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基于综合满意度函数的D2钢激光抛光工艺参数优化方法

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表面技术 2024年第16期53卷 169-181页

作者：梁强徐永航杜彦斌王敬徐彬源重庆工商大学机械工程学院重庆400067 重庆工商大学智能装备绿色设计与制造重庆市重点实验室重庆400067

目的同步提升D2模具钢激光抛光效果及抛光质量的稳定性。方法提出了一种基于综合满意度函数的D2钢激光抛光工艺参数优化方法。首先,以表面粗糙度、显微硬度和抛光深度为优化目标,基于Box-Behnken方法,以激光功率、扫描速度和搭接率为试... 详细信息

目的同步提升D2模具钢激光抛光效果及抛光质量的稳定性。方法提出了一种基于综合满意度函数的D2钢激光抛光工艺参数优化方法。首先,以表面粗糙度、显微硬度和抛光深度为优化目标,基于Box-Behnken方法,以激光功率、扫描速度和搭接率为试验因素进行3因素3水平试验。其次,基于试验数据构建各优化目标均值与标准差的双响应面模型,采用熵权理论获得了各优化目标均值与标准差的客观熵权,并与主观熵权结合构建综合熵权。最后,将双响应面模型与综合熵权引入满意度函数构建了改进综合满意度模型,通过随机梯度下降法获得最佳工艺参数组合。结果在激光功率为551W、扫描速度为9mm/s、搭接率为0.55的条件下,表面粗糙度均值由Ra=5.188μm下降至Ra=1.056μm,降幅为79.65%,粗糙度标准差为0.0128μm;显微硬度由541.3HV0.5下降至509.3HV0.5,降幅为5.91%,显微硬度标准差为12.9811HV0.5;抛光深度为0.331mm,抛光深度标准差为0.0024mm。结论该方法可以有效提升D2模具钢激光抛光效果,同时避免抛光后表面质量波动,可为其他模具钢激光抛光工艺参数寻优提供方法借鉴。

关键词： D2钢激光抛光工艺参数优化综合满意度函数双响应面模型综合熵权

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基于MOGWO的45#钢表面激光抛光工艺参数多目标优化

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表面技术 2024年第10期53卷 173-182页

作者：梁强徐永航李永亮王敬杜彦斌重庆工商大学机械工程学院重庆400067 重庆工商大学智能装备绿色设计与制造重庆市重点实验室重庆400067

目的提高45#钢表面激光抛光后的成形质量,提出一种激光抛光工艺参数多目标优化方法。方法构建基于功率、扫描速度、搭接距离的三因素三水平激光抛光试验,并分别应用粗糙度测量仪、显微硬度计和超景深三维显微镜测试抛光层的粗糙度、显... 详细信息

目的提高45#钢表面激光抛光后的成形质量,提出一种激光抛光工艺参数多目标优化方法。方法构建基于功率、扫描速度、搭接距离的三因素三水平激光抛光试验,并分别应用粗糙度测量仪、显微硬度计和超景深三维显微镜测试抛光层的粗糙度、显微硬度和抛光层深度。基于试验数据,分别应用指数模型和二阶响应面模型构建抛光工艺参数与表面粗糙度、显微硬度、抛光深度的回归预测模型,并对2种模型的预测精度进行对比分析。采用多目标灰狼优化算法(MOGWO)结合优劣解距离法(TOPSIS)-CRITIC综合评价决策体系对抛光工艺参数进行寻优和多属性决策。结果二阶响应面模型具有更高的预测精度,能够更好地反映激光抛光工艺参数与各响应目标之间的映射关系。当功率为113W、扫描速度为3m/min、搭接距离为0.13 mm时,粗糙度值Ra从11.563μm降至5.713μm,降幅为50.59%,显微硬度从185.9HV0.5升至364.7HV0.5,升幅为96.18%,此时的抛光深度为0.051 mm,最大相对误差为7.84%。结论此方法可以为其他金属材料表面激光抛光质量预测模型的构建及工艺参数寻优提供借鉴。

