步应用实践。

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电动机运行状态在线智能监测系统研究

谢锋云, 江炜文, 陈红年, 李钊, 唐宏兵, 张慧慧

现代制造工程. 2017, (12): 25-29. DOI: 10.16731/j.cnki.1671-3133.2017.12.005

摘要 ( 687 )

PDF (4380KB) ( 314 )

电动机是机械加工中不可或缺的必备工具,电动机在运转中常产生各种故障,为保证电动机运行安全,对电动机运行状态进行在线监测尤为重要。以三相异步电动机为研究对象,采用传感器获取电动机运行中的重要参数(振动、噪声、转速及温度等),由时/频域分析及能量分析等方法提取电动机运行特征量,构成特征向量,采用BP神经网络训练的方法建立状态识别模型,通过BP神经网络模式识别方法,判断电动机运行的状态,在此基础上,利用LabVIEW软件构建可视化监测系统,将电动机运行参数及状态实时显示在可视化界面中,完成在线智能监测。

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不确定概率下累计前景理论在质量和维护联合优化中的应用研究

方叶祥, 汤文成, 蒋南云, 樊树海, 钱庆, 吴顺, 杨奇

现代制造工程. 2017, (12): 30-37. DOI: 10.16731/j.cnki.1671-3133.2017.12.006

摘要 ( 326 )

PDF (5999KB) ( 129 )

针对设备不确定退化和质量波动展开联合优化研究,以最大收益作为优化目标。鉴于质量波动具有随机性,采用蒙特卡洛法模拟合格品概率,构造设备退化与不合格品概率间的关系,根据质量成本讨论维修决策的收益函数和损失函数,采用最大累计前景理论值作为维护时间阙值,讨论合格品概率、前景理论参考点和不合格品概率的惩罚值对决策方案的影响,并与期望效用理论做比较。实例研究表明:前景理论可以更好地界定维护时间阙值。

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基于刚柔耦合模型的重载搬运机器人动力学仿真分析与结构优化

苗登雨, 孙玉萍, 周新, 张志伟

现代制造工程. 2017, (12): 38-42. DOI: 10.16731/j.cnki.1671-3133.2017.12.007

摘要 ( 559 )

PDF (4159KB) ( 388 )

为准确分析重载搬运机器人结构设计的优劣,基于多体动力学软件ADAMS建立了重载搬运机器人的刚柔耦合多体动力学模型。由此模型对重载搬运机器人进行了重载搬运典型工况下的动力学仿真,分析了不同电动机控制方法的优劣,以及重载搬运机器人在动作过程中的振动偏移情况。根据分析结果对重载搬运机器人结构进行了改进优化,并结合优化后刚柔耦合模型的动力学仿真验证了结构优化的有效性。所应用的建模及分析方法简便可靠,提高了工作效率,具有一定的工程实用价值。

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机器人关节精密行星齿轮减速器关键生产工艺设计

马勰, 任传杰, 马修水, 李桂华, 叶凌箭

现代制造工程. 2017, (12): 43-47. DOI: 10.16731/j.cnki.1671-3133.2017.12.008

摘要 ( 376 )

PDF (4387KB) ( 153 )

基于机器人关节精密行星齿轮减速器的研发及产业化,优化了精密行星齿轮减速器齿轮加工工艺、行星架加工工艺、内齿圈加工工艺、装配及检测工艺。设计了产业化必需的高速数控干切滚齿机、干切滚刀、内齿圈拉刀、插刀、减速机效率测试台、疲劳寿命测试台等关键加工、检测设备及刀具。新工艺运行稳定,与原工艺相比,其生产效率提高了13.2%,不良品率降低了6.6%。

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工业机器人在电机外壳加工生产线上的应用

罗英俊, 张军, 宁玉红, 蒲德星

现代制造工程. 2017, (12): 48-53. DOI: 10.16731/j.cnki.1671-3133.2017.12.009

摘要 ( 369 )

PDF (5303KB) ( 324 )

为提高产品的数控加工效率及加工精度,对工业机器人上、下料技术、自动分拣技术及数控机床加工技术组合应用进行研究。针对加工对象,设计了机器人自动上、下料机构及加工成品自动码放系统,分析了FANUC机器人与数控机床的接口应用技术以及FANUC机器人与三菱PLC的CC-LINK总线通信技术。通过设计机器人自动上、下料的运行轨迹及通过iRVision 视觉系统实现加工成品的自动码放,使机器人与数控加工成为一体,实现零件加工过程的自动化和无人化。

