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五轴数控机床旋转轴综合误差测量与辨识

机械设计与制造 2024年第2期396卷 193-197页

作者：杨桂娟张岩赵红美唐山工业职业技术学院机械工程系河北唐山063299 河北科技大学机械工程学院河北石家庄050018

针对五轴数控机床旋转轴的运动误差和几何误差的综合评估问题,在不考虑直线轴运动误差影响的情况下,提出了一种采用R-test测量仪的测量及其辨识方法。首先,测量过程按照参考球的两种不同高度设置进行,仅移动旋转轴,而不移动直线轴。其次... 详细信息

针对五轴数控机床旋转轴的运动误差和几何误差的综合评估问题,在不考虑直线轴运动误差影响的情况下,提出了一种采用R-test测量仪的测量及其辨识方法。首先,测量过程按照参考球的两种不同高度设置进行,仅移动旋转轴,而不移动直线轴。其次,利用R-test测量仪对旋转轴的运动精度进行了测量。此外,假设旋转轴位置几何误差和工作台上参考球的设置误差是影响测量结果的因素,并通过最小二乘法对这些因素进行分离。采用IBS公司的R-test测量仪,对米克朗公司UCP800Duro立式五轴加工中心C轴的运动误差和几何误差进行了测量实验。研究结果表明,该方法能够正确识别旋转轴的运动误差和几何误差,可以有效地综合评估旋转轴的运动精度,并有助于进一步提高旋转工作台的精度。

关键词：五轴数控机床旋转轴运动误差几何误差 R-test测量仪

基于多层MPC框架的类车机器人调速路径跟踪

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工程科学学报 2024年第8期46卷 1469-1478页

作者：张俊娜白国星山西机电职业技术学院长治046011 北京科技大学机械工程学院北京100083 唐山冀东装备工程股份有限公司唐山063200

针对类车机器人路径跟踪控制的研究工作尚未考虑主动调速与路径跟踪之间的关联,现有控制系统为了保证较高的路径跟踪控制精度只能将纵向速度设置为较低值.同时,在其他移动装备的主动调速路径跟踪控制策略中,以模型预测控制(Model predic... 详细信息

针对类车机器人路径跟踪控制的研究工作尚未考虑主动调速与路径跟踪之间的关联,现有控制系统为了保证较高的路径跟踪控制精度只能将纵向速度设置为较低值.同时,在其他移动装备的主动调速路径跟踪控制策略中,以模型预测控制(Model predictive control,MPC)为基础的多层模型预测控制(Multilayer MPC,MMPC)具有对于误差来源兼容性较强的优势,但是现有系统采用速度较高时精度不佳的线性模型预测控制(Linear MPC,LMPC)作为底层路径跟踪控制算法,因此纵向行驶速度仍然较低.针对这些问题,结合基于MMPC的主动调速路径跟踪控制框架、精确性和实时性均较好的前馈模型预测控制(Feedforward MPC,FMPC)底层路径跟踪控制算法与长时域预测精度较高的非线性模型预测控制(Nonlinear MPC,NMPC)顶层速度决策算法,构建了新的基于MMPC框架的主动调速路径跟踪控制系统.通过MATLAB和CarSim联合仿真对提出的MMPC系统进行了测试.提出的MMPC系统可以在平均行驶速度较高时实现较高精度的路径跟踪,在平均行驶速度为4.2859 m·s^(-1)时,位移误差的最大幅值为0.1838 m,航向误差的最大幅值为0.1350 rad.在纵向速度较高时,提出的MMPC相比恒速的FMPC、NMPC系统和已有的MMPC系统精度更高,在相同工况下,FMPC系统误差发散,提出的MMPC系统可以相对已有的NMPC和MMPC系统将位移误差最大幅值减小46.29%和62.22%.在能够保障较高精度时,提出的MMPC系统的平均行驶速度较高,相比已有的FMPC和MMPC系统,可以将平均行驶速度提高43.06%和317.48%,与NMPC系统指标接近.

关键词：类车机器人路径跟踪主动调速预测控制多层控制

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多胞铝合金薄壁管耐撞性分析与区间优化设计

汽车工程 2024年第7期46卷 1323-1333页

作者：钱立军俞陆新谷先广梁文宇合肥工业大学汽车与交通工程学院合肥230009 安徽机电职业技术学院机械工程学院芜湖241002

铝合金多胞薄壁管轴向压缩在能量吸收方面比普通方形管具有更优的力学性能,在汽车、航空、军事装备以及其他产业应用前景非常广泛。为研究挤压型材6061-T6铝合金材料各向异性特征,在板材上分别沿挤压方向0°、45°、90°取样进行单轴拉... 详细信息

