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南瓜种子姿态约束定向组合式排种器设计与试验

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农业机械学报 2024年第6期55卷 121-132,158页

作者：俞亚新王炎周俊伟潘一隆浙江理工大学机械工程学院杭州310018

为实现南瓜种子定向播种,提出先调整南瓜种子运动姿态再进行定向的组合式定向方法,设计了一种南瓜种子组合式定向排种器。该定向装置的关键部件包括限位清种板和导向板两部分。基于南瓜种子几何特性确定了限位清种板的结构参数。建立南... 详细信息

为实现南瓜种子定向播种,提出先调整南瓜种子运动姿态再进行定向的组合式定向方法,设计了一种南瓜种子组合式定向排种器。该定向装置的关键部件包括限位清种板和导向板两部分。基于南瓜种子几何特性确定了限位清种板的结构参数。建立南瓜种子定向过程的运动学方程,明确了南瓜种子定向过程中姿态变化与导向板结构参数的关系,确定了导向板结构参数。利用CFD-DEM耦合法,验证了南瓜种子组合式排种器定向排种的可行性,确定了排种盘转速取值范围。搭建试验台,以平躺吸附率为试验指标,通过单因素试验确定了排种盘型孔直径。以单粒率为试验指标,通过单因素试验确定了负压和排种盘型孔数取值范围。选取负压、排种盘型孔数、排种盘转速为试验因素,以单粒率、定向成功率为试验指标,进行了三因素三水平二次中心组合试验,得出影响排种器单粒率的主次因素为负压、排种盘型孔数、排种盘转速,影响排种器定向成功率的主次因素为排种盘转速、负压、排种盘型孔数。对优化后参数进行田间验证试验,结果表明,当排种盘型孔数为16、负压为10kPa、排种盘转速为4r/min时,单粒率为94.7%,定向成功率为82.7%,南瓜种子落入穴盘的正负偏转角度为18.5°。

关键词：南瓜种子定向播种排种器姿态约束定向组合式 CFD-DEM

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基于区间二型模糊逻辑的制动防抱死控制

交通运输工程学报 2024年第3期24卷 238-250页

作者：王骏骋吕林峰王法慧浙江理工大学机械工程学院浙江杭州310018

针对传统模糊逻辑制动防抱死控制抗干扰能力较弱,在面对不同路面附着系数及理想滑移率时滑移率控制效果较差的问题,提出了一种区间二型模糊逻辑制动防抱死控制系统和方法;控制系统以滑移率误差为输入,利用区间二型模糊集合描述了滑移率... 详细信息

针对传统模糊逻辑制动防抱死控制抗干扰能力较弱,在面对不同路面附着系数及理想滑移率时滑移率控制效果较差的问题,提出了一种区间二型模糊逻辑制动防抱死控制系统和方法;控制系统以滑移率误差为输入,利用区间二型模糊集合描述了滑移率误差及其变化率,并经模糊化、模糊推理、模糊降型、解模糊化4个步骤得到理想制动力矩输出;根据上、下隶属度函数确定的模糊变量隶属度计算模糊规则激活度区间,以增强系统的抗干扰能力,并保证滑移率精准跟踪;基于MATLAB/SIMULINK软件,针对搭载了提出的控制器与传统控制器的车辆,模拟了在不同路面附着条件下的防抱死控制性能,并搭建了防抱死硬件在环平台,进行了验证分析。研究结果表明:在区间二型模糊逻辑制动防抱死控制下,车辆在低附着系数路面下前、后轮滑移率误差均方分别下降了52.96%和57.36%,制动距离缩短了0.24 m,制动时间降低了0.04 s;在中附路面下前、后轮滑移率误差均方分别下降了65.15%和73.32%,制动距离缩短了0.36 m,制动时间降低了0.05 s;在高附着系数路面下前、后轮滑移率误差均方分别下降了47.20%和39.57%,制动距离缩短了0.19 m,制动时间降低了0.02 s。由此可见,相比于传统模糊逻辑制动防抱死控制,提出的区间二型模糊逻辑制动防抱死控制在不同制动条件下均能取得更好的滑移率控制效果。

