牵引座是机车中连接车体和转向架的重要部件,承受并传递着机车的纵向力,因此牵引座的状态影响着机车的安全。针对牵引座正常、小裂纹故障及大裂纹故障这3种状态,提出了一种基于隐马尔科夫模型的状态识别方法:首先对机车牵引座运行的加速度信号进行特征提取,选取敏感的特征量组成隐马尔科夫模型的训练集与测试集;然后进行状态识别;最后以最大的似然概率对应的状态作为识别结果。结果表明,针对牵引座的3种不同状态,该方法的识别结果比K邻近算法有更高的识别率。

金属车削加工中往往会产生大量的切屑,造成资源浪费与环境污染。现有的切屑回收工艺大多针对已成形的切屑进行回收再利用,工艺繁琐,经济性差。作为一种新的切屑回收工艺,犁压-切削（Ploughing-Cutting,PC）工艺可以在正常车削过程中,将切屑直接转变为具有工业价值的槽形带材,生产效率高,回收成本低。采用控制变量法,在不同的切削速度vc、进给量f与刀具前角γo下,对T2纯铜管材分别采用PC工艺和传统切削（Traditional Cutting,TC）工艺进行了车削对比试验,并且探究了两者切屑的成形效果及工件被加工面的表面粗糙度。试验结果表明:2种工艺的切屑塑性变形程度及工件被加工面的表面粗糙度均随着切削速度vc与刀具前角γo的增大而减小,随着进给量f的增大而增大,采用PC工艺制备的槽形带材表面具有裂纹、褶皱等丰富的亚结构,在热交换领域具有潜在的应用价值;因此,PC工艺具有很大的发展潜力。

针对微量、无痛注射等研究需要,结合临床医学中注射的工作原理,采用硬件与软件相结合的方式,研究并设计了一种具有刺入速度可控、刺入角度可调和工作稳定等特点的注射器刺入力测试系统。实验采用标准砝码加力等方法对注射器刺入力测试系统的多项性能指标进行分析测试,得出该系统的灵敏度为0.003 V/mN,响应时间小于100 ms,最大迟滞误差为1 mN,重复性误差为±303μN。同时,为验证研发的注射器刺入力测试系统的测试效果,使用人造硅胶模拟皮肤在本系统上进行了带有不同型号针头的注射器刺入力测试实验,实验结果表明,所研制的注射器刺入力测试系统满足实际注射器刺入力测试的要求。注射器刺入力测试系统既可用于不同种类注射器刺入力的测试,也可用于其他领域微小力的精密测试。

为解决现有服务优选研究中不能很好地满足用户偏好这一问题,提出一种考虑用户偏好的云制造服务可靠度模型,并构建基于此模型的外协云服务优选新策略。首先对外协云服务可靠度评价指标体系进行了系统的阐述,给出可靠度模型所涉及的具体指标及其含义;然后在考虑用户偏好的基础上建立基于三角模糊数的偏好符合度求解模型;最后利用逼近理想值的方法求解候选服务的相对贴近度,加权求出最终的可靠度值为服务优选提供数据支撑。经实例验证表明,该优选策略能准确、高效地为用户优选出符合偏好的高质量外协云服务。

为了改善穿戴者使用下肢外骨骼的舒适度,提升产品竞争力,在TRIZ的理论基础上对下肢外骨骼进行了创新设计,根据TRIZ创新问题解决流程,确立下肢外骨骼设计原则,分别利用物-场分析与矛盾分析等创新工具解决下肢外骨骼刚性冲击与驱动器动力非线性输出的问题,得到一款包含助力与缓冲2种工作模式的下肢外骨骼,利用虚拟样机技术对下肢外骨骼进行运动仿真,通过对比仿真结果与人体运动标准数据,验证了设计方案的可行性。

针对目前油耗仪在小流量连续测量情况下存在的高成本问题,提出了采用双量筒切换计量的方式,用称重法实现对小流量油耗进行连续计量的解决方案,并研制了以C8051F120单片机为核心的低成本智能油耗仪。介绍了油耗仪的工作原理、硬件设计和软件设计。为了能更好地进行人机交互,设计了人机交互界面（Human Machine Interface,HMI）,用于计量显示、状态显示、报警与保护设置、参数设置以及状态调试。用户通过人机交互界面可以完成对油耗仪的控制,实现对油耗的连续计量。试验结果表明,在不同的平均消耗率下,油耗仪的综合误差在±0.5%之内。该油耗仪适用于电控发动机,在发动机台架性能试验中,不仅能较大地提高了发动机台架的试验效率,而且可以降低成本,具有广泛的应用前景。

