基于动作元的汽车离合器操纵舒适性的优化

针对实际设计过程中难以定量地评定离合器操纵舒适性等问题,首先根据操纵装置各种设计因素与人体动作的映射关系,引入动作元概念模型,并采用动作元矩阵来描述汽车离合器操纵过程,通过实际动作元矩阵与设计目标矩阵的贴近度来衡量离合器的操纵舒适性程度;然后,在对液压式离合器工作原理进行分析的基础上,建立汽车液压式离合器操纵舒适性的数学模型和优化模型,并进行优化;最后,通过实例验证该方法的可行性。

基于动作元的组焊件制造工艺碳排放解算方法

将动作元的概念引入到金属成形装备组焊件制造工艺的碳排放解算中,根据动作元之间的关联特性,将组焊件的制造工艺分解为碳排放速率恒定的动作元和碳排放速率随工艺参数变化的动作元两类,以各动作元为对象进行碳排放的清单分析,分别给出组焊件制造过程中碳排放解算的方法,通过实例验证给出了基于动作元的碳排放解算与分析流程。

基于机动动作元的敌机战术机动在线识别方法

敌机战术机动动作的在线识别可为空战态势感知、任务规划和辅助决策提供重要参考信息.针对雷达数据不能提供敌机姿态信息,导致战术机动动作难以直接描述的问题,提出了一种基于空战机动动作元的两级识别方法.首先分析了雷达传感器提供的特征信息;其次根据战术动作的航迹曲线,将空战战术动作分解为11种基本的机动动作元,降低了动作描述的复杂度;然后采用随机森林和支持向量机设计了两级识别方法,层级1利用航迹参数识别机动动作元,层级2根据动作元序列和运动参数识别战术动作.通过对仿真飞行数据进行验证,表明机动动作元能有效描述典型机动动作,提出的方法能够实现敌机战术机动的准确在线识别.

数控转台蜗轮转动元动作的热变形有限元分析

为研究数控转台传动系统元动作的热误差建模方法,首先介绍了元动作理论以及有限元数值模拟的温度场模型假设及边界条件,并分析了温度场仿真所需的摩擦机理及参数计算方法.采用ANSYS仿真分析从稳态和瞬态两个方面对转动元动作进行数值模拟,并给出其中关键元动作的温升曲线,分析了元动作瞬态、稳态及热-结构耦合温度场和变形场,得到元动作温度分布云图、温升量及热变形量.通过热变形理论计算和热变形有限元分析,得到考虑动作件热变形的传动系统元动作热误差模型.

考虑双重不确定性的机械产品元动作可靠性分配方法

针对元动作可靠性分配中专家评价的不确定性问题,提出了一种同时考虑认知不确定性和随机不确定性的可靠性分配方法。利用功能运动动作(FMA)的层次方法将机械产品进行合理分解,得到产品的基本运动形式(元动作);将专家进行分组并以概率语言术语集(PLTS)进行评价,以降低专家评价的随机不确定性;将各组专家综合评价结果作为证据进行推理,根据证据融合理论综合所有专家信息,并减小专家的认知不确定性影响;计算各元动作权重值,进而将产品可靠性指标分配给元动作。通过应用实例,验证了所提方法的有效性和实用性。

可靠性驱动下的机械元动作单元变论域自适应模糊PID振动控制系统研究

机械元动作装配单元可靠性是整机功能可靠性的重要构成,元动作单元工作过程中振动异常是导致其故障频发的重要因素。因此,采取有效的振动控制策略对降低元动作单元运行故障、提高单元可靠性和整机性能具有良好的工程意义。结合主动控制思想采用简易、精准的作动装置建立了一种智能的振动控制系统。为了提升控制系统中智能位移作动器的进给精度,设计了变论域自适应模糊PID控制器,并通过仿真分析了控制系统的可行性。仿真结果表明,变论域自适应模糊PID控制器下的系统响应具有极低的超调量、较少调整时间和趋于零的稳态误差。此项研究为提高机械产品使用可靠性提供了一种新的振动控制技术手段。

