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双机镜像搅拌摩擦焊顶锻力变化规律与影响因素研究

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航空制造技术 2024年第10期67卷 24-33页

作者：倪雁冰刘武高康歌赵慧慧董吉义孟少飞肖聚亮刘海涛天津大学机构理论与装备设计教育部重点实验室天津300354 上海航天设备制造总厂有限公司上海200245

随着搅拌摩擦焊板厚增大,设备承载能力无法满足单侧搅拌摩擦焊的高顶锻力要求,因而难以形成质量良好的焊缝。为了降低设备所受顶锻力,本文提出了一种双机镜像搅拌摩擦焊工艺方法,研究了工艺过程中顶锻力的变化规律和影响因素,并验证了... 详细信息

随着搅拌摩擦焊板厚增大,设备承载能力无法满足单侧搅拌摩擦焊的高顶锻力要求,因而难以形成质量良好的焊缝。为了降低设备所受顶锻力,本文提出了一种双机镜像搅拌摩擦焊工艺方法,研究了工艺过程中顶锻力的变化规律和影响因素,并验证了该工艺的可行性和优越性。首先,建立热力耦合的有限元仿真模型,得到顶锻力随板厚的变化规律,同时得到了双机镜像搅拌摩擦焊工艺能够减小顶锻力的结论;之后,建立顶锻力估计模型,并基于数据驱动对模型进行试验修正和验证,实现无传感器的顶锻力监测;最后,在搭建好的试验平台样机上开展了镜像焊接试验、3组工艺参数的多因素试验及单侧搅拌摩擦焊对比试验,得到顶锻力随时间的变化规律和工艺参数的影响,验证了双机镜像搅拌摩擦焊工艺可以减小搅拌头所受顶锻力、降低设备承载能力需求的作用。

关键词：搅拌摩擦焊接顶锻力双机器人热力耦合仿真力估计工艺参数

分布式无线组网超宽带穿墙雷达系统设计与联合定位

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雷达学报（中英文） 2024年第4期13卷 747-760页

作者：刘新朱海滨刘宗强薛长虎穆雅鑫渠晓东叶盛波夏正欢方广有北京卫星信息工程研究所北京100095 北京信息科技大学机构北京100101 北京理工大学北京100081 中国科学院机构空天信息创新研究院北京100190

单发单收穿墙雷达具备便携、系统简单、可独立工作等优势,但难以实现目标二维定位与跟踪。该文基于便携式单发单收雷达设计了一套分布式无线组网穿墙雷达系统,同时提出了一种目标联合定位方法,能够兼顾系统便携、低成本和目标二维信息... 详细信息

单发单收穿墙雷达具备便携、系统简单、可独立工作等优势,但难以实现目标二维定位与跟踪。该文基于便携式单发单收雷达设计了一套分布式无线组网穿墙雷达系统,同时提出了一种目标联合定位方法,能够兼顾系统便携、低成本和目标二维信息估计。首先,设计了基于互补格雷码发射波形的超宽带雷达系统,解决了同频段多台雷达同时工作互相干扰的问题;分布式无线组网超宽带穿墙雷达系统包括3个雷达节点,并通过无线模块与数据处理中心通信。其次,提出了一种基于行为认知理论和模板匹配相结合的数据同步方法,通过识别各雷达数据中的相同运动状态来解决无线组网雷达慢时同步问题,摆脱了传统同步方法对硬件的苛刻要求。最后,提出基于Levenberg-Marquardt(L-M)最优化算法的雷达位置自估计和目标位置求解方法,实现了无先验雷达节点位置信息下的目标快速定位与跟踪。通过仿真分析与实验验证,该文设计的无线组网雷达系统可以实现目标二维定位与实时跟踪,雷达自身位置的估计精度优于0.06 m,对运动人体目标定位精度优于0.62 m。

关键词：超宽带穿墙雷达分布式组网无线组网数据同步联合定位

变截面单元环状周期结构固有频率分裂规律研究

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机械工程学报 2024年第7期60卷 114-123页

作者：高楠王世宇夏春花魏振航天津大学机械工程学院天津300354 天津大学机构理论与装备设计教育部重点实验室天津300354 天津市非线性动力学与控制重点实验室天津300354

在实际工程应用中,环状周期结构往往存在变截面单元。针对因变截面单元周期特性而导致的固有频率分裂现象,基于力矩平衡关系,采用Hamilton原理建立一般性动力学模型。以贯穿孔为例,基于经典振动理论得到固有频率及其分裂规律。考虑分组... 详细信息

在实际工程应用中,环状周期结构往往存在变截面单元。针对因变截面单元周期特性而导致的固有频率分裂现象,基于力矩平衡关系,采用Hamilton原理建立一般性动力学模型。以贯穿孔为例,基于经典振动理论得到固有频率及其分裂规律。考虑分组模式拓扑构型,推导具体消除频率分裂的规则,深入分析贯穿孔的孔径、数量和位置等参数对频率及其分裂行为的影响。设计试件并搭建实验台验证理论模型的正确性和消除规则的有效性。研究结果表明:由于贯穿孔使局部质量和弯曲刚度同时减小,进而导致固有频率改变,增大孔径和数量使重频频率减小,使分裂频率的分裂程度增大;保持孔径的一致性和位置的对称性可有效消除分裂。该研究方法和结论可用于工程领域类似周期结构动力学问题的研究并指导结构的设计。