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基于ZigBee+RFID的智能装配多机器人协作系统研究

戴卫军, 唐燕妮

现代制造工程. 2017, (12): 54-58. DOI: 10.16731/j.cnki.1671-3133.2017.12.010

摘要 ( 409 )

PDF (4300KB) ( 184 )

设计了一种智能装配多机器人协作系统,由ZigBee网络为通信和定位平台,配合RFID设备,以及一些机器人机械结构和硬件电路构成。采用RSSI定位和循迹相结合引导机器人行走,多机器人实时通信,协作完成工件的识别、抓取、搬运和拼装作业。阐述了系统功能和硬件结构的设计,分析了无线定位和协作装配的算法。实验证明,系统准确、可靠地实现了多机器人协作装配,可应用于提高机器人的智能程度和作业效率。

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面向需求的云制造资源虚拟化配置

陈维智, 江丽, 郭顺生, 杜百岗, 许文祥

现代制造工程. 2017, (12): 59-65. DOI: 10.16731/j.cnki.1671-3133.2017.12.011

摘要 ( 305 )

PDF (5799KB) ( 129 )

为提高云制造平台响应制造需求的资源分配满意度,在分析云制造平台活动链及相关制造资源虚拟化基础上,结合实际制造生产环节及不同制造单元差异性,提出以制造质量、制造成本、制造时间及制造资源利用率为目标的制造资源优化数学模型;结合遗传算法对参数的敏感性,运用变参数的遗传算法对优化配置模型进行实例化论证,验证了模型的合理性与实用性,为云制造资源配置问题提供一种解决方案。

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FDM彩色3D打印机控制系统的研究

郑喜贵, 黄子帆, 李俊美, 李欧阳, 马跃龙

现代制造工程. 2017, (12): 66-70. DOI: 10.16731/j.cnki.1671-3133.2017.12.012

摘要 ( 476 )

PDF (3543KB) ( 249 )

目前FDM 3D打印机存在成型件颜色单一的缺陷,为了解决这一问题,通过对现有挤出系统及传统配色标准的研究,提出了CMYKW的配色方案,并对标准G-Code指令进行研究。开发了控制电路板,通过打印实验,验证了CMYKW的配色方案及控制系统有效性。实现了彩色3D打印,为进一步研究彩色3D打印技术提供了一种解决方案。

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烟灰缸逆向建模及检测技术研究

翁剑成, 史文杰

现代制造工程. 2017, (12): 71-77. DOI: 10.16731/j.cnki.1671-3133.2017.12.013

摘要 ( 354 )

PDF (6183KB) ( 178 )

以机加工零件烟灰缸为研究对象,研究了双目激光扫描仪测量原理、主要误差情况及优化算法;采用优化后的高精度REVscan三维激光扫描仪对烟灰缸零件进行扫描,获得了烟灰缸零件点云数据;借助Geomagic Studio逆向建模软件和Geomagic Qualify检测软件实现了烟灰缸零件的逆向建模和数模比较,得到烟灰缸零件的色差检测和尺寸标定结果。通过烟灰缸零件的CAD图样和零件标定尺寸分析,可以发现烟灰缸整体的加工精度较高。该检测方法为质检部门人员控制产品质量提供了科学手段,具有重要的现实意义。

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一种基于Delta机器人的激光雕刻机

郑晓, 王君, 汪泉, 任军, 梁斌

现代制造工程. 2017, (12): 78-81. DOI: 10.16731/j.cnki.1671-3133.2017.12.014

摘要 ( 431 )

PDF (2821KB) ( 113 )

针对目前市面上激光雕刻机体积大、成本高和通用性差的缺点,设计一种基于Delta机器人结构的激光雕刻机,描述该雕刻机机械结构以及控制系统组成,以该雕刻机机械本体为研究对象,对其进行运动学求反解,推导出运动学反解方程。对样机进行精度分析,结果表明其精度满足激光加工系统的要求。

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某立式加工中心滚珠丝杠副反向间隙值的灰色预测

张丽萍, 李业农, 周小青, 赵建杰

现代制造工程. 2017, (12): 82-85. DOI: 10.16731/j.cnki.1671-3133.2017.12.015

摘要 ( 289 )

