齿轮在工作时,由于功率损耗和环境温度等原因,引起齿轮轮体及箱体的温度发生变化,影响齿轮传动性能。以直齿圆柱齿轮传动系统为研究对象,考虑齿面摩擦、齿侧间隙和时变啮合刚度等非线性因素,引入温度变化的影响,建立六自由度的齿轮系统非线性动力学模型,并采用4～5阶龙格-库塔算法对模型进行求解,结合分岔图、相图和Poincare映射图,分析温度变化和激励频率对齿轮系统动力学的影响。结果表明,温度变化对系统的影响与激励频率取值有关;系统随着激励频率的变化会表现出不同的动态特性响应,包括单周期响应、多周期响应以及分岔和混沌响应。相关结论为进一步改善齿轮系统的设计和安装提供了参考。

刀具切削钛合金时存在切削温度高、单位面积上切削力大等问题,微织构刀具可以有效减小摩擦力,减小切削力。通过正交实验法设计微织构参数,研究微织构参数对Al2O3/La2O3/（W,Mo）C无黏结相硬质合金刀具以及YG8刀具切削钛合金实验的切削性能影响。实验结果表明,合适参数的沟槽型微织构能有效降低Al2O3/La2O3/（W,Mo）C无黏结相硬质合金刀具和YG8刀具切削TC4钛合金的切削力,相同沟槽参数下,无黏结相硬质合金刀具的切削力明显低于YG8刀具的切削力;合适参数的沟槽型微织构能有效降低刀具刀屑界面的摩擦系数,相同沟槽参数下,无黏结相硬质合金刀具的摩擦系数大都低于YG8刀具的摩擦系数;沟槽深度10μm、沟槽间距100μm以及沟槽宽度30μm的沟槽参数下,切削钛合金时,无黏结相硬质合金刀具前刀面无明显磨损,后刀面只有边界磨损,YG8刀具发生崩刃,前刀面出现切屑的滞留。

针对具有很少甚至没有地标和缺乏良好照明条件的大型液化石油气球形储罐环境下,仅依靠里程计以及惯性测量单元的爬壁机器人定位精度较低,且存在较为明显的累积误差的问题,提出了一种新的解决方案,通过跟踪球形储罐表面焊缝相对于机器人的运动来改善机器人定位精度。首先,通过配备辅助光源,利用安装在机器人两侧的CCD相机进行图像采集,并实时对图像进行二值化处理,识别出焊缝特征区域并输出相应的检测信号,通过相邻时刻检测信号增量计算来估计机器人的相对位置;接着,提出了一种改进加权融合算法,用以实现各传感器之间的数据融合,该算法结合了自适应加权融合算法以及基于最小二乘原理的加权融合算法的优点,以对各加权因子重新分配权值的思想来对各个传感器数据进行最终融合,提高了测量精度以及动态适应性。最后,在实际环境以及虚拟环境下对该方法进行了实验评估,验证了该方法的有效性。实验结果表明,在没有良好照明条件及地标的球形储罐环境下,该方法可以保证爬壁机器人定位的准确性。

磁流变减振器和半主动悬架可以同时兼顾车辆操纵稳定性和行驶安全性,是目前汽车电子技术的研究热点。磁流变减振器的设计大多只考虑某一优化目标,基于Pareto集多目标方法和带精英策略的非支配排序遗传算法（the elitist Nondominated Sorting Genetic Algorithm,NSGA-Ⅱ）,以阻尼力和动力可调系数为优化目标,设定7个优化变量,构建了车用磁流变减振器多目标优化模型与实现算法。分析了7个优化变量对阻尼力和动力可调系数的设计敏感性,并通过有限元分析和试验验证优化解的可靠性。研究发现:阻尼通道间隙对优化目标影响最大,最大阻尼力和最大动力可调系数呈负相关关系。该多目标优化计算的最优解满足实际工程需求,证明了提出的优化方法快速有效,为磁流变减振器的设计提供了可靠的工具。

弹簧离合器具有结构简单、传递功率密度大的特点,但目前对其传扭失效特征尚不明晰。采用有限元数值计算方法,建立了2 000 kW弹簧离合器模型;重点研究了弹簧离合器的变截面弹簧间隙及其激发圈厚度等关键结构参数对离合器传扭性能的影响;分析了不同结构参数下弹簧内外圈应力以及弹簧离合器的传扭失效特征;实验测试了弹簧激发圈厚度较小时离合器传扭性能,验证了其打滑失效特征。研究表明:较大的弹簧间隙会降低弹簧离合器传递扭矩能力,导致其打滑失效;适当减小弹簧间隙,可提高传递扭矩能力,使应力分布更合理;减小弹簧激发圈厚度,激发扭矩减小,易导致弹簧离合器打滑。弹簧离合器传扭性能的研究,为弹簧离合器的优化设计提供了依据。