铝合金多胞薄壁管轴向压缩在能量吸收方面比普通方形管具有更优的力学性能,在汽车、航空、军事装备以及其他产业应用前景非常广泛。为研究挤压型材6061-T6铝合金材料各向异性特征,在板材上分别沿挤压方向0°、45°、90°取样进行单轴拉伸力学特性试验,获取相应的应力-应变曲线和各向异性特征参数,基于各向异性硬化行为的屈服准则建立材料本构模型。设计口字、日字、目字等构型截面并对管件进行准静态压溃试验,通过对比分析变形-压溃力曲线表明目字型多胞铝合金薄壁结构具有更加优越的耐撞性能。为进一步获得目字型薄壁管最优设计参数,考虑泊松比、弹性模量等材料参数波动对结构耐撞性能产生不确定性影响,建立多胞铝合金薄壁管耐撞性区间不确定性优化模型,采用区间可能度方法将其转化为确定性问题,结合人工神经网络(artificial neural networks,ANNs)模型与交错投影寻踪遗传算法(intergeneration projection genetic algorithm,IP-GA)方法对该问题进行双层嵌套优化,分析不同可能度水平对不确定性优化结果的影响,为不同可靠性优化设计的选择提供指导性意见。

关键词：铝合金薄壁管材料本构多胞结构耐撞性区间优化

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基于熵产理论的管道泵流动损失特性分析

农业工程学报 2024年

作者：王勇李明王雪王哓林赵建林陈杰苏州工业职业技术学院精密制造工程系江苏大学流体机械工程技术研究中心重庆工程职业技术学院浙江佳力科技股份有限公司

为了揭示管道泵运行过程中的流动损失特性，基于熵产理论，采用数值计算方法对管道泵吸水室和叶轮内的总熵产以及局部熵产率进行了研究，并结合压力脉动及涡核分布对其产生流动损失的原因进行了分析。研究结果表明，叶轮总熵产和吸水室... 详细信息

为了揭示管道泵运行过程中的流动损失特性，基于熵产理论，采用数值计算方法对管道泵吸水室和叶轮内的总熵产以及局部熵产率进行了研究，并结合压力脉动及涡核分布对其产生流动损失的原因进行了分析。研究结果表明，叶轮总熵产和吸水室总熵产保持高度一致性，吸水室内部流动影响了叶轮内部流动。随着流量的增大，叶轮和吸水室总熵产先减小，随后增大，这与其内部监测点的压力脉动主频幅值变化规律基本一致。叶轮总熵产显著大于吸水室总熵产，偏工况下更为明显，前者至少是后者的4倍。湍流耗散熵产占据吸水室和叶轮总熵产的90%以上，构成了流动损失的主要部分。吸水室高熵产率区主要分布在第二弯道及出口处，小流量工况下的熵产率是其余工况下的数百倍，该位置的大尺度带核涡以及附壁涡是导致熵产率增加的主要原因。叶轮高熵产率区主要集中在叶轮进口和出口，在大部分区域，小流量下的熵产率是其余工况的6倍以上，小流量工况下叶轮进口预旋和出口失速涡以及大流量工况下叶轮中上游的分离涡是导致熵产率较高的主要原因。该研究可为管道泵局部流动损失识别以及开展针对性优化提供参考。

关键词：管道泵流动损失熵产压力脉动涡数值模拟

保温型聚氨酯/氢氧化镁复合材料力学性能和燃烧行为的研究

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塑料科技 2024年第5期52卷 104-106页

作者：陈海霞洪学娣唐山工业职业技术学院建筑工程学院河北唐山063000

用钛酸酯偶联剂对氢氧化镁(MH)进行改性,并制备聚氨酯/氢氧化镁(PU/MH)复合材料,研究了复合材料的力学性能和燃烧行为。结果表明:随着MH掺量增加,复合材料的压缩强度逐渐增大,复合材料的抗拉强度和弯曲变形逐渐降低。随着MH掺量增加,复... 详细信息

用钛酸酯偶联剂对氢氧化镁(MH)进行改性,并制备聚氨酯/氢氧化镁(PU/MH)复合材料,研究了复合材料的力学性能和燃烧行为。结果表明:随着MH掺量增加,复合材料的压缩强度逐渐增大,复合材料的抗拉强度和弯曲变形逐渐降低。随着MH掺量增加,复合材料的点燃时间(TTI)和质量残余率(MLR)逐渐增大,总热释放量(THR)、总烟释放量(TSR)、CO生成量和CO_(2)生成量逐渐降低,复合材料的燃烧等级从V-2提高到V-0。MH掺量为30%时,复合材料的力学性能和阻燃性能均较好。4#复合材料的抗压强度比纯PU提高45.0%,抗拉强度和弯曲变形分别降低10.0%和5.3%,燃烧等级从V-2提高到V-0,CO和CO_(2)总生成量分别降低50.0%和22.2%。

关键词：氢氧化镁聚氨酯力学性能燃烧行为

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四足机器人单自由度腿部优化设计及仿真

机械传动 2024年第3期48卷 52-58页

作者：石惠文贺静王志军唐山工业职业技术学院机械工程学院河北唐山063299 华北理工大学机械工程学院河北唐山063210

基于仿生原理的四足机器人是当今国内外众多学者研究的热点。针对四足机器人运动平稳性的要求,提出了一种竖直方向改进型等速运动规律和前进方向仿生运动规律相结合的无冲击足端轨迹形式,推导出分段函数表达式;针对四足机器人存在的驱... 详细信息

