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基于时域仿真法的断续铣削颤振预测

机械工程学报 2021年第3期57卷 98-106页

作者：陈云侯亮刘文志卜祥建厦门大学机电工程系厦门361102 机械科学研究总院海西(福建)分院有限公司三明365000

颤振是影响铣削加工表面质量和限制切削效率的重要原因,准确获取稳定性叶瓣图是避免颤振的有效途径。精加工铣削常使用小径向切深/刀具直径比,产生过小的实时切削厚度,刀具容易脱离工件,造成显著非线性因素;过小的径向切深/刀具直径比... 详细信息

颤振是影响铣削加工表面质量和限制切削效率的重要原因,准确获取稳定性叶瓣图是避免颤振的有效途径。精加工铣削常使用小径向切深/刀具直径比,产生过小的实时切削厚度,刀具容易脱离工件,造成显著非线性因素;过小的径向切深/刀具直径比也导致铣削加工高度断续。因此,常用的圆弧切削厚度已不能近似实际切削厚度,进而影响断续铣削加工颤振预测。采用考虑实际切削厚度的时域仿真法预测断续铣削加工颤振稳定性。该方法使用刀具实际运动轨迹计算切削厚度,并综合考虑了铣削过程中刀具和工件的动力学特性对切削厚度的影响。提出基于相关系数的无量纲颤振判定准则,并用于铣削仿真结果加工状态的判定。通过钛合金Ti6Al4V铣削验证试验结果,所提出的时域仿真法能准确预测小径向切深/刀具直径比所致的断续铣削加工稳定性叶瓣图,为高断续铣削加工无颤振加工参数选择提供了一种有效方法。

关键词：铣削颤振动态切削厚度时域仿真切削力

基于配置设计的产品族实施阶段绩效优化与控制

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计算机集成制造系统 2016年第11期22卷 2530-2541页

作者：赖荣燊侯亮吴永明卜祥建厦门大学机电工程系福建厦门361005 贵州大学现代制造技术教育部重点实验室贵州贵阳550003

针对按订单制造企业模块化产品族渐进演变过程中的绩效优化与控制问题,应用神经网络和配置设计优化技术实现产品族动态实施阶段的绩效最大化目标。分析产品族演进的渐变和突变过程,阐明产品族渐变过程中动态市场需求的确定性与不确定性... 详细信息

针对按订单制造企业模块化产品族渐进演变过程中的绩效优化与控制问题,应用神经网络和配置设计优化技术实现产品族动态实施阶段的绩效最大化目标。分析产品族演进的渐变和突变过程,阐明产品族渐变过程中动态市场需求的确定性与不确定性;构建产品族动态实施阶段的绩效优化与控制研究框架,综合考虑零部件通用性的学习效应和规模效应,分析面向随机订单的产品变型配置设计对产品族成本、收益和总绩效的影响;以产品族绩效最优为目标,满足客户定制需求、产品结构和成本要求等约束条件构建配置设计模型,通过遗传算法进行求解;通过电动剪刀产品族实例验证模型的有效性,并对关键变量或参数进行敏感性分析后得到结论:通过面向随机订单的配置设计优化能够实现产品族动态实施过程某一时期内的绩效最大化目标,同时必须综合考虑影响绩效的各方面因素以确定随机订单的配置方案。

关键词：产品族神经网络绩效控制配置设计学习效应规模效应

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锥形缸体球面配流副润滑特性建模及试验验证

中国机械工程 2022年第20期33卷 2420-2428,2436页

作者：叶绍干赖伟群侯亮卜祥建厦门大学机电工程系厦门361002 浙江大学流体动力与机电系统国家重点实验室杭州310027

配流副油膜的润滑特性对轴向柱塞泵的可靠运行有重要影响。建立了锥形缸体球面配流副油膜润滑特性仿真模型,并通过试验验证了模型的有效性。对锥形缸体进行受力分析,通过对柱塞滑靴组件运动学和受力的分析,求解得到柱塞滑靴组件对锥形... 详细信息