关键词：激光抛光二阶响应面模型 MOGWO算法 TOPSIS-CRITIC 多目标优化

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扣件参数对小半径曲线钢轨波磨的影响

表面技术 2024年第1期53卷 78-86,95页

作者：朱琪谢俊张威庹军波重庆工商大学制造装备机构设计与控制重庆市重点实验室重庆400067 重庆工商大学机械工程学院重庆400054

目的研究扣件参数对小半径曲线钢轨波磨的影响,获得抑制钢轨波磨的有效措施。方法建立小半径曲线DTVI2扣件的轮轨系统有限元模型,对扣件系统进行实体化建模,考虑轨下垫板之间的接触情况,同时模拟扣件系统中弹条预紧作用。采用复特征... 详细信息

目的研究扣件参数对小半径曲线钢轨波磨的影响,获得抑制钢轨波磨的有效措施。方法建立小半径曲线DTVI2扣件的轮轨系统有限元模型,对扣件系统进行实体化建模,考虑轨下垫板之间的接触情况,同时模拟扣件系统中弹条预紧作用。采用复特征值分析和瞬时动态分析研究轮轨系统的摩擦自激振动特性,并将预测结果与现场测试结果对比,揭示该区段钢轨波磨产生的原因。最后开展轨下垫板材料属性以及扣件结构参数的影响分析,获得其对钢轨波磨的影响。结果轮轨间饱和蠕滑力引起轮轨系统发生频率为500Hz的不稳定振动,会导致波长为30 mm的钢轨波磨。轨下垫板杨氏模量在10~50 MPa区间,等效阻尼比先从-0.015 2减小到-0.016 9又增大到-0.014 2;阻尼系数在0~0.000 1区间内,等效阻尼比从-0.016 9增大到-0.010 2;轨下垫板泊松比的变化没有引起系统等效阻尼比发生明显的变化;扣件间距在575~675 mm区间内,等效阻尼比从-0.016 3降低到-0.019 0;等效阻尼比随着弹条预紧力的增大而增大。结论选取合适的轨下垫板杨氏模量可以减轻由轮轨摩擦自激振动导致的钢轨波磨;提高阻尼系数对轮轨系统的自激振动具有较强的抑制作用;而轨下垫板的泊松比对钢轨波磨的影响较小;适当减小扣件间距可以略微降低钢轨波磨的产生趋势;增大弹簧预紧力可以抑制由轮轨系统摩擦自激振动导致的钢轨波磨。

关键词：钢轨波磨摩擦自激振动扣件结构弹条预紧力数值仿真

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基于温度相似性评价的机床热误差重构模型

机械工程学报 2024年第5期60卷 288-295页

作者：徐凯李喆裕李国龙苗恩铭庹军波重庆理工大学机械工程学院重庆400054 重庆大学机械传动国家重点实验室重庆400044 重庆工商大学机械工程学院重庆400067

数据驱动方法广泛用于热误差建模,然而缺乏机理支撑的开环黑箱运行模式难以保证模型在新工况中的鲁棒性,模型极易失效。为进一步提升机床热误差模型的精度和稳定性,提出了一种基于温度相似性评价的机床热误差重构模型。通过对预测组温... 详细信息

数据驱动方法广泛用于热误差建模,然而缺乏机理支撑的开环黑箱运行模式难以保证模型在新工况中的鲁棒性,模型极易失效。为进一步提升机床热误差模型的精度和稳定性,提出了一种基于温度相似性评价的机床热误差重构模型。通过对预测组温度均值向量与建模组温度均值向量的相似性评价,从原始建模批次中筛选出与预测组温度相似的特定批次,并基于偏最小二乘算法进行热误差模型重构。为验证重构模型的有效性,进行了累计31批次的热误差预测,结果表明重构模型在保证稳定性的前提下,可将预测结果的均方根误差均值进一步降低至2.2μm,相比常规的模糊聚类结合多元线性回归模型与偏最小二乘模型,预测精度可分别提高15%、35%,效果显著。方法对于评价数据驱动热误差模型的适用性,提高模型预测精度具有参考价值。

