金属板材大深宽比微沟槽特征辊压成形工艺分析

提出一种新型的辊压成形的工艺,对主辅成形辊轮的轮廓设计提出新的设计思路,并对0.1 mm的厚度TA1钛板微沟槽(深度2.5 mm,深宽比86.2%)进行辊压成形的试验,将最大减薄率、最大深度偏差作为评价指标,验证工艺的合理性与科学性。结果表明:辅助成形辊轮在满足挠度(<0.02 mm)的前提下,应尽可能减少辅助成形辊轮的特征数,使其在辊压过程中板材折弯变形而非拉延,其最大减薄率为小于0.4%,深度偏度小于0.5%,配合冲压模具可以对大深宽比的微沟槽成形,而不受拔模角度的影响,此新型成形工艺可以促进金属板材微沟槽产品的产业化。

运用路径动态预览模型的低速智能汽车侧向跟踪控制研究

采用速度自适应的动态预瞄距离是提高智能车侧向跟踪控制效果的有效办法。针对目前基本采用基于当前车速的预瞄距离自适应策略,提出一种结合规划路径和规划速度信息的动态预瞄距离跟踪控制算法以提高智能车在低速侧向跟踪控制的精确性。本文以几何学纯跟踪算法为基础,推导了前行和倒车时的侧向跟踪控制律;依据实时规划的路径和速度信息,设计了预瞄距离动态调整方法,最终获取具有速度自适应性的前视距离-车辆前轮转角关系。最后,在CarSim-MATLAB/Simulink联合仿真环境下验证了算法的有效性和准确性,并通过实车测试,验证了所提出的方法较基于动力学模型的LQR算法具有更低计算消耗和更高跟踪精度。

考虑小波包-灰度共生矩阵的高压断路器弹簧疲劳故障程度诊断研究

弹簧操动机构作为高压断路器(High voltage circuit breakers,HVCBs)分合闸操作的储能单元,其可靠性对电力系统的安全运行具有重要意义。本文以六氟化硫高压断路器的弹簧操动机构为研究对象,分析分合闸弹簧的动作机理,对弹簧进行不同程度的故障设置。介绍了振动、声音传感器设备及采集参数,针对小波包时频分析法的缺点,提出一种基于小波包-灰度共生矩阵(Gray level co-occurrence matrix,GLCM)的特征提取方法。从诊断速度和诊断准确度两方面对比了支持向量机(Support vector machine,SVM)、决策树(Decision tree,DT)、朴素贝叶斯、K近邻(K nearest neighbors,KNN)4种诊断模型。实验结果表明,在模拟实际应用场景中,选用K近邻算法对分合闸弹簧故障进行深度诊断能够准确判断故障类型及故障程度,对高压断路器安全可靠运行具有实际应用价值。

燃烧室抛光技术对汽油机经济性影响的研究

在一台单缸汽油机上,进行了燃烧室壁面抛光前后燃烧相位、燃烧持续期与平均指示热效率相互影响变化规律的试验研究。结果表明:单缸汽油机以化学计量空燃比、低负荷、低圧缩比运行时,抛光后的燃烧室传热损失减少、经济性改善,平均指示热效率从40.8%上升到了42.2%,而随着负荷的增大、压缩比的提高,抛光后燃烧室传热损失减小带来的爆震效果增强,燃烧相位推迟和燃烧持续期延长,最终导致平均指示热效率下降;当汽油机以稀薄燃烧模式运行时,平均指示热效率上升,最高热效率超过45%;当汽油机进入爆震区域以10.5 bar负荷运行时,抛光后燃烧室传热损失减少增强了爆震效果,导致平均指示热效率相比于抛光前总体下降。

《机械科学与技术》征稿简则

本刊由西北工业大学主办,1981年创刊,月刊,向国内外公开发行。本刊是中文核心期刊、中国科学引文数据库(CSCD)核心期刊、中国科技信息研究所选定的科技论文统计源期刊。

《机械科学与技术》征稿简则

本刊由西北工业大学主办,1981年创刊,月刊,向国内外公开发行。本刊是中文核心期刊、中国科学引文数据库(CSCD)核心期刊、中国科技信息研究所选定的科技论文统计源期刊。1)本刊刊登的学术论文主要包括:机械科学与技术的理论研究,设计计算,机构分析。

《机械科学与技术》征稿简则

本刊由西北工业大学主办,1981年创刊,月刊,向国内外公开发行。本刊是中文核心期刊、中国科学引文数据库(CSCD)核心期刊、中国科技信息研究所选定的科技论文统计源期刊。1)本刊刊登的学术论文主要包括:机械科学与技术的理论研究,设计计算。

《机械科学与技术》征稿简则

本刊由西北工业大学主办,1981年创刊,月刊,向国内外公开发行。本刊是中文核心期刊、中国科学引文数据库(CSCD)核心期刊、中国科技信息研究所选定的科技论文统计源期刊。1)本刊刊登的学术论文主要包括:机械科学与技术的理论研究,设计计算。