关键词：汽车工程制动防抱死抗干扰能力滑移率区间二型模糊逻辑模糊降型隶属度函数硬件在环

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代理模型技术及其应用:现状与展望

机械工程学报 2024年第3期60卷 254-281页

作者：吕利叶鲁玉军王硕刘印李昆鹏宋学官浙江理工大学机械工程学院杭州310018 大连理工大学机械工程学院大连116024

代理模型是计算复杂且费时的数值分析模型的替代模型,在一定程度上弥补了传统工程优化设计和数值仿真分析设计周期长、计算成本高、维数灾难等短板。近年来,代理模型技术蓬勃发展,成果丰硕,被逐渐应用在航空航天、船舶、汽车、发电等领... 详细信息

代理模型是计算复杂且费时的数值分析模型的替代模型,在一定程度上弥补了传统工程优化设计和数值仿真分析设计周期长、计算成本高、维数灾难等短板。近年来,代理模型技术蓬勃发展,成果丰硕,被逐渐应用在航空航天、船舶、汽车、发电等领域。首先对代理模型进行总体概述,调查了近三十年代理模型相关论文发表总量与年发表量,总体分析了国内外学者在此领域的投入与产出。其次从试验设计、单保真度代理模型、多保真度代理模型这三方面较为详细地介绍了代理模型研究现状。接着围绕代理模型在优化设计中的应用展开调查,分析与概述了代理模型辅助的多学科优化设计、多目标优化设计和不确定性优化设计。最后归纳总结了代理模型技术目前存在的问题,并对未来的研究方向提出了一些建议。

关键词：代理模型试验设计多保真度序列取样多目标优化设计多学科优化设计

两级变幅应变疲劳本征损伤耗散寿命预测模型研究

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力学学报 2024年第1期56卷 149-156页

作者：李文奇向忠李浩然任忠凯王嘉栋浙江理工大学机械工程学院杭州310018 太原理工大学机械与运载工程学院太原030024

在变幅低周疲劳载荷条件下,材料的疲劳损伤累积过程中呈现出了显著的载荷顺序效应.这种现象复杂化了变幅疲劳寿命的预测,因此,如何更精确地预测变幅低周载荷下的疲劳寿命,已经成为了一个亟待解决的问题.针对变幅低周疲劳载荷下损伤累积... 详细信息

在变幅低周疲劳载荷条件下,材料的疲劳损伤累积过程中呈现出了显著的载荷顺序效应.这种现象复杂化了变幅疲劳寿命的预测,因此,如何更精确地预测变幅低周载荷下的疲劳寿命,已经成为了一个亟待解决的问题.针对变幅低周疲劳载荷下损伤累积表现的载荷顺序效应,考虑到本征损伤耗散与疲劳损伤构成一一映射,且刻画低周疲劳破坏的热力学本质,基于连续介质损伤力学及其不可逆热力学框架,推导本征损伤耗散功演化模型D型描述并以等同本征损伤耗散功作为损伤转换条件,建立了一种考虑载荷顺序效应的变幅低周疲劳寿命预测模型.为了验证新模型的有效性和先进性,进行了P355NL1结构钢和Ti-6Al-4V钛合金在两级变幅载荷下的单轴低周疲劳实验验证,并与Manson模型、Kwofie模型和Peng模型进行了比较分析.研究结果表明,新建模型的预测效果都在1.5倍的误差范围内,与实验结果相当吻合,且优于现有的预测模型.运用本征损伤耗散理论开展变幅疲劳寿命预测,为金属材料变幅疲劳寿命预测提供了新思路.