实际制造企业通常通过设置公共缓冲区的方法,以此缓解柔性流水车间有限缓冲区容量限制带来的生产堵塞问题,由于公共缓冲区的存在会提高柔性流水车间排产的复杂度,因此提出一种基于模拟退火的类电磁算法（Electromagnetism-like Mechanism algorithm based on Simulated Annealing algorithm,SAEM）与局部调度规则相结合的方法,用以解决这类排产问题。首先建立同时具有有限缓冲区和公共缓冲区的柔性流水车间数学模型;其次由于工件的转运时间代价不能忽略不计,设计局部调度规则来控制工件在生产线上的移动过程,减少转运时间代价对生产过程的影响;最后将引入模拟退火算法思想的类电磁算法作为全局优化算法并与局部调度规则相结合,对同时具有有限缓冲区和公共缓冲区的柔性流水车间进行排产。采用3种不同规模的实例数据进行仿真实验,实验结果表明:在与局部调度规则结合的前提下,SAEM在对优化目标和各评价指标的改善方面均优于标准类电磁（Electromagnetism-like Mechanism,EM）算法和紧致遗传算法（Compact Genetic Al... 更多

以麦芽糊精粉末和聚乙烯醇粉末为黏结剂,采用3DP法三维打印制备得到高分子材料坯件,经过加热预熔合后,采用超声波清洗机进行水浸法脱黏,采用称重法和拉曼光谱分析检测黏结剂去除情况,研究了水温、超声振动和浸泡时间对脱黏效果的影响。结果表明,水温越高,脱黏效果越好;有超声振动时,可明显提高脱黏效率;浸泡时间越长,脱黏效果越好。得到本研究试样的两种较为理想的脱黏方案,即40℃水温超声振动下浸泡9 h和50℃水温超声振动下浸泡6 h。

针对云制造系统中物流服务方案设计不足的问题,分析了云制造物流服务特点,以运营成本、运输成本和碳排放量最小化为目标建立数学模型,并利用非支配排序遗传算法（Non-dominated Sorting Genetic Algorithm-Ⅱ,NSGA-Ⅱ）对数学模型进行求解。以某区域汽车配件生产服务企业为例进行验证,结果表明,基于NSGA-Ⅱ的云制造物流服务方案设计方法合理、有效,为解决云制造物流服务问题提供了理论依据。

根据托举搬运的工况要求,设计了一种上肢外骨骼助力系统,该系统具有可穿戴、易操控、高随动及大承载等特点。根据人体上肢结构、运动的特点,采用集成化设计方法建立了上肢外骨骼助力系统的Inventor模型,设计了能托举搬运40 kg重物的上肢外骨骼助力系统,并对框架式机械臂、多级转阀式肘肩关节、转阀驱动机构进行了较为详细的分析说明。对上肢外骨骼助力系统的助力原理进行了分析,并对其创新点进行了总结归纳。为了提高上肢外骨骼助力系统的安全性,利用ANSYS Workbench软件对其关键零/部件进行强度分析,分析结果表明上肢外骨骼助力系统的关键零/部件强度符合安全要求,保证了使用的安全性,并为后期的进一步优化设计提供了设计参考。

为提高分布式电动汽车在高速转向工况下的稳定性,针对分布式双电机后驱系统进行转矩分配研究。根据横摆力矩得到汽车转向时左右驱动轮驱动力矩,再对横摆角速度、质心侧偏角与附加横摆力矩关系加以分析,得到横摆角速度误差值及质心侧偏角误差值,并以两个误差值为双输入,附加横摆力矩为单输出,进行模糊控制,并对附加转矩施加至左右驱动轮的方式进行判断。利用Carsim软件与Matlab/Simulink软件联合仿真对结果进行验证,结果表明:经过模糊控制及输入判断的附加横摆力矩施加到驱动轮后,使得分布式电动汽车在高速转向工况下拥有良好的稳定性。

金属板上各孔冲裁顺序直接影响数控冲床冲裁加工时的生产效率。针对目前传统数控冲床加工路径算法单一、加工时间长及路径长度偏大等问题,提出一种基于有选择的最近邻算法和改进蚁群算法的加工路径优化方法。该方法对常见的矩形高密度冲孔板采用最近邻算法,对非矩形阵列分布的孔形采用改进的蚁群算法。实验结果表明,优化后的加工路径在长度及计算时间上取得了较好的效果,提高了冲床加工的效率。

为解决打磨机械臂在加工过程中轨迹移动和末端接触力的控制问题,讨论了一种自适应阻抗算法,能够实现力和位置的柔顺控制,并保证系统的运动稳定。同时引入模糊控制理论,对阻抗参数进行实时调整。以简化模型二自由度机械臂为例进行仿真实验。仿真结果表明,模糊自适应阻抗算法能够较为准确地控制机械臂末端的接触力,降低系统的超调,改善实时性,可以提高打磨机械臂的工作效率,在一定程度上满足打磨的精度要求。