多孔质静压轴承静态特性预测研究

在多孔质静压轴承设计中,轴承设计参数是影响其静动态特性的关键因素之一,通常情况下,要得到合适的轴承设计参数,需要多次重复建模和仿真,且由于轴承结构复杂,建模难度大,仿真时间长,严重影响了轴承的设计效率。本文构建了一种基于遗传算法(Genetic algorithm,GA)优化反向传播(Back propagation, BP)神经网络的轴承静态特性预测模型,采用拉丁超立方抽样方法在轴承参数设计空间内采样,并进行Fluent流体仿真,将仿真数据用于GA-BP神经网络模型的训练与测试,实现了对设计空间内任意设计参数下的多孔质静压轴承静态特性的预测。研究结果表明,训练出的GA-BP神经网络模型能够准确预测多孔质静压轴承的静态特性,预测精度在95%以上,对多孔质静压轴承的快速设计和参数优化具有重要意义。

结合Cokriging模型和单目标函数的随机模型修正

将Cokriging代理模型技术和单目标函数进行结合,提出了一种随机模型修正方法。该方法将不确定性模型修正问题转化为较简单的待修正参数统计特征的修正问题,能够在保证模型修正精度的同时,有效缓解模型修正中由于分步修正和多目标修正造成的计算成本高的问题。首先,假设待修正参数和响应均服从高斯分布,采用拉丁超立方抽样获取训练集样本,构造满足精度要求的Cokriging模型替代复杂的有限元模型参与迭代计算。然后,建立有限元模型计算响应统计特征与试验响应统计特征的加权残差目标函数,引入土狼优化算法最小化该单目标函数来得到待修正参数的统计特征。最后,通过二维和三维桁架结构验证了所提方法的可行性。

水力分级旋流器工艺参数匹配优化研究

针对选煤厂煤泥水处理中的水力分级旋流器存在工艺参数匹配不合理所导致设备分离性能偏低的问题。本文以选煤厂常用的YD350-14水力分级旋流器为研究对象,以分离效率和压力降作为旋流器分离性能的评价指标,基于响应面法与快速非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)模型开展对旋流器工艺参数(入料浓度、入料流量、安装角度)间的匹配关系研究。最终根据Perato前沿确定旋流器最佳工艺参数如下:在旋流器入料浓度12 g/L,安装角度80°,入料流量80 m^(3)/h时,可达到分离效率86.07%,压力降1155.62 Pa。对分离效率匹配模型进行现场验证,得出经过匹配后分离效率提高了5.07%,验证了该匹配模型能够有效提高旋流器的分离效率。本文研究为选煤厂中旋流器工艺参数的合理匹配提供理论依据,并为提高旋流器的分离效率开拓一个新的方向。

数据驱动的新能源公交车能耗预测

鉴于现有电动车能耗预测多基于实验室条件,存在结果过于理想化或预测准确度不足的问题。本文基于北京市51路公交车的实车运行数据,分析能耗影响因素,通过时钟循环编码优化时间信息、使用箱线图设置阈值以构造行驶工况、建立基于熵权法的驾驶行为评价体系对驾驶行为与工况状态进行辅助分析,最后,对聚类后的4类典型工况片段分别建立引入注意力机制的LSTM能耗预测模型,并将其与传统LSTM及LGBM等多种预测模型进行对比分析,验证结果表明引入注意力机制的LSTM预测模型性能显著高于其他模型。

动车组应急蓄电池箱的多目标优化

针对动车组的应急蓄电池箱的安全问题和轻量化设计要求,综合多个优化目标对其进行优化分析。将主要部件的厚度作为设计变量,以应急蓄电池箱的总质量和和恶劣工况下的应力最小为优化目标,以其第1阶固有频率为约束函数,使用Box-Behnken设计方法获取样本数据。利用样本数据建立低阶多项式响应面模型,结合第三代非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅲ)进行多目标优化。结果表明:相较于单一的响应面法或遗传算法,本文采用的响应面法与遗传算法结合的方式,使得优化后的参数更加合理,轻量化和安全性均得到了保障。

航空齿轮薄辐板车削加工变形预测及切削参数优化研究

为了满足直升机传动系统轻量化的需求,作为直升机关键零部件的传动齿轮具有薄壁的显著特征,在切削加工中容易出现变形严重和尺寸精度难以保证的问题。本文以高强度中合金渗碳钢齿轮薄辐板为研究对象,基于ABAQUS有限元分析软件,开展了切削加工仿真研究,通过建立三维动态切削仿真模型,分析了加工过程中工件所受的切削力与切削参数之间的关系;并运用静态仿真分析了切削力和夹紧力叠加对薄辐板加工变形的影响,对仿真结果进行了极差分析。最后,通过开展试验对仿真结果进行了验证。结果表明:齿轮薄辐板加工变形量静力学分析显示齿轮辐板轴向变形量最大,径向变形在轮毂处最大;极差分析发现,切削速度为150 m/min、进给量为0.06 mm/r、切削深度为1.8 mm为最优切削参数,最大变形量的预测误差小于10%。

