面向工程能力培养的机械基础实验教学方法探讨

结合工程实践对机械基础实验教学的要求,认为在培养面向工程的创新人才的过程中,应培养和提高4个方面的能力:提出问题、分析问题、解决问题和总结问题的能力。并以滑动轴承实验为案例说明实验教学中4方面能力的培养。讨论了机械基础实验教学方法的工程化改革方法,提出应该强化实验内容、提高主动实验和创新实验的比重、工程化实验设备和提升实验教学队伍的工程化背景。

精密机械热动态误差模糊神经网络建模研究

结合模糊逻辑与人工神经网络的优点,提出精密机械热动态误差的模糊神经网络模型,并在多变量模糊模型后件结构与参数辨识中提出了主分量分析建模的新方法.基于语言控制规则的模糊模型,采用模糊推理方法,建模的关键在于结构辨识和参数辨识.采用主分量分析方法可有效地辨识模型后件的结构与参数.为克服建模用的有效数据量少于后件参数,而无法建立相应的模糊模型这一问题,采用一种多变量系统的模糊神经网络建模方法,利用神经网络具有学习的能力,通过使用适当数量的具有充分激励信息的优选数据组作为学习样本对神经网络进行训练,从而建立起模糊神经网络模型.当辨识的模型精度达不到要求时,可应用模糊神经网络的多次训练获取更高的模型精度.实测数据建模表明,模糊神经网络模型能有效地描述热动态误差.

奇异值分解识别精密机械热动态特性参数的研究

在精密机械热动态过程的离散化模型基础上,提出一种识别精密机械热动态特性参数的新方法——奇异值分解算法.在分析精密机械零部件的非定常导热问题时,由有限元法获得热动态过程空间离散化模型.采用热模态分析方法实现离散化模型解耦变换,模态坐标下的特性参数为热特征值(广义时间常数的倒数).辨识热动态特性参数的方法是通过构造热脉冲响应矩阵,采用矩阵奇异值分解的方法,以最少的参数和最小的阶次来描述精密机械热动态过程,进而求得热特征值.实测数据表明,该方法能有效地识别热特征值和快速估算出热平衡时间.

面向工程的专用产品参数化CAD系统的研究

针对目前参数化CAD系统的不足,提出了面向工程的参数化思想,引入了功能约束,分析了对功能约束进行处理的3种方法.采用了基于特征的参数化造型方法,用应用层、描述层和图形层三层体系表达基于特征的参数化模型,将该模型作为参数驱动的基础.将设计中的约束分为3类:工程约束、适配约束和几何约束.通过适配约束在工程约束与几何约束间建立映射关系,使得参数化设计系统既可以受几何参数的驱动,又可以受工程参数的驱动,从而扩大了CAD技术对设计过程支持的范围.

旋转机械振动信号的固有模式函数降噪方法

针对旋转机械非平稳振动信号中局部低能量噪声的消除问题,提出一种基于固有模式函数(IMF)的振动信号降噪方法.该方法在信号经验模式分解(EMD)的基础上,通过对一阶IMF进行L次随机排序操作,构造观测信号的L个样本序列.根据白噪声各阶IMF的能量密度,计算L个样本序列各自分解所得IMF的阈值.通过样本幅值与阈值的比较,将IMF中过零点区间内极值小于阈值的所有样本点去除,并利用这些阈值去噪后的IMF重构信号.仿真和实验结果表明,本方法对各阶IMF中局部低能量噪声的消除是有效的,且降噪后信号的时频特征显著.

滚子摩擦副弹流润滑特性及其应用 Ⅱ.工程对数滚子的弹流数值解

通过等温富油工况下滚子摩擦副弹流数值解研究表明,工程对数滚子具有良好的润滑特性,轻载时呈现大椭圆比点接触的特征,最小油膜厚度出现在中部,轴向油膜形状和压力分布比较均匀.载荷增大端部出现闭合效应,油膜压力局部升高,形成的封油作用使中部油膜略微增厚,最小油膜厚度转移至端部,厚度减小;

基于负熵最大化的机械振源半盲分离方法

为了快速、有效地分离传感器观测信号中的机械振源信号,提出一种负熵最大化的机械振源半盲分离方法.该方法根据目标振源的振动特性构造相应的参考源信号,将参考源信号和分离的目标振源信号的均方误差作为约束条件引入到盲源分离的对照函数中,通过求解约束最优问题,实现目标机械振源信号的分离.试验结果表明,基于负熵最大化的半盲分离方法能快速、有效地分离出目标振源信号,为机械振动信号的监测与故障诊断提供一种新的方法和思路.

