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薄壁柔性轴承-椭圆凸轮波发生器的接触力学特性

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组合机床与自动化加工技术 2024年第9期 1-5页

作者：钱建伟姚廷强昆明理工大学机电工程学院昆明650500

计及椭圆凸轮作用下薄壁套圈滚道的结构弹性大变形,运用Hertz接触理论计算钢球与椭圆套圈的精确接触刚度的变化趋势。结合三维Timoshenko梁单元和六维连接力,运用ADAMS建立了描述薄壁套圈结构弹性大变形的三维双半圆柔性套圈等效力学模... 详细信息

计及椭圆凸轮作用下薄壁套圈滚道的结构弹性大变形,运用Hertz接触理论计算钢球与椭圆套圈的精确接触刚度的变化趋势。结合三维Timoshenko梁单元和六维连接力,运用ADAMS建立了描述薄壁套圈结构弹性大变形的三维双半圆柔性套圈等效力学模型和柔性轴承-椭圆凸轮波发生器的多体接触力学模型。计算分析椭圆凸轮作用下谐波位移和径向间隙等设计参数对柔性轴承套圈变形特征及内部载荷分布的影响规律。结果表明,套圈结构弹性大变形影响下,钢球与椭圆内、外套圈的接触刚度呈现波峰波谷的双峰分布规律。由于钢球总数目为奇数,在椭圆长轴方向上呈现出两个非对称的奇、偶支承载荷区的分布规律,且谐波位移越大接触力越大。随着径向间隙增加,两个载荷内承载钢球数目均减少、接触力增加,套圈变形位移与谐波变形量设计值的差值增加。

关键词：柔性轴承凸轮波发生器谐波减速器谐波变形量

基于参数化多体动力学模型的内齿式回转支承动态优化设计

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工程设计学报 2024年第2期31卷 168-177页

作者：曹望城韩佳轩姚廷强昆明理工大学机电工程学院云南昆明650500

内齿式回转支承兼有滚动轴承的回转支承特点和齿轮啮合传动特点,在联合载荷作用下其动态性能的影响因素众多,容易出现轮齿磨损或断齿、套圈滚道磨损和运行精度变差等问题。综合考虑钢球与内外套圈滚道、保持架兜孔的动态接触作用及内齿... 详细信息

内齿式回转支承兼有滚动轴承的回转支承特点和齿轮啮合传动特点,在联合载荷作用下其动态性能的影响因素众多,容易出现轮齿磨损或断齿、套圈滚道磨损和运行精度变差等问题。综合考虑钢球与内外套圈滚道、保持架兜孔的动态接触作用及内齿圈轮齿间的啮合传动作用,建立了内齿式回转支承参数化多体接触动力学模型。分析了沟道曲率半径、保持架兜孔孔径、初始接触角和轮齿变位系数等关键设计参数对回转支承齿轮啮合力、1号钢球与N1滚道的接触力、内齿圈质心轴向和径向振动位移的影响规律。在此基础上,采用试验设计(design of experiment,DOE)方法,对内齿式回转支承的关键设计参数进行全因子试验设计及计算,获得了多参数影响下回转支承的动态性能。结合线性加权法,运用统一量纲法和权系数法构造新的多目标优化函数,提出了回转支承动态性能的多变量多目标优化设计方法,得到回转支承的轮齿啮合力下降了49.27%,1号钢球与N1滚道的接触力下降了29.6%,内齿圈质心轴向振动位移减小了5.41%,内齿圈质心径向位移减小了15.88%,回转支承的性能得到了优化。研究结果为回转支承的动态设计提供了参考。

关键词：回转支承多体动力学试验设计动态优化设计多目标优化

融合特征金字塔与可变形分离卷积的CT图像层间插值方法

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激光与光电子学进展 2024年第12期61卷 380-391页

