具有圆度误差的径向金属密封接触应力研究

由于加工圆度误差的影响,井下流量控制阀径向金属密封接触应力分布不均匀,从而影响密封性能。利用有限元方法研究具有圆度误差的径向金属密封唇部接触应力分布,并分析圆度误差对径向金属密封接触应力的影响;基于有限元分析结果提出径向金属密封接触应力分布的理论解析式,并进行误差分析。具有圆度误差的径向金属密封唇部接触应力分布的理论解与数值解相符,各参数引起的最大接触应力的平均相对误差约为10%。根据具有圆度误差的径向金属密封副接触应力的分布规律,提出合理的过盈量函数,修正了径向金属密封轴对称结构的悬臂梁模型的接触应力理论关系式,得出了圆度误差下的径向金属密封接触应力分布规律。研究结果为井下流量控制阀径向金属密封的设计提供了理论指导。

一维平流方程迎风格式的最优时空步长

在考虑舍入误差影响的情况下,研究一维平流方程迎风格式最优时空步长的选取.首先,分析每一时间层产生的离散误差和舍入误差,以及2种误差向高时间层传播的累积,得到数值解总误差的理论上界;然后推导出最优时间步长和最优空间步长的理论公式,进而得到2种不同机器精度下最优时间步长之比满足的一个仅与机器精度有关的普适关系;最后通过数值算例验证了结论的可靠性.

基于傅里叶变换与统计检验的圆度误差分离技术研究

采用傅里叶变换及数理统计假设检验的方法对圆度误差进行分离。针对圆轮廓的高精度测量数据,通过最小区域法拟合圆心。应用傅里叶变换将圆轮廓信号转换成谐波信号,从理想圆轮廓模型出发,逐步添加傅里叶分量,迭代过程中通过偏F检验构造包含未知系统形状误差的主导性模型。通过自相关法检验、卡方检验及J-B检验获取残余的显著性傅里叶分量,进一步构建显著性模型,实现圆度误差中系统误差的分离。通过数控加工16个圆孔的实验数据分析,证明了该方法可以对圆度误差进行有效分离。

基于fminimax优化函数的圆度误差评定

依据圆度误差标注代号和附加符号的含义,基于最小外接法、最大内切法和最小区域法分别建立了参考圆的圆心坐标优化目标函数和圆度误差评定模型,采用MATLAB软件编写了参考圆的圆心坐标优化目标函数子程序和圆度误差评定子程序,给出了圆度误差评定中fminimax优化函数调用方法。用Talyrond 585LT圆柱度测量仪对三个试样的圆周轮廓进行了提取,基于最小二乘法、最小外接法、最大内切法和最小区域法对提取的圆周轮廓分别进行了圆度误差评定。研究了优化搜索范围对圆度误差评定结果的影响,并将fminimax优化函数圆度误差评定的优化符合度与其他优化方法圆度误差评定的优化符合度进行了比较。fminimax优化函数的应用结果表明,评定结果精度高于或等于其他优化方法评定结果的精度,可满足圆度误差评定的需要。

圆结构光系统深孔圆度测量方法研究

圆结构光系统测量深孔(通孔)圆度时存在激光器、相机和深孔难以保持平行或同轴的问题,导致无法测量准确的圆截面,从而产生系统误差。搭建了基于圆结构光的测量系统,分析了系统误差的产生机理并提出了一种基于圆结构光系统测量圆度的方法,可对系统误差进行一定补偿:首先,获取待测深孔的内表面高分辨率三维点云,拟合点云轴线,通过刚体变换将三维点云变换到深孔轴线与相机光轴平行的位置;然后,选定一个测量截面,搜索该截面上的点和与该截面范围较近的点作为圆度评定点;最后,采用网格搜索算法完成圆度评定。测量实验的结果表明,该方法对于圆度误差的补偿效果良好,其中测量不确定度为4.78μm。