PDF (2736KB) ( 104 )

通过球杆仪对某立式加工中心同一位置进行定期检测,得到该加工中心Y轴反向间隙值的数据序列。将Y轴的反向间隙值的过去及现在已知的或非确知的情况视作一个灰色系统。按灰色系统建模法予以建模,通过累加生成得到单调递增的时间数据序列,据此建立灰色系统模型(简称系统模型)白化形式的微分方程,再通过残差模型的修正,进一步提高计算精度。修正后的灰色系统模型(简称修正模型)可用来预测Y轴的反向间隙值的变化规律,为该加工中心的后期检修及消除反向间隙提供依据。

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汽车排气消声器性能仿真分析与结构改进

彭菊生

现代制造工程. 2017, (12): 86-91. DOI: 10.16731/j.cnki.1671-3133.2017.12.016

摘要 ( 278 )

PDF (4689KB) ( 149 )

传递损失属于消声器本身的消声性能,通过理论建模并使用声学软件Sysnoise对一款汽车排气消声器的传递损失性能进行了仿真分析,发现该款消声器存在基频和高频消声能力不足;运用现代消声器设计理论对原消声器进行了结构改进,通过仿真分析发现改进后消声器消声效果明显;采用两负载实验法测出原消声器和改进后消声器的传递损失,与仿真预测值吻合良好。

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基于UG二次开发的三维标注信息动态显示研究

王敏, 张满栋

现代制造工程. 2017, (12): 92-95. DOI: 10.16731/j.cnki.1671-3133.2017.12.017

摘要 ( 339 )

PDF (3006KB) ( 106 )

针对目前UG软件存在的三维标注信息显示结构化问题,利用UG二次开发工具集UG/Open,通过标注信息和对应视图及图层的关联,以及信息类别的划分,实现了三维模型中标注信息的显示控制,从而方便了对三维模型的实际观察和信息理解。

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收缩管型压电式喷头微滴喷射仿真及实验研究

魏振先, 魏修亭, 郭翠平, 刘晓飞

现代制造工程. 2017, (12): 96-100. DOI: 10.16731/j.cnki.1671-3133.2017.12.018

摘要 ( 319 )

PDF (4339KB) ( 127 )

为探究收缩管型压电式喷头微滴喷射过程中内部流场变化规律以及微滴形成过程,利用Gambit软件建立二维轴对称有限元模型,基于Fluent动网格技术,采用VOF两相流模型,对微滴喷射过程进行仿真分析,研究了微滴形成机理。建立微滴喷射系统对微滴喷射过程进行实验,分析收缩管型压电式喷头工作时入口压强对尾滴、附着液滴形成的影响规律。结果表明:储液腔的振动边界运动引起内部压强变化,导致长液带形成,并断裂形成微滴;入口压强影响尾滴与附着液滴的形成;特定振动边界运动存在对应的可用入口压强范围。

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高速拉床突变负载工况的液压冲击仿真分析

桂珍, 柳波, 刘琪, 郭林林

现代制造工程. 2017, (12): 101-107. DOI: 10.16731/j.cnki.1671-3133.2017.12.019

摘要 ( 278 )

PDF (6426KB) ( 64 )

高速拉削因能够得到较高的表面质量而逐渐在制造工艺中得到重用。拉削开始和结束时,拉削力是突变载荷,必然会对高速拉床的高压大流量液压系统造成压力冲击,引起速度波动,进而影响拉削的尺寸精度和表面质量。基于拉床负载特性,利用AMESim软件对高速拉床液压系统的拉削过程进行仿真,分析了高速拉床在突变负载工况下,液压缸进油腔的压力变化和主溜板速度及加速度的变化,并根据仿真结果改进液压系统。结果表明:在液压缸的进油腔放置低压蓄能器能有效降低系统启动时的压力冲击;利用突变负载反馈PID控制,可以有效降低拉削开始和结束时的压力冲击和速度波动。

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导弹产品设计知识的表示与重用技术研究

王海巧, 徐伟, 张奔

现代制造工程. 2017, (12): 108-113. DOI: 10.16731/j.cnki.1671-3133.2017.12.020

摘要 ( 305 )

PDF (4708KB) ( 80 )

