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微波烧结复杂刃形TiB2基陶瓷刀具的设计制备及力学性能

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复合材料学报 2024年第7期41卷 3776-3788页

作者：季文彬王子豪戴士杰程鹏翔吴润禾河北工业大学机械工程学院天津300401

基于微波烧结的特点,设计了复杂刃形TiB_(2)基陶瓷刀具的结构参数。利用有限元仿真,研究了在车削球墨铸铁QT450时刀具结构参数对车削力和车削温度的影响。确定了复杂刃形TiB_(2)基陶瓷刀具的最优刀具前角为5°、后角为6°、刀尖圆弧半径... 详细信息

基于微波烧结的特点,设计了复杂刃形TiB_(2)基陶瓷刀具的结构参数。利用有限元仿真,研究了在车削球墨铸铁QT450时刀具结构参数对车削力和车削温度的影响。确定了复杂刃形TiB_(2)基陶瓷刀具的最优刀具前角为5°、后角为6°、刀尖圆弧半径为0.8 mm。采用微波烧结技术制备了复杂刃形TiB_(2)基陶瓷刀具,研究了压制压力和保压时间对复杂刃形TiB_(2)基陶瓷刀具的相对密度、力学性能和微观组织的影响。结果表明:压制压力对晶粒的异常生长影响较大,合理的压制压力可以抑制晶粒的异常长大,改善刀具断裂模式,进而提高刀具性能。合理的保压时间可以使刀具表面的白色相分布均匀,防止聚集,这有利于刀具断裂韧度的提高。在压制压力为200 MPa,保压时间为4 min时,刀具各部位尺寸收缩率较为平均,成形精度较高,致密度最高,微观组织更加均匀,晶粒排列更加紧密,综合力学性能最优。

关键词：刀具结构微波烧结压制压力保压时间力学性能

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转子多重干摩擦阻尼动力吸振器及其减振特性

航空动力学报 2024年第7期39卷 76-85页

作者：杨庚王帅郑昌军毕传兴合肥工业大学机械工程学院合肥230009

针对转子过临界转速时振动过大问题,提出一种具有紧凑结构的多重干摩擦阻尼吸振器,通过集成多个具有高强度的悬臂梁式振子,结合适于高温复杂环境的干摩擦阻尼,构建能够在复杂恶劣环境下工作的环形吸振器.为对吸振器进行参数设计与减振... 详细信息

针对转子过临界转速时振动过大问题,提出一种具有紧凑结构的多重干摩擦阻尼吸振器,通过集成多个具有高强度的悬臂梁式振子,结合适于高温复杂环境的干摩擦阻尼,构建能够在复杂恶劣环境下工作的环形吸振器.为对吸振器进行参数设计与减振特性分析,采用有限元和拉格朗日方程方法对吸振器-转子系统进行动力学建模,并利用基于时频域转换的谐波平衡法实现对系统振动响应的高效求解.在此基础上,研究吸振器质量比、频率比、振子个数以及干摩擦界面法向正压力等参数对其减振性能的影响,分析其减振性能对于参数偏离的敏感性,结果表明:多重干摩擦阻尼吸振器能有效降低转子过1阶临界转速的振幅,减振幅度最高可达70%,且具有较好的鲁棒性.

关键词：转子系统多重动力吸振器干摩擦阻尼谐波平衡法减振特性

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点胶机器人撞针磨损建模与不确定性分析

机械工程学报 2024年第7期60卷 34-44页

作者：刘水清付锦园沈骁韩旭河北工业大学机械工程学院天津300401

点胶机器人利用压电堆叠驱动撞针上下往复高速运动产生压力差实现喷射点胶,从而达到半导体与电子器件表面封装的目的。囿于核心零部件撞针磨损畸变导致使役精度寿命降低是点胶机器人最主要的故障模式之一。撞针材料为粉末冶金工艺制备... 详细信息

点胶机器人利用压电堆叠驱动撞针上下往复高速运动产生压力差实现喷射点胶,从而达到半导体与电子器件表面封装的目的。囿于核心零部件撞针磨损畸变导致使役精度寿命降低是点胶机器人最主要的故障模式之一。撞针材料为粉末冶金工艺制备的硬质合金,存在空隙率、晶粒度等材料微观结构差异性;撞针磨损涉及材料微观结构差异性和撞针冲击频率、轴向行程等多源不确定性因素影响,物理建模困难;与此同时,现有磨损模型基于宏观冲击条件构建,鲜有考虑硬质合金撞针材料的非均质特性。综合考虑撞针材料微观结构差异性与使役条件不确定性,构建多因素耦合冲击微动磨损模型。利用二次衍生的λ-PDF方法对撞针涉及的磨损参量进行不确定性建模,利用降维积分方法对撞针磨损情况进行不确定性传播分析。结果表明,所建模型和所提方法可以很好反映撞针冲击微动磨损情况,为国产长寿命、高精度、高可靠性点胶机器人的保质设计提供新视角和新方法。

