基于simulationX的锥齿轮传动系统建模仿真与分析

针对特种车辆传动系统关键组成部件桥传动箱,通过分析其具体组成结构以及各零部件之间的关系,结合经验将模型简化为相对应的分系统模型,在SimulationX系统中通过构建各个分系统模型间的关系,并将零部件的关键工艺参数赋予各分系统,最终建立桥传动箱系统模型。结合桥传动箱实测数据及物理试验相关标准,对系统模型的参数进行调整并仿真桥传动箱的基本性能,从而验证系统模型的准确性。在无需开展大量物理试验验证的前提下,快速实现复杂工艺条件和参数的优化,为企业新产品研发试制提供了科学有效的方法,为企业转型进入新领域同样提供了有力的支撑,能够支撑企业实现产品快速研发制造,缩短周期、降低成本,并进一步提高产品质量和可靠性,为企业带来巨大的经济效益。

特种车辆传动产品系统建模与仿真分析

针对目前特种车辆装配参数优化手段少导致工艺指导性需要进一步提升的现状,以特种车辆复杂传动系统为对象,应用SimulationX软件开展建模仿真分析工作,建立了典型传动产品的系统模型,包括变速器模型、液压系统模型、控制系统模型等,在此基础上,将软件自带的故障模型添加至建立的系统模型中,基于建立的系统模型及故障模型进行传动系统可靠性分析,并针对试验过程进行了模拟仿真。通过研究表明了利用SimulationX软件构建系统模型具有可行性,通过建立系统模型进行仿真可以实现传动产品性能的预测,说明在在一定程度上可以通过虚拟试验代替物理试验进行装配关键参数的优化,这将大大的节省装配参数优化的时间。

探索智能制造模式和方法满足我国特种车辆及其传动系统发展战略需求

2015年9月30日，“特种车辆及其传动系统智能制造国家重点实验室”获批建设，实现了兵器工业集团和内蒙古自治区国家重点实验室零的突破。实验室依托单位为内蒙古第一机械集团有限公司。实验室始终按照国家中长期科技发展战略，瞄准国内外特种车辆及其核心系统与部件智能制造技术发展方向，探索智能制造的模式和方法，针对特种车辆、大功率自动变速器、液力机械综合传动、新能源客车传动等方面的国家战略需求，开展应用基础与关键共性技术研究，重点解决我国特种车辆及其传动系统智能制造关键技术难题，为我国高端装备制造提供技术支撑体系和创新平台。

车辆载人空降的试验与仿真研究

随着现代战争模式的发展,载人空降技术受到越来越多的重视,空降载荷下乘员的安全防护是载人空降的核心问题之一。为此,开展车辆载人空降试验,测试车辆结构响应和乘员损伤响应;建立整车和乘员约束系统有限元模型,采用整车加速度边界施加到乘员约束系统上的仿真方法开展车辆载人空降仿真;结合试验和仿真结果,研究空降冲击下车辆结构的动态响应特性及乘员损伤规律。针对触地速度、悬架弹簧刚度、阻尼参数和坐垫参数4个结构参数,以乘员下胫骨力、盆骨加速度、动态响应指标为指标,进行单因素仿真分析和正交试验仿真分析,研究空降冲击下4个结构参数对乘员损伤的影响规律。研究结果表明:采用的仿真方法能够较好地反映空降冲击下的车辆结构响应和乘员损伤响应;空降冲击下,乘员易受损部位主要有下肢、盆骨和腰椎,其中下肢损伤主要由地板直接冲击造成,盆骨和腰椎损伤由通过车体-立柱-座椅传递到乘员上身的冲击造成;触地速度对乘员损伤的影响最为显著,悬架弹簧刚度、阻尼和坐垫硬度也在一定程度上影响了乘员损伤程度;该研究成果有利于理解空降冲击下车辆结构动态响应特性和乘员损伤机理,对载人空降车辆的设计具有一定的指导意义。

基于虚拟现实技术的特种车辆板类零件生产线仿真与分析研究

针对特种车辆板类零件生产线布局规划方案,利用虚拟现实技术,基于IC.IDO和Flexsim系统构建了直观的虚拟现实生产线仿真优化评审环境,在IC.IDO系统开展了生产线三维建模、生产线布局设计与仿真以及生产线虚拟运行仿真技术研究,在Flexsim系统中开展了仿真方案分析、仿真模型建立以及仿真结果分析等技术研究。最后将2个系统的仿真相结合综合评估生产线布局和生产能力,对生产线的总体布局规划、设备及工装布局、产品工艺流程、生产节拍进行了分析,发现了生产流程中存在的物流及节拍不合理之处,及时对生产线规划方案进行了调整,并确定了最优化的生产线布局设计方案,避免了边建边改等问题,为生产线建设方案评审提供了技术支撑,从而实现了平衡生产能力、优化资源配置、提高生产线的建设效率和质量。