关键词：相似性评价重构模型偏最小二乘算法稳定性

考虑性能稳定性的机械系统可靠性分配方法研究

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中国机械工程 2024年第5期35卷 821-828,850页

作者：李健王宏伟慕宗燚杜彦斌冉琰重庆工商大学智能装备绿色设计与制造重庆市重点实验室重庆400067 重庆工商大学机械工程学院重庆400067 重庆文理学院智能制造工程学院重庆402160 重庆大学机械与运载工程学院重庆400044

针对机械系统可靠性分配,提出了一种考虑性能稳定性的可靠性分配方法。引入元动作理论对机械系统进行结构分解,以元动作单元为分配对象,建立元动作可靠性二层综合评价指标模型,结合多准则决策(MCDM)方法,得到元动作可靠性分配系数;然后... 详细信息

针对机械系统可靠性分配,提出了一种考虑性能稳定性的可靠性分配方法。引入元动作理论对机械系统进行结构分解,以元动作单元为分配对象,建立元动作可靠性二层综合评价指标模型,结合多准则决策(MCDM)方法,得到元动作可靠性分配系数;然后建立机械传动系统稳定性模型,并计算各个元动作对系统性能稳定性的影响系数;最后,利用性能稳定性的影响系数对可靠性分配系数进行修正,实现机械系统可靠性的合理分配。通过与传统方法进行对比,验证了所提方法的有效性。

关键词：多准则决策机械系统可靠性分配性能稳定性元动作

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含扭曲误差的鼓形斜齿轮接触分析

机械工程学报 2024年第3期60卷 143-154页

作者：杜彦斌汪澳婷何坤重庆工商大学智能装备绿色设计与制造重庆市重点实验室重庆400067 重庆机床(集团)有限责任公司重庆401336 重庆工商大学机械工程学院重庆400067

基于修形齿面的扭曲误差产生机理,推导出含扭曲误差的鼓形斜齿轮齿面数学方程;建立含扭曲误差的主动轮鼓形齿与未修形从动轮的轮齿接触分析(Tooth contact analysis,TCA)模型;并从计算齿面扭曲量的公式中选取螺旋角和修形量两个主要设... 详细信息

基于修形齿面的扭曲误差产生机理,推导出含扭曲误差的鼓形斜齿轮齿面数学方程;建立含扭曲误差的主动轮鼓形齿与未修形从动轮的轮齿接触分析(Tooth contact analysis,TCA)模型;并从计算齿面扭曲量的公式中选取螺旋角和修形量两个主要设计参数,分析其对传动误差和接触椭圆的影响规律。结果表明:齿向修形斜齿轮的修形量和螺旋角越大,齿面扭曲现象越严重;修形量和螺旋角增大使得传动误差幅值增大,影响传动平稳性;修形量对接触椭圆面积的影响小,而螺旋角增大,接触椭圆面积减小,使得接触应力增大,通过有限元分析验证螺旋角和修形量对齿面接触应力的影响;通过调整修形量和螺旋角可以控制扭曲量、传动误差幅值和接触椭圆面积,这对齿向修形斜齿轮的优化设计有较大的参考价值。

关键词：齿向修形齿面扭曲设计参数轮齿接触分析传动误差

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弹壳打凹-平底成形工艺参数优化

塑性工程学报 2024年第3期31卷 41-49页

作者：梁强刘新陶志勇刘东梁波李登虎重庆工商大学机械工程学院重庆400067 重庆长江电工工业集团有限公司重庆401336

为解决弹壳平底成形后壳体底部内圆角过大和平底上冲子开裂的问题,提出了一套弹壳打凹-平底成形工艺参数多目标优化设计方法。首先,采用中心复合实验方法,以打凹成形下冲子的凸起高度、圆角及锥角和打凹成形弹壳连皮厚度为设计变量进行... 详细信息

