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考虑滚动体滑移的全陶瓷角接触球轴承非线性动态特性分析

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振动与冲击 2024年第5期43卷 131-138,172页

作者：张珂张立奇王展高刘旺沈阳建筑大学机械工程学院沈阳110168 沈阳工业大学机械工程学院沈阳110870

为了探究陶瓷滚动体发生滑移运动时全陶瓷角接触球轴承的动态特性,建立了滚动体与轴承外圈的接触模型,计算了滑移情况下的接触参数。在此基础上建立了考虑滚动体滑移行为的全陶瓷角接触球轴承动力学模型,通过模型的计算结果分析了轴承... 详细信息

为了探究陶瓷滚动体发生滑移运动时全陶瓷角接触球轴承的动态特性,建立了滚动体与轴承外圈的接触模型,计算了滑移情况下的接触参数。在此基础上建立了考虑滚动体滑移行为的全陶瓷角接触球轴承动力学模型,通过模型的计算结果分析了轴承系统的振动特性和周期规律。由模型计算结果可知,滚动体发生滑移运动时接触变形和接触面积随载荷的增大而增大,然而接触变形远小于正常接触时的情况,接触面积大于正常接触时的情况。搭建了轴承转子试验台进行振动试验,在试验工况条件下得到的全陶瓷轴承振动幅值与模型计算的结果平均误差仅为0.68%,证明了模型的准确性。该研究为全陶瓷角接触球轴承的接触机理研究和动态特性分析提供了一定的理论依据。

关键词：陶瓷轴承滚动体滑移轴承接触动力学

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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

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轮足式磁吸附越障爬壁机器人设计与分析

机械工程学报 2024年第1期60卷 248-261页

作者：张小俊吴亚淇刘昊学钟道方河北工业大学机械工程学院天津300130

针对现有爬壁机器人负载能力弱、复杂障碍地形下适应能力差以及运动柔顺性不足等特点,提出了一种基于轮足复合式运动与非接触变间隙永磁吸附的柔顺越障爬壁机器人。在分析石化储罐、船舶等非结构化设备作业环境特点和功能需求的基础上,... 详细信息

针对现有爬壁机器人负载能力弱、复杂障碍地形下适应能力差以及运动柔顺性不足等特点,提出了一种基于轮足复合式运动与非接触变间隙永磁吸附的柔顺越障爬壁机器人。在分析石化储罐、船舶等非结构化设备作业环境特点和功能需求的基础上,融合构型主被动理念,设计了机器人移动本体并对主被动越障步态进行了规划;对机器人在不同工况下的稳定性进行分析,建立了机器人安全吸附的数学模型;建立了机器人直行与转向下的动力学模型,分析了机器人的转向灵活性;结合机器人金属立面智能控制需求,对机器人的智能控制系统进行了设计。通过样机平台实验表明,机器人能够实现灵活的主被动越障,具有自适应柔顺运动以及大负载的能力。

关键词：爬壁机器人越障步态规划稳定性分析转向灵活性智能控制系统

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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

沉积策略对电弧增材制造5356铝合金显微组织、缺陷和力学性能的影响

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Transactions of Nonferrous Metals Society of China 2024年第2期34卷 423-434页

作者：朱凯王健张炜辰朱晓磊陆晓峰南京工业大学机械与动力工程学院南京211816

基于电弧增材制造技术(WAAM)研究往复扫描(RS)、振荡扫描(OS)和垂直扫描(VS)3种沉积策略对5356铝合金(AA5356)构件的影响,探讨5356铝合金构件的显微组织、缺陷和力学性能。结果表明:相比于RS和OS策略,VS策略使得构件的热量分布均匀。VS... 详细信息

基于电弧增材制造技术(WAAM)研究往复扫描(RS)、振荡扫描(OS)和垂直扫描(VS)3种沉积策略对5356铝合金(AA5356)构件的影响,探讨5356铝合金构件的显微组织、缺陷和力学性能。结果表明:相比于RS和OS策略,VS策略使得构件的热量分布均匀。VS策略的显微组织主要由等轴晶组成,使得显微硬度最高值达到HV 77.25。VS策略使得构件的气孔率和微孔尺寸分别下降了45.52%和19.81%,从而改善了拉伸性能。因此,VS策略为获得显微组织均匀、力学性能优异的AA5356构件提供了一种新的解决方案。

关键词：电弧增材制造沉积策略铝合金显微组织力学性能

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

基于多源数据融合的半导体晶片CMP抛光材料去除率预测

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表面技术 2024年第2期53卷 150-157,167页

作者：方维王宇宇宋志龙吕冰海赵文宏浙江工业大学机械工程学院杭州310023

目的对半导体晶片抛光过程中的工艺参数、耗材使用量、抛光垫状态参数等多源数据预处理后进行数据融合,建立材料去除率(MRR)预测模型,为实现半导体晶片抛光加工工艺的决策和处理奠定基础。方法研究晶片抛光加工中的数据特点及数据融... 详细信息

目的对半导体晶片抛光过程中的工艺参数、耗材使用量、抛光垫状态参数等多源数据预处理后进行数据融合,建立材料去除率(MRR)预测模型,为实现半导体晶片抛光加工工艺的决策和处理奠定基础。方法研究晶片抛光加工中的数据特点及数据融合需求,提取数据集中每个晶片加工过程中的统计特征并生成新数据集,同时引入邻域特征以应对晶片加工过程中动态因素对材料去除率的影响。提出基于深度自动编码器的多源数据融合及材料去除率预测方法。设计深度自动编码器参数,优化深度自动编码器的损失函数从而增强深度自动编码器对强相关性特征变量的重建。基于深度自动编码器进行多源传感器信号融合,降低数据维度。使用超参数搜索算法优化BP神经网络超参数,利用BP神经网络方法将融合后的数据进行半导体晶片抛光过程中的材料去除率预测。结果采用PHM2016数据集对模型进行验证,均方误差MSE达到7.862,相关性R^(2)达到91.2%。结论基于多源数据的融合模型能有效预测MRR,可以对半导体晶片CMP工艺过程的智能决策与控制起到良好的辅助作用。

关键词：化学机械抛光材料去除率数据融合深度自动编码器 BP神经网络预测

融合支持向量机和特征降维方法的人-椅系统振动模型研究

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声学学报 2024年第2期49卷 217-225页

作者：王新伟张筱璐林森高宇欣北京工业大学机械与能源工程学院北京100124

人-椅系统的振动传递特性受人体体征参数、座椅结构、乘坐环境等多种复杂因素影响。在人体振动实验研究的基础上,寻求构建一种基于支持向量机回归的座椅频响函数预测模型,分别采用递归特征消除法和主成分分析法对人体体征参数进行降维,... 详细信息

人-椅系统的振动传递特性受人体体征参数、座椅结构、乘坐环境等多种复杂因素影响。在人体振动实验研究的基础上,寻求构建一种基于支持向量机回归的座椅频响函数预测模型,分别采用递归特征消除法和主成分分析法对人体体征参数进行降维,并将低维特征输入预测模型,以实现对人-椅系统频响函数及其正交轴效应的预测。结果显示,相比传统支持向量机回归模型,应用主成分分析法降低体征参数关联,可以显著降低模型预测误差,预测值与实测值拟合度可达92%。通过递归特征消除法剔除次要体征参数,可进一步提升预测精度,预测值与实测值拟合度达94%。研究表明,基于特征降维优化的支持向量机回归预测模型能够有效筛选人体振动模型中输入参数的冗余信息,并提升座椅频响函数的计算效率和预测精度。

关键词：人-椅系统支持向量回归递归特征消除主成分分析