制造车间仿真系统中运输设备碰撞问题的解决方法研究

随着计算机仿真技术的快速发展,越来越多的企业或科研机构应用仿真技术进行系统的仿真与优化研究,提前验证系统设计方案,量化评估系统能力,实现系统的优化升级。可知,仿真效果的真实性直接影响着仿真结果的可信度。针对某企业部件装配生产线,应用Flexsim系统仿真软件对其进行了建模仿真,针对仿真模型中存在的运输设备碰撞问题提出了一套全新的解决方案,并应用Flexsim软件对方案进行了仿真验证,证实了该方案的可行性。

基于IC.IDO的特种车辆人机工程分析与优化

本文从某特种车辆驾驶室设计需求入手,结合驾驶室设计三维模型,采用沉浸式虚拟现实系统,使用IC.IDO人机分析模块对驾驶的可视性、可达性和舒适性进行了人机工程分析,验证驾驶室设计是否合理,为产品设计提供一定参考。

钢丝螺套自动安装系统设计及应用

为了减轻车辆重量,关键零部件大多采用铝合金材料,为了提高铝合金零件的螺纹使用寿命,使用新型内螺纹紧固件钢丝螺套成为了常用的方法,钢丝螺套的安装质量会影响到车辆的整机性能。目前钢丝螺套多采用手工安装方式,安装质量和效率需要进一步提升。本文针对钢丝螺套自动化安装的需求,开展自动安装系统工程化设计,该系统能够实现两种典型零件、4种规格钢丝螺套的自动安装,并且能够将安装的扭矩、深度及安装结果照片等进行存储,为质量追溯及工艺参数优化提供了基础,经过箱体、轴承座零件的钢丝螺套安装验证,能够实现钢丝螺套安装质量和效率的提升及质量追溯。

基于有限元技术的疲劳裂纹扩展方法研究进展

疲劳裂纹是引起工程结构断裂失效的重要因素之一.目前疲劳裂纹扩展的有限元仿真商业软件有ANSYS、ABAQUS、FRANC3D、ZENCRACK等,这些软件为疲劳裂纹扩展过程的研究提供了有力支撑.本文对目前疲劳裂纹扩展的有限元仿真方法进行了综述.阐明了疲劳裂纹的定义以及研究疲劳裂纹扩展行为的必要性;介绍了三种用于模拟疲劳裂纹扩展的有限元方法:扩展有限元法(XFEM)、内聚力模型(CZM)和虚拟裂纹闭合技术(VCCT);分别总结了三种方法的基本理论和核心思想,对三种方法的应用与发展进行了分类归纳;最后对三种有限元方法进行分析,指出每种方法各自的优势及目前存在的局限性,并对疲劳裂纹扩展有限元仿真技术的未来改进方向给出了建议.

浅埋爆炸下考虑乘员安全的防雷底板设计理论模型

浅埋爆炸载荷下,为更好地开展装甲车防雷底板设计,建立了考虑附加质量-弹簧-阻尼系统的均质梁动态响应理论模型,并采用有限元仿真分析进行验证,理论与仿真结果吻合良好。基于所建立理论模型,分别讨论了炸药质量、均质梁屈服强度、弹簧刚度、阻尼系数和边界条件对均质梁中点和质量块峰值位移、速度、加速度的影响。结果表明:随着TNT质量增大和均质梁屈服强度减小,均质梁中点峰值位移、质量块峰值位移、速度、加速度都增大;当弹簧刚度相同时,随着阻尼系数的增加,均质梁中点峰值位移减小,质量块峰值加速度增大;当阻尼系数一定时,弹簧刚度对均质梁中点的峰值位移和质量块峰值加速度影响较小;针对不同弹簧刚度,选择适当的阻尼系数可以降低质量块峰值速度。

