面向复杂机械产品的目标选择性拆卸序列规划方法

为提高复杂产品目标选择性拆卸序列规划的效率,基于自底向上的思想,提出一种拆卸混合图和粒子群算法相结合的方法。为了表达产品零部件间的内部约束和拆卸优先关系,建立产品拆卸混合图模型,并推导出可拆卸性约束表达式。基于粒子群优化算法,给出目标选择性拆卸序列规划问题的数学描述和粒子适应度计算公式。利用图深度搜索算法确定拆卸目标位置,并设计目标驱动递归推理法生成可行目标选择性拆卸序列,以此初始化粒子,通过粒子进化,实现了复杂产品目标选择性拆卸序列最优化的快速求解。以一个全自动洗衣机为拆卸实例,用所提方法进行目标选择性拆卸序列规划求解,通过分析试验结果,证明了该方法的有效性和可行性。

大学生领导力培养的现状调查

为促进各高校建立更为完善的领导力体系机制,推进高校的大学生领导力培养工作,运用问卷调查和专家访谈两种研究方法,调查了部分高校的大学生领导力培养状况。通过从大学生对领导力培养的认识、大学生领导力特质的认识与自我评估、大学生领导力培养的环境因素,以及女大学生对领导力培养愿景等方面进行调研分析后认为,培养大学生领导力是我们高等教育的应有之义,并对大学生领导力培养提出了相应对策。

基于ASEGMF的旋转机械振动信号降噪方法研究

针对实测振动信号易受噪声污染而淹没有用信息的问题,提出一种基于自适应结构元素广义形态滤波(ASEGMF)方法对旋转机械振动信号进行降噪处理。首先,根据待分析信号的性质,选择正弦形结构元素,并定义了结构元素的长度尺度和高度尺度。其次,根据信号局部峰值特征,定义了峰值间隔和峰值高度,结合自适应方法得到了正弦结构元素的长度尺度和高度尺度。最后,采用一小一大自适应结构元素级联而成的广义形态滤波器对振动信号进行降噪处理。该方法克服了以往形态滤波器结构元素尺寸选择的随机性,完全根据信号局部峰值特征自适应地确定结构元素,消除了人为因素的影响。仿真和实例分析结果表明,自适应结构元素广义形态滤波具有更强的降噪性能,非常适合旋转机械故障的在线监测和诊断。

逆向工程中基于语义的测量信息传递方法研究

针对逆向工程中曲面数字化与模型重建的信息交互方式单一,一些对后续建模有用的辅助信息(隐式信息)流失(目前的数据文档格式无法保存与传递),造成后续模型重建困难的问题,提出一种基于语义的测量信息传递方法,分析测量过程中有利于模型重建的隐式信息,建立语义信息模型,采用类IGES数据格式存储语义信息,阐述语义信息的封装、解析方法以及基于语义的数据预处理、模型重建过程。实验研究表明,基于语义的测量信息传递方法能够有效提高CAD模型重建效率。

信号瞬时频率直接计算法与Hilbert变换及Teager能量法比较

针对Hilbert变换求取信号瞬时频率时会出现没有物理意义的负频率现象,研究基于局域均值分解的瞬时频率直接计算方法。给出相位展开分段计算方法的详细计算步骤。直接法与直接正交法进行了比较,直接法和直接正交法在数学上相等,计算结果相同,可以认为是同一种方法。直接法也与Hilbert变换、Teager能量方法进行比较。仿真和试验结果表明,直接法计算结果能很好地反映信号的相位调制现象,没有明显的端点效应,不会出现负频率现象。直接法应用于旋转机械振动信号的分析,取得良好效果。

圆柱面过盈连接的力学特性及设计方法

传统的圆柱面过盈连接设计将结合直径、结合宽度等因素视为定量,并且忽略边缘效应所引起的应力集中。为解决此问题,更好地研究圆柱面过盈连接的力学特性,寻求更合理的设计方法,结合有限元法和BP神经网络各自的优势,以ABAQUS为工具分析圆柱面过盈连接接触面的应力特性及结合直径、结合宽度、包容件外径及过盈量等因素对它的影响,将通过分析得到的大量接触边缘最大应力作为神经网络的训练样本,建立接触边缘最大应力的BP神经网络模型。将接触面应力的各种影响因素视为可调变量,结合接触边缘最大应力的BP神经网络模型,提出一种以接触边缘最大应力为优化目标的圆柱面过盈连接设计的BP神经网络动态调整算法。通过实例分析,表明该算法比传统的设计方法更为合理。

基于集合经验模式分解能量分布与灰色相似关联度的齿轮故障诊断

针对齿轮发生故障时,其不同频带能量分布与其故障状态间存在一定的映射关系,提出一种基于集合经验模式分解与灰色相似关联度相结合的故障诊断方法。引入循环统计学的思想对传统形态滤波方法进行改进,定义顺序形态滤波器,并结合实际选用最简单的直线结构元素,对实测齿轮原始加速度振动信号进行顺序形态滤波降噪预处理。采用集合经验模式分解方法将降噪后的齿轮非平稳加速度振动信号分解为有限个平稳的本征模态函数,从中选取包含故障主要信息的前几个本征模态函数分量并计算其能量分布。由于灰色相似关联度分析对小样本模式识别具有良好的分类效果,以能量分布为元素构造特征矢量,通过计算不同振动信号的灰色相似关联度来判断齿轮的工作状态和故障类型。实例分析结果表明,提出的方法能够有效地应用于齿轮系统的故障诊断。

