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不锈钢材料ELID精密磨削加工机理及工艺实验研究

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工具技术 2024年第7期58卷 66-70页

作者：关佳亮张航北京工业大学先进制造技术北京市重点实验室

不锈钢材料因其化学性能稳定、机械强度高被广泛应用在工业生产及各类工具中。不锈钢材料在传统磨削加工中存在导热性差、韧性大、热强度和线膨胀系数高等问题,导致工件成品精度低、表面质量差且容易烧伤。本文采用ELID磨削技术对铁素... 详细信息

不锈钢材料因其化学性能稳定、机械强度高被广泛应用在工业生产及各类工具中。不锈钢材料在传统磨削加工中存在导热性差、韧性大、热强度和线膨胀系数高等问题,导致工件成品精度低、表面质量差且容易烧伤。本文采用ELID磨削技术对铁素体不锈钢材料进行精密磨削加工实验,通过正交实验探究加工工艺参数对加工表面质量的影响规律,获得最优工艺参数组合并进行实验验证。实验结果表明,采用最优工艺参数组合(砂轮磨粒粒度1200#,砂轮进给量0.02mm/r,砂轮线速度2200r/min,电解电流4A)可实现不锈钢材料的ELID精密磨削加工,获得样件表面粗糙度Ra为0.165μm,比传统磨削粗糙度降低了64%,且加工表面无烧伤。

关键词：不锈钢材料 ELID磨削表面粗糙度参数优化

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二自由度并联压电粘滑定位平台

机械工程学报 2024年第11期60卷 250-258页

作者：许锰杨依领吴高华崔玉国魏燕定宁波大学浙江省零件轧制成形技术研究重点实验室宁波315211 浙江大学浙江省先进制造技术重点实验室杭州310027

针对粘滑运动的周期性循环应力易导致柔顺机构疲劳问题,设计低应力、高分辨率和无耦合的二自由度宏行程定位平台。采用双圆弧仿生柔性铰链设计柔顺驱动单元,减小应力并提高结构刚度。然后,结合压电粘滑驱动与正交导向机构,实现平台的高... 详细信息

针对粘滑运动的周期性循环应力易导致柔顺机构疲劳问题,设计低应力、高分辨率和无耦合的二自由度宏行程定位平台。采用双圆弧仿生柔性铰链设计柔顺驱动单元,减小应力并提高结构刚度。然后,结合压电粘滑驱动与正交导向机构,实现平台的高分辨率、大行程二维并联解耦运动。之后,采用有限元法和伪刚体模型对定位平台进行静力学与动力学分析,并通过Ansys Workbench软件对平台应力、频率和单步位移等进行仿真。最后,搭建实验平台并进行性能测试。实验结果表明:平台最大速度为9.03 mm/s,x和y向位移耦合率为0.89%和0.92%,分辨率为10 nm和11 nm,最大水平与垂直承载能力分别为1.4 N和40 N。实验结果验证了结构设计及理论模型的有效性。

关键词：压电驱动粘滑运动低应力柔顺机构二自由度

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基于改进PointNet++的船体分段合拢面构件智能识别算法研究

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中国舰船研究 2024年

作者：李瑞赵怡荣霍世霖汪骥史卫东大连市舰船先进制造技术重点实验室大连船舶重工集团有限公司大连理工大学船舶工程学院

[目的]三维扫描仪获得的船体分段合拢面点云数据，具有精度高、数据量大的优势，能够很好的反映分段合拢面的建造状况。由于现有的PointNet++网络无法处理大容量点云数据，因此提出一种基于改进PointNet++的船体分段合拢面构件智能识别... 详细信息

[目的]三维扫描仪获得的船体分段合拢面点云数据，具有精度高、数据量大的优势，能够很好的反映分段合拢面的建造状况。由于现有的PointNet++网络无法处理大容量点云数据，因此提出一种基于改进PointNet++的船体分段合拢面构件智能识别算法，实现针对大容量船体分段合拢面点云数据的构件智能识别。[方法]基于超体素生长理论对船体分段合拢面点云数据分割及简化，构建船体分段合拢面点云数据集，并使用该数据集训练基于深度学习理论改进的PointNet++网络。[结果]网络模型在船体分段合拢面点云数据训练集和测试集上的收敛结果趋于稳定，在测试集上准确率达到90%。[结论]表明该方法具有良好的识别能力，能够完成船体分段合拢面构件智能识别。