钢丝螺套装配神经网络自适应扭矩跟踪控制系统研究

钢丝螺套装配过程是一个典型的非线性和动态过程,传统的装配控制方法难以保证自动装配质量的可靠性和一致性。系统的轻微扰动即会使装配力矩产生大幅波动,从而引起跳扣、卡滞等。针对以上问题,提出一种基于自适应神经网络的扭矩跟踪控制算法。该算法利用动态神经网络对装配系统进行离线辨识,解决被控制对象变化引起的失稳问题。在装配过程中,动态神经网络通过在线学习,进一步提高辨识精度;同时利用RBF神经网络调节装配的速度,实现钢丝螺套装配力矩的在线自适应控制。动态神经网络和RBF神经网络协同进行在线系统辨识和实时控制,保证控制系统的控制参数最优化。最终针对钢丝螺套装配过程的近似模型进行仿真实验,结果表明,所提出的神经网络自适应控制系统具有良好的自适应、自学习能力。该方法能够有效提高钢丝螺套装配的质量和稳定性。

一种基于协同进化的流水线向Seru系统转化方法

Seru生产系统是一种被广泛应用于电子制造产业的新型生产模式,但由于流水线向Seru系统转化问题(Line-seru conversion)包含有Seru构建与Seru调度两个相互耦合的子问题,现有算法难以在同时兼顾解的质量与计算效率的情况下对问题进行求解.因此,本文针对流水线向Seru系统转化问题的特点,提出了一种协同进化算法,即在进化算法中加入了协同机制,将Seru构建与Seru调度子问题作为两个子种群利用该机制进行协同进化,从而弥补了现有算法的不足.并且,本文还针对问题特点设计了个体基因编码方式,从而使规划获得的Seru生产系统具有更优的生产性能及均衡性能.实验表明,采用加入了协同机制的进化算法比传统解决流水线向Seru系统转化问题的方法具有更好的性能,本文所提的方法在最小化产品流通时间和劳动时间有较好的性能表现,并且具有较高的计算效率.

基于六轴机器人的零件自动化清洗系统设计

传统的零件清洗方式一致性较差,清洗质量难以保证,零件自动化清洗工艺是一种高效、环保的清洗工艺,其可以从根本上解决人工清洗周期长、难度大、质量一致性差等问题。以六轴机器人清洗零件的工艺流程为研究要点,提出了基于六轴机器人的零件自动化清洗系统整体布局,阐述了六轴机器人清洗系统方案,重点论述了机器人系统、上下料输送系统、清洗系统和干燥系统等的设计要点。相比传统清洗机,六轴机器人清洗机具备更多的技术优势,可实现柔性化、多样化动作,从而提高设备可靠性,有效提高零件清洗质量和效率。

一种基于激光跟踪的大型结构件自动扫描测量系统

针对特种车辆大型结构件装配焊接质量差和效率低的瓶颈问题,深入开展数字化精确检测、机器人自动扫描测量等智能测量技术研究,形成完善的解决方案和技术途径,通过采用基于C-Track光学跟踪器对激光三维扫描仪进行跟踪定位,在采集过程中进行点云实时拼接,获取大型结构件实体模型。实验证明,扫描过程中点云无需人工干预,可实现大型结构件零件及整体外形尺寸检测,积累大量的制造过程数据,为大型结构件生产质量和效率的提升奠定坚实的基础。后续在类似产品扫描测量中进行推广应用。

基于相关能量波动评估的学习样本筛选与深度置信神经网络的滚动轴承故障诊断研究

在数据驱动的滚动轴承状态智能辨识中,针对辨识模型构建过程中由于学习样本“质量差”造成其故障识别率低的问题,提出一种如何筛选学习样本的准则来提升基于深度置信神经网络滚动轴承智能辨识模型识别率的方法。首先,基于变分模态分解将具有时变调制特性的滚动轴承振动信号分解为有限个表征原信号不同成分的本征模函数分量;其次,根据其故障能量波动及其相关来量化并评估上述每个分量包含故障成分的比重,并据此对振动信号进行筛选重构来获取学习样本;最后,将上述学习样本集作为深度置信网络的输入来构建滚动轴承的故障辨识模型。实验结果表明,所提方法不仅筛选出滚动轴承振动信号中包含故障主成分的本征模函数分量并实现学习样本集构建,而且提高了基于振动数据的滚动轴承状态辨识模型的故障识别率。