基于分屑原理的螺旋铣孔专用刀具研究

基于分屑原理,结合螺旋铣孔中刀具的运动特点,设计一种具有分布式多点阵端部切削刃的螺旋铣孔专用刀具。通过各切削刃运动轨迹描述和切屑形状模拟,对专用刀具的分屑效果、端部和侧部切削刃不同切削作用及刀具使用寿命进行分析;通过铝合金、钛合金、复合材料螺旋铣孔对比试验寿命试验,对专用刀具的分屑及制孔效果、使用寿命进行验证。结果表明专用刀具在飞机装配现场干切削条件下能够实现钛合金孔无毛刺、复材孔无分层加工,同时大幅提升刀具寿命。解决了干切削条件下传统立铣刀对钛合金、复合材料等航空难加工材料进行螺旋铣孔加工时刀具寿命低、加工质量差等问题,满足实际工程应用的需要。

高锁螺栓干涉连接中极限干涉量

干涉配合是提高螺栓连接疲劳寿命的有效工艺方法,针对钛合金高锁螺栓的干涉配合静态压入过程,建立有限元模型并进行数值模拟。分析不同干涉量下螺栓上最大应力、孔壁上最大应力值和叠层板上应力分布特点。结果表明,采用静态压入方法的最大干涉量为2.0%,并分析塑性区随干涉量的变化特点及数值模拟结果中的凸瘤大小。在数值模拟的基础上进行高锁螺栓液压压入试验,通过对比试验和模拟压入力的峰值、历史曲线和孔出口处凸瘤大小,有限元模拟得到了验证,利用有限元结果分析带孔边压痕的试验件孔口易产生裂纹的根本原因,并分析试件孔口凸瘤范围大小对结构疲劳磨损的影响,得出干涉量不宜超过2.0%。

基于PLS和改进CVR的数控机床热误差建模

为提高支持向量回归(SVR)模型的预测能力,将核心向量回归(Core vector regression,CVR)方法引入到数控机床热误差建模中,并采用偏最小二乘(Partial least squares,PLS)算法从输入样本提取主成分,构建特征集,然后使用改进的粒子群优化(Improved particle swam optimization,IPSO)算法对CVR的模型参数进行寻优,从而提出一种基于PLS-IPSO-CVR的数控机床热误差建模方法。仿真实验表明,所提出的建模方法在预测精度和速度方面优于传统SVR模型和BP神经网络模型,从而验证了组合建模方法的可行性和有效性。

螺杆加工塑料时熔体流动的数值模拟

为了解螺杆加工塑料时多因素交变作用下熔融塑料在螺槽中的流动状况,结合塑化时熔融塑料在螺槽中的受力、运动情况建立物理模型,推导基于时间过程的控制熔融塑料流动的偏微分方程,包括连续性方程、动量方程、本构方程。利用有限差分法离散偏微分方程得到代数方程组,通过数值计算方法,求解得到加工低密度聚乙烯(Low density polyethylene,LDPE)时熔融塑料在螺槽中流动的速度分布、切应力分布、压力分布。以工程中实际应用的螺杆参数为例计算,分析计算结果发现以下规律:在螺槽左下角和右下角部位熔融塑料流动速度和切应力基本为0;熔融塑料在螺槽中作螺旋形的总体运动,并受不同方向的交变切应力、压力作用。这些规律为改善设备性能和提高塑料加工质量提供指导作用。

基于动态设计结构矩阵的复杂产品配置过程规划技术

为降低复杂产品配置任务间的耦合程度,减少配置过程的迭代次数,优化产品配置设计过程,以动态设计结构矩阵(Design structure matrix,DSM)为工具研究了产品配置过程的规划技术。研究基于数据流图的产品配置过程任务建模,在此基础上通过映射得到配置过程DSM,并将其拓展为三视图结构,通过视图间的双重映射获得配置过程动态DSM,使客户需求和最新配置知识在产品配置过程中得以动态反映。用矩阵的分解和撕裂算法对配置过程进行规划,重组配置任务,优化任务执行次序,为协同配置设计任务分配提供基础。以大型电除尘装备为例子分析配置设计过程规划技术的具体实现。

含横向裂纹Jeffcott转子刚度及动力学特性研究

以刚性支承的水平Jeffcott裂纹转子为研究对象,建立了不依赖于重力占优假设的动力学方程,在考虑裂纹张开区域对中性轴位置影响的基础上,利用中性轴理论研究裂纹的开闭规律,由截面惯性矩与惯性积得到开闭裂纹截面各方向刚度系数,详细讨论不同裂纹深度和不同转速下系统的动力学行为。结果表明:裂纹的存在对截面的法向与切向刚度系数的影响较大,而耦合刚度系数则始终接近于零值;随着裂纹深度的增加,裂纹的开闭过渡过程越明显,系统响应的频谱图趋向复杂,高阶谐波分量更加明显;当转速等于一阶临界转速的分数倍时,系统的固有频率被激发,系统响应出现分数次共振现象。

