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难加工材料绿色磨削用相变储热复合砂轮的研制

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机械工程学报 2024年第3期60卷 405-414页

作者：赫青山谢永晨崔仲鸣傅玉灿河南工业大学机电工程学院郑州450001 南京航空航天大学机电学院南京210016

高强韧性难加工材料在磨削时容易发生工件表面烧伤,而常规使用磨削液冷却带来的高能耗、环境污染等问题已不容忽视。提出利用沸腾传热和储热技术原理改善砂轮的热学性能实现砂轮对磨削弧区的强化换热,研制了具有高传热系数和较大热容属... 详细信息

高强韧性难加工材料在磨削时容易发生工件表面烧伤,而常规使用磨削液冷却带来的高能耗、环境污染等问题已不容忽视。提出利用沸腾传热和储热技术原理改善砂轮的热学性能实现砂轮对磨削弧区的强化换热,研制了具有高传热系数和较大热容属性的相变储热复合砂轮,并分析了复合砂轮的传热系数和等效热容。设计制作了复合砂轮热学性能分析装置,通过监测多个位置温度变化分析了不同热流密度、工质注入量和散热条件对复合砂轮热学性能的影响,最后进行干磨削高温合金GH4169对比试验。结果表明,复合砂轮的传热系数相对于传统金属基体砂轮可提高2~3倍,工质进入沸腾传热的启动时间在6~15 s,同时增加砂轮热容可以有效减少弧区热量积累以及减缓弧区温升速率;在缓进给深切干磨工艺下使用相变储热复合砂轮的磨削温度在330℃以下,相对于传统砂轮降低了20%。

关键词：磨削超硬磨料砂轮高温合金绿色加工沸腾传热

基于机器视觉的纱线非接触张力控制方法与试验验证

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南京航空航天大学学报 2024年第2期56卷 334-340页

作者：李昊昊单忠德孙启利孙正王尧尧郭子桐黄浩刘越南京航空航天大学机电学院南京210016 南京航空航天大学航空航天结构力学及控制全国重点实验室南京210016 北京理工大学机械与车辆学院北京100081 南京长江工业技术研究院南京211500

为避免传统接触式测量方法导致检测设备与纱线直接接触带来的摩擦损耗,提出了纱线张力非接触式测量方法,设计了基于机器视觉的纱线张力非接触测量系统。使用双目相机检测纱线末端的消耗速度,调控纱线另一端的主动式携纱器的收放速度,使... 详细信息

为避免传统接触式测量方法导致检测设备与纱线直接接触带来的摩擦损耗,提出了纱线张力非接触式测量方法,设计了基于机器视觉的纱线张力非接触测量系统。使用双目相机检测纱线末端的消耗速度,调控纱线另一端的主动式携纱器的收放速度,使纱线平稳运行,维持纱线张力稳定。研究表明,所设计基于机器视觉的纱线张力非接触式测量系统较常规接触式张力控制方法,控制纱线张力变化幅度降低到25%左右,具有较高的精度和可靠性,能实现三维编织纱线张力的主动控制,具有较强的应用潜力。

关键词：三维织造非接触式检测机器视觉张力控制复合材料

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面向飞机管线装配的多点精准虚实注册方法

光学学报 2024年第4期44卷 146-157页

作者：成昌志崔海华刘勇强王嘉瑞罗苑琪李鸣远李鹏程南京航空航天大学机电学院江苏南京210016 中航西安飞机工业集团股份有限公司陕西西安710089

提出一种基于多点的虚实注册方法。首先,设计一种手持式靶标探针,根据飞机零部件上的典型特征设计了不同的探针测头,并采用单目相机对探针进行标定,标定出测头尖点相对靶标的位置。然后,在虚实注册过程中在三维模型上设置几个点,借助靶... 详细信息

提出一种基于多点的虚实注册方法。首先,设计一种手持式靶标探针,根据飞机零部件上的典型特征设计了不同的探针测头,并采用单目相机对探针进行标定,标定出测头尖点相对靶标的位置。然后,在虚实注册过程中在三维模型上设置几个点,借助靶标探针测量真实零件上对应的几个点,利用奇异值矩阵分解法,求解出增强现实设备虚实映射空间中三维模型到真实零件的刚体变换,根据此变换即可实现虚实配准。最后,选取3 m×1.4 m×0.5 m尺寸范围内的机翼为验证对象,采用所设计的靶标探针验证其虚实配准精度,并分析注册时点的数量与布局对虚实注册精度的影响。实验结果表明,所提方法可以实现大尺寸零部件整体较高的虚实配准精度。

关键词：测量飞机装配增强现实虚实配准探针标定多点注册

阀芯参数影响下非对称喷嘴挡板压力伺服阀静态特性分析

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机械科学与技术 2024年

作者：葛声宏吴河灯周振锋孙牧朱玉川南京航空航天大学机电学院中航工业南京伺服控制系统有限公司

为研究阀芯结构参数对非对称喷嘴挡板压力伺服阀静态特性的影响，通过AMESim软件建立非对称压力阀的仿真模型，采用控制变量法，研究参数变化对静态特性影响规律，并对比分析了对称结构与非对称结构压力伺服阀的压力特性。结果表明，重... 详细信息