针对产品零/部件的设计大多基于以往成功的设计经验,研究了设计知识的合理组织和重用技术,提出一种基于实例推理的设计知识重用方法。首先,在基于实例检索各属性相似度的计算研究中,提出了属性类型为精确集和模糊集的混合相似度计算模型;其次,在研究属性权重系数中,为克服单一权重的弊端,兼顾了主观权重和客观权重的属性;最后,在全局相似度计算中综合应用了组合权重法和混合相似度计算法。通过导弹产品的设计案例,验证了所提出的混合相似度计算模型和权重系数计算方法的可行性和精确性。

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考虑刀具约束的作业车间调度研究

曹阳明, 周亚勤, 杨建国, 刘凯强

现代制造工程. 2017, (12): 114-118. DOI: 10.16731/j.cnki.1671-3133.2017.12.021

摘要 ( 288 )

PDF (4001KB) ( 85 )

为了解决车间刀具资源有限条件下的作业调度问题,首先分析考虑车间刀具约束的作业调度问题的特征,工件的工艺路线约束包括机床约束、刀具约束和工序时间约束,同时考虑机加工工序与非机加工工序,进行考虑车间刀具约束的作业调度数学模型的建立,目标是使系统完工时间最短;然后研究用于解决此生产调度模型的免疫遗传算法,实现其中的关键操作因子,包括编码、选择、交叉、变异,以及考虑刀具约束的解码等操作,得到满足车间刀具约束的生产调度方案。实例分析结果表明:与不考虑车间刀具约束的作业调度相比,通过改进的免疫遗传算法求解考虑刀具约束的作业车间调度问题,在实现对车间生产任务排产的同时,还能够考虑车间刀具资源的约束,可以在一定程度上避免在刀具资源有限条件下因刀具使用冲突而导致的停机问题。

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半刚性磨具主轴动态特性分析与修整试验研究

刘江文, 周建明

现代制造工程. 2017, (12): 119-124. DOI: 10.16731/j.cnki.1671-3133.2017.12.022

摘要 ( 305 )

PDF (5056KB) ( 173 )

为了提高轴承类零件内、外表面的轮廓精度,设计了一种新型半刚性磨削工具主轴结构,通过对主轴进行分析和模态试验,研究主轴系统频率和振型,得出半刚性磨具与主轴接触面刚度较差,导致主轴端面摆动弯曲的结论,为半刚性聚氨酯磨具主轴的优化设计提供了理论依据和方法。最后采用这种新型的半刚性聚氨酯装置进行修整试验,得到较好的表面粗糙度,验证了该方法的可行性和有效性。

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微细铣削的切削仿真与实验

周纯江, 刘建成

现代制造工程. 2017, (12): 125-132. DOI: 10.16731/j.cnki.1671-3133.2017.12.023

摘要 ( 345 )

PDF (8036KB) ( 188 )

利用金属切削仿真软件AdvantEdge对AL6061-T6和STEEL1018两种材料的微细铣削开展有限元仿真模拟,揭示微细铣削中的切削力、切削温度等变化规律,利用切屑的形成过程和切削分力F_x、F_y的不同变化规律,分析了最小切削厚度值。通过两种材料切削比能的变化,分析了微细铣削中存在的切削尺度效应现象。开展了微细铣削槽加工实验,分析了槽铣的加工表面形貌和切削力,为微细铣削工艺参数的优化提供依据。

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基于点集拓扑学涡旋曲面轮廓度误差评定

宋红滚, 刘国平, 刘建胜, 王轮

现代制造工程. 2017, (12): 133-138. DOI: 10.16731/j.cnki.1671-3133.2017.12.024

摘要 ( 283 )

PDF (4263KB) ( 78 )

对自由曲面的轮廓度误差进行评定是精密测量中的一个难点。在涡旋压缩机制造过程中,检测方面亟待解决涡旋齿曲面轮廓度误差评定问题。点集拓扑学运用于曲面轮廓的表述,具有原理清晰、数据处理简洁的特点,据此建立曲面轮廓度评定数学模型,结合涡旋齿曲面型线特征的分析,通过从空间坐标系的建立、点到曲面距离的计算、曲面平动与旋转等方面构建适用于涡旋齿曲面的最小二乘轮廓度误差评定算法。实例研究中,采用德国卡尔蔡司三坐标UMC550采集的点位数据应用到评定算法中计算轮廓度值,实验验证了基于点集拓扑原理构建涡旋曲面轮廓度误差评定模型算法的有效性及高精度,为自主开发涡旋型线检测专机中涡旋轮廓度评定软件提出了一种解决办法,具有较高的应用参考价值。