配流副油膜的润滑特性对轴向柱塞泵的可靠运行有重要影响。建立了锥形缸体球面配流副油膜润滑特性仿真模型,并通过试验验证了模型的有效性。对锥形缸体进行受力分析,通过对柱塞滑靴组件运动学和受力的分析,求解得到柱塞滑靴组件对锥形缸体的作用力;通过对球面配流副油膜厚度分布和压力分布的分析,求解得到球面配流副对锥形缸体的油膜支承力;采用有限容积法对油膜进行离散化处理,通过牛顿迭代法数值求解球面配流副油膜润滑特性和锥形缸体运动方程;开展轴向柱塞泵高压稳态试验和轮廓扫描试验,获得不同稳态试验时长的球面配流盘磨损形貌,对比球面配流盘磨损轮廓与仿真得到的油膜厚度分布和压力分布。研究结果表明,仿真得到的油膜厚度较小区域与配流盘主要磨损区域相近,验证了锥形缸体球面配流副油膜润滑模型的有效性。

关键词：轴向柱塞泵锥形缸体球面配流副润滑特性

基于遗传算法的轴向柱塞泵配流盘密封环结构多目标优化

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农业机械学报 2022年第1期53卷 441-450页

作者：叶绍干葛纪刚侯亮穆瑞卜祥建厦门大学机电工程系厦门361021

为改善微小型轴向柱塞泵配流副润滑特性,对缸体进行受力分析,建立了配流副油膜润滑模型,以泄漏量、缸体倾覆角、粘性摩擦力矩为优化目标,采用多目标遗传算法(Non-dominated sorting genetic algorithm,NSGA-Ⅱ)对配流盘密封环结构参数... 详细信息

为改善微小型轴向柱塞泵配流副润滑特性,对缸体进行受力分析,建立了配流副油膜润滑模型,以泄漏量、缸体倾覆角、粘性摩擦力矩为优化目标,采用多目标遗传算法(Non-dominated sorting genetic algorithm,NSGA-Ⅱ)对配流盘密封环结构参数进行了优化,包括配流盘密封环径向尺寸R_(1)、R_(2)、R_(3)、R_(4)和腰型槽起点张角θ。模型考虑缸体微观的倾斜运动以及宏观的旋转运动,对楔形油膜的动态变化过程进行了仿真。通过有限容积法对雷诺方程进行离散化处理,得到配流盘表面油膜的压力分布情况,并分析了密封环结构对油膜特性的影响。研究结果表明,密封环最外缘的尺寸对油膜润滑性能影响较小,腰型槽起点张角和密封环内缘尺寸对缸体倾覆角的影响较大;配流盘结构优化后,油膜综合润滑特性提升5.4%,倾覆角和泄漏量分别下降3.8%和29.6%。

关键词：轴向柱塞泵配流盘密封环多目标优化算法润滑模型

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考虑轮胎几何与胎压因素的轮地相互作用力模型及其参数辨识

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机械工程学报 2020年第2期56卷 174-183页

作者：陈鼎侯亮祝青园卜祥建厦门大学机电工程系厦门361000

轮地相互作用力对于车辆设计、通过性评价、控制和仿真等方面具有极其重要的作用。传统模型以平板压力为力学假设前提,导致模型中各项参数难以同时响应轮胎几何和胎压因素对轮地相互作用力的影响。采用特定几何和胎压条件下的轮胎弹性... 详细信息

轮地相互作用力对于车辆设计、通过性评价、控制和仿真等方面具有极其重要的作用。传统模型以平板压力为力学假设前提,导致模型中各项参数难以同时响应轮胎几何和胎压因素对轮地相互作用力的影响。采用特定几何和胎压条件下的轮胎弹性形变量建立虚拟刚性轮形,结合轮地接触应力的分布状况,推导一种新的轮地相互力模型。该模型依据轮胎运动状态划分为轮胎准静态压载的垂向载荷模型以及轮胎稳态滑转的牵引力模型,模型中各项参数具有反映轮胎几何、胎压和土壤力学性质之间关联性的特点。通过土槽和原位地面试验对轮地相互作用力模型及其参数辨识结果进行验证,试验结果表明,不同几何尺寸和胎压下的轮胎垂向载荷与试验值之间最大误差不超过0.1 kN,模型参数辨识结果与试验值之间相对误差不超过12%,依据参数辨识结果计算的轮胎牵引力与试验值之间方均根误差为0.37。因而该模型可以有效地应用于考虑轮胎几何和胎压因素的轮地相互作用力学计算中。