基于逼近理想解和模糊综合评价的机械产品元动作健康状态评估

健康状态评估是机械产品高质量发展不可或缺的一环。从运动层面出发,以机械产品中的元动作单元为研究对象,提出一种基于逼近理想解和模糊综合评价的健康状态评估方法。首先,采用M-FMMECA方法,确定元动作单元的关键性能退化指标,给出元动作单元健康指数这一量化指标;接着,将逼近理想解法运用到元动作健康状态评估中,建立元动作单元健康状态量化模型;然后,在完成健康状态分级后,采用模糊综合评价法确定元动作单元健康状态隶属度函数,完成健康状态评估;最后,以某可靠性试验台锥齿轮转动元动作单元为例,进行健康状态评估方法的实例分析。研究表明,将逼近理想解与模糊综合评价结合,可以定量且更加全面地评估元动作单元健康状态。

基于自由度约束的元动作单元误差传递路径识别方法

准确识别元动作单元的误差传递路径是误差分析的前提。基于机械系统中自由度约束的概念,提出了一种利用自由度约束判断误差传递路径的新方法。首先,通过分析元动作单元功能和结构,确定精度输出件自由度约束要求并初步确定误差传递路径;然后,分析路径中零件结合面的约束属性,并沿误差传递路径计算精度输出件的自由度约束属性。将得到的自由度约束属性与自由度约束要求进行对比,确定误差传递路径。与传统方法相比,所提方法极大提高了误差传递路径分析和识别的效率。

基于元动作与马尔可夫链的再制造机床全状态可靠性研究

确保再制造机床的可靠性是提升客户对再制造机床认可的有效途径。基于此,提出一种基于元动作与马尔可夫链的再制造机床全状态可靠性分析方法。引入元动作单元分解法,从零件级进行分析,建立再制造机床FMA树。针对再制造机床元动作单元系统的特点,对其进行全状态建模,将再制造机床运行过程分为元动作单元正常状态和故障状态,引入马尔可夫决策过程,将元动作单元状态和马尔可夫决策过程结合,建立再制造机床全状态模型,用解析法求解模型,并对可靠性进行评估。最后,以再制造机床数控转台为例进行分析,验证了该方法的有效性和可行性。

基于元动作理论的驱传系统数字孪生模型构建

针对面向实际工程应用的数字孪生技术,探索了基于元动作理论的机电设备驱传系统数字孪生体模型框架的构建及其关键技术。阐述了从零部件到元动作理论的历史渊源,对元动作理论的相关概念及其引入数字孪生技术的原由进行了介绍,对比了其与传统方法的不同,在此基础上从元动作的优势和特点出发,以元动作理论为底层架构,将其引入驱传系统的数字孪生技术。提出驱传系统数字孪生体的内涵并详细定义了单元级、链级、系统级孪生体3个层次,搭建了基于元动作理论的驱传系统数字孪生体的五维框架。以某型号数控转台的驱传系统为例构建了实时监控数字孪生系统实例,给出了数字孪生技术的应用框架,验证了该数字孪生模型具有一定的实际意义与工程应用价值。

基于元动作的数控机床可用性分析方法研究

为了准确分析数控机床可用性,结合元动作理论,提出了基于元动作的数控机床可用性分析方法。首先通过“功能-运动-动作”结构化分解方法对数控机床进行分解,得到元动作链和元动作,以元动作为最小分析单元,以组成单元零件的故障和维修数据为基础,建立单元稳态可用度模型;然后,结合马尔可夫过程建立元动作链的稳态可用度分析模型;最后,根据整机功能形成过程,建立了整机系统稳态可用度模型。以数控磨床的可用度分析为例,对所提方法进行了说明。