考虑圆度误差的角接触球轴承温升特性研究

以往有关于轴承温升特性的研究多注重轴承温升以及圆度误差对轴承振动的影响,其中圆度误差对轴承温升影响的文献较少,且研究对象多针对的是低速、轻载轴承的温升。为此,建立了考虑圆度误差、轴承预紧力、离心效应、热力耦合等影响的角接触球轴承热-力耦合模型,研究了轴承沟道圆度误差对轴承温升的影响规律。首先,以轴承拟动力学、弹流润滑理论、传热学理论和基尔霍夫能量守恒定律为基础,建立了考虑圆度误差、轴承预紧力、离心效应、热力耦合等影响的角接触球轴承热-力耦合模型;然后,利用模型分析了不同工况条件、圆度误差对轴承温升特性影响;最后,将模型计算结果与试验结果进行了比较,验证了角接触球轴承热-力耦合模型的合理性。研究结果表明:模型计算结果和实验结果相比,最大相对误差为5.37%;随着圆度误差阶次的增加,轴承温度呈现波动性变化,且随着转速的增加,波动趋势愈加显著;随着润滑油温度的升高,温度波动逐渐减小;当圆度误差的阶次等于球数n/2±2(n=1,2,3…)时,轴承外圈温度比不考虑圆度误差时要低,因此将圆度误差控制在特定阶次内能有效降低轴承温升,从而提高工作效率;轴承外圈温度的波动性与外圈圆度误差的幅值成正比,为轴承设计提供了重要参考;外圈温度与沟道圆度误差阶次之间呈周期性变化,并与钢球的个数形成映射关系,当圆度误差阶次等于球数的(2 n-1)/4倍(n=1,2,3…)时,轴承外圈温度达到最高;当圆度误差阶次等于球数的n/2倍(n=1,2,3…)时,轴承外圈温度最低,这一规律可为轴承的优化提供具体参考方向。

基于SDES和双轮差错控制的大数据集成安全系统

针对大数据传输中的数据机密性、完整性和数据丢失等问题,提出一种基于简化数据加密标准(Simplified Data Encryption Standard,SDES)和双轮差错控制的大数据集成安全系统。使用SDES加密算法生成加密字符串,并设计意外数据丢失备份系统以提高机密性和防止意外数据丢失。基于双轮差错控制以较低的空间开销控制传输过程中包含的任意数量的离散或连续错误位,基于固定长度编码(Fixed Length Coding,FLC)的无损压缩技术来减少数据开销。该算法具有较高的AE值、熵和压缩百分比,具有提供更高的数据机密性和完整性的潜力。

基于机器视觉的小型零件圆度测量

针对小型零件圆度误差测量效率低、精度不稳定等问题,提出了一种基于机器视觉的小型零件圆度测量方法。通过建立机器视觉检测平台,获得零件图像。经过预处理后,通过Canny算子结合8领域扩张算法划定感兴趣区域,采用多项式插值亚像素边缘检测算法获得边缘坐标;然后,利用改进区域搜索算法确定准圆心,并通过最小区域法的几何结构找出最小区域圆心,从而计算圆度误差。实验结果表明,圆度误差的测量重复精度为8.1μm,能够实现小型零件的非接触测量。

轴承套圈电磁无心磨削成圆误差解析和仿真

针对电磁无心磨削成圆过程和磨床加工性能的高精度预测和分析,研究了轴承套圈电磁无心磨削成圆误差的生成机制。建立以几何条件、加工参数和机床刚度为参数的,包含几何误差、静态误差和动态误差的解析方程,通过利用成圆误差方程对轴承套圈表面圆度误差进行迭代,可以在时域范围内对轴承套圈表面圆度误差的再生过程进行数值仿真,提供了一种预测轴承套圈表面圆度误差变化的仿真模型,为有效预测磨削性能和轴承套圈成圆过程提供了可靠的分析手段。通过同步仿真与实验条件参数,得到的仿真结果与实验结果的相对误差为8.04%。结果显示,所建立的综合模型可以完成成圆过程的分析并预测工件最终轮廓。