精密机械热误差校正机理及参数遗传优化

在研究精密机械热误差校正机理基础上,提出了主动热校正控制变形误差的精度指标,并研究了减少与增加热控制源对控制精度指标的影响.研究表明主动热校正的控制精度与热控制源数目、控制源位置及控制源的幅值有关,优化的目的是获得最佳的控制源组合及幅值参数,使热误差控制精度指标最小.由于热控制源幅值必须满足一定的设计约束,针对其幅值参数确定的困难性,引入遗传优化算法,该算法具有简单实用的特点,有较强的通用性.实例研究表明,热误差校正控制机理对变形校正控制系统的设计具有指导作用,遗传优化热控制源幅值参数具有快速全局收敛的优点.

我国机械学科博士生培养质量提升对策研究

分析我国高校机械学科博士生培养现状,针对存在的问题,分别从博士生培养机制、博士生指导教师和不同类型博士生的培养过程管理等方面提出了详细的提升策略。

论机械结构的设计

机械结构是机器产品的物化,也是机器功能实现的载体。本文从经验设计、理论设计和模型设计讨论了机械结构设计的方法。结合理论力学原理、材料力学原理、弹性力学原理、疲劳力学原理、流体力学原理、热力学原理、摩擦学原理、声学原理、智能原理和目前的新物理原理,分析了机械结构设计的原理。

迎接机械设计技术挑战的若干思考

工程技术是把科学原理转变为改造世界的动力,机械设计课程讲授机械产品设计的技术基础。本文从新材料、信息科技、智能科学和生态环境四个方面,讨论了目前机械设计面临的挑战。前瞻的预测机械设计的发展方向,可以促进机械设计教学的改革。同时预测不是既成事实,也带有不确定性和风险,需要更多人的讨论与批评,使得未来的发展方向更清晰更准确。

机械工作过程的热信号模拟及失真研究

研究了机械工作过程的热信号模拟技术 .利用热信号模拟机械热态过程时 ,热信号模拟存在着一定程度的失真 .分析了导致热信号失真的原因 ,提出了减少热信号失真的方法 。

基于Internet的机械设备远程检测系统的研究

针对机械设备现场检测中技术专家匮乏、检测效率低下、检测成本居高不下等各种问题,设计了基于Internet的机械设备远程检测服务系统。提出了专家远程指挥和检测人员现场检测相结合的新型机械设备现场检测模式,分析了在VB环境下,综合采用多参数数据采集、数据预处理和实时数据远程传输技术并实施的总体结构、软件设计方案和设计要点,实现了数据的实时采集,并达到了在广域网内的数据实时传输和控制。系统实际运行结果表明:系统运行稳定,操作简单,可以满足机械设备的远程检测服务。

一种新型纯机械的控制结构

现代工业市场上的控制大多数为电机控制,虽然其自动化程度较高,但高成本,难维护一直是其重要缺陷。该文设计了一种用于选择性控制的纯机械结构,其不仅能实现灵活的控制功能,还具有更优于电机控制的性能:结构简单,成本较低,可维护,易操作等特点。

工业机器人自动钻孔及锪窝一体化加工

为了提高工业机器人制孔的位姿精度,控制锪窝深度误差,利用激光跟踪仪跟踪机器人位姿,获得位姿偏差,并对机器人位姿偏差进行补偿,提高机器人制孔的位姿精度;利用光栅尺构成闭环控制系统,将制孔过程中机器人与工件变形引起的误差补偿到制孔刀具的进刀位置,从而保证埋头螺栓孔的锪窝深度.采用该跟踪、补偿系统在平面试验件和曲面试验件上进行了工业机器人制孔位置精度和锪窝深度补偿加工试验.结果表明,机器人的位置精度和角度精度达到0.05mm和0.05°,锪窝深度误差控制在0.03mm以内.