针对基本差分进化算法自身的缺陷,提出一种改进的差分进化算法,通过突变策略的改进和人为增加扰动向量,使得改进的算法具有较快的寻优速度和较好的全局搜索能力。基于改进的差分进化算法,建立了复合材料传动轴优化设计程序。对复合材料传动轴开展了以层数和铺层角为设计变量,传动轴强度、临界屈曲荷载和临界转速为约束条件,质量最小为目标函数的优化设计。通过典型非线性多模态函数寻优试验和工程算例,验证了改进的差分进化算法具有较好的全局收敛性,复合材料传动轴质量进一步降低了13.2%。

以某款新开发的两挡机械式自动变速器（Automatic Mechanical Transmission,AMT）纯电动汽车作为研究样本,为兼顾纯电动汽车整车经济性和动力性需求,提出一种动力系统参数优化方案。以0～100 km/h加速时间、新标欧洲循环测试（New European Driving Cycle,NEDC）工况整车百公里能量消耗和一挡最大爬坡度为优化目标,将动力性以及变速器速比约束等指标作为约束条件,借助Isight多学科设计优化软件和Cruise软件建立集成优化模型,并选择带精英策略的快速非支配排序遗传算法对动力系统速比进行多目标优化。优化结果表明,速比优化后的目标车型整车经济性提升了3.19%,最高车速提高了17.55%,虽然0～100 km/h加速时间增加了0.53%,一挡最大爬坡度降低了13.15%,但整车性能更符合所期望的设计目标。

应用机器视觉检测技术对车速传感器焊点进行图像处理与检测,通过CCD工业相机进行图像的采集,根据图像的特点划定感兴趣区域ROI;分析椒盐噪声干扰的影响,采用中值滤波算法对焊点图像进行去噪;采用OSTU算法推导出最佳阈值并用阈值法进行图像分割;运用开运算算法去除因阈值分割生成的细小区块;调用Open e Vision软件算法函数库计算焊点区域面积;调试检测系统程序并进行实际生产试验,结果表明:检测系统对车速传感器焊点检测精确且高效。

以某小型电动汽车的轮毂为研究对象,建立了轮毂的三维模型,运用有限元软件ANSYS Workbench对其进行模态分析和静力学分析,获得轮毂前6阶固有频率、模态振型、等效应力云图和等效应变云图。并用锤击法对汽车轮毂进行了模态测试,得到轮毂的模态测试固有频率,结果表明,有限元分析固有频率与模态测试固有频率基本一致,验证了有限元模型的正确性。在此基础上,对轮毂结构进行了改进设计,通过对改进前后轮毂的固有频率、等效应力和质量对比分析可知,改进后轮毂的等效应力明显提升且轮毂质量减小,验证了改进方式的有效性。

为充分利用产品三维模型中丰富的特征信息,提高数字化装配效率,针对传统CATIA Automation二次开发方法对模型信息的提取深度、完整度不足等问题,提出一种改进的递归遍历算法,采用面向对象设计思路,开发自动化信息提取软件,基于二叉树前序遍历思想,深度优先,由根到枝,逐层递进,可对多层嵌套的复杂三维模型的装配和约束信息进行完整提取,有效提高三维模型信息利用率,为装配工艺规划奠定知识基础。通过某型号五六轴机械臂手腕的提取实例,验证了该方法的可行性。

基于流体体积（Volume of Fluid,VOF）方法和realizable k-ε湍流模型,对航空发动机双油路离心式喷嘴的主油路进行数值模拟,通过仿真与实验结果相结合对关键件的尺寸公差和配合尺寸进行了调整。通过实验加工出了不同尺寸公差的配合试件,并在不同工况条件下进行测试,对比主油路的雾化性能,验证燃油喷嘴关键件的配合精度对主油路雾化性能的影响,找到了导致燃油喷嘴出现油膜过厚、喷雾锥角偏大和流量偏小等性能不达标的影响因素,为优化航空发动机燃油喷嘴雾化性能和提高整套喷嘴性能一致性提供了参考。