关键词：船体分段合拢面点云数据超体素生长 PointNet++ 智能识别

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行人过街模拟及车辆右转避障路径规划方法

汽车安全与节能学报 2024年第1期15卷 99-110页

作者：李文礼任勇鹏肖凯文孙圆圆重庆理工大学汽车零部件先进制造技术教育部重点实验室重庆400054

为解决无信号十字路口右转车辆与同侧过街行人的交互冲突问题,提出一种模拟过街行为的行人过街运动模型,设计了车辆横纵向解耦避障路径规划算法,并进行了仿真实验。使车辆面向动、静态行人时能合理切换避障路径规划策略;同时,将过街运... 详细信息

为解决无信号十字路口右转车辆与同侧过街行人的交互冲突问题,提出一种模拟过街行为的行人过街运动模型,设计了车辆横纵向解耦避障路径规划算法,并进行了仿真实验。使车辆面向动、静态行人时能合理切换避障路径规划策略;同时,将过街运动模型驱动下的行人作为车辆避障对象,以过街模型输出的行人未来轨迹生成车辆纵向速度规划障碍位移—时间区域,从而让行人未来运动状态反馈到车辆避障中。结果表明:本文的行人过街运动模型相对观测值的准确率达到了90%,因此,该模型复现了行人过街过程;能根据行人运动状态切换避障方案,使车辆安全避让过街行人。

关键词：智能驾驶车辆右转车辆路径规划行人避障行人运动模型横纵向解耦

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二自由度大行程无耦合压电粘滑定位平台

光学精密工程 2024年第1期32卷 62-72页

作者：吴彤杨依领吴高华崔玉国魏燕定宁波大学机械工程与力学学院浙江省零件轧制成形技术研究重点实验室浙江宁波315211 浙江大学机械工程学院浙江省先进制造技术重点实验室浙江杭州310027

针对微操作与微装配任务对多维大范围精密定位运动的需求,采用粘滑驱动原理并结合压电柔顺机构设计二自由度、大行程、无耦合并联定位平台。利用桥式机构对内置压电驱动器进行位移放大,并与复合解耦结构配合构成二维柔顺驱动机构。交叉... 详细信息

针对微操作与微装配任务对多维大范围精密定位运动的需求,采用粘滑驱动原理并结合压电柔顺机构设计二自由度、大行程、无耦合并联定位平台。利用桥式机构对内置压电驱动器进行位移放大,并与复合解耦结构配合构成二维柔顺驱动机构。交叉滚柱导轨则连接移动台与驱动机构,并通过预紧螺钉调整接触摩擦力,进而获得良好的粘滑运动特性。采用有限元法建立定位平台的静力学模型,并对位移放大倍数、应力和固有频率进行仿真分析。最后,搭建实验测试系统验证定位平台的输出性能。实验结果表明:在扫描驱动模式下,驱动电压为150 V时,平台x和y向的输出位移分别为63.84μm和62.61μm,耦合比为0.52%和0.59%,分辨率为6.5 nm和7.2 nm;在步进驱动模式下,驱动电压为120 V时,平台在x和y向的单步位移分别为47.31μm和47.20μm,耦合比为0.69%和0.73%,x正向、x反向、y正向和y反向的运动分辨率分别为0.49,0.47,0.47和0.42μm,最大垂直负载为50 N,设计的压电粘滑定位平台满足所需性能要求。

关键词：压电驱动桥式机构粘滑运动定位平台

基于同步提取增强广义S变换的柴油机气门性能退化状态评估

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兵工学报 2024年第6期45卷 2003-2016页

作者：刘子昌白永生李思雨张坤刘敏贾希胜陆军工程大学石家庄校区河北石家庄050003 河北省机械装备状态监测与评估重点实验室河北石家庄050003 北京工业大学先进制造技术北京市重点实验室北京100124 96901部队北京100085

柴油机在运行过程中气门间隙逐渐增大,其状态会随气门性能退化而发生改变。针对传统状态评估方法难以对其气门性能退化状态进行准确评估的问题,提出基于同步提取增强广义S变换(Synchro Extracting Enhanced Generalized S-Transform,SEE... 详细信息

柴油机在运行过程中气门间隙逐渐增大,其状态会随气门性能退化而发生改变。针对传统状态评估方法难以对其气门性能退化状态进行准确评估的问题,提出基于同步提取增强广义S变换(Synchro Extracting Enhanced Generalized S-Transform,SEEGST)的柴油机气门性能退化状态评估方法。通过传感器采集反映柴油机状态的振动信号;为解决传统信号时频分析方法存在时频分辨率低、能量聚集性弱等问题,基于同步提取算法与广义S变换提出SEEGST时频分析方法,将振动信号转换为二维时频图;利用MLP-Mixer模型提取时频图像特征进行训练,实现柴油机状态评估。通过柴油机状态监测实验台开展气门性能退化实验,将所提方法与SSGST-MLPMixer、GST-MLPMixer、SEEGST-ViT、SEEGST-2DCNN、FFT spectrum-1DCNN 5种传统方法对比。实验结果表明:所提方法的整体评估准确率达到98.96%,可有效应用于柴油机气门性能退化状态评估领域,为开展柴油机气门性能退化状态评估提供一种新的思路。