作者：胡志宏刘孝保姚廷强申吉泓昆明理工大学机电工程学院云南昆明650500 昆明医科大学第一附属医院云南昆明650093

针对计算机断层扫描(CT)序列图像中层间分辨率远低于层内分辨率的问题,提出了一种融合特征金字塔与可变形分离卷积的CT图像层间插值网络。该网络由两个模块构成:图像生成模块和图像增强模块。图像生成模块利用MultiResUNet实现对输入图... 详细信息

针对计算机断层扫描(CT)序列图像中层间分辨率远低于层内分辨率的问题,提出了一种融合特征金字塔与可变形分离卷积的CT图像层间插值网络。该网络由两个模块构成:图像生成模块和图像增强模块。图像生成模块利用MultiResUNet实现对输入图像的特征提取,然后利用两组不同的可变形分离卷积分别对输入图像进行卷积运算生成候选层间图像;图像增强模块通过特征金字塔和图像合成网络实现对输入图像的多尺度特征融合,生成额外专注于上下文细节的图像,以进一步对候选层间图像的纹理细节进行增强。实验结果表明,所提层间插值网络生成的层间图像在定性和定量分析上均取得了较优效果,在图像边缘轮廓及纹理细节处理上表现更加出色,能有效提高CT序列图像的层间分辨率。

关键词：医学图像层间插值层间分辨率特征金字塔可变形分离卷积

基于融合Canny-SIFT算法的MRI细微特征提取

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激光杂志 2024年第3期45卷 126-132页

作者：刘浩宇刘孝保姚廷强申吉泓昆明理工大学机械工程学院昆明650500 昆明医科大学第一附属医院昆明650093

针对磁共振影像(MRI)中的细微特征难提取、易缺失问题,提出一种基于融合Canny-SIFT算法的磁共振影像细微特征提取方法。该算法首先解决因图像的灰度不均匀以及噪声信号繁杂导致图中纹理、细微特征信息不清晰问题,采用自动Gamma变换增加... 详细信息

针对磁共振影像(MRI)中的细微特征难提取、易缺失问题,提出一种基于融合Canny-SIFT算法的磁共振影像细微特征提取方法。该算法首先解决因图像的灰度不均匀以及噪声信号繁杂导致图中纹理、细微特征信息不清晰问题,采用自动Gamma变换增加图像对比度,由泛洪填充和离散余弦变换构成的混合滤波器对背景和观察区域噪声做分别处理;针对重点观测区域细微特征提取不完整问题,根据实际诊断要求进行重要程度划分,通过特征匹配和拓扑关系推理获取重要区域的位置、面积等方面信息,同时完成自适应选取相应So-bel算子;最后通过阈值化分割和二值化处理获得输出图像;实验表明:该方法与已有Canny边缘检测精度有明显提升,结构相似性相较于传统常见方式提升了38.9%,均方误差下降了31.33%,与所提及的其他算法相比性能表现为最优。

关键词：图像处理特征匹配磁共振影像 Canny算法

基于端边云协同和MIRF_WPSO的流程工艺参数自适应实时优化模型

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控制与决策 2024年第7期39卷 2447-2456页

作者：刘孝保李佳炜刘鑫易斌顾文娟阴艳超姚廷强昆明理工大学机电工程学院昆明650500 云南中烟工业有限责任公司技术中心昆明650231

针对流程工业生产过程中因工序间相互耦合、工艺数据量庞大且处理时延高而导致的工艺参数优化实时性难以保证的问题,提出一种基于端边云协同和MIRF_WPSO的流程工艺参数自适应实时优化模型.首先,基于边缘计算技术搭建多源异构流程工艺参... 详细信息