研究了柴油发动机气门间隙异常对配气机构动力学性能的影响。对配气机构进行了多质量动力学模型计算,建立了配气机构的多体动力学模型,设置3种不同的气门间隙进行分析。分析结果表明:气门间隙变大会造成气门速度、加速度增大以及气门连接部件的冲击力增大,会使发动机产生异响;气门间隙变大也会使配气机构之间的接触力增大,加速凸轮轴的点蚀磨损,气门发生故障的危险系数增加;相对而言,排气门发生故障的概率远大于进气门。所进行实验的验证结果与模拟分析结果相同,从而证明了仿真模型的有效性;经过实验验证发现:排气门间隙过小将会使气门与活塞头部碰撞,造成活塞头部损坏。

针对圆形轮子在恶劣条件下越障性能差的特点,研究了一种轮式变形轮的越障性能,通过建立平衡条件方程,计算并分析了轮式变形轮轮缘上某点在变形前、后的支持力、摩擦力和总转矩,得到了轮式变形轮变形前、后该点支持力、摩擦力和总转矩的变化规律。结果表明,轮式变形轮变形后,轮缘与障碍物接触处的支持力和摩擦力比变形前有较大幅度的增大,证明该变形轮变形后有较好的越障性能。

矩形件排样的合理性直接影响着板材的利用率。考虑到板材下料中纤维方向和一刀切等工艺约束,结合实际作业中切割机器的刀缝限制,建立了板材原料利用率最大的矩形件优化排样模型,同时设计了不同切割方式下的规则算法进行求解。算例结果表明,不同切割方式下的规则算法能够得到板材利用率不同的矩形件排样图,且都能较快地得到最优解,为实际作业提供决策支持。

针对钻削过程中,深孔加工刀具磨损严重的问题,提出在BTA深孔钻刀齿的前后刀面上加工出不同尺寸参数的表面微织构的思路,制备了表面微织构BTA深孔钻;通过深孔钻削试验,分析了微织构宽度与微织构间距对BTA深孔钻刀齿钻削性能的影响,并检验了后刀面加工表面微织构的可行性,为表面微织构技术在深孔钻削领域的应用提供了基础依据。

滚抛磨块的优选是滚磨光整加工工艺方案制定的关键,针对目前滚抛磨块优选中存在的工作量较大、智能化程度较低等问题,提出基于专家推理的滚抛磨块优选模型。首先,根据实际加工的成功案例确定各特征值等级范围及隶属区间,并与滚抛磨块建立联系,利用产生式规则表示法建立区间值模糊规则;然后,通过层次分析法确定模糊规则中各特征属性的权重,并采用区间值模糊推理算法进行滚抛磨块优选推理机的设计;最后,进行了大量的实验仿真,并将推理结果与实际结果进行了比较。实验结果表明,该方法可用于滚磨光整加工工艺实施时的滚抛磨块优选,为新工艺的加工方案制定提供决策指导,提高了生产效率。

采用多重网格法进行了非牛顿流体的等温线接触弹流润滑和线接触热弹流润滑的数值计算,分析了热效应和不同圆柱滚子转速下的滚滑比对滚动轴承的圆柱滚子-轴承内圈摩擦副的油膜厚度和压力分布的影响;基于滚滑摩擦基础性能试验台,进行了试验并研究了不同圆柱滚子转速下滚滑比对圆柱滚子-轴承内圈摩擦副摩擦性能的影响。结果表明:滚动轴承的圆柱滚子-轴承内圈摩擦副的油膜厚度随着滚滑比的增大不断减小,随着圆柱滚子转速的增大不断增大,且线接触热弹流润滑工况下的润滑油的油膜厚度明显小于等温线接触弹流润滑工况下的油膜厚度;随着圆柱滚子转速的增加,油膜压力不断降低,当圆柱滚子转速较大时,油膜压力受转速影响较小;在不同的圆柱滚子转速下,圆柱滚子-轴承内圈摩擦副的摩擦系数随着滚滑比的增大而增大。

随着大数据时代的到来,制造业车间的各个制造工位所要监测的数据量愈发庞大,分布式数据采集与监测控制（Supervisory Control And Data Acquisition,SCADA）系统面临着通信压力大、上位机数据处理效率低等问题。基于边缘计算的理念,提出了一种单元化SCADA系统架构,在各个制造工位站旁进行分布式数据处理,再将处理好的数据按工厂需求进行合理分配,从而避免分布式SCADA系统所面临的问题。