盘式制动器在不同制动模式下的热-机耦合行为研究

对盘式制动器在拖曳制动、紧急制动和缓慢制动这3种不同制动模式下的热-机耦合行为进行分析。结果表明,在拖曳制动模式下,制动盘两侧摩擦片的变形形式各不相同,因此制动盘两侧摩擦片的温度分布不一致。此外,钳指侧和活塞侧摩擦片的振动信号和接触力信号差异明显,钳指侧对摩擦副的摩擦振动逐渐加剧,并产生新的振动频率;活塞侧对摩擦副的振动趋于稳定,原有的振动频率逐渐消失;在紧急制动模式下,制动盘两侧摩擦片的温度分布特征类似,均是从进摩擦区向出摩擦区扩散,但是由于作用时间较短,温度上升不明显。但两侧摩擦片的振动信号有所区别,尤其是活塞侧摩擦片出现持续自激振动,并且产生新的振动频率。在缓慢制动模式下,虽然制动盘两侧的摩擦片外径均为表面高温区,但在制动后期,活塞侧摩擦片表面高温排布呈现出“点状分布式”特点。钳指侧摩擦片和活塞侧摩擦片的振动信号存在差异,钳指侧摩擦片振动持续时间较长,但其振动强度较活塞侧则更加微弱。界面力学信号分析结果很好地验证了该结论。

C70600白铜空心锭立式连铸工艺参数对凝固过程的影响

为了获得Ф260×Ф80 C70600白铜空心锭立式连铸合理的工艺参数,通过数值模拟定量分析了各种工艺参数对温度场和应力场的影响。结果表明:浇铸温度每提高20℃,液穴深度增加10 mm;拉坯速度每提高10 mm/min,液穴深度增加20 mm;液穴深度随着石墨芯管冷却强度的增大而减小。基于正交试验和方差分析发现,F_(A)>F_(0.01)(3,3),F_(B)>F_(D)>F_(0.1)(3,3),F_(C)<F_(0.1)(3,3),因此,拉坯速度对液穴深度的影响最显著,一冷强度对其影响不显著。根据模拟结果提出了合理工艺参数为:一冷强度24 m^(3)/h、拉坯速度80 mm/min、浇铸温度1280℃、芯管采用空冷。在此基础上成功试制出了合格的C70600白铜空心锭成品。

平地行走模式下肌骨参数对肌肉代谢的影响

面向老年人日常行走助力方案及锻炼方式的关注度日益提升。本文针对不同肌肉骨骼参数,构建了适用于中国人体质的肌肉骨骼模型,利用OpenSim分别获取平地行走模式下衰老因素、身高与体重对人体下肢肌肉代谢及各关节扭矩的变化情况,探究肌骨参数对下肢运动的影响规律,并以下肢运动代谢为评价指标,通过正交试验综合评价相关肌骨参数对其影响程度。上述研究方法及结果为外骨骼助力行走装置的方案设计及科学运动锻炼的拟定提供了理论参考与数据支撑。

不均匀光照下带钢表面缺陷检测方法的研究

针对带钢表面存在光照不均及缺陷类型繁杂的问题导致缺陷检测精度不高的情况,提出一种基于梯度相似性引导模板的带钢缺陷检测方法。在利用二维高斯函数估计背景模板的基础上,结合梯度相似性引导其最优参数的选取;将原图像与优化后的背景模板进行图像差分操作,消除部分不均匀光照,同时构造分段函数对差分图像进行光照补偿,并结合Meanshift算法去除噪点,进一步增强差分图像;利用改进的K-means算法进行聚类分割并结合区域标记实现带钢表面不同缺陷的准确检测。实验结果表明,该方法能够在不均匀光照下准确检测出夹杂、麻点、酸洗、划痕等多种带钢表面缺陷,召回率和精确度分别达到93.2%和96.8%。

大型低速风洞全模阵风试验支撑装置研制与验证

为适应日益增多的低速风洞全模阵风试验的需要,发展阵风试验技术,在航空工业气动院FL-10风洞研制了一套双自由度支撑装置,该装置放开了模型升沉和俯仰方向的较大运动自由度,实现了飞机刚体运动模态的模拟。装置主要结构为“钢梁+小滑车”,小滑车可在钢梁上自由滑动,避免了采用滑轨形式导致模型运动过程中出现卡滞现象;采用整流翼型与风洞上下壁板连接,减小了对风洞的破坏,降低了对风洞流场的影响;装置升沉运动高度为3 m,俯仰角范围可达±34°;升沉摩擦因数小,机构变形量小,具备模型防护功能。应用该装置成功开展了民机阵风载荷减缓试验,证明了装置设计合理,可以应用于低速全模阵风试验。

增强现实环境下装配操作感知方法研究

现有的自然虚拟装配操作交互模型对双手协同操作和单步操作工作量的表达存在不足,针对这个问题,提出增强现实装配操作感知模型,实现机械装配操作参数化表达。提出基于装配运动特征的虚拟物体位姿计算方法,建立模型的真实手部元素与被操作虚拟物体元素的运动关联,满足模型对虚拟物体位姿求解的需求。提出基于模型元素的模型关键状态计算方法,满足模型运行需求。开发了应用案例,实验表明,模型可表达五种常见装配操作,满足装配培训需求。