关键词：冲击微动磨损多源不确定性磨损模型不确定性传播

基于敏感度分析的单自由度Stephenson机构多目标轨迹综合方法

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机械工程学报 2024年第5期60卷 59-69页

作者：赵萍张涯婷程悦徐宏伟訾斌合肥工业大学机械工程学院合肥230009

单自由度机构控制简单、稳定性强,但只能实现一个特定的运动形式。因此提出多模式单自由度六杆Stephenson机构设计方法,使其在保留单自由度机构优点的同时,能够通过选定的可调参数来实现多个目标轨迹。对单自由度Stephenson机构进行了... 详细信息

单自由度机构控制简单、稳定性强,但只能实现一个特定的运动形式。因此提出多模式单自由度六杆Stephenson机构设计方法,使其在保留单自由度机构优点的同时,能够通过选定的可调参数来实现多个目标轨迹。对单自由度Stephenson机构进行了运动分析,并结合其运动学方程,对九个杆长设计参数实施了敏感度分析,明确不同设计参数的变化趋势对末端生成轨迹的影响。依据轨迹变化趋势的差异化程度设计评价函数,构建不同可调参数的分析与对比方法,并以来自不同人群的多条下肢步态轨迹综合为例,通过敏感度分析及评价函数值对比,确定l_(6)为最优的可调设计参数,进行多模式Stephenson六杆机构的多目标轨迹综合和参数设计。结果表明,通过调节l_(6)杆长参数,三条目标轨迹均可在该单自由度机构上得到较好实现。对该多模式单自由度Stephenson机构进一步分析表明,其运动学性能良好,以此机构为执行器设计下肢步态康复装置,不仅结构简单、控制方便,还能对不同的目标人群都具有较好的适应性。

关键词：单自由度机构敏感度分析轨迹综合康复机构设计

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基于流形特征域适配的滚动轴承故障诊断

振动与冲击 2024年第5期43卷 94-102页

作者：周宏娣黄涛李智钟飞湖北工业大学机械工程学院武汉430068

针对变工况下存在两域特征分布复杂,数据在原始空间进行分布对齐时,特征扭曲和发散难以消除等问题,提出一种基于流形特征域适配(manifold feature domain adaptation, MFDA)的滚动轴承故障诊断方法。该方法通过无监督的方式生成一个与... 详细信息

针对变工况下存在两域特征分布复杂,数据在原始空间进行分布对齐时,特征扭曲和发散难以消除等问题,提出一种基于流形特征域适配(manifold feature domain adaptation, MFDA)的滚动轴承故障诊断方法。该方法通过无监督的方式生成一个与目标域具有相似分布的中间域,构建与源域、中间域和目标域相关的公共子空间,并利用局部生成差异度量保留数据在子空间中的流形局部几何结构,以避免数据对齐时出现扭曲和发散;同时利用最大均值差异度量对齐中间域和目标域,以最小化两域间的分布差异,保证数据间局部与全局结构的相关性。最后,利用学习到的特征,以最小二乘法实现滚动轴承的跨域故障识别。在三组滚动轴承数据集上进行试验验证,与其他智能识别算法相比,该方法能有效避免特征扭曲和发散,且具有优良的泛化性能。

关键词：滚动轴承迁移学习变工况故障诊断流形特征域适配(MFDA)

基于特征模型的5阶关节伺服系统扰动补偿策略

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兵工学报 2024年第1期45卷 276-287页

作者：张天艺郑颖裘信国季行健金晓航浙江工业大学机械工程学院浙江杭州310014

针对工业机器人关节伺服系统负载时变和模型不确定性问题,提出将线性扩张状态观测器和基于特征模型的全系数自适应控制相结合的控制策略。建立双惯量柔性关节动力学模型并得到关节伺服系统5阶扩张状态方程。基于该模型设计5阶线性扩张... 详细信息

针对工业机器人关节伺服系统负载时变和模型不确定性问题,提出将线性扩张状态观测器和基于特征模型的全系数自适应控制相结合的控制策略。建立双惯量柔性关节动力学模型并得到关节伺服系统5阶扩张状态方程。基于该模型设计5阶线性扩张状态观测器,通过该观测器估计系统总扰动并进行扰动补偿,并证明观测器收敛性。基于特征建模的方法,通过实验数据和梯度下降法对特征参数进行辨识,并基于参数值设计全系数自适应控制律,将该控制律结合线性扩张状态观测器设计一种控制策略,对系统进行精确控制。实验结果表明,新的控制策略使系统在变负载扰动工况下的定位精度达到0.003°,正弦信号跟踪误差保持在0.92°以内,系统具有较强的鲁棒性和控制精度。