基于元动作的机电产品FTA分析方法

为解决传统故障树(fault tree analysis, FTA)分析中建树困难、过于庞大和定性分析复杂的问题,提出了一种基于元动作全故障模式与改进二元决策图的故障树分析方法。首先,根据元动作全故障模式分析方法找出关键故障模式;其次,针对关键故障模式,按照故障模式-参数-结构-原因的原则来查找基本原因,从而得到关键故障模式的故障树;再次,采用改进的二元决策图(binary decision graph, BDG)对建立的故障树进行定性分析,得到最小割集,并通过定量计算得到各底事件的相对概率重要度,找到关键的故障原因,为机电产品的设计和改进提供参考依据;最后,以三级行星齿轮减速器为例进行基于元动作的故障树分析,并与传统的故障树分析方法进行比较。最终结果验证了所述方法的适用性和有效性,提高了机电产品故障分析的通用性和分析效率。

基于贝叶斯网络推理的数控机床元动作装配情景异常识别

针对机床的机械故障频发且装配因素难以识别的问题,提出了基于贝叶斯网络的机床装配情景异常推理识别方法。以机械零部件多尺度运动分析为切入点,建立了机床功能-元动作的多尺度映射模型,利用故障模式及影响分析(Failure Mode and Effect Analysis,FMEA)方法建立了机床元动作单元关键装配情景构成模型。基于装配情景构成模型建立了元动作单元装配情景的贝叶斯网络结构,利用证据推理法实现了元动作单元装配情景异常概率的智能推理。以蜗轮转动元动作单元为例,构建了蜗轮转动单元装配情景初始贝叶斯网络,获取了蜗轮转动元动作输出的异常概率(由装配因素引起)为2.35%;以蜗轮转动故障为起点进行了贝叶斯网络反向推理,识别出导致蜗轮转动故障的各装配情景异常概率。元动作装配情景的异常识别为实现机床故障装配因素的追溯提供理论依据。

元动作装配单元误差源及误差传递模型研究

机械产品装配误差源和误差传递规律分析,是装配精度预测与控制的前提工作。在对数控机床进行结构化分解至元动作的基础上,提出了元动作装配单元的概念。针对元动作装配单元层面影响装配质量的因素,将装配过程的误差源分为位置误差、形状误差、装配位置误差等五类误差源;建立各类误差源及其误差评价的统计模型;分析误差在零件间、零件内两特征间的传递和相互作用,构建误差传递链图、误差传递网络对五种误差源与配合误差进行形象化表达。综合误差传递链接图,建立面向整个产品误差传递及装配功能表达的装配误差网络图模型,为方便误差传递网络图中各类误差传递模型的计算与存储,又进一步构建了面向整个产品装配误差传递的链接矩阵。以某加工中心连续分度转台蜗杆转动元动作装配单元装配为例,验证误差源表达和误差传递模型的有效性。

元动作装配单元的故障维修决策

为快速确定故障部位,缩短维修时间,提出一种基于元动作装配单元的故障维修决策方法。首先,提出元动作装配单元的概念,并介绍其特点和划分原则,然后,采用模糊集理论和灰色关联理论将元动作装配单元故障进行风险性分析并排序,进而对各故障灰色关联度进行归一化处理并用主次图法确定关键故障,最后利用灰色聚类分析法对关键故障进行聚类分析,选择出元动作装配单元关键故障的合理维修方式。通过对某加工中心某元动作装配单元进行实例分析,证明了该方法的有效性。

元动作装配单元误差传递模型及有效路径求解方法

在对机械产品进行"功能-运动-动作"结构化分解的基础上,将影响元动作装配单元装配精度的误差源分为零部件的形状误差、位置误差、装配位置误差和运动误差等四类误差源。引入误差链接模型作为元动作装配单元误差关联关系的基本封装单元,构建结构化误差关联模型——链接网络和链接矩阵,形象描述误差间的耦合嵌套关系。提出基于误差链接模型的装配误差传递路径求解方法,用老鼠迷宫算法搜索所有可能的误差传递路径,以装配精度最高作为判别依据,得到各误差分量的有效传递路径。以蜗杆转动元动作装配单元蜗杆轴线平行度误差有效传递路径为目标,对上述方法进行验证,结果表明该方法能够高效地搜索到所有误差传递路径,并快速获得有效传递路径。该方法的提出为整机装配过程质量预测与控制提供了理论依据。