关键词：轮胎几何尺寸轮胎胎压轮地相互作用力模型参数辨识土槽试验原位试验

挖掘机反铲工作装置优化设计及整机稳定性分析

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挖掘机反铲工作装置优化设计及整机稳定性分析

作者：卜祥建厦门大学

学位级别：硕士

反铲装置是挖掘机实现各项功能的重要组成部分之一,其结构设计直接影响到挖掘机的作业性能和工作稳定性。反铲工作装置具有较大的作业空间和提升力、挖掘力,是影响挖掘机整机稳定性的关键因素,而挖掘机的稳定性又会影响反铲工作装置性... 详细信息

反铲装置是挖掘机实现各项功能的重要组成部分之一,其结构设计直接影响到挖掘机的作业性能和工作稳定性。反铲工作装置具有较大的作业空间和提升力、挖掘力,是影响挖掘机整机稳定性的关键因素,而挖掘机的稳定性又会影响反铲工作装置性能的发挥。两者之间互相影响,使得传统的设计方法需要大量重复的计算,效率低下。因此,有必要研究快速完成挖掘机反铲工作装置优化设计和整机稳定性的分析方法。本文分别围绕挖掘机工作装置的优化设计和整机稳定性的分析展开研究。挖掘机反铲工作装置的优化设计对于提高整机的作业性能和作业效率具有非常重要的意义。本文首先对挖掘机反铲工作装置进行静力学分析,然后应用D-H变换矩阵和虚拟样机技术对工作装置进行运动学分析。为了保证模型的准确性,分别使用MATLAB和ADAMS计算各铰点的受力,结果表明该虚拟样机模型满足使用要求。其次,针对当前挖掘机反铲工作装置挖掘力、提升力、作业范围等性能不足的问题,研究挖掘机反铲工作装置的优化设计方法。将工作装置分解为铲斗连杆和动臂斗杆两组机构。首先优化铲斗连杆机构,然后在保证铲斗连杆机构性能的基础上优化动臂斗杆机构。优化后的模型,其挖掘力、提升力、工作范围等性能均优于原工作装置。然后,研究挖掘机,尤其是轮胎式挖掘机稳定性分析的计算方法,并提出应用ADAMS软件分析挖掘机的稳定性的方法。利用ADAMS分别计算整机对四条倾翻的稳定系数。该方法可以动态显示挖掘机工作过程中稳定性的变化,且更加高效可行。最后,针对挖掘机稳定性计算过程中需要复杂的数学建模和大量的数学计算的问题,利用ADAMS二次开发的CMD语言,开发挖掘机工作装置性能分析和整机稳定性分析软件。该软件为企业设计人员提供了整机稳定性快速分析的方法,使设计工作变得简单、高效。

关键词：反铲工作工装置优化设计稳定性

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联合载荷下燃油泵调节器声振特性分析

航空动力学报 2024年第10期39卷 76-88页

作者：胡学满侯亮卜祥建周毅博厦门大学机电工程系福建厦门361102 北京航空航天大学交通科学与工程学院北京100191 中国航发控制系统研究所江苏无锡214063

为了探究高集成燃油泵调节器在结构载荷和流体载荷联合作用下的动力学特性,比较其工作状态与非工作状态的响应差异。根据液压系统工作原理,建立液压模型,获得极限工况下燃油主要作用区域的压强。基于Ploymax法识别结构系统的阻尼,由响... 详细信息