关键词：低周疲劳载荷顺序效应损伤力学本征损伤耗散寿命预测

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爆炸冲击波作用后变形机翼模态数值模拟

北京航空航天大学学报 2024年第1期50卷 341-349页

作者：肖良丰周兰伟李向东南京理工大学机械工程学院南京210094

为研究典型机翼在爆炸冲击波作用下的毁伤效应及其损伤后的结构动力学特性,基于有限元方法,研究了爆炸当量、爆炸方位及爆炸距离等对典型机翼损伤程度的影响,并分析了机翼结构变形程度与模态的关系。研究结果表明:冲击波强度和作用位置... 详细信息

为研究典型机翼在爆炸冲击波作用下的毁伤效应及其损伤后的结构动力学特性,基于有限元方法,研究了爆炸当量、爆炸方位及爆炸距离等对典型机翼损伤程度的影响,并分析了机翼结构变形程度与模态的关系。研究结果表明:冲击波强度和作用位置的变化对机翼结构的损伤及模态频率会产生不同程度的影响;随着冲击波强度的增加,机翼结构越早产生变形,对应的各阶模态频率下降越大,其中,二阶频率最大减少了15.02%;爆炸点位于机翼中心正上方时,机翼的变形最大;与无损伤机翼模态固有频率相比,爆炸冲击波作用在机翼中心位置时,各阶模态频率减小幅度最大,减少幅度为8.29%~15.02%。

关键词：爆炸冲击波冲击损伤机翼模态数值仿真

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Z4型冗余驱动并联操作器的驱动特性研究

机械工程学报 2024年第7期60卷 66-78页

作者：张俊吴成阳方汉良孙载超王凯龙汤腾飞福州大学机械工程及自动化学院福州350116 浙江理工大学机械工程学院杭州310018

并联操作器作为串-并联式混联加工装备的核心模块,其驱动特性对系统性能至关重要。以Z4型冗余驱动并联操作器为研究对象,提出一类驱动特性评价指标,并基于该类指标对其进行任务空间优选和伺服扭矩参数预估。首先,采用封闭矢量法求解操... 详细信息

并联操作器作为串-并联式混联加工装备的核心模块,其驱动特性对系统性能至关重要。以Z4型冗余驱动并联操作器为研究对象,提出一类驱动特性评价指标,并基于该类指标对其进行任务空间优选和伺服扭矩参数预估。首先,采用封闭矢量法求解操作器的运动学逆解,并构建无量纲雅可比矩阵以评估其运动学各向同性。其次,运用Lagrange法建立操作器的刚体动力学模型,并基于最小二范数法进行驱动力分配。接着,选取末端刀尖点为参考点,定义加速度、速度和动态切削力的驱动各向同性指标和驱动扭矩指标。最后,基于所提指标,搜索综合性能良好的任务空间,确定伺服扭矩参数,并通过实验验证所选电机满足使用要求。

关键词：并联操作器动力学建模各向同性驱动扭矩

基于多目标均衡优化的2PRU&1PRS-XY型混联机器人尺度设计方法

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农业机械学报 2024年第4期55卷 440-451页

作者：汤腾飞沈漪枫叶伟张俊浙江理工大学机械工程学院杭州310018 福州大学机械工程及其自动化学院福州350116

面向复杂结构件机器人加工装备设计需求,提出一种2PRU&1PRS-XY型混联机器人。为将该混联机器人应用于高性能机械加工任务,在其工作空间、运动/力传递性以及灵巧度分析的基础上,定义了用于工作全域性能评价的传递稳定性指标与精度差异性... 详细信息

面向复杂结构件机器人加工装备设计需求,提出一种2PRU&1PRS-XY型混联机器人。为将该混联机器人应用于高性能机械加工任务,在其工作空间、运动/力传递性以及灵巧度分析的基础上,定义了用于工作全域性能评价的传递稳定性指标与精度差异性指标,提出了一种基于多目标均衡优化思想的尺度设计方法。该方法采用标准化方法简化多参数设计空间,应用响应面法与主成分分析法提高优化求解效率,结合主客观组合赋权法与基于TOPSIS的Pareto前沿法实现多指标综合性能评分。运用所提方法,得到了4种兼顾优化求解效率和多目标均衡优化的尺度参数设计方案,实现了2PRU&1PRS-XY型混联机器人主要尺度参数的优化设计,为设计者提供了具有不同工程设计倾向的多目标均衡决策参考。