为研究阀芯结构参数对非对称喷嘴挡板压力伺服阀静态特性的影响，通过AMESim软件建立非对称压力阀的仿真模型，采用控制变量法，研究参数变化对静态特性影响规律，并对比分析了对称结构与非对称结构压力伺服阀的压力特性。结果表明，重叠量主要影响着死区电流，而阀芯面积比对各静态特性具有显著影响，阀芯直径变化对静态特性基本无影响，径向间隙的存在减小了滞环以及死区电流，对称结构下压力伺服阀具有更大的死区电流以及压力增益。本文建立的AMESim模型及其参数对比分析能够为压力伺服阀的结构设计及优化提供参考。

关键词：压力伺服阀静态特性 AMESim

一种机器人铣削颤振抑制用磁流变弹性体吸振器的设计与试验研究

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振动工程学报 2024年

作者：刘鹏李波赵威崔光裕田威廖文和南京航空航天大学机电学院航空宇航制造工程系上海宇航系统工程研究所

为了解决工业机器人铣削加工过程中的低频颤振问题，设计了一种用于抑制机器人铣削加工振动的磁流变弹性体（Magnetorheological Elastomer,MRE）吸振器。利用MRE特有的流变特性，研究了不同质量配比的MRE磁流变效应，通过理论计算和数... 详细信息

为了解决工业机器人铣削加工过程中的低频颤振问题，设计了一种用于抑制机器人铣削加工振动的磁流变弹性体（Magnetorheological Elastomer,MRE）吸振器。利用MRE特有的流变特性，研究了不同质量配比的MRE磁流变效应，通过理论计算和数值仿真确定了吸振器内部的线圈匝数及所通电流大小。通过模态仿真和振动台扫频激励试验发现，设计的MRE吸振器具有1 7.35～45.21 Hz范围内的移频特性。建立了吸振器固有频率-电流映射关系，在KUKA KR500机器人铣削加工过程中进行了试验验证。结果表明，在低转速加工条件下机器人容易在其低阶固有频率处发生颤振，通过MRE吸振器实现了机器人的颤振抑制。相对于不加吸振器的工况，通电调频后机器人主轴X方向上的振动加速度峰峰值降低了70.7%，均方根值降低了64.7%;Y方向峰峰值降低了54.7%，均方根值降低了49.9%。此外，铣削工件的表面加工质量也有明显改善。

关键词：工业机器人 MRE吸振器机器人铣削加工颤振抑制

行星传动系统均载与动载系数试验测量改进设计

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哈尔滨工程大学学报 2024年第2期45卷 359-366页

作者：胡升阳沈刚方宗德关亚彬侯祥颖安徽理工大学机械工程学院安徽淮南232001 西北工业大学机电学院陕西西安710072 燕山大学机电工程学院河北秦皇岛066004 南京航空航天大学机电学院江苏南京210016

试验测量行星传动系统均载与动载系数的精准度是评价系统动态性能的基础。针对现有行星传动系统均载与动载系数测量方法存在灵敏度与精度欠佳、系数测试算法缺失、测试应力点存误等问题,本文提出了一种方便、实用且具有高精度的行星传... 详细信息

试验测量行星传动系统均载与动载系数的精准度是评价系统动态性能的基础。针对现有行星传动系统均载与动载系数测量方法存在灵敏度与精度欠佳、系数测试算法缺失、测试应力点存误等问题,本文提出了一种方便、实用且具有高精度的行星传动系统均载与动载系数测试方法,定义了系统系数的测试算法与概念,明确了精确应力测试位置点及不同位置间差异性,采用应变片电桥传感器串并联设计,实现了拉压应力叠加、温度补偿以及繁琐标定免除等优点,为精准测取行星传动系统均载与动载性能提供了重要的理论基础和技术手段。

关键词：行星轮系齿根应力测试算法贴片方式试验测量信号分析均载系数动载系数

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激光通信中光学天线的隔离度研究

航天返回与遥感 2024年第2期45卷 83-91页

作者：马业辉闫钧华张超刘剑峰南京航空航天大学空间光电探测与感知工业和信息化部重点实验室南京211106 南京航空航天大学航天学院南京211106 北京空间机电研究所北京100094

伴随激光通信组网和轻量化的需求以及收发一体化模式的普遍应用,实现光学天线发射和接收之间的高效隔离至关重要,为此文章对同轴天线与离轴天线的隔离度进行了研究。首先采用Code V光学设计软件分别设计了1550 nm波段的同轴天线和离轴... 详细信息