基于改进蝙蝠算法的最小区域法圆度误差评定

圆度是轴类机械产品几何精度评价的核心指标之一,其直接影响到产品的性能和寿命,准确、快速、规范的进行零件圆度误差评定一直是计量领域研究的热点。因此,提出了一种基于改进蝙蝠算法的最小区域法圆度误差评定方法,该方法利用蝙蝠算法的种群寻优能力,结合最小区域法对圆度误差模型中的目标圆心进行快速寻优,进而计算求解出圆度误差值。改进的蝙蝠算法通过增加混沌惯性权重、自适应参数等方法来有效避免算法在圆度误差评定中陷入局部最优,并改善评定准确性和稳定性。通过对实测数据进行实验验证和分析对比,结果表明提出的方法在圆度误差评定中寻优速度明显优于遗传算法,评定精度和稳定性较最小二乘法有较大提升,验证了该方法在最小区域法圆度误差评定应用中的可行性。

基于舍入误差的神经网络量化方法

深度神经网络需要付出高昂的计算成本,降低神经网络推理的功耗和延迟,是将神经网络集成到对功耗和计算严格要求的边缘设备上的关键所在。针对这一点,提出一种采用舍入误差的端到端神经网络训练后量化方法,缓解神经网络量化到低比特宽时带来的精度下降问题。该方法只需采用小批量且无标注的数据进行训练,且在不同的神经网络结构上都有十分不错的表现,RegNetX-3.2GF在权重和激活数的比特宽均为4的情况下分类准确率下降不到2%。

基于改进Zernike矩的轴类零件圆度误差视觉评定

针对轴类零件圆度误差评定普遍存在的效率低、精度差等问题,提出了一种基于改进Zernike矩的轴类零件圆度误差视觉评定方法。首先,搭建轴类零件视觉检测平台,在位移平台控制下拍摄不同截面图像,并利用棋盘格标定法进行相机标定,校正畸变和计算像素当量。其次,以Sobel算子为基础,通过三灰度边缘过渡模型提高测量精度,利用大津法确定最佳阈值,改进Zernike矩亚像素检测方法。最后,使用改进的PSO算法处理轮廓关键坐标点进行圆度误差评定,并与三坐标测量机测量实验。实验结果表明,圆度误差视觉评定方法与CMM测量结果误差在3μm以内,且稳定性较好,在圆度误差评定中具有实际可行性。

贯穿式无心磨削静态成圆稳定性模型与实验验证

为了提升具体加工条件下贯穿式无心磨削试磨中设置参数配置效率,文章建立了反映磨削参数与各阶次谐波误差增长之间定量化关系的静态成圆稳定性模型并对其进行了数值仿真。首先以切入式无心磨削为研究对象,建立了静态成圆稳定性条件。然后以工件与导轮之间的理想线接触为要求,在三维空间内对工件与磨削系统之间几何关系进行分析,并借助齐次坐标变换法将相关参量统一于同一坐标系中进行表征,以此推导出能够求解不同轴向位置处磨削角和工件与导轮接触角的数学表达式,并与切入式无心磨静态成圆稳定性条件相结合,由此建立了贯穿式无心磨削静态成圆稳定性模型。最后对稳定性模型进行了实验验证。实验结果显示,工件各阶次谐波幅值平均下降率与静态成圆稳定性模型计算的各阶次谐波稳定性值呈正相关。表明了模型可以有效预测出实际加工中各阶次谐波幅值的变化情况。

基于混合搜索算法的圆度误差评定

加工中因各种因素导致回转类零件产生几何误差,而圆度误差作为重要的几何误差直接影响机器配合精度与性能,因此,准确评定零件的圆度误差显得格外重要。本文提出一种精确评估圆度误差的混合方法,由区域搜索算法和三角形搜索算法两部分组成。区域搜索算法用于区域的全局搜索,找到准圆心,再运用三角形搜索算法,根据限制条件进行精细搜索,找到最小包容区域圆心完成圆度误差评定。本方法无需满足小误差和小偏差假设,对采样点数与采样策略没有要求。通过仿真验证了本文方法的可行性,并对实例验证与试验验证进行评定与比较。结果表明,本方法比PSO算法和文献中的算法评定精度更高,不存在模型误差与原理误差,对采样点分布与数量没有限制,可以准确找到最小包容区域圆心。