FBS模型中行为与结构创新的商空间表达与实现

提出一种能够支持专利技术再创新的方法,对于提升我国机电产品的快速创新开发能力具有重要的现实意义。考虑基本结构的多功能属性,用粒度更细的基本操作表达功能—行为—结构(Function-behavior-structure,FBS)模型的功能元和基本结构的行为,以商空间理论作为数学工具,建立创新增强型FBS功能分解与结构匹配的商空间模型。功能层的保序划分或分层递阶划分实现了行为层创新;基于等价关系的结构层划分实现了结构层创新。实例表明,通过结构层和功能层的创新、匹配,能够用较少的简单基本结构的组合匹配原设计问题的总功能。因此,该方法可以有效地支持专利技术的再创新设计。

基于数学定义的圆柱要素形状公差数学模型的研究

在ANSI Y14.5.1M—1994的基础上,建立了圆柱要素形状公差的数学模型。首先采用矢量方程的形式严格定义国标中采用图形与文字形式所定义的公差,然后,应用公差数学定义理论建立公差带,最后在公差带约束下进一步建立了公差带坐标系各自由度变量的变动范围。由此所建立的公差数学模型可以对公差语义作出完整、准确的解释,从而消除公差语义的二义性。

基于工序编码和邻域搜索策略的遗传算法优化作业车间调度

针对作业车间调度优化问题,研究对其进行求解的遗传算法的种群初始方法和邻域搜索机制。为提高初始种群的质量,采用主动调度、无延迟调度与启发式规则相结合的启发式方法初始群体;基于关键路径构造邻域结构,将关键工序的邻域搜索移动与基于工序的编码方式相结合,避免不可行解的产生以及染色体的检测修复等工作;对工序块的块首、块内和块尾工序分别定义了不同的邻域移动操作。基于主动解码得到的甘特图,根据工序的开工时间,正向标准化染色体,使染色体中的工序位置顺序与机器上的工序实际加工顺序一致。为扩大工序的邻域移动范围,对甘特图进行右移处理,根据工序的完工时间,反向标准化染色体。对正向和反向得到的两个标准化染色体进行邻域搜索。采用基准算例进行测试,验证了所提算法的有效性。

对数修形圆锥滚子的接触分析

轴承的滚子修形是减小滚子边缘应力集中、提高滚动轴承疲劳寿命的重要措施。本文中建立了圆锥滚子接触的力学模型,依据圆锥滚子与内圈的接触方程,计算分析了接触应力和表层Mi-ses应力分布,并对比讨论了实际载荷大于或小于设计载荷时的接触应力分布和Mises应力场的变化。结果表明:对数修形后的圆锥滚子其端部应力集中情况得到了显著改善;且对于不同载荷的轴承要设计不同的修形量,以避免边缘效应的发生、提高接触疲劳寿命。

基于EMD和频谱校正的故障诊断方法

提出了一种基于短时间样本的故障诊断方法,通过频谱校正提高频谱精度。首先对原始信号进行小波降噪,提高信噪比;然后进行经验模态分解,获取信号的各阶本征模态函数;分别对各阶本征模态函数进行希尔伯特解调分析,获得包含系统故障特征信息的调制信号;接着采用校正算法对调制信号进行频谱校正,频谱变换后获得精确的频谱;最后根据校正结果进行系统故障判别。实践表明,此方法具有速度快、精度高的特点,适合于设备的在线快速诊断。

皮卫星星箭分离机构运动系统设计

为实现"皮星一号A"卫星无干涉分离,达到分离初始姿态要求,对皮卫星星箭分离机构运动系统进行了分析设计。首先,根据皮卫星与凸轮限位机构间的受力情况和能量守恒定理确定了凸轮轮廓尺寸和分离弹簧结构参数,在此基础上建立了星箭分离过程动力学模型,通过对动力学模型的数值计算确定满足无干涉分离条件的舱门扭簧弹性系数。星箭分离过程的仿真计算和试验校验了"皮星一号A"星箭分离机构可实现无干涉分离,皮卫星初始速度、角速率均满足所提出的各项初始分离姿态要求。

振动信号多通道同步整周期数据采集卡设计

对汽轮发电机组转子的振动信号进行整周期采集有利于提高频谱分析的精度、提高设备状态监测的水平。研究了整周期采集技术,提出了一种基于现场可编程门阵列(field programmable gate array,简称FPGA)的转子振动信号多通道同步整周期数据采集卡的设计方案。该方案采用FPGA技术设计了基于键相倍频法的整周期采集控制算法,对两片高速A/D转换芯片进行整周期采集控制,采用乒乓操作的方式将A/D转换数据保存在双口RAM中,以PC104总线协议与主机进行通信。测试结果表明,该采集卡可以准确实现多通道信号的同步整周期采集及键相信号频率测量,且具有体积小、集成度高、采集频率广泛和频率测量精度高等特点,可以广泛应用于转子振动信号的数据采集领域。