伴随激光通信组网和轻量化的需求以及收发一体化模式的普遍应用,实现光学天线发射和接收之间的高效隔离至关重要,为此文章对同轴天线与离轴天线的隔离度进行了研究。首先采用Code V光学设计软件分别设计了1550 nm波段的同轴天线和离轴两反式天线,视场角为±1.5 mrad,接近衍射极限;再根据杂散光散射模型,利用分析软件进行光线追迹,模拟出隔离度;然后分别研究了在同轴天线次镜中心放置遮拦来规避开孔风险,以及在离轴天线中调整离轴量和曲率半径的方法,使同轴和离轴天线的隔离度分别提升至−69 dB和−89 dB。结果表明,上述方法均能够有效提升光学天线的隔离度。

关键词：激光通信光学天线隔离度杂散光

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光纤扫描式李萨如轨迹近眼显示系统设计

光学精密工程 2024年第9期32卷 1273-1282页

作者：吴彤杨翔宇邹谨聪刘友文王玲王吉明路元刚赫崇君南京航空航天大学航天学院空间光电探测与感知工业和信息化部重点实验室江苏南京211106 南京航空航天大学物理学院江苏南京211106 杭州电子科技大学自动化学院浙江杭州310018

为了进一步小型化头戴式显示装置(Head-worn Display,HWD),提出一种基于非对称光纤悬臂梁(Asymmetrical Fiber Cantilever,AFC)的李萨如轨迹扫描近眼显示系统,以及李萨如轨迹上的像素划分准则。研究了该系统的扫描轨迹、图像重建能力、... 详细信息

为了进一步小型化头戴式显示装置(Head-worn Display,HWD),提出一种基于非对称光纤悬臂梁(Asymmetrical Fiber Cantilever,AFC)的李萨如轨迹扫描近眼显示系统,以及李萨如轨迹上的像素划分准则。研究了该系统的扫描轨迹、图像重建能力、显示分辨率和显示帧速率的影响因素。根据高分辨率、高帧速率指标设计了正交谐振频率组成,确定了非对称光纤悬臂梁的结构参数。研制的显示单元实物直径为2 mm,长度为19 mm。谐振频率下的分辨率为160×120 pixel,帧速率为10 Hz,图像重建误差率为0.002%,最高分辨率能够达到290×220 pixel,最高帧速率为95 Hz。基于显示单元实物搭建了光纤扫描式近眼显示系统,使用相机模拟人眼观察记录了该显示系统的实验结果,验证了基于非对称光纤悬臂梁的HWD显示性能及其未来应用潜力。

关键词：近眼显示头戴式显示装置李萨如轨迹非对称光纤悬臂梁像素划分

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3D打印连续纤维增强树脂T型梁的弯曲性能

材料导报 2024年第7期38卷 242-248页

作者：吴思远单忠德陈恳刘丰刘晓军严春晖中国机械科学研究总院集团有限公司先进成形技术与装备国家重点实验室北京100048 清华大学机械工程系北京100084 南京航空航天大学机电学院南京210016

1中国机械科学研究总院集团有限公司先进成形技术与装备国家重点实验室,北京1000482清华大学机械工程系,北京1000843南京航空航天大学机电学院,南京210016实现基梁于结熔构融的沉轻积量技化、术功的能连化续设纤计维和增制强造树。脂本3... 详细信息

1中国机械科学研究总院集团有限公司先进成形技术与装备国家重点实验室,北京1000482清华大学机械工程系,北京1000843南京航空航天大学机电学院,南京210016实现基梁于结熔构融的沉轻积量技化、术功的能连化续设纤计维和增制强造树。脂本3D工作打对印筋工高艺0为m梁m结与构5的m制m造的提T供型了梁一打种印新件的在途不径,同该打工印艺参具数有下快的速弯近曲净性成能型进、行可测设计试性实强验,等研优究势了,能打够印基于熔融沉积技术的连续纤维增强树脂3D打印工艺为梁结构的制造提供了一种新的途径,该工艺具有快速近净成型、可设计性强等优势,能够实现梁结构的轻量化、功能化设计和制造。本工作对筋高0 mm与5 mm的T型梁打印件在不同打印参数下的弯曲性能进行测试实验,研究了打印厚度分别为0.7 mm、0.8 mm、0.9 mm时与打印丝束间距分别为0.6 mm、0.7 mm、0.8 mm时T型梁对应的弯曲强度与模量。由于3D打印连续纤维增强树脂材料存在着复杂的破坏模式,本研究运用声发射技术对T型梁的弯曲破坏过程进行测试分析,采用主成分分析法与K-means++聚类算法对采集的过程信号进行损伤分类。结果表明,当打印层厚为0.7~0.9 mm时,随着打印层厚的增加,T型梁的弯曲强度与模量均降低。当打印丝束间距为0.6~0.8 mm时,随着打印丝束间距的增加,T型梁的弯曲强度与模量降低。在T型梁从弯曲载荷加载初始到破坏失效阶段,对应特征信号可以聚类为五类,分别对应五种破坏模式,即基体开裂、层间剥离、纤维与基体脱粘、纤维开裂及纤维断裂,分类结果能够很好地解释弯曲破坏过程。

关键词： 3D打印 T型梁弯曲性能声发射主成分分析 K-means++