针对流程工业生产过程中因工序间相互耦合、工艺数据量庞大且处理时延高而导致的工艺参数优化实时性难以保证的问题,提出一种基于端边云协同和MIRF_WPSO的流程工艺参数自适应实时优化模型.首先,基于边缘计算技术搭建多源异构流程工艺参数端边云协同实时优化架构;其次,构建基于互信息随机森林MIRF和自适应惯性权重粒子群WPSO的工艺参数优化算法MIRF_WPSO,并将MIRF_WPSO算法部署在边缘端以实现工艺参数的实时优化,同时通过在云端部署自更新机制来实现边缘端算法模型的自感知更新,从而形成集算法训练-更新-调用的端边云高效协同自动化闭环网络;最后,搭建实验平台,实验结果表明,“端-边-云”协同模式可以有效缓解云端计算压力,能够实时、高效地对流程工艺参数进行自优化调控,将质量指标平均标偏从1.86%降到1.25%,优化速度提高11.4%,为流程工业生产过程智能化进一步发展提供新的思路.

关键词：边缘计算流程工业工艺参数优化端边云架构边云协同边边协同

薄壁四点接触球轴承-腕部关节系统接触动力学分析

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机电工程 2024年第5期41卷 870-877页

作者：赵宝旭姚廷强钱建伟赵德春昆明理工大学机电工程学院云南昆明650500

在机器人实际工况中,针对含有薄壁四点接触球轴承的机器人腕部关节系统的运动稳定性问题,对腕部系统模型进行了简化设计和仿真研究。在考虑薄壁结构的弹性变形和动态接触作用耦合影响的基础上,建立了刚柔耦合工业机器人腕部关节系统模型... 详细信息

在机器人实际工况中,针对含有薄壁四点接触球轴承的机器人腕部关节系统的运动稳定性问题,对腕部系统模型进行了简化设计和仿真研究。在考虑薄壁结构的弹性变形和动态接触作用耦合影响的基础上,建立了刚柔耦合工业机器人腕部关节系统模型,分析了不同受载工况和正反转驱动下的变形规律和动态特性。首先,基于多体动力学和Hertz接触理论,设计了包含薄壁四点接触球轴承和中空轴及基座的腕部关节系统刚柔耦合接触动力学仿真模型;然后,考虑薄壁中空轴、基座、轴承套圈和保持架的结构弹性变形、钢球和套圈滚道、保持架的动态接触作用,研究了机器人腕部关节系统两种实际工况对保持架和钢球角速度、保持架和薄壁基座振动位移、钢球与套圈的动态接触力的影响;最后,计算分析了两种工况下腕部关节系统的动态载荷规律和振动响应特性。研究结果表明:在相对较大的径向载荷作用下,保持架和钢球会出现打滑现象,速度呈现周期波动,保持架和基座具有更好的运动稳定性,其薄壁轴承内部载荷降低,主副接触对均承担联合载荷,轴承内部载荷稳定性也更好。该仿真模型及结果可以为薄壁腕部关节系统的动力学分析与设计提供参考。

关键词：刚柔耦合工业机器人腕部关节系统模型薄壁四点接触球轴承结构弹性变形振动特性动态接触薄壁中空轴-球轴承-基座的刚柔耦合多体接触动力学模型

基于智能合约和CPSO_DNN的流程工艺参数可信自决策模型

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控制与决策 2024年第6期39卷 1869-1878页

作者：刘孝保袁智慧张雨东孙海彬阴艳超姚廷强顾文娟昆明理工大学机电工程学院昆明650500

针对流程制造过程中工艺关系复杂、优化效率难保证和数据安全问题,提出一种基于智能合约和改进混沌粒子群算法的工艺参数可信自决策模型PPO-TS.首先,基于区块链技术设计适合流程制造工艺特性的数据集成与存储机制,通过数据上链技术实现... 详细信息

针对流程制造过程中工艺关系复杂、优化效率难保证和数据安全问题,提出一种基于智能合约和改进混沌粒子群算法的工艺参数可信自决策模型PPO-TS.首先,基于区块链技术设计适合流程制造工艺特性的数据集成与存储机制,通过数据上链技术实现数据的可信存储;然后,设计工艺参数自决策智能合约机制,利用智能合约搭建基于区块链广播式通信协议的工艺参数优化网络,启动网络并编译质量指标访问、优化自决策和决策自执行智能合约,通过自动触发工艺参数优化事务完成自决策和自执行过程;在此基础上构建基于改进混沌粒子群算法CPSO和深度神经网络DNN的优化算法CPSO_DNN,实现流程制造工艺参数优化;最后,以现场采集的某流程生产线数据为例,验证了PPO-TS模型的实用性和有效性,为流程制造工艺参数优化提供了一种新思路.

