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2016年 35卷 第1期
2016, 35(1): 1-9.
doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.2016.0101
摘要
PDF 1327KB
摘要:
对材料动态变形中的绝热剪切带研究现状进行了大致的总结。从绝热剪切产生机理和失稳判据、剪切带内微观织构、实验技术研究与发展与数值模拟四个方面对目前的研究进行了总结与比较,认为热粘塑性本构关系应该考虑微观结构变化及材料的应力状态,才能够有效地分析微观结构变化对宏观变形局域化的影响;绝热剪切带内部组织结构和微观结构变化的研究仍旧存在不足,绝热剪切带微观组织的演化进程不够明确;数值模拟技术考虑的影响因素不够全面等。对绝热剪切带的发展趋势提出了自己的见解。
对材料动态变形中的绝热剪切带研究现状进行了大致的总结。从绝热剪切产生机理和失稳判据、剪切带内微观织构、实验技术研究与发展与数值模拟四个方面对目前的研究进行了总结与比较,认为热粘塑性本构关系应该考虑微观结构变化及材料的应力状态,才能够有效地分析微观结构变化对宏观变形局域化的影响;绝热剪切带内部组织结构和微观结构变化的研究仍旧存在不足,绝热剪切带微观组织的演化进程不够明确;数值模拟技术考虑的影响因素不够全面等。对绝热剪切带的发展趋势提出了自己的见解。
2016, 35(1): 10-16.
doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.2016.0102
摘要:
根据弧齿锥齿轮切齿加工原理,建立弧齿锥齿轮的齿面方程。并利用空间几何原理,将大小轮齿面方程放在同一个坐标系中进行啮合点计算得到啮合点在齿面上的位置分布。利用微分几何原理求得大小轮齿面啮合点处的法曲率和齿面卷吸速度等弹流润滑重要参数。用MATLAB软件编程计算,并用PRO/E三维软件建立几何模型。采用ABAQUS有限元分析软件,数值计算啮合过程中的油膜压力。基于Dowson-Higginson最小油膜厚度模型计算得到了光滑齿面不同啮合速度条件下弧齿锥齿轮啮合过程最小油膜厚度。
根据弧齿锥齿轮切齿加工原理,建立弧齿锥齿轮的齿面方程。并利用空间几何原理,将大小轮齿面方程放在同一个坐标系中进行啮合点计算得到啮合点在齿面上的位置分布。利用微分几何原理求得大小轮齿面啮合点处的法曲率和齿面卷吸速度等弹流润滑重要参数。用MATLAB软件编程计算,并用PRO/E三维软件建立几何模型。采用ABAQUS有限元分析软件,数值计算啮合过程中的油膜压力。基于Dowson-Higginson最小油膜厚度模型计算得到了光滑齿面不同啮合速度条件下弧齿锥齿轮啮合过程最小油膜厚度。
2016, 35(1): 17-22.
doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.2016.0103
摘要:
为了验证风机叶片能够承受设计规定的极限载荷,保证试验弯矩分布尽可能接近设计值,研究了叶片静力加载节点优化及试验。采用多点加载模式,优化各节点的牵引力,匹配加载过程的叶片弯矩;基于分布式多级网络控制结构,设计动态主从式PID控制算法,协调各个节点的牵引力,实现叶片5节点全尺寸静力加载试验。现场试验证明:加载过程中加载点牵引力能保持平稳、协调变化,加载点的牵引力过程误差最大值约为±5%,测量点的挠度误差均低于±7%,获得较好的控制效果,满足风机叶片静力加载试验要求。
为了验证风机叶片能够承受设计规定的极限载荷,保证试验弯矩分布尽可能接近设计值,研究了叶片静力加载节点优化及试验。采用多点加载模式,优化各节点的牵引力,匹配加载过程的叶片弯矩;基于分布式多级网络控制结构,设计动态主从式PID控制算法,协调各个节点的牵引力,实现叶片5节点全尺寸静力加载试验。现场试验证明:加载过程中加载点牵引力能保持平稳、协调变化,加载点的牵引力过程误差最大值约为±5%,测量点的挠度误差均低于±7%,获得较好的控制效果,满足风机叶片静力加载试验要求。
2016, 35(1): 23-28.
doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.2016.0104
摘要:
针对挤压油膜阻尼器转子系统的动力学特点,实验研究了大不平衡量条件下转子的非线性振动特性;同时研究了转子变速过程角加速度、滑油温度以及阻尼器静偏心对转子非线性振动的影响。结果表明:大不平衡量条件下转子系统可能出现非线性振动跳跃;增大转子变速过程角加速度,降低油温,可抑制非线性振动跳跃;提高阻尼器内外环同心度,减小阻尼器静偏心,可提高阻尼器减振性能,同时抑制非线性振动跳跃;阻尼器设计时必须考虑重力影响,为转子设计预置偏心。
针对挤压油膜阻尼器转子系统的动力学特点,实验研究了大不平衡量条件下转子的非线性振动特性;同时研究了转子变速过程角加速度、滑油温度以及阻尼器静偏心对转子非线性振动的影响。结果表明:大不平衡量条件下转子系统可能出现非线性振动跳跃;增大转子变速过程角加速度,降低油温,可抑制非线性振动跳跃;提高阻尼器内外环同心度,减小阻尼器静偏心,可提高阻尼器减振性能,同时抑制非线性振动跳跃;阻尼器设计时必须考虑重力影响,为转子设计预置偏心。
2016, 35(1): 29-34.
doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.2016.0105
摘要:
为提高液压挖掘机的能量利用率,提出一种以液压蓄能器为储能元件的回转能量回收系统;对回收系统的主要元件进行数学建模,并在此基础上搭建回收系统仿真模型;对回收能量的再利用方案合理性、蓄能器参数对系统能量回收与再利用的影响以及增加能量回收系统后整机的操控性进行仿真评价。仿真结果表明:该能量回收系统在单回转工况下能够实现整机41.99%的能量回收与再利用,且能保证整机的良好操控性能。最后,通过实验验证能量回收与再利用方案的可行性以及仿真模型的正确性。
为提高液压挖掘机的能量利用率,提出一种以液压蓄能器为储能元件的回转能量回收系统;对回收系统的主要元件进行数学建模,并在此基础上搭建回收系统仿真模型;对回收能量的再利用方案合理性、蓄能器参数对系统能量回收与再利用的影响以及增加能量回收系统后整机的操控性进行仿真评价。仿真结果表明:该能量回收系统在单回转工况下能够实现整机41.99%的能量回收与再利用,且能保证整机的良好操控性能。最后,通过实验验证能量回收与再利用方案的可行性以及仿真模型的正确性。
2016, 35(1): 35-39.
doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.2016.0106
摘要:
为了准确识别频率响应函数不一致情况下的模态模型,建立了一种模态参数估计的最小二乘复频域局部求解新方法。以轻质板为例,在传感器质量过大导致频响函数不一致时,利用最小二乘复频域法的整体求解和局部求解两种方法分别识别了其模态模型。对比两者的结果可见:相比于整体求解方法,采用局部求解方法获得的轻质板模态频率与标准试验误差很小,自由状态下的模态振型与理论振型亦相一致,表明最小二乘复频域局部求解方法在频响函数不一致的情况下能够准确识别模态模型。
为了准确识别频率响应函数不一致情况下的模态模型,建立了一种模态参数估计的最小二乘复频域局部求解新方法。以轻质板为例,在传感器质量过大导致频响函数不一致时,利用最小二乘复频域法的整体求解和局部求解两种方法分别识别了其模态模型。对比两者的结果可见:相比于整体求解方法,采用局部求解方法获得的轻质板模态频率与标准试验误差很小,自由状态下的模态振型与理论振型亦相一致,表明最小二乘复频域局部求解方法在频响函数不一致的情况下能够准确识别模态模型。
2016, 35(1): 40-43.
doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.2016.0107
摘要:
为了解决大批量药筒传火孔的有效通火面积的精确高效测量,提出了使用机器视觉技术和图像处理方法对药筒传火孔有效面积进行自动测量的方法。测量系统采用工业CMOS数字相机、光学镜头组、背光源、计算机等仪器设备搭建,结合开发的专用图像处理算法和软件,通过对所拍摄图片中传火孔光斑的像素点数的测量,实现了药筒传火孔有效通火面积的测量。经过对系统的标定实验表明:该系统的测量误差约为5‰,极限尺寸的标定精度高,可有效防止误测,满足药筒传火孔的测量精度要求。应用结果表明,该系统测量精度完全能达到设计要求,测量效率可达20件/分。
为了解决大批量药筒传火孔的有效通火面积的精确高效测量,提出了使用机器视觉技术和图像处理方法对药筒传火孔有效面积进行自动测量的方法。测量系统采用工业CMOS数字相机、光学镜头组、背光源、计算机等仪器设备搭建,结合开发的专用图像处理算法和软件,通过对所拍摄图片中传火孔光斑的像素点数的测量,实现了药筒传火孔有效通火面积的测量。经过对系统的标定实验表明:该系统的测量误差约为5‰,极限尺寸的标定精度高,可有效防止误测,满足药筒传火孔的测量精度要求。应用结果表明,该系统测量精度完全能达到设计要求,测量效率可达20件/分。
2016, 35(1): 44-49.
doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.2016.0108
摘要:
针对精密机床在装配过程中的精度保障问题,提出了一种建立装配过程偏差传递预测数学模型的方法。以一种精密级四轴卧式加工中心为对象,对影响机床装配精度的关键部位进行了偏差特征分析。基于小位移旋量理论建立典型偏差特征的数学模型。基于串联装配关系,建立了机床进给平台装配偏差传递数学模型,并以此模型预估末端装配精度。最后通过实验验证该建模方法的有效性。
针对精密机床在装配过程中的精度保障问题,提出了一种建立装配过程偏差传递预测数学模型的方法。以一种精密级四轴卧式加工中心为对象,对影响机床装配精度的关键部位进行了偏差特征分析。基于小位移旋量理论建立典型偏差特征的数学模型。基于串联装配关系,建立了机床进给平台装配偏差传递数学模型,并以此模型预估末端装配精度。最后通过实验验证该建模方法的有效性。
2016, 35(1): 50-55.
doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.2016.0109
摘要:
为了改善弧齿锥齿轮的振动特性,通过轮齿承载接触分析计算时变啮合刚度激励;再根据轮齿接触分析、载荷分配系数和啮合冲击模型近似计算出啮入冲击激励。应用集中质量法建立弧齿锥齿轮弯-扭-轴耦合的8自由度动力学模型。推导其运动微分方程,并进行了消除刚体位移和量纲归一化处理。采用变步长四阶龙格-库塔法(Runge-Kutta)求解,从而得到系统的振动响应。分析了传动误差幅值和重合度对齿轮副振动的影响。结果表明,传动误差的增大,振动也随之增大,增大设计重合度,能够减小振动。
为了改善弧齿锥齿轮的振动特性,通过轮齿承载接触分析计算时变啮合刚度激励;再根据轮齿接触分析、载荷分配系数和啮合冲击模型近似计算出啮入冲击激励。应用集中质量法建立弧齿锥齿轮弯-扭-轴耦合的8自由度动力学模型。推导其运动微分方程,并进行了消除刚体位移和量纲归一化处理。采用变步长四阶龙格-库塔法(Runge-Kutta)求解,从而得到系统的振动响应。分析了传动误差幅值和重合度对齿轮副振动的影响。结果表明,传动误差的增大,振动也随之增大,增大设计重合度,能够减小振动。
2016, 35(1): 56-62.
doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.2016.0110
摘要:
提出一种专为腹腔镜手术设计的新型混联手术机器人。该机器人由两个解耦并联机构混联而成,机器人可为手术器械提供多自由度操作空间。先用叠加法对混联机器人进行整体运动学建模,提出了基于腹腔镜手术特征的机器人术中运动规划并简化了机构输入量,利用手术器械的"杠杆"映射原理求得其末端操作点的速度雅克比矩阵,又根据雅克比条件数给出了机器人在术前定位时的最佳初始位形,建立并使用"灵巧度-体积"综合因素指标对器械操作点的工作空间进行优化。结果表明:在优化后工作空间中机器人不但具有良好的运动灵巧度,同时工作空间大小也能满足微创手术操作的要求。
提出一种专为腹腔镜手术设计的新型混联手术机器人。该机器人由两个解耦并联机构混联而成,机器人可为手术器械提供多自由度操作空间。先用叠加法对混联机器人进行整体运动学建模,提出了基于腹腔镜手术特征的机器人术中运动规划并简化了机构输入量,利用手术器械的"杠杆"映射原理求得其末端操作点的速度雅克比矩阵,又根据雅克比条件数给出了机器人在术前定位时的最佳初始位形,建立并使用"灵巧度-体积"综合因素指标对器械操作点的工作空间进行优化。结果表明:在优化后工作空间中机器人不但具有良好的运动灵巧度,同时工作空间大小也能满足微创手术操作的要求。
2016, 35(1): 63-66.
doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.2016.0111
摘要:
中量级强冲击试验机的摆锤部分是整个实验机的核心,它的品质将决定整个试验的质量,在很大程度上也决定了整个试验机的使用寿命。因此,对其进行优化便势在必行。将中量级强冲击试验机摆锤部分进行结构简化,得出摆锤部分若干个典型的参数,以转动中心转轴所受冲量为研究对象,列出各参数与转动中心转轴所受冲量之间的关系式。应用MATLAB软件计算对应的结果。根据得出的数据,对试验机摆锤部分进行优化设计,从而达到减少转动中心转轴磨损,提高摆锤使用可靠性与寿命的目的。
中量级强冲击试验机的摆锤部分是整个实验机的核心,它的品质将决定整个试验的质量,在很大程度上也决定了整个试验机的使用寿命。因此,对其进行优化便势在必行。将中量级强冲击试验机摆锤部分进行结构简化,得出摆锤部分若干个典型的参数,以转动中心转轴所受冲量为研究对象,列出各参数与转动中心转轴所受冲量之间的关系式。应用MATLAB软件计算对应的结果。根据得出的数据,对试验机摆锤部分进行优化设计,从而达到减少转动中心转轴磨损,提高摆锤使用可靠性与寿命的目的。
2016, 35(1): 67-72.
doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.2016.0112
摘要:
为了解决双重功率分流传动系统的动态特性问题,建立该系统的动态力学模型。采用轮齿几何接触分析和承载接触分析方法对齿轮副实际啮合过程进行仿真,得到齿轮副的时变啮合刚度激励,提高了计算的精确度;采用集中质量法,建立了传动系统的弯-扭耦合动力学微分方程;采用自适应变步长四阶龙格-库塔法求解,得到系统的频域和时域响应,分析了各级齿轮副传递的动态载荷的变化特点。结果表明:通过系统动力学模型的建立、求解和分析为其动态设计提供了依据。通过与相关实验进行对比,验证了其正确性。
为了解决双重功率分流传动系统的动态特性问题,建立该系统的动态力学模型。采用轮齿几何接触分析和承载接触分析方法对齿轮副实际啮合过程进行仿真,得到齿轮副的时变啮合刚度激励,提高了计算的精确度;采用集中质量法,建立了传动系统的弯-扭耦合动力学微分方程;采用自适应变步长四阶龙格-库塔法求解,得到系统的频域和时域响应,分析了各级齿轮副传递的动态载荷的变化特点。结果表明:通过系统动力学模型的建立、求解和分析为其动态设计提供了依据。通过与相关实验进行对比,验证了其正确性。
2016, 35(1): 73-79.
doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.2016.0113
摘要:
根据液压挖掘机工作装置机械臂运动和受力特点,对其进行动力学分析。采用基于集中质量和惯量的等效有限元法建立液压挖掘机机械臂的动力学微分方程,运用龙格-库塔(Runge-Kutta)数值求解法对运动微分方程进行推导和数值求解,对各臂杆的动力学特性进行了分析。采用动力学仿真软件ADAMS建立了液压挖掘机工作装置的虚拟样机模型,选取与数值求解相同工况的参数进行仿真分析。通过对比仿真结果和数值求解两种方法得到的动力学特性曲线,结果基本一致,表明机械臂动力学建模方法的正确性。
根据液压挖掘机工作装置机械臂运动和受力特点,对其进行动力学分析。采用基于集中质量和惯量的等效有限元法建立液压挖掘机机械臂的动力学微分方程,运用龙格-库塔(Runge-Kutta)数值求解法对运动微分方程进行推导和数值求解,对各臂杆的动力学特性进行了分析。采用动力学仿真软件ADAMS建立了液压挖掘机工作装置的虚拟样机模型,选取与数值求解相同工况的参数进行仿真分析。通过对比仿真结果和数值求解两种方法得到的动力学特性曲线,结果基本一致,表明机械臂动力学建模方法的正确性。
2016, 35(1): 80-84.
doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.2016.0114
摘要:
从数控刀架转位过程的失效模式出发,运用故障树分析理论,建立了以刀架锁不紧和刀架卡死为顶事件的故障树模型,并收集相关的故障历时数据。针对模型中各事件故障发生概率不确定等因素,引入模糊数学理论,构建概率模糊数,并给出运算法则。对模糊故障树进行定量分析,得到顶事件故障概率区间及底事件重要度排序。结果表明:发信元件、预定位元件及规范操作为影响刀架可靠性的薄弱环节,从而为刀架可靠性的提升提供了良好的数据分析基础。
从数控刀架转位过程的失效模式出发,运用故障树分析理论,建立了以刀架锁不紧和刀架卡死为顶事件的故障树模型,并收集相关的故障历时数据。针对模型中各事件故障发生概率不确定等因素,引入模糊数学理论,构建概率模糊数,并给出运算法则。对模糊故障树进行定量分析,得到顶事件故障概率区间及底事件重要度排序。结果表明:发信元件、预定位元件及规范操作为影响刀架可靠性的薄弱环节,从而为刀架可靠性的提升提供了良好的数据分析基础。
2016, 35(1): 85-90.
doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.2016.0115
摘要:
为克服使用CATIA系统镜像功能进行对称零部件装配设计时会带来数据冗余、零部件命名编号不符合设计要求的缺点,提出了一种对称零部件快速装配设计方法。该方法采用同一数据源零部件自动识别和零部件分类实例化技术,实现了对称零部件的快速装配设计。以CATIA V5系统为平台,开发了对称零部件快速装配设计工具插件,通过某飞机机翼骨架的快速装配设计实例,验证了方法的有效性。结果表明,该方法能提高对称零部件的装配效率,降低设计成本。
为克服使用CATIA系统镜像功能进行对称零部件装配设计时会带来数据冗余、零部件命名编号不符合设计要求的缺点,提出了一种对称零部件快速装配设计方法。该方法采用同一数据源零部件自动识别和零部件分类实例化技术,实现了对称零部件的快速装配设计。以CATIA V5系统为平台,开发了对称零部件快速装配设计工具插件,通过某飞机机翼骨架的快速装配设计实例,验证了方法的有效性。结果表明,该方法能提高对称零部件的装配效率,降低设计成本。
2016, 35(1): 91-97.
doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.2016.0116
摘要:
针对钻铰锪复合刀具一体制孔过程,构建瞬时切削力模型,为制孔切削力优化、抑制CFRP/Al叠层结构的制孔缺陷提供理论依据。将CFRP/Al叠层结构钻铰锪一体制孔过程拆分为钻削、铰削、锪窝,基于CFRP与Al的细观斜角切削模型,分别建立钻削、铰削、锪窝过程的动态切削力(轴向力与扭矩)模型。根据切削特点及所处切削状态对制孔过程进行阶段划分,利用钻削、铰削以及锪窝的切削力模型,计算出相应阶段的切削力。根据工作前角数学模型,分别建立钻削、铰削、锪窝过程的前角均值、剪切角均值和摩擦角均值的数学模型,并且给出纤维方向角关于时间的变化模型。基于接触力学理论建立横刃的切削力模型,最终形成CFRP/Al叠层结构钻铰锪一体制孔刀具的瞬时切削力的模型。最后,搭建制孔试验平台,进行钻铰锪一体制孔试验,验证瞬时切削力模型的正确性与可靠性。
针对钻铰锪复合刀具一体制孔过程,构建瞬时切削力模型,为制孔切削力优化、抑制CFRP/Al叠层结构的制孔缺陷提供理论依据。将CFRP/Al叠层结构钻铰锪一体制孔过程拆分为钻削、铰削、锪窝,基于CFRP与Al的细观斜角切削模型,分别建立钻削、铰削、锪窝过程的动态切削力(轴向力与扭矩)模型。根据切削特点及所处切削状态对制孔过程进行阶段划分,利用钻削、铰削以及锪窝的切削力模型,计算出相应阶段的切削力。根据工作前角数学模型,分别建立钻削、铰削、锪窝过程的前角均值、剪切角均值和摩擦角均值的数学模型,并且给出纤维方向角关于时间的变化模型。基于接触力学理论建立横刃的切削力模型,最终形成CFRP/Al叠层结构钻铰锪一体制孔刀具的瞬时切削力的模型。最后,搭建制孔试验平台,进行钻铰锪一体制孔试验,验证瞬时切削力模型的正确性与可靠性。
2016, 35(1): 98-103.
doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.2016.0117
摘要:
针对金属板材的圆盘剪分切加工,提出采用塑性剪切压迫分离工艺得到平整无毛刺的分切断面,基于精密分切加工实验建立了有限元模型,采用DEFORM-2D进行仿真,通过金属流变组织和材料静水应力的变化情况分析了镀锌板的变形过程和断面形貌的形成,仿真得到的分切断面特征与实验结果具有良好的一致性。研究了圆盘剪径向间隙和轴向间隙对无毛刺精密分切工艺的影响,发现当轴向间隙一定时,径向间隙为板材厚度的20%时分切断面质量最好;轴向间隙小于板材厚度的2.5%才能实现塑性剪切压迫分离工艺,在合理的轴向间隙范围内其值变化对分切断面形貌特征影响不明显。
针对金属板材的圆盘剪分切加工,提出采用塑性剪切压迫分离工艺得到平整无毛刺的分切断面,基于精密分切加工实验建立了有限元模型,采用DEFORM-2D进行仿真,通过金属流变组织和材料静水应力的变化情况分析了镀锌板的变形过程和断面形貌的形成,仿真得到的分切断面特征与实验结果具有良好的一致性。研究了圆盘剪径向间隙和轴向间隙对无毛刺精密分切工艺的影响,发现当轴向间隙一定时,径向间隙为板材厚度的20%时分切断面质量最好;轴向间隙小于板材厚度的2.5%才能实现塑性剪切压迫分离工艺,在合理的轴向间隙范围内其值变化对分切断面形貌特征影响不明显。
2016, 35(1): 104-108.
doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.2016.0118
摘要:
为了准确描述复杂产品故障过程的浴盆曲线趋势,建立多台数控机床的强度函数浴盆曲线模型,并采用极大似然方法对模型进行参数估计。利用基于试验总时间(TTT)的趋势检验方法验证故障过程的浴盆曲线趋势。从浴盆曲线两转折点的可靠性含义出发,对累计平均无故障工作时间进行分析,提出一种确定浴盆曲线转折点的方法。通过对3台数控磨床的实例计算和分析,说明本文模型与方法在实际应用中的有效性。
为了准确描述复杂产品故障过程的浴盆曲线趋势,建立多台数控机床的强度函数浴盆曲线模型,并采用极大似然方法对模型进行参数估计。利用基于试验总时间(TTT)的趋势检验方法验证故障过程的浴盆曲线趋势。从浴盆曲线两转折点的可靠性含义出发,对累计平均无故障工作时间进行分析,提出一种确定浴盆曲线转折点的方法。通过对3台数控磨床的实例计算和分析,说明本文模型与方法在实际应用中的有效性。
2016, 35(1): 109-112.
doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.2016.0119
摘要:
解决了板材数控渐进成形的厚度减薄严重、加工时间长等缺陷,分析了数控渐进成形和拉形的主要特点,研究了基于数控渐进成形机床伺服托架的拉形辅助的数控渐进成形技术。设计了专用夹具在数控渐进成形机床上实现了一次装夹的混合成形。通过试验分析了两种成形方法对产品厚度及成形时间的影响,结果表明,此混合成形与单一的渐进成形相比,可以有效的减少零件的过度变薄及加工时间,可以突破渐进成形的成形极限角,成形出单一的渐进成形不容易成形的零件。
解决了板材数控渐进成形的厚度减薄严重、加工时间长等缺陷,分析了数控渐进成形和拉形的主要特点,研究了基于数控渐进成形机床伺服托架的拉形辅助的数控渐进成形技术。设计了专用夹具在数控渐进成形机床上实现了一次装夹的混合成形。通过试验分析了两种成形方法对产品厚度及成形时间的影响,结果表明,此混合成形与单一的渐进成形相比,可以有效的减少零件的过度变薄及加工时间,可以突破渐进成形的成形极限角,成形出单一的渐进成形不容易成形的零件。
2016, 35(1): 113-117.
doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.2016.0120
摘要:
基于交流电机驱动器,开发了一种数控加工切削参数优化软件及实时监控系统。它主要是由计算机、交流电机驱动器、加工主电机三部分组成。首先,将工件和刀具材料、机床型号等相关信息输入计算机,得到优化的切削参数,并确定电机转速、电流和功率的合理波动范围。在进行切削加工时,该系统可实时地采集主电机的电流数据等进行分析处理。当电机工作电流、功率超出设置的波动范围时(如发生刀具损坏等情况),控制程序会将有关控制指令(如暂停等)发送给交流电机驱动器,使主电机暂停工作。因此,该系统既可优化切削参数,又可实时监控加工主电机的工作电流、转速等信号,确保加工过程稳定、可靠。
基于交流电机驱动器,开发了一种数控加工切削参数优化软件及实时监控系统。它主要是由计算机、交流电机驱动器、加工主电机三部分组成。首先,将工件和刀具材料、机床型号等相关信息输入计算机,得到优化的切削参数,并确定电机转速、电流和功率的合理波动范围。在进行切削加工时,该系统可实时地采集主电机的电流数据等进行分析处理。当电机工作电流、功率超出设置的波动范围时(如发生刀具损坏等情况),控制程序会将有关控制指令(如暂停等)发送给交流电机驱动器,使主电机暂停工作。因此,该系统既可优化切削参数,又可实时监控加工主电机的工作电流、转速等信号,确保加工过程稳定、可靠。
2016, 35(1): 118-121.
doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.2016.0121
摘要:
钢球作为常用的球轴承滚动体,其表面质量直接影响轴承的性能及寿命。目前已研制出的钢球表面缺陷检测装置展开机构结构复杂,不适用于大批量检测。基于一种双图像传感器的球面全展开方法,分析了在球列状态下球面完全展开所需要满足的参数条件。搭建系统进行实验,实验结果表明,该系统利用双传感器同时分别对每粒钢球进行5次采像就能够对钢球表面进行精确有效的高速检测与分选,漏检率低,检测速度可达到14400粒/h,具有广泛的应用前景。
钢球作为常用的球轴承滚动体,其表面质量直接影响轴承的性能及寿命。目前已研制出的钢球表面缺陷检测装置展开机构结构复杂,不适用于大批量检测。基于一种双图像传感器的球面全展开方法,分析了在球列状态下球面完全展开所需要满足的参数条件。搭建系统进行实验,实验结果表明,该系统利用双传感器同时分别对每粒钢球进行5次采像就能够对钢球表面进行精确有效的高速检测与分选,漏检率低,检测速度可达到14400粒/h,具有广泛的应用前景。
2016, 35(1): 122-125.
doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.2016.0122
摘要:
针对戈壁地貌地形探测器接地压力调节系统具有的非线性特点,提出了地形探测器接地压力的BP神经网络PID控制方法,设计了BP神经网络PID控制器,并利用MATLAB软件编程进行了仿真分析和实验。研究结果表明,BP神经网络PID复合控制较之常规PID控制可使系统具有更优的动态性能和良好的跟随特性,是一种有效的控制策略。
针对戈壁地貌地形探测器接地压力调节系统具有的非线性特点,提出了地形探测器接地压力的BP神经网络PID控制方法,设计了BP神经网络PID控制器,并利用MATLAB软件编程进行了仿真分析和实验。研究结果表明,BP神经网络PID复合控制较之常规PID控制可使系统具有更优的动态性能和良好的跟随特性,是一种有效的控制策略。
2016, 35(1): 126-131.
doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.2016.0123
摘要:
在机械设备的故障诊断中,频率是最重要的检测对象之一。很多机械设备在正常工作时,机械振动幅度较低,为了方便、快捷地对设备的振动频率进行检测,根据能量守恒定律,设计了一种特殊的振动测量传感器,该传感器的底部装有可以传输振动特性液体介质;中部是圆锥台结构的气体段,该圆锥台气体段底部圆直径大于顶部圆直径,当振动特性从底部传到顶部时,由于相同的能量从面积较大的部位集中到面积较小的部位,气体段顶部的振幅就会大于底部的振幅,从而实现了振动幅度的机械放大;该传感器的顶部是电容传感器,电容的大小会随着电容下极板的振动而改变,从而把被测非电量的变化转化为电信号的变化。在硬件处理电路中,采用全差分放大电路对电信号进行二次放大,利用模数转换器对二次放大的模拟信号进行采样。通过软件插补细分算法实现0.244 ns级的时间测量,从而实现高精度的频率测量。
在机械设备的故障诊断中,频率是最重要的检测对象之一。很多机械设备在正常工作时,机械振动幅度较低,为了方便、快捷地对设备的振动频率进行检测,根据能量守恒定律,设计了一种特殊的振动测量传感器,该传感器的底部装有可以传输振动特性液体介质;中部是圆锥台结构的气体段,该圆锥台气体段底部圆直径大于顶部圆直径,当振动特性从底部传到顶部时,由于相同的能量从面积较大的部位集中到面积较小的部位,气体段顶部的振幅就会大于底部的振幅,从而实现了振动幅度的机械放大;该传感器的顶部是电容传感器,电容的大小会随着电容下极板的振动而改变,从而把被测非电量的变化转化为电信号的变化。在硬件处理电路中,采用全差分放大电路对电信号进行二次放大,利用模数转换器对二次放大的模拟信号进行采样。通过软件插补细分算法实现0.244 ns级的时间测量,从而实现高精度的频率测量。
2016, 35(1): 132-138.
doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.2016.0124
摘要:
针对被动悬挂不可控、半主动悬挂不能主动出力和主动悬挂耗能过大等问题,提出基于电磁作动器和磁流变阻尼器相复合的电磁悬挂结构方案。依据军用车辆能量回收潜力和行驶性能与射击精度对悬挂控制的要求,提出采用分档控制方法的基于行驶工况与作战效能的振动控制策略。分析表明,该电磁悬挂具有Fail-Safe功能,增加了参数的可调范围,在分档控制策略下能够实现车辆振动的被动、半主动和主动控制,并能在a档和b档时采用电磁馈能实现振动能量的部分回收,适用于军用履带战斗车辆振动控制需求。
针对被动悬挂不可控、半主动悬挂不能主动出力和主动悬挂耗能过大等问题,提出基于电磁作动器和磁流变阻尼器相复合的电磁悬挂结构方案。依据军用车辆能量回收潜力和行驶性能与射击精度对悬挂控制的要求,提出采用分档控制方法的基于行驶工况与作战效能的振动控制策略。分析表明,该电磁悬挂具有Fail-Safe功能,增加了参数的可调范围,在分档控制策略下能够实现车辆振动的被动、半主动和主动控制,并能在a档和b档时采用电磁馈能实现振动能量的部分回收,适用于军用履带战斗车辆振动控制需求。
2016, 35(1): 139-143.
doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.2016.0125
摘要:
为从某新型载货车的三种驾驶室悬置参数水平值中找出最佳匹配值,进行样车道路试验;应用多体动力学软件建立驾驶室悬置系统虚拟样机模型,通过对比驾驶室悬置系统振动加速度功率谱密度曲线验证仿真模型的可信性。最后以减小驾驶室地板加速度功率谱密度的均方根值为目标,以悬置系统螺旋弹簧刚度、减振器阻尼为因子,运用试验设计技术对驾驶室悬置参数进行优化,改善了驾驶室悬置隔振性能,找出了适合该车型的最佳参数匹配值。
为从某新型载货车的三种驾驶室悬置参数水平值中找出最佳匹配值,进行样车道路试验;应用多体动力学软件建立驾驶室悬置系统虚拟样机模型,通过对比驾驶室悬置系统振动加速度功率谱密度曲线验证仿真模型的可信性。最后以减小驾驶室地板加速度功率谱密度的均方根值为目标,以悬置系统螺旋弹簧刚度、减振器阻尼为因子,运用试验设计技术对驾驶室悬置参数进行优化,改善了驾驶室悬置隔振性能,找出了适合该车型的最佳参数匹配值。
2016, 35(1): 144-147.
doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.2016.0126
摘要:
以金属带式无级变速器金属块挤压力为研究目标,建立金属块挤压力数学模型。数值解和解析解的对比结果显示:挤压力从主动轮入口处开始增大,至某直线段末尾处止,此时挤压力最大;从从动轮入口处开始减小,直至为零;同时金属块挤压力进入下一个循环时,在数值上体现较好的衔接。此变化趋势及拐点与解析解基本一致说明数值解正确,模型可靠;数值解与解析解的曲线差异说明,解析解因没有考虑金属带组件间的碰撞和振动等因素而导致其存在局限性。
以金属带式无级变速器金属块挤压力为研究目标,建立金属块挤压力数学模型。数值解和解析解的对比结果显示:挤压力从主动轮入口处开始增大,至某直线段末尾处止,此时挤压力最大;从从动轮入口处开始减小,直至为零;同时金属块挤压力进入下一个循环时,在数值上体现较好的衔接。此变化趋势及拐点与解析解基本一致说明数值解正确,模型可靠;数值解与解析解的曲线差异说明,解析解因没有考虑金属带组件间的碰撞和振动等因素而导致其存在局限性。
2016, 35(1): 148-152.
doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.2016.0127
摘要:
回弹是型材弯曲成形中不可避免的现象,模具与型材间间隙是影响回弹量的重要因素之一。为研究间隙对型材回弹半径和回弹角的影响,基于数值模拟软件ABAQUS建立了5052铝合金帽型材数控弯曲及卸载回弹的有限元模型,并实验验证了所建有限元模型的可靠性,分析了压块、防皱块、弯曲模及夹块与型材间间隙对回弹的影响。研究发现:减小弯曲模、夹块与型材间间隙回弹减小,减小压块与型材间间隙回弹增大,而防皱块与型材间间隙对回弹影响不明显。
回弹是型材弯曲成形中不可避免的现象,模具与型材间间隙是影响回弹量的重要因素之一。为研究间隙对型材回弹半径和回弹角的影响,基于数值模拟软件ABAQUS建立了5052铝合金帽型材数控弯曲及卸载回弹的有限元模型,并实验验证了所建有限元模型的可靠性,分析了压块、防皱块、弯曲模及夹块与型材间间隙对回弹的影响。研究发现:减小弯曲模、夹块与型材间间隙回弹减小,减小压块与型材间间隙回弹增大,而防皱块与型材间间隙对回弹影响不明显。
2016, 35(1): 153-158.
doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.2016.0128
摘要:
以某型民机机身舱段结构为研究对象,建立了机身舱段结构有限元模型,通过LS-Dyna软件进行了机身结构坠撞过程模拟,得到了不同条件下机身结构坠撞响应,研究了机身结构适坠性与其局部结构布局、坠撞边界条件及吸能材料应用间的关系,分析了机身变形、客舱地板加速度变化等适坠性关键因素。结果表明:机身结构变形随着初始撞击速度的增加而增大,变形部位由机舱底部扩展至舱内地板结构;通过采取支撑结构、在客舱地板下填充泡沫材料等抗坠毁吸能设计,延缓客舱地板加速度峰值出现的时间,可降低客舱地板加速度峰值,有效提高机身结构适坠性。
以某型民机机身舱段结构为研究对象,建立了机身舱段结构有限元模型,通过LS-Dyna软件进行了机身结构坠撞过程模拟,得到了不同条件下机身结构坠撞响应,研究了机身结构适坠性与其局部结构布局、坠撞边界条件及吸能材料应用间的关系,分析了机身变形、客舱地板加速度变化等适坠性关键因素。结果表明:机身结构变形随着初始撞击速度的增加而增大,变形部位由机舱底部扩展至舱内地板结构;通过采取支撑结构、在客舱地板下填充泡沫材料等抗坠毁吸能设计,延缓客舱地板加速度峰值出现的时间,可降低客舱地板加速度峰值,有效提高机身结构适坠性。
2016, 35(1): 159-164.
doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.2016.0129
摘要:
结合ARJ21新支线飞机批量生产需求,针对机翼装配连接结构,进行电磁铆接工艺试验、静强度试验以及疲劳寿命试验规划与研究。基于试验结果,从铆接质量和力学性能角度对比分析手持式电磁铆接和自动钻铆的差异,确定手持式电磁铆接作为自动钻铆补铆技术的可行性与操作方法。试验表明:手持式电磁铆接和自动钻铆在铆接质量和力学性能方面具有较高的一致性,手持式电磁铆接的干涉量比较均匀,静载荷强度以及疲劳寿命稍低于自动铆接,均满足ARJ21飞机的技术要求。
结合ARJ21新支线飞机批量生产需求,针对机翼装配连接结构,进行电磁铆接工艺试验、静强度试验以及疲劳寿命试验规划与研究。基于试验结果,从铆接质量和力学性能角度对比分析手持式电磁铆接和自动钻铆的差异,确定手持式电磁铆接作为自动钻铆补铆技术的可行性与操作方法。试验表明:手持式电磁铆接和自动钻铆在铆接质量和力学性能方面具有较高的一致性,手持式电磁铆接的干涉量比较均匀,静载荷强度以及疲劳寿命稍低于自动铆接,均满足ARJ21飞机的技术要求。