为提高微电子封装材料的散热性能并保留其良好的电绝缘性能,以环氧树脂为基体,二氧化硅包裹纳米铜粒子（SiO2-Cu）为填料,采用机械混炼法制备了芯片封装用SiO2-Cu环氧树脂复合材料。采用SEM和TEM研究了SiO2-Cu纳米粒子在环氧树脂中的分散情况;研究了填料对复合材料导热系数、热膨胀系数（CTE）和力学性能的影响。结果表明:SiO2-Cu纳米粒子在环氧树脂中分散性良好;复合材料的导热系数随SiO2-Cu纳米粒子填充量的增加而增大,填充量（体积分数）超过25%时导热系数开始下降,SiO2-Cu纳米粒子适宜用量为总体积的25%;随着填料的增加,复合材料的CTE减小;当SiO2-Cu纳米粒子填充量为25%时,用于芯片封装材料时具有良好的抗冲击性能和较长的电迁移失效时间。

在对锥体连接钎杆和整体钎杆2种典型小钎杆的应力传播模型进行理论分析的基础上,通过Hopkinson压杆试验系统对这2种钎杆杆体中部和钎头端部进行了动态应力测试。测试结果表明:2种钎杆杆体中部应力幅值基本没有差异,但锥体连接钎杆接头处具有30%的应力波反射,而整体钎杆没有;整体钎杆钎头端部最大入射应力波幅值的平均值比锥体连接钎杆的相应均值高出23%,使得整体钎杆的凿速比锥体连接钎杆的要高,但其损坏更快,预期寿命只有锥体连接钎杆寿命的18%,故整体钎杆更适用于软岩钻孔作业,而锥体连接钎杆更适用于硬岩钻孔作业,该试验研究为技术人员如何选用钎杆提供了理论指导。

绿色制造中的工艺方案选择是一个复杂的多目标决策问题。由于机械加工过程存在不确定性,目标值往往不是一个确定的数,而是一个变化区间,所以用区间数表示更加符合实际。为此,提出一种基于区间数的机械加工工艺方案多目标稳健决策方法,首先建立了多目标稳健决策体系;然后结合区间数理论,建立了多目标稳健决策模型;最后以阀体机加工过程的4个不同工艺方案为例,验证了该模型的可行性和实用性。

以316L不锈钢金属粉末为原料,利用激光选区熔化成型技术试制某潜水泵用叶轮。针对水泵叶轮激光选区熔化成型加工中出现的几何误差,分析水泵叶轮出现几何误差的原因。通过设计工艺试验,探究水泵叶轮在激光选区熔化成型加工中几何误差的产生规律,建立水泵叶轮的几何误差模型,确定引起水泵叶轮成型精度的主要因素有:切片处理产生的误差、激光深穿透产生的误差、外边框凸起产生的误差、材料收缩变形产生的误差、粉末的杂质引起误差和成型缸升降产生的误差,采用后处理和补偿成型缸位移量,解决水泵叶轮几何误差。研究结果表明:当成型缸位移量为0.028 23 mm时,所成型的水泵叶轮加工精度符合制造要求。

履带装置对工程机械性能和寿命至关重要。以履带核心部件——链轨节与轴套的过盈配合压装过程为分析对象,借助ANSYS有限元分析软件并利用单因素法进行了静力学仿真分析,计算出不同过盈量下配合面接触应力和塑性变形的数据,得到链轨节与轴套的过盈配合应力分布情况。结论显示,链轨节与轴套的过盈配合过盈量超过0.39 mm时链节发生塑性变形,而通过增大径向实体尺寸可减小链轨节薄弱处变形和应力数值,一定程度上可提高履带可靠性。研究结果和实施为一般的非对称包容件的过盈配合提供一种新的方法和数值参考。

针对汽轮机叶片加工精度要求高、精锻模具误差补偿难度大以及加工效率低等问题,以某型号汽轮机叶片为例,利用DEFORM-3D数值模拟软件分别对叶片精锻模具Z=5 mm叶根截面、Z=35 mm叶身截面以及Z=75 mm叶尖截面在不同锻压步数下的弹性变形进行了模拟分析,得出精锻模具型腔曲面变形规律。基于数值模拟结果,提出利用反向迭代补偿与黄金分割相结合的方法来修正精锻模具型腔。以该汽轮机叶片最大允许误差80μm为迭代目标,采用黄金分割法调整迭代区间,对各迭代点进行仿真,确定最优修正系数为0.94,最后得到满足终锻叶片精度要求的合理模具型腔,大大提高了模具设计质量与效率。