关键词：关节伺服系统 5阶线性扩张状态观测器特征建模全系数自适应控制扰动补偿

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树脂基复合材料摩擦噪声特性研究

摩擦学学报（中英文） 2024年第6期44卷 811-821页

作者：鄢枫宸凤维民宋晖胡献国合肥工业大学机械工程学院安徽合肥230009

树脂基复合材料被广泛应用于多种制动系统中,但其在摩擦过程中易产生严重的环境噪声污染.通过摩擦试验和有限元模拟方法,总结了不同试验条件下摩擦系数、摩擦力波动系数以及摩擦噪声有效声压级的变化规律,分析了摩擦噪声与摩擦界面稳定... 详细信息

树脂基复合材料被广泛应用于多种制动系统中,但其在摩擦过程中易产生严重的环境噪声污染.通过摩擦试验和有限元模拟方法,总结了不同试验条件下摩擦系数、摩擦力波动系数以及摩擦噪声有效声压级的变化规律,分析了摩擦噪声与摩擦界面稳定性之间的关系,揭示了酚醛树脂基复合材料摩擦噪声的产生机理,同时研究了温度对其摩擦学性能及摩擦噪声行为的影响.结果表明:摩擦系数和摩擦力波动系数随载荷、相对滑动速度以及温度的改变呈现出不同的变化趋势,摩擦噪声的有效声压级与摩擦力波动系数正相关,且噪声的自功率谱与摩擦界面振动自功率谱相吻合.摩擦噪声的产生归因于接触界面的不稳定振动,研究结果为树脂基复合材料摩擦噪声的控制及发生机理提供了一定的理论基础.

关键词：摩擦噪声有效声压级摩擦力波动系数不稳定振动有限元模拟

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分子动力学模拟预测天然气密度和黏度的可行性研究

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化工学报 2024年第2期75卷 450-462页

作者：吴凡彭旭东江锦波孟祥铠梁杨杨浙江工业大学机械工程学院浙江杭州310023

天然气作为相对清洁、低碳的能源,在我国的一次能源消费占比持续增长,其物性的精准预测对天然气集输利用过程分析至关重要。通过收集文献中天然气在不同温度和压力下的物性实测数据,对比分析了分子动力学模拟和常用经验模型计算天然气... 详细信息

天然气作为相对清洁、低碳的能源,在我国的一次能源消费占比持续增长,其物性的精准预测对天然气集输利用过程分析至关重要。通过收集文献中天然气在不同温度和压力下的物性实测数据,对比分析了分子动力学模拟和常用经验模型计算天然气密度和黏度的预测精度,明确了不同组成天然气适用的最佳物性预测模型。结果表明,分子动力学模拟在预测天然气黏度方面具有较强的适用性,尤其是在高温高压条件下,当温度为444.4 K时,平均相对误差小于5%;天然气密度则采用现有相对成熟的经验模型更合适,而采用分子动力学模拟方法的几种力场模型预测其精度均不高;天然气密度和黏度预测模型的预测精度,不仅受温度和压力范围的影响,还与天然气组成有关。

关键词：天然气混合物密度黏度分子模拟

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钻杆纵-扭耦合振动的试验研究

振动与冲击 2024年第4期43卷 314-320页

作者：李欣业李兴鹏李慨张华彪陈涛河北工业大学机械工程学院天津300401 天津商业大学机械工程学院天津300134

提出了一种新型的钻杆纵-扭耦合振动模拟测试系统。基于该系统设计了单因素试验,研究了驱动转速、进给速度、钻头直径、岩样强度和钻杆刚度对钻杆振动的影响规律,并通过正交试验探究了以上各因素对钻杆振动的影响程度。单因素试验结果表... 详细信息

提出了一种新型的钻杆纵-扭耦合振动模拟测试系统。基于该系统设计了单因素试验,研究了驱动转速、进给速度、钻头直径、岩样强度和钻杆刚度对钻杆振动的影响规律,并通过正交试验探究了以上各因素对钻杆振动的影响程度。单因素试验结果表明,随着转速的增加,纵向振动幅值先减小后增大,但扭转振动幅值逐渐减小;随着进给速度的增大,纵向振动幅值逐渐减小,但扭转振动的幅值逐渐增大;转速增加导致扭矩和钻压下降,而进给速度增加导致扭矩和钻压上升;采用小直径钻头,低强度岩样,低刚度钻杆均有助于减小钻杆纵向振动幅值,但均导致扭转振动幅值增加。正交试验结果表明,转速对纵向振动的影响程度最大,进给速度对扭转振动的影响程度最大。试验结果与已有钻杆纵-扭耦合振动两自由度模型的数值仿真结果基本吻合。

关键词：钻杆纵-扭耦合振动单因素试验正交试验