关键词：混联机器人多目标优化运动学性能尺度设计

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南瓜种子组合式定向排种器设计与试验

农业机械学报 2024年

作者：俞亚新王炎周俊伟潘一隆浙江理工大学机械工程学院

为实现南瓜种子定向播种，提出先调整南瓜种子运动姿态再进行定向的组合式定向方法，设计了一种南瓜种子组合式定向排种器。该定向装置的关键部件包括限位清种板和导向板两部分。基于南瓜种子几何特性确定了限位清种板的结构参数。建立... 详细信息

为实现南瓜种子定向播种，提出先调整南瓜种子运动姿态再进行定向的组合式定向方法，设计了一种南瓜种子组合式定向排种器。该定向装置的关键部件包括限位清种板和导向板两部分。基于南瓜种子几何特性确定了限位清种板的结构参数。建立南瓜种子定向过程的运动学方程，明确了南瓜种子定向过程中姿态变化与导向板结构参数的关系，确定了导向板结构参数。利用CFD-DEM耦合法，验证了南瓜种子组合式排种器定向排种的可行性，确定了排种盘转速取值范围。搭建试验台，以平躺吸附率为试验指标，通过单因素试验确定了排种盘型孔直径。以单粒率为试验指标，通过单因素试验确定了负压和排种盘型孔数取值范围。选取负压、排种盘型孔数、排种盘转速为试验因素，以单粒率、定向成功率为试验指标，进行了三因素三水平二次中心组合试验，得出影响排种器单粒率的主次因素为负压、排种盘型孔数、排种盘转速。影响排种器定向成功率的主次因素为排种盘转速、负压、排种盘型孔数。对优化后的数据进行田间验证试验，结果表明，当排种盘型孔数为16、负压为10kPa、排种盘转速为4r/min时，单粒率为94.7%，定向成功率为82.7%，南瓜种子落入穴盘的正负偏转角度为18.5°。

关键词：南瓜种子定向播种排种器组合式 CFD-DEM

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菱形磁悬浮电磁振动俘能器的建模与试验研究

振动工程学报 2024年

作者：费相宜严博余宁蔡昌琦浙江理工大学机械工程学院

非线性准零刚度俘能器相较于传统的线性俘能器具有动态刚度可调的特性,可实现低频俘能效果。为进一步提高非线性俘能器的俘能效果,本文利用杆件与磁体结合实现磁悬浮状态,提出一种新型菱形磁悬浮电磁振动俘能器。首先,建立了俘能器的理... 详细信息

非线性准零刚度俘能器相较于传统的线性俘能器具有动态刚度可调的特性,可实现低频俘能效果。为进一步提高非线性俘能器的俘能效果,本文利用杆件与磁体结合实现磁悬浮状态,提出一种新型菱形磁悬浮电磁振动俘能器。首先,建立了俘能器的理论模型,并利用谐波平衡法推导了幅频响应关系,获得输出电压表达式,与数值解进行对比验证。其次,讨论了结构参数、激励频率和激励幅值对俘能特性的影响。最后,研制原理样机,搭建试验平台进行动力学试验。结果表明,非线性磁力的引入使该结构存在较为明显的准零刚度区间,俘能效果随着激励的增大而得到提升,俘能频带也随之变宽;适当提高菱形杆初始角和减小杆长也可以提高低频俘能效率。此外,通过调整永磁体的分布,实现系统单、双稳态转换,改变系统的俘能特性。本研究为非线性俘能器设计及其在低频俘能领域的应用提供了理论基础。

关键词：电磁俘能磁悬浮结构准零刚度低频振动