基于仿生原理的四足机器人是当今国内外众多学者研究的热点。针对四足机器人运动平稳性的要求,提出了一种竖直方向改进型等速运动规律和前进方向仿生运动规律相结合的无冲击足端轨迹形式,推导出分段函数表达式;针对四足机器人存在的驱动多、腿部刚度弱的情况,构思了一种由两个曲柄摇杆机构、同步带传动和一对外啮合圆柱齿轮传动组成的单自由度的新型腿部机构,并建立该机构的运动学模型,推导了其足端的坐标;综合利用遗传算法和非线性优化一般方法,以无冲击的足端轨迹的逼近度为目标,优化计算了机构各构件的最佳运动尺寸和初始位置;使用三维建模软件搭建简化的虚拟样机模型,并导入到Adams软件中进行了Trot步态仿真试验,运动效果达到了预期设计。所提出的无冲击轨迹可以为其他足式机器人的足端轨迹规划提供参考,由两个曲柄摇杆机构组成的多连杆腿部机构优化设计方法为足式机器人腿部设计提供了基础和创新思路。

关键词：四足机器人腿部机构优化设计无冲击轨迹规划仿真

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面向变量不确定性的汽车结构可靠性设计研究

机械设计与制造 2024年第4期398卷 64-70页

作者：赵玉梅龙海洋唐山工业职业技术学院河北唐山063299 华北理工大学机械工程学院河北唐山063210

针对汽车结构轻量化设计,提出了计入不确定制造精度的汽车结构可靠性设计方法。首先将主要设计变量视为区间变量,其他设计参数被视为概率值,在此基础上采用区间模型的变换方法和概率模型的解耦策略,建立汽车结构制造精度不确定的可靠性... 详细信息

针对汽车结构轻量化设计,提出了计入不确定制造精度的汽车结构可靠性设计方法。首先将主要设计变量视为区间变量,其他设计参数被视为概率值,在此基础上采用区间模型的变换方法和概率模型的解耦策略,建立汽车结构制造精度不确定的可靠性设计方法。通过经典悬臂梁和停车机器人机架的轻量化优实例分析,得到了不同可靠性要求下的最优解和最大允许偏差范围,验证了本研究方法的有效性。优化设计结果表明,在可接受的制造条件下,可以得到最优变量和相应的最大允许偏差范围。通过适当增加设计变量的偏差范围,可以降低对制造精度的要求,从而降低制造成本。

关键词：车辆结构轻量化设计不确定性可靠性设计

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汽车自动变速器换挡控制自动校准算法研究

机械设计与制造 2024年第1期395卷 204-210页

作者：赵玉梅龙海洋唐山工业职业技术学院河北唐山063299 华北理工大学机械工程学院河北唐山063210

为改善自动变速器的换挡特性,提出了一种基于模型的自动变速器离合器液压自动校准方法,实现离合器换挡参数的自动调整。该校准方法包括自动变速器仿真模型、车辆仿真分析算法和基于优化过程的自动校准算法,并在优化过程中进行迭代仿真... 详细信息

为改善自动变速器的换挡特性,提出了一种基于模型的自动变速器离合器液压自动校准方法,实现离合器换挡参数的自动调整。该校准方法包括自动变速器仿真模型、车辆仿真分析算法和基于优化过程的自动校准算法,并在优化过程中进行迭代仿真和分析。以通电换挡为研究对象,仿真结果表明无论是通电升挡,还是通电降挡,该方法均能够有效地执行离合器液压曲线的基本映射,通过所提出的校准方法能够缩短实际车辆试验前的校准时间,提高自动变速器开发过程的效率。

关键词：自动变速器自动校准离合器控制换挡控制

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转子时序效应对多级离心泵振动特性分析

机械科学与技术 2024年第6期43卷 1016-1023页

作者：徐涛梁薇薇浙江工业职业技术学院机电工程学院浙江绍兴312099 浙江工业职业技术学院商贸学院浙江绍兴312099

泵轴振动特性是影响设备稳定安全运行的重要因素同时也是衡量泵性能的重要指标,本文通过CFD计算流体激振力进行等效动力学特性求解,同时建立了Ansys Workbench转子系统振动模型分析转子时序效应对振动响应的影响。研究表明:各级叶轮所... 详细信息

泵轴振动特性是影响设备稳定安全运行的重要因素同时也是衡量泵性能的重要指标,本文通过CFD计算流体激振力进行等效动力学特性求解,同时建立了Ansys Workbench转子系统振动模型分析转子时序效应对振动响应的影响。研究表明:各级叶轮所受流体激振力规律相同,其中首级叶轮所受激振力最大;各级叶轮的刚度、阻尼系数呈逐级增加的趋势,末级叶轮相较首级叶轮增大约2倍;时序效应可以显著降低转子系统径向力,主频7APF(414 Hz)、次主频8APF(473 Hz)峰值降低约35%及41%,但对轴向力影响较小,基本忽略轴向振动。

关键词：多级离心泵激振力时序效应振动特性