为了探究高集成燃油泵调节器在结构载荷和流体载荷联合作用下的动力学特性,比较其工作状态与非工作状态的响应差异。根据液压系统工作原理,建立液压模型,获得极限工况下燃油主要作用区域的压强。基于Ploymax法识别结构系统的阻尼,由响应控制原理和系统特征重构激励点载荷,并结合大质量法(large mass method,LMM)实现载荷形式的转化。利用声固耦合法求解组合边界下系统的模态和振动响应,采用间接边界元法(indirect boundary element method,IBEM)计算声学响应。研究表明:相比于非流固耦合结果,耦合自由模态变化程度小,考虑机匣振动及燃油预应力作用下的耦合振动噪声峰值响应在低频段明显降低,第一阶频率降低17.3%,该频率下最高噪声值降低约14.3 dB,600 Hz以后响应有增大趋势。

关键词：燃油泵调节器联合载荷液压系统大质量法流固耦合振动噪声

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多弧槽球面配流副润滑特性分析与多目标优化

农业机械学报 2023年第1期54卷 440-449页

作者：叶绍干胡佳俊侯亮赖伟群卜祥建厦门大学机电工程系厦门361021

为改善锥形缸体球面配流副油膜润滑特性,提出一种多弧槽球面配流副结构,并采用遗传算法对多弧槽球面配流结构进行多目标优化。首先,对多弧槽球面配流副进行理论建模,采用有限容积法对油膜压力控制方程进行离散化,利用环形三对角矩阵算法... 详细信息

为改善锥形缸体球面配流副油膜润滑特性,提出一种多弧槽球面配流副结构,并采用遗传算法对多弧槽球面配流结构进行多目标优化。首先,对多弧槽球面配流副进行理论建模,采用有限容积法对油膜压力控制方程进行离散化,利用环形三对角矩阵算法(CTDMA)求解球面配流副压力分布;然后,对多弧槽球面配流副承载特性进行仿真,分析球面配流副不同弧槽结构下的油膜厚度分布及压力分布规律;最后,以缸体倾角、泄漏量和摩擦转矩为优化目标,利用多目标遗传算法优化多弧槽球面配流副的结构参数。结果表明:多弧槽结构可提升球面配流副油膜承载能力,弧槽结构最小膜厚下降3.1%~4.0%,弧槽结构最大压力显著提高,最大增幅为16.3%;同时可有效降低泄漏量、摩擦转矩,优化后综合目标性能提升10.5%,缸体倾角、泄漏量和摩擦转矩分别下降5.1%、8.1%和5.9%,有效提升了球面配流副润滑性能。

关键词：轴向柱塞泵多弧槽球面配流副润滑特性多目标优化

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轴向柱塞马达平面配流副油膜润滑特性建模及分析

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华南理工大学学报（自然科学版） 2021年第2期49卷 99-109页

作者：侯亮赖伟群崔凯叶绍干郭志敏卜祥建厦门大学机电工程系福建厦门361021 林德液压(中国)有限公司山东潍坊261061

柱塞马达配流副摩擦润滑特性对其工作性能和稳定性具有重要影响。本研究考虑带表面纹理的辅助支撑带的油膜压力分布与力矩作用,建立了配流副油膜动力学模型,分析在不同工作压力、工作转速和斜盘倾角下配流副流量泄漏以及摩擦损耗的变化... 详细信息

柱塞马达配流副摩擦润滑特性对其工作性能和稳定性具有重要影响。本研究考虑带表面纹理的辅助支撑带的油膜压力分布与力矩作用,建立了配流副油膜动力学模型,分析在不同工作压力、工作转速和斜盘倾角下配流副流量泄漏以及摩擦损耗的变化规律。结果表明:柱塞马达配流副泄漏流量随转速增加呈近线性增长,且增长速率随压力升高而下降;而油膜粘性摩擦转矩随转速、压力增加而增大,且随转速增加呈近线性增长;泄漏流量和中心膜厚随斜盘倾角增大均呈现下降趋势,而摩擦转矩随倾角增大而增大。

关键词：轴向柱塞马达配流副泄漏流量摩擦转矩