机械产品基于元动作方程的运动分析方法

针对设计阶段机械产品的运动性能难以准确评估和预测的问题,提出基于元动作运动过程的研究方法。将机械产品按照“功能—运动—动作”分解成若干基本元动作单元。通过分析单个元动作运动过程,综合考虑了几何、装配等误差因素对运动性能的影响,将关键误差映射到运动参数中,建立了完整的元动作运动方程。再根据运动传递和耦合性关系,构建了机械产品的功能运动模型。最后,利用MATLAB对系统运动过程进行仿真,得到元动作的运动特性仿真曲线,并根据仿真结果计算系统运动可靠度。通过试验表明,所提方法显著缩减了试验次数,节约了试验成本,且该方法与经典的Monte Carlo模拟方法的试验结果具有很好的一致性。

基于元动作链理论的数控机床故障分析

利用所提出的元动作链方法建立宏观系统可靠度变化与微观元动作运行失效原因之间的联系,对数控机床运行过程中的运行故障进行了分析。以蜗轮齿面磨损失效为例,分析了微观失效原因与故障发生概率的联系,并综合所得到的故障底事件发生概率曲线,融合成系统可靠性曲线,从而实现系统结构信息、系统运行信息、微观失效原因信息、宏观可靠性模型的高度集成。算例表明,所提出的元动作链模型能够对机床的状态变换进行准确描述,有助于精确分析机电系统所有的故障模式,消除了传统可靠性建模过程中的不确定性。

基于Gamma和混合Copula的元动作单元性能可靠性分析

针对机电产品(系统)性能可靠性建模和分析困难的问题,提出一种基于非线性Gamma随机过程和混合Copula函数的元动作单元性能可靠性分析通用模型.分析性能退化过程特点建立产品性能退化与其实现的特定功能之间的联系,利用“功能(Function)-运动(Motion)-动作(Action)”的功能运动分解方法将机电产品分解成一系列最小运动单元——元动作单元,将机电产品性能可靠性问题转化为实现特定功能的元动作单元性能可靠性问题.非线性Gamma随机退化过程描述单元内关键零件磨损的退化过程,在此基础上,结合Copula函数考虑元动作单元内部零件和结构的依赖耦合关系,提出一种元动作单元的性能可靠性分析方法.为了更准确地评估元动作单元的性能可靠性,采用描述相关关系更优的混合Copula函数建立元动作单元的性能可靠性分析模型,并利用改进的遗传算法,在适应度函数中加入惩罚项,实现混合Copula函数的最优参数估计,最后结合串联系统概念得到考虑内部结构依赖耦合的元动作单元的性能可靠度表达式.以某托盘交换架分解得到的不同元动作单元为例进行分析,并通过实验对比验证了该模型的可行性和有效性.

数据驱动下基于元动作的数控车削能耗预测方法

针对传统的能耗预测模型预测精度较低、泛化性差的问题,提出一种数据驱动下基于元动作的数控车削能耗预测方法。通过分析数控车床的能耗特性,揭示各时段元动作与能耗的关联关系;提出车削元动作及能耗数据的获取方法,并通过元动作状态对数控车床状态进行判断;使用高斯过程回归构建以元动作状态作为输入的数控车削能耗预测模型,实现数据驱动的数控车削加工能耗动态预测。最后,对比3种拟合算法,验证高斯过程回归算法的优越性,并通过比较理论模型和基于元动作的数据模型,以加工某轴类工件为例,验证该方法的有效性。