为了考察和对比喷丸（SP）和激光喷丸（LSP） 2种表面强化技术对金属零件的强化效果,以30CrMnSiNi2A钢为试样,进行喷丸和激光喷丸强化处理试验。试验结果显示,2种强化试样的残余压应力和硬度都有较大的提高。分别测定了喷丸强化和激光喷丸强化试样在同一应力水平下的疲劳寿命,并运用扫描电镜分析了两者的疲劳断口。试验结果表明,激光喷丸强化试样中值疲劳寿命是喷丸强化试样的1.11～2.75倍,激光喷丸强化比喷丸强化在提高金属零件表面性能方面的效果更佳。

为了解决传统图像处理方法对于铸铝材料表面缺陷检测通用性不高、准确度低等问题,研究了一种基于Mask R-CNN神经网络的缺陷检测系统。首先,采用自主研发的缺陷检测装置采集柱塞式制动主缸内槽表面图像,对其进行预处理,制作成Microsoft COCO格式数据集;其次,搭建适用于该数据集的Mask R-CNN神经网络结构,并绘制训练过程损失函数与平均精度均值曲线;最后,将检测结果与基于SVM和Faster R-CNN模型的检测结果进行比较,统计了3种神经网络模型的单图检测平均时间和识别率。试验结果表明,在相同样本条件下,该方法的识别率比另外2种方法高,达到了93.6%,能够更精确地检测柱塞式制动主缸内槽的表面缺陷。

针对目前国内重型卡车（简称重卡）轮毂轴承总成检测设备尚未成熟,人工检测精度不高、效率低下等问题,详细阐述了重卡轮毂轴承总成轴肩及内径尺寸检测机的主要结构、关键检测位置等重要组成部分,并从主要检测工艺流程出发,设计了一款适合该检测机的控制系统,重点设计了该控制系统的硬件、软件部分,并对控制系统的关键部分进行布线组装;应用该检测机进行在线自动检测。从调试检测结果发现,该控制系统运行稳定,能够准确根据设置的标准参数检测到重卡轮毂轴承总成轴肩宽度及轴承安装孔内径尺寸,并且判断工件尺寸是否合格,验证了该控制系统设计的可行性。该检测机目前已在企业的智能装配线中使用,基本满足企业自动化生产要求。

根据金属选区激光熔化成型设备的工作原理和控制要求,设计了以MCP控制平台为核心的控制系统。介绍了MCP控制平台的主要接口及其与激光器、振镜和步进电动机等主要执行元件的硬件连接;详细阐述了MCP控制平台主要配置开发过程,给出了激光扫描、铺粉、成型仓环境控制和人机界面（Human Machine Interface,HMI）信息交互等主要工艺的控制方式。经样机生产验证,该控制系统硬件结构简单,基于API函数的脚本开发方便快捷,系统研发周期短,运行稳定,适合工业化应用。

介绍了电缸综合性能测试系统的结构及其控制系统。运用电缸综合性能测试系统,可在一个工位上全自动完成电缸的推力、拉力、行程、静负载和霍尔信号等多个性能的测试。运行结果表明:电缸综合性能测试系统运行稳定、高效,测试所需时间由原来手工测试的180 s缩短为40 s,效率提高3倍以上。该系统已应用于电缸生产企业且效果良好,具有很高的实用价值与良好的市场前景。

空铁作为新型交通方式得到了迅速发展,为实现空铁线路中Y形立柱金属结构的轻量化设计,对线路中的Y形立柱进行了参数化建模,并充分考虑其结构刚度、强度及支腿稳定性对线路安全性的影响,利用ANSYS有限元分析软件分别运用零阶优化方法与多层优化设计方法对Y形立柱金属结构进行优化设计。由优化结果可知,在满足设计要求下,与优化前相比采用零阶优化方法与多层优化设计方法的金属结构重量分别减轻了11.3%和13.8%,在支腿稳定性校核中分别降低了12.1%和24.4%,使结构更加趋于安全。综上所述,多层优化设计方法更适合对Y型立柱进行优化,基本满足降低金属结构重量,提高支腿稳定性的要求。

电机作为电能转换的重要部件,其性能的好坏直接影响多个领域的发展。电机性能测试是保证电机质量的关键环节之一。传统的电机性能测试试验方法对测试人员的能力和精力要求很高,造成试验成本居高不下。针对新能源汽车等使用的永磁同步电机稳态性能测试问题,包括初始旋变角度、空载异响、反电动势及加载性能等,搭建测试硬件系统,并开发由上位机和下位机组成的测试软件。该软件操作简单、高效,完全消除了人为因素影响,保证了测试数据的客观性和准确性,实现了多种不同型号电机的稳态性能测试,满足了EOL下线测试的需求。测试软件操作界面方便实用,数据字典功能避免了频繁烧写程序的麻烦;模块化程序可移植性高、便于功能扩展及维护,能够大大缩短电机性能测试系统开发周期,有较大的推广意义。