基于数字化测量的大型构件智能装焊方法研究

针对特种车辆大型构件整体装焊水平差的难题,以大型构件为典型对象开展基于数字化测量的智能装焊技术研究,实施面向制造和装配的三维设计、精确定位技术、数字化测量仿真装配调整为一体化集成验证等研究,减少装配过程中的配切与调整,大幅提升特种车辆大型构件装焊一致性和装焊效率,实现大型构件装焊水平的跨越式发展,示范带动行业内特种车辆制造技术大幅提升;同样,对于行业外通过数字化技术集成加强产品制造过程管控,提升产品质量和一致性、提高制造效率具有重要借鉴意义。

高温大流量内啮合齿轮泵体制造研究

内啮合齿轮泵是液压元件中重要的一类,其主要零件是具有偏心型腔的泵体。泵体结构复杂,易变形,且精度高,工艺性不好,泵体型腔加工十分困难,并且受偏心的影响,型腔底部易出现接刀痕,影响了底面的精度。针对上述问题,开展了内啮合齿轮泵泵体制造技术研究,通过内啮合齿轮泵泵体油腔精密加工工艺设计、精密表面精化技术、精密测量技术及其装配和试验技术的研究,提高了内啮合齿轮泵泵体加工精度、加工效率及装配效率。结果表明,内啮合齿轮泵泵体制造技术研究有效地提高了泵体产品质量,使其能够满足产品使用要求。

基于敏感瞬态冲击特征提取与分层极限学习机的行星齿轮箱故障诊断研究

在行星齿轮箱故障智能诊断中,针对其振动信号特征"难提取"、构建的特征向量集"质量差"以及基于极限学习机的故障分类模型"精度低"的问题,提出一种如何捕获其振动信号中敏感瞬态冲击特征并据此构建高维特征向量集与提升极限学习机故障分类精度的行星齿轮箱太阳轮的状态辨识方法。首先,将所测取振动信号分别经快速峭度图求解和变分模态分解,筛选出与其最大峭度值对应中心频率fω相匹配的若干个本征模函数,然后,求其改进多尺度排列熵值来构建高维特征向量集;其次,利用去噪自动编码器使极限学习机隐含层节点的输入权值和阈值满足正交条件实现其隐含层的分层;最后,将上述特征向量集作为分层核极限学习机的输入,通过训练建立行星齿轮箱太阳轮的故障分类模型。结果表明,所提方法实现了太阳轮振动信号中敏感瞬态冲击特征的有效提取及其特征向量集的高质量构建,同时也提高智能诊断模型的分类精度。

EMPE和KP-KELM在行星齿轮箱故障诊断中的应用

针对非线性、非平稳的行星齿轮箱振动信号故障特征"难提取"和基于核参数随机生成的高斯核极限学习机状态辨识模型分类精度低的问题,提出一种改进多尺度排列熵(Enhence Multi-scale Permutation Entropy,EMPE)与核极化高斯核极限学习机(Kernel Extreme Learning Machine,KELM)结合的行星齿轮箱状态辨识方法。首先,将经由形态平均滤波的行星齿轮箱行星齿轮的振动信号,借助于EMPE来获取多尺度下的排列熵值(Permutation Entropy,PE)构建高维特征向量集;其次,利用核极化(Kernel Polarization,KP)优化高斯核极限学习机的核参数σ;最后,将EMPE特征向量集作为输入,通过KP优化KELM算法的训练建立行星齿轮状态辨识模型。实验结果表明,与基于SVM和KELM的状态辨识模型相比,基于EMPE和KP-KELM的行星齿轮故障诊断方法具有更高的分类精度。

修形人字齿轮的润滑及摩擦特性分析

基于热弹流润滑(TEHL)理论对修形人字齿轮的齿面润滑特性和摩擦特性展开分析。首先,分析在指定工况下特定结构的人字齿轮齿面的时变接触线变化规律,沿啮合线选取指定数量的啮合点作为分析对象并得到必要的接触参数数值;然后,对TEHL计算程序的准确性进行验证并完成TEHL计算,从计算结果中提取不同啮合点处油膜特征参数,以得到其在啮合线上的变化规律,并以啮合点S1为例分析了输入扭矩、主动轮转速和鼓形修形量对油膜轮廓曲线的影响;最后,利用Ree-Eyring模型求得齿面啮合点的摩擦系数变化规律。计算结果表明:最大油膜压力在齿面上呈现先增后减的变化趋势,最小油膜厚度和最高油膜温升的变化趋势与其相反;主动轮转速对油膜温升和厚度有显著的影响;输入扭矩或修形量的增加均会导致油膜压力、温升曲线峰值的上升;摩擦系数在齿面节点几近于0,而在啮入侧、啮出侧的数值较大。