为了提高电动扫路机吸尘效率,利用CATIA、ANSYS-Fluent等软件对吸嘴流道模型进行建模与流场分析,讨论各参数对吸嘴内部流场影响规律,提出了吸嘴结构参数优化方案,并对吸嘴进行气固两相流分析,得到砂粒粒径、风机负压对吸尘效率影响规律。研究结果表明:当吸管倾斜角为55°、前挡板倾斜角为65°时,吸嘴内部流场更加顺畅,系统能量损失较小,在满足吸嘴吸尘效率的前提下,找到风机提供最优的负压值。最后通过实验对吸嘴主进风口关键点静压值、风速大小与仿真数据进行对比,得到的误差在规定范围内,说明模型有效,仿真结果可信。

为解决适用于低速场合的永磁游标电机永磁体极数多的问题,通过提高电机的输出性能,提出一种新型交替极永磁游标电机拓扑。通过有限元法对比4种不同的励磁永磁体配置,研究Halbach阵列增强交替极电机输出性能的方式;针对齿槽转矩与输出转矩,对电机的结构参数进行优化设计;最后,分析该电机的电磁性能、气隙磁密和谐波分布。仿真结果表明:与传统交替极电机相比,该新型交替极永磁游标电机在反电势、气隙磁密、齿槽转矩、输出转矩和电机效率上有较好的性能,适用于低速大转矩的应用场合。

介绍了重型卡车盘式制动器制动力测试台的设计开发,包括机械结构的设计分析、控制器的选型编译和上位机控制程序的编写,其主要功能是测试重型卡车制动总成的制动扭矩和制动盘寿命。该新型摆臂式测试台,可以实现自动测试,并将测试结果自动记录成数据文件。在此测试台上对22.5寸盘式制动器的制动扭矩及制动盘寿命进行了测试。结果显示,该实验中22.5寸盘式制动器最大制动扭矩为23 500 N?m,与其设计质检数据相符;在寿命测试中数据显示平稳;制动扭矩测试误差为3.3%,测试台测试精度符合实验要求。

锭杆是纺织机械中应用量较大的重要零件,其制造精度直接影响成纱质量、生产效率和使用寿命。根据锭杆的结构特点,借助企业现有的ZA28-20型滚丝机,开发设计了锭杆校直装置,该装置由校直滚压轮和支承板组成,校直滚压轮的材料为GCr15,并且带有不同方向的锥度,能够与锭杆外形轮廓贴合,支承板不仅能和锭杆紧密贴合,而且前端具有防窜动装置。用该装置滚压荒磨后的锭杆,其超差率降低了近90%,锭杆质量显著提高,同时减轻了工人繁重的体力劳动,并且能有效地消除锭杆制造过程中各工序产生的内应力,使锭杆的使用寿命显著延长,有一定的推广应用价值。

在传感器技术应用领域中,具有优越延展性和敏感传感特性且适用于面接触感测的接触传感技术成为研究的热点之一。从面接触传感器的材料、结构等方面综述了国内外面接触传感器的研究进展及其在汽车轮胎检测、人体工程学及医学等领域的应用,并指出了目前面接触传感技术待解决的问题。面接触传感可通过新材料、新原理及新结构等先进技术手段的应用,来提高面接触传感系统的感测性能,为未来面接触传感技术朝着高性能、高适应性、可拓展及多功能化方向发展提供研究依据。

轻合金材料广泛应用在航空航天、汽车、船舶及化学工业等制造领域,而轻合金的螺纹连接性能直接关系到飞机、汽车和高速列车等的服务寿命,冷挤压加工技术对螺纹构件的使用寿命具有极其重要的作用。根据轻合金内螺纹冷挤压加工技术的研究进展,介绍内螺纹无屑加工的种类,综述了内螺纹冷挤压加工工艺参数中底孔直径、成形速度、刀具结构和类型以及润滑液对螺纹轮廓质量的影响现状,并阐述了加工工艺条件对内螺纹表层微观组织和力学性能的影响规律;基于轻合金内螺纹冷挤压加工技术应用前景,提出了将内螺纹冷挤压微观塑性理论和宏观塑性理论结合、从残余应力分析内螺纹抗疲劳性能以及利用塑性加工有限元技术辅助分析内螺纹冷挤压成形过程等发展方向。