关键词：柴油机状态评估同步提取增强广义S变换 MLP-Mixer

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单一模态稀疏字典的压缩感知故障诊断方法

振动．测试与诊断 2024年第3期44卷 486-493,617,618页

作者：张建宇王国峰张随征北京工业大学北京市先进制造技术重点实验室北京100124 北京科技大学机械工程学院北京100083 潍柴动力股份有限公司潍坊261061

针对压缩感知的算法流程中,传统的稀疏表示字典存在体量庞大、占用内存严重、构造效率低等问题,提出了一种基于单一模态Laplace小波字典的压缩感知故障诊断方法。首先,截取长信号中的特征片段,采用滑动频谱有效值识别信号的共振频带及... 详细信息

针对压缩感知的算法流程中,传统的稀疏表示字典存在体量庞大、占用内存严重、构造效率低等问题,提出了一种基于单一模态Laplace小波字典的压缩感知故障诊断方法。首先,截取长信号中的特征片段,采用滑动频谱有效值识别信号的共振频带及中心频率,确定Laplace小波的模态频率;其次,根据滑动峭度指标的分布曲线,提取包含单一冲击的片段信号,通过相关滤波法提取Laplace小波的模态阻尼;然后,通过补零插值建立特定长度的冲击原子,并基于循环移位策略,扩张成单一模态的Laplace小波稀疏字典;最后,结合高斯随机测量矩阵和正交匹配追踪算法,实现原始信号的压缩重构。仿真和实验结果表明,单一模态的小波字典具有更高的构造效率,占用内存更低,能够实现数据的有效压缩和特征重构,确保了噪声环境下的故障特征辨识。

关键词：滚动轴承单一模态循环移位 Laplace字典故障诊断

激光参数对硬质合金表面微织构几何结构影响规律研究

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工具技术 2024年第5期58卷 32-37页

作者：杨绪刚祝锡晶李婧中北大学机械工程学院太原市030000 山西省先进制造技术重点实验室

为揭示激光加工参数对硬质合金表面微织构结构参数的影响规律,采用纳秒激光器在YG8硬质合金表面制备槽形微织构,研究不同激光参数下硬质合金表面微织构凹槽宽度和深度变化规律,并进行了正交试验及二次响应曲面分析。分析结果表明:凹槽... 详细信息

为揭示激光加工参数对硬质合金表面微织构结构参数的影响规律,采用纳秒激光器在YG8硬质合金表面制备槽形微织构,研究不同激光参数下硬质合金表面微织构凹槽宽度和深度变化规律,并进行了正交试验及二次响应曲面分析。分析结果表明:凹槽深度和宽度随激光参数变化的规律一致,都随激光功率和扫描次数的增加而变大,随扫描频率和扫描速度的增加而减小。四个激光参数中,扫描功率对凹槽宽度影响最大,其次是扫描频率和扫描速度,对凹槽宽度影响最小的因素是扫描次数;对凹槽深度影响最大的是扫描次数,其次是扫描频率和扫描功率,对凹槽深度影响最小的因素是扫描速度。

关键词：微织构激光参数结构参数正交试验

基于数字孪生的模块化生产系统实践教学平台设计与实现

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实验技术与管理 2024年第3期41卷 244-250页

作者：孙树文丁家旺董明杰黄超北京工业大学机械与能源工程学院先进制造技术北京市重点实验室北京100124

该文将数字孪生技术应用于模块化生产系统(modular production system,MPS)的智能化改造中,构建了基于数字孪生的MPS实践教学平台。依托监控系统和虚实交互等关键技术,增加了MPS数字孪生体的虚拟建模、虚实联调和PLC程序软件在环/硬件... 详细信息

该文将数字孪生技术应用于模块化生产系统(modular production system,MPS)的智能化改造中,构建了基于数字孪生的MPS实践教学平台。依托监控系统和虚实交互等关键技术,增加了MPS数字孪生体的虚拟建模、虚实联调和PLC程序软件在环/硬件在环调试等实训环节;验证了MPS实践教学平台设计方案的可行性;制定了新的教学框架及详细的实训内容和考核方案。最后,将实训内容与大学生竞赛相结合,提高了学生对智能制造、工业生产的认知能力和实践动手能力。

关键词：智能制造模块化生产系统数字孪生实践教学平台虚拟调试

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