关键词：流程制造区块链智能合约数据可信存储工艺参数自决策工艺参数优化

同质材料多凸体摩擦磨损行为的分子动力学模拟

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材料科学与工程学报 2024年第1期42卷 69-75页

作者：郜家伟姚廷强谢家琛李廷涛霍冀鲁昆明理工大学机电工程学院云南昆明650500

从纳米级微凸体间剪切运动的角度研究干摩擦机理。考虑同质弹性材料接触过程中存在黏附力、原子转移和凸体间相互作用对纳观黏附摩擦接触过程的影响,采用分子动力学方法研究纳米尺度下同质单晶铜材料的弹性刮头与弹性多凸体基体接触过... 详细信息

从纳米级微凸体间剪切运动的角度研究干摩擦机理。考虑同质弹性材料接触过程中存在黏附力、原子转移和凸体间相互作用对纳观黏附摩擦接触过程的影响,采用分子动力学方法研究纳米尺度下同质单晶铜材料的弹性刮头与弹性多凸体基体接触过程的表面摩擦响应,分析了弹性刮头与多凸体多点连续接触的摩擦规律以及刮头接触变形与基体变形的相互作用。研究结果表明:晶格方向差异会导致凸体间不同程度的磨损,摩擦系数随着晶格角度的增大而减小;在控温条件下,摩擦系数随着晶格角度的增加而降低;速度的增加具有一定的减摩作用。由于多凸体模型考虑到凸体间相互作用对材料变形和失效的影响,发现在不同工况下材料表现出不同的抵抗刮擦和变形的能力,弹性刮头以及凸体间相互作用对纳观黏附摩擦特性产生重要影响。

关键词：三维多凸体接触模型单晶铜摩擦黏附分子动力学模拟

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刚柔耦合齿轮三维接触动力学建模与振动分析

振动与冲击 2009年第2期28卷 167-171页

作者：姚廷强迟毅林黄亚宇谭阳昆明理工大学机电工程学院昆明650093

基于多体动力学理论和迟滞接触动力学方法,提出了刚柔耦合齿轮三维接触动力学模型和动力学分析新方法。考虑轮齿与轮体间的相对柔性变形,啮合齿对间球-面三维动态接触和齿轮几何参数等因素,通过离散齿廓渐开线获得了齿面的离散接触面,... 详细信息

基于多体动力学理论和迟滞接触动力学方法,提出了刚柔耦合齿轮三维接触动力学模型和动力学分析新方法。考虑轮齿与轮体间的相对柔性变形,啮合齿对间球-面三维动态接触和齿轮几何参数等因素,通过离散齿廓渐开线获得了齿面的离散接触面,从而建立了齿轮啮合传动动力学模型。通过数值求解与仿真分析,研究了单侧齿面接触、双侧齿面接触和刚柔耦合特性对齿轮啮合传动特性的影响规律,获得了啮合轮齿全齿面接触冲击力,力矩和角速度等齿轮啮合传动的动态响应特性。研究表明:新方法和动力学模型更真实地模拟了齿轮啮合传动的齿轮柔性变形和接触冲击等振动响应特性。该方法和数值计算结果为齿轮啮合传动和齿轮系统动力学研究提供了理论指导和参考数据。

关键词：齿轮系统动力学接触动力学刚柔耦合方法多体动力学振动分析