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面向绿色模块化的产品重设计方法

侯昆峰, 李中凯

现代制造工程. 2017, (12): 139-145. DOI: 10.16731/j.cnki.1671-3133.2017.12.025

摘要 ( 312 )

PDF (5105KB) ( 139 )

模块化设计有利于简化产品的制造和装配,降低供应链成本,提高产品的可维护性。而绿色模块化设计将拆解、回收等生命周期因素在产品概念设计阶段进行考虑,有利于提高产品的生命周期可持续性。针对传统绿色综合模块化和约束模块化不能处理产品重设计问题的不足,提出基于相似性和独立性分析的绿色模块化重设计方法。首先建立了9个零件间的环境属性指数;设计了基于相似性和独立性分析方法识别可进行重设计的零/部件;进而探讨绿色模块化设计指南;并采用模糊综合评价法进行设计方案的对比评价;最后以饮水机绿色模块化重设计为实例,证明了设计方法的有效性。

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基于响应曲面分析的垃圾气力输送系统检修口多目标尺寸优化

李征, 李佳, 杨伟, 梁静波

现代制造工程. 2017, (12): 146-149. DOI: 10.16731/j.cnki.1671-3133.2017.12.026

摘要 ( 288 )

PDF (3358KB) ( 88 )

基于响应曲面分析对垃圾气力输送系统检修口尺寸进行了优化,经过优化,现有检修口质量减少了32.2%。优化过程表明,以响应曲面分析为基础的多目标优化得到的结果与实际值有偏差,需要进行验算,必须在多目标优化结果的基础上,综合考虑响应曲面分析得到的优化尺寸和优化目标之间的关系才能得到最终的优化尺寸;最后利用拓扑优化方法对尺寸优化结果进行了验证,结果表明尺寸优化的结果已达到最优。

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定量泵负载敏感系统中三通流量阀的阻尼特性分析

罗艳蕾, 张明磊, 徐乔

现代制造工程. 2017, (12): 150-154. DOI: 10.16731/j.cnki.1671-3133.2017.12.027

摘要 ( 323 )

PDF (4384KB) ( 76 )

分析了定量泵负载敏感系统中三通流量阀的机械结构和调节原理。建立了三通流量阀中阻尼孔的特性分析模型与三通流量阀压力补偿过程中容腔压力变化的数学模型。用Matlab软件对三通流量阀中影响压力变化的主要结构参数进行了仿真,分析了三通流量阀的阻尼孔直径、阻尼孔长度、左腔容积以及阀芯开口流量增益对其左腔压力变化产生的影响,得出了再设计三通流量阀时阻尼孔、容腔体积和阀芯开口形式应选择合适的尺寸与结构的结论。为定量泵系统中三通流量阀的设计提供了理论依据。

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基于ADAMS的大型模锻液压机系统动力学仿真研究

李江波, 吴安如, 陈俊

现代制造工程. 2017, (12): 155-159. DOI: 10.16731/j.cnki.1671-3133.2017.12.028

摘要 ( 392 )

PDF (3907KB) ( 212 )

基于协同的思想,利用多种软件建立某大型模锻液压机的动力学模型。首先在SolidWorks软件中建立三维模型,通过软件接口导入到ADAMS软件中,建立刚体动力学模型;然后利用Patran/Nastran软件生成柔性体模态中性文件,导入到ADAMS软件中,生成刚柔耦合动力学模型,以研究刚柔耦合对系统动态特性的影响。理论仿真与实验分析结果表明,建立刚柔耦合模型可以更加准确地分析模锻液压机的动力学特性。

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轨道交通车辆轮对轴承内外圈全自动抛光除锈机的研制

卢桂云, 张洪河

现代制造工程. 2017, (12): 160-165. DOI: 10.16731/j.cnki.1671-3133.2017.12.029

摘要 ( 397 )

PDF (5279KB) ( 118 )

针对轨道交通车辆轮对轴承检修的需要,设计了轨道交通车辆轴承内、外圈全自动抛光除锈机。该除锈机设置有自动进、出工件机构,工件自动识别机构,内、外圆磨头,触摸屏,PLC电器控制系统和气动控制系统等,实现了对客车轴承内、外圈的全自动抛光除锈。