为解决弹壳平底成形后壳体底部内圆角过大和平底上冲子开裂的问题,提出了一套弹壳打凹-平底成形工艺参数多目标优化设计方法。首先,采用中心复合实验方法,以打凹成形下冲子的凸起高度、圆角及锥角和打凹成形弹壳连皮厚度为设计变量进行实验设计,以打凹下冲子最大等效应力、平底上冲子最大等效应力和平底成形后弹壳内圆角为优化目标,结合SVR与GWO算法构建了弹壳底部打凹-平底成形工艺参数优化模型。其次,采用MOPSO算法在可行域内寻优,并联合TOPSIS和CRITIC构建了综合评价指标计算得出最佳工艺参数组合。最后,采用优化工艺参数组合进行数值模拟和工艺实验,结果显示,模拟结果与实验结果吻合,弹壳底部内圆角充填饱满,同时可避免模具折断失效。

关键词：弹壳打凹成形平底成形参数优化

数据-机理混合驱动下考虑刀具柔性的柔性加工工艺参数能效优化方法

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机械工程学报 2024年第7期60卷 236-248页

作者：赵希坤李聪波杨勇吕岩姜书艳重庆大学机械传动国家重点实验室重庆400044 重庆机床(集团)有限责任公司重庆401336 重庆工商大学机械工程学院重庆400067

在柔性加工过程中,加工任务不断变换导致加工刀具更换频繁,现有研究主要面向固定加工刀具开展工艺参数能效优化,无法快速响应加工刀具频繁更换的加工环境。为更好的满足变刀具条件下柔性加工工艺参数能效优化的需求,提出一种数据-机理... 详细信息

在柔性加工过程中,加工任务不断变换导致加工刀具更换频繁,现有研究主要面向固定加工刀具开展工艺参数能效优化,无法快速响应加工刀具频繁更换的加工环境。为更好的满足变刀具条件下柔性加工工艺参数能效优化的需求,提出一种数据-机理混合驱动下考虑刀具柔性的柔性加工工艺参数能效优化方法。首先揭示变加工刀具条件下柔性加工能耗特性,构建数据-机理混合驱动的柔性加工能效优化模型,然后融合马尔科夫理论和优势动作评论算法,提出考虑刀具柔性的柔性加工工艺参数能效优化方法,最后通过案例分析与算法对比,验证所提出方法能在变刀具条件下实现柔性加工工艺参数的高效优化决策。

关键词：柔性加工能效优化刀具柔性工艺参数

四轮独立驱动电动汽车路径规划与跟踪控制研究

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机械科学与技术 2024年

作者：黄剑龙王旭东高银刘翰蔚重庆工商大学制造装备机构设计与控制重点实验室重庆工商大学机械工程学院

针对四轮独立驱动电动汽车的实时路径规划与稳定性跟踪控制问题，基于改进的快速随机搜索树（RRT）路径规划算法与前馈/模糊比例积分微分(FPID)控制算法，提出一种独立电驱汽车路径规划与跟踪控制的系统框架。首先，采用目标导航优化、... 详细信息

针对四轮独立驱动电动汽车的实时路径规划与稳定性跟踪控制问题，基于改进的快速随机搜索树（RRT）路径规划算法与前馈/模糊比例积分微分(FPID)控制算法，提出一种独立电驱汽车路径规划与跟踪控制的系统框架。首先，采用目标导航优化、加速优化采样及路径平滑处理等策略对传统的RRT算法进行改进，保证所规划的路径满足汽车运动学约束、无碰撞，且曲率连续；其次，在传统动力学的基础上，结合模糊控制理论与前馈控制机理，设计了一种横纵向协同控制器来跟踪所规划的参考路径，并设计了跟踪稳定性评价指标；最后，进行联合仿真与实车试验，实现所设控制器对期望路径的稳定跟踪。通过不同工况的实验结果表明，该控制器在中低速下具有良好的跟踪控制效果及稳定性。

关键词：路径规划改进的RRT算法跟踪控制模糊PID 稳定性