千分尺示值误差不确定度评定及在形位误差测量中的应用

几何量测量在电机研发、生产及制造中均广泛存在,而分析测量结果的质量如何,测量不确定就是一个衡量尺度,本文首先对标准不确定的A类及B类评定方法及流程进行介绍,再通过实例对日常检测中使用的外径千分尺示值误差的不确定度进行了计算,并对外径千分尺两点法测量圆度误差进行了探究。

基于圆心搜索算法评定圆度误差

圆度是评定形状误差的主要几何量之一,圆度误差是评定产品加工质量的重要参数。本文提出了一种基于圆心搜索算法评定圆度误差的方法,应用最小二乘原则,详细阐述圆心搜索算法的计算过程与算法思路,并通过真实数据验证该算法的效果。基于接触式影像仪软件开发平台,利用C++语言设计出圆度误差评定软件,能够快速求出圆度误差值,为现场检测提供方便。

基于坐标测量机的圆度误差测量不确定度分析

测量圆度的仪器众多,如指示表、测微计、圆度仪、影像仪、坐标测量机等。坐标测量机因测量圆度精度高、效率高的特点而得到了广泛应用。测量不确定度作为评价测量结果质量的重要指标,其来源非常复杂,不仅与坐标测量机本身的精度有关,还与采样策略、被测工件、环境条件及数据处理方法等因素有关。本文主要针对坐标测量机的圆度误差进行测量不确定度分析。

基于泰勒级数近似的浮点开方运算器的设计

基于泰勒级数展开式对浮点开方运算进行优化,设计了1个符合IEEE-754标准的精确浮点开方运算器。为了平衡开方运算器的整体性能,采用泰勒级数的二次展开式。为了解决算法中存在的不能进行精确舍入的问题,引入了1种校准方法,通过对初始近似值进行校准,获得了理想的误差范围。为了提高数据吞吐率和工作频率,对开方运算器进行了5级流水线划分。仿真和综合结果表明,浮点开方运算器的误差小于0.5ulp,关键路径延时为2.23ns,面积为53478.240μm^(2),功耗为12.52mW。

高精度微球半径测量模型及圆度评定方法比较

提出了一种基于回转轴法和两点法原理的高精度微球半径测量模型,实现了基于半径变化量的微球圆度评定。建立了可以分离主轴跳动误差和计算各测量点对应半径的模型。利用团队开发的基于高精度气浮转台和两个迈克尔逊干涉仪的微球圆度测量系统,对标称直径为300μm、圆度为250 nm的红宝石球的赤道圆截面进行了扫描测量。将采用所建模型测得的微球半径与采用直径算得的半径进行对比,并通过最小区域法对所测微球圆度进行评定,结果表明:所建模型与传统直径评定方法得到的微球圆度分别为280 nm和403 nm,标准差分别为2 nm和23 nm,所建微球半径测量模型准确可靠,利用所建模型和最小区域法评定出的微球圆度更加准确可靠。所建模型可以方便准确地获得被测微球的半径,可应用于微球圆度准确评定。

曲轴连杆颈圆度误差的测量与评定方法研究

曲轴轴颈圆度是评价曲轴合格性和加工精度的一项重要指标。针对曲轴综合测量过程中连杆轴颈沿主轴颈公转运动,导致连杆轴颈的检测数据无法直接用于圆度误差评定的问题,建立基于运动坐标系的圆度误差检测模型,实现了连杆轴颈检测数据转换处理。同时,深入分析用于圆度误差评定的3种最小二乘法的适用条件,结合采样数据的特点实现了连杆轴颈圆度误差的高精度检测。以某型号发动机曲轴为例进行大样本误差检测试验,并与最小区域评定结果进行对比,偏差在1μm以内。数据分析表明了所提出的曲轴连杆轴颈圆度误差检测方法理论上的正确性及工程实践的可行性。