S变换时频谱SVD降噪的冲击特征提取方法

为了从滚动轴承故障振动信号中提取出冲击特征,以进行轴承故障诊断,提出基于S变换时频谱奇异值分解(SVD)的信号降噪方法。S变换是一种信号时频表示方法,适合于处理与分析非平稳的冲击特征信号。在SVD降噪过程中,数据矩阵由信号的S变换谱系数构成;奇异值序列的置零阈值位置坐标可由奇异值差分谱最前面部分峰值群的最后一个峰值点序号来确定。最后对降噪的数据矩阵进行S逆变换,获得信号的时域冲击特征。仿真研究表明,基于S变换时频谱的SVD降噪方法可以成功地从低信噪比信号中提取出周期性的冲击特征。将本方法用于处理与分析滚动轴承故障振动信号,根据所提取出的冲击特征出现频率,能够方便有效地实现轴承相关故障的诊断。

高速角接触球轴承保持架柔体动力学分析

在角接触球轴承动力学分析基础上,结合轴承保持架的柔体性,采用修正的Craig-Bam-pton子结构模态综合法建立高速角接触球轴承保持架柔体动力学方程。利用ADAMS系统开发了角接触球轴承刚柔多体动力学分析程序,对高速角接触球轴承保持架动态性能进行了分析;并采用Gupta的角接触球轴承动力学分析结果加以验证。分析结果表明:角接触球轴承引导间隙与兜孔间隙之比、径向载荷与轴向载荷之比过大或过小都不利于保持架转动的平稳性;相对刚体保持架而言,柔体保持架转动更为平稳。

机器人自动化制孔系统

为了实现飞机装配中高质量、高效率的自动化柔性制孔,架构一套集成激光测量技术、计算机控制技术、离线编程技术和机器人技术的自动化制孔系统.在自动化制孔过程中,孔位法向向量可以根据产品模型直接获取,但是飞机部件的实际外形和理论外形存在一定的偏差.为了减少制孔偏差,提出一种基于4个激光位移传感器的法向偏差修正技术.通过标定获得激光位移传感器的零点位置和激光方向,再根据传感器的测量值计算得到加工表面的实际法矢方向,通过调整机器人姿态实现孔位法向偏差的修正.试验结果表明,该系统的制孔效率为6孔/min,法向精度优于0.5°,大幅提高飞机部件的制孔效率和装配质量.

基于独立分量分析的噪声消除技术研究

为了消除观测信号中的噪声,利用独立分量分析的冗余取消特性,提出一种新的信号消噪方法.引入虚拟噪声分量对观测信号进行扩展,将一维带噪观测信号变换为多维虚拟观测信号.利用高阶累积量,对扩展的多维加噪观测信号进行盲源分离,得到源观测信号,从而实现噪声的有效消除.进行仿真研究以及转子实验台的松动故障振动信号的实验研究,结果证明了这种消噪方法在消除各类加性噪声的有效性.该方法不需要大量的观测样本,无需观测信号为确定性信号的前提假设,实现了对单个观测样本的实时消噪处理.

基于BP神经网络的盾构推进速度自适应PID控制

盾构掘进过程中地质多变,推进速度要求实现非线性控制,因此对控制方法提出较高的要求.在分析了盾构推进液压系统原理的基础上,建立了盾构推进速度仿真模型,设计了基于BP神经网络的盾构推进速度自适应PID控制器,运用MATLAB软件对常规PID推进速度控制和基于BP神经网络的自适应PID推进速度控制进行了阶跃响应仿真对比,并对基于BP神经网络的自适应PID推进速度控制的正弦跟踪特性进行了仿真.仿真结果表明基于BP神经网络整定的PID控制具有良好的跟踪能力和鲁棒性,相比于传统PID控制系统响应迅速,超调量小,具有很高的响应精度和良好的在线整定能力,对于盾构推进速度这种非线性过程,控制效果比较理想.