关键词：环状周期结构变截面单元固有频率分裂分组模式消除规则

基于相位调谐的旋转摆盘发动机驱动机构运动与受力分析

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机械工程学报 2024年第3期60卷 109-119页

作者：魏振航王世宇夏春花天津大学机械工程学院天津300350 天津大学机构理论与装备设计教育部重点实验室天津300350 天津市非线性动力学与控制重点实验室天津300350

旋转摆盘发动机具有结构紧凑和比功率大等优点,广泛应用于潜航器和鱼雷等军事装备中。利用坐标变换矩阵求得了摆盘轨迹、活塞位移和连杆摆角的解析表达式,揭示了斜轴夹角和摆盘半径等结构参数对摆盘运动和连杆摆角的影响规律。考虑活塞... 详细信息

旋转摆盘发动机具有结构紧凑和比功率大等优点,广泛应用于潜航器和鱼雷等军事装备中。利用坐标变换矩阵求得了摆盘轨迹、活塞位移和连杆摆角的解析表达式,揭示了斜轴夹角和摆盘半径等结构参数对摆盘运动和连杆摆角的影响规律。考虑活塞分布的空间对称性以及燃气压力变化的时间对称性,利用相位调谐原理分析了摆盘的受力特征,揭示了燃气压力谐波阶次和活塞个数对摆盘受力的影响规律。研究结果表明,摆盘边缘的运动轨迹呈球面“8”字形;由于连杆的空间摆动,活塞位移并非连杆大头位移沿活塞轴向的分量;通过调整活塞个数与燃气压力谐波阶次之间的组合关系,可平衡摆盘上的力或力矩。

关键词：摆盘发动机驱动机构运动规律受力分析相位调谐

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

神经网络正逆预测结合的风力机叶片强度可靠性研究

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太阳能学报 2024年第1期45卷 291-298页

作者：鞠浩王旭东陆佳红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 重庆工商大学国家智能制造服务国际科技合作基地重庆400067

针对风力机叶片在各基本随机变量相互影响下强度极限状态难以界定的问题,提出广义回归神经网络正逆预测结合的风力机叶片强度可靠性分析方法。通过神经网络逆预测模型估算叶片失效时各随机变量状态,利用有限元分析法校核后作为强化样本... 详细信息

针对风力机叶片在各基本随机变量相互影响下强度极限状态难以界定的问题,提出广义回归神经网络正逆预测结合的风力机叶片强度可靠性分析方法。通过神经网络逆预测模型估算叶片失效时各随机变量状态,利用有限元分析法校核后作为强化样本用于神经网络正预测模型的训练。将该方法构建的神经网络模型与通过更多随机样本构建的模型进行比较。结果表明:前者的学习样本数量减少26%,测试集均方误差降低48.19%,平均绝对百分比误差降低58.24%,因此通过该方法构建的神经网络模型在叶片失效边界区域具有更好的预测性能。利用该模型计算叶片的强度可靠性,进一步验证了该方法的有效性。

关键词：风力机叶片可靠性神经网络强度分析优化设计

一种用于汽车零部件分拣与传送并联机构的设计及动力学分析

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机械传动 2024年第2期48卷 61-69页

作者：鞠涛沈惠平李涛常州大学现代机构学研究中心江苏常州213164

为实现对汽车零部件的智能分拣与传送,提出了一种全铰链新型一平移一转动(1T1R)并联机构,其结构简单且部分运动解耦。首先,基于方位特征方程的拓扑设计理论和方法,设计、分析了一种2自由度1T1R并联机构;其次,基于拓扑特征运动学方法,求... 详细信息

为实现对汽车零部件的智能分拣与传送,提出了一种全铰链新型一平移一转动(1T1R)并联机构,其结构简单且部分运动解耦。首先,基于方位特征方程的拓扑设计理论和方法,设计、分析了一种2自由度1T1R并联机构;其次,基于拓扑特征运动学方法,求解出机构的符号式位置正解,并对该机构的工作空间、奇异性进行了计算;最后,运用基于虚功原理的序单开链法,求得其驱动力矩和子运动链(Sub Kinematic Chain,SKC)连接处的支反力。研究为汽车零部件并联机构设计研究奠定了基础。

关键词：并联机构运动解耦运动学分析动力学分析智能分拣

一种变自由度单回路机构的变拓扑结构设计及拓扑分析

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机械传动 2024年第2期48卷 83-89页

作者：李霞沈惠平孟庆梅李菊杨廷力常州大学现代机构学研究中心江苏常州213164

特殊单回路机构通过一些特殊位置后会发生自由度变化,从而使其拓扑学、运动学/动力学性能发生变化,并适用于不同的应用背景。研究设计了一种由8个转动副(R)组成的单回路并联机构,它有3种运动模式,分别为2自由度、4自由度以及3自由度驱动... 详细信息

特殊单回路机构通过一些特殊位置后会发生自由度变化,从而使其拓扑学、运动学/动力学性能发生变化,并适用于不同的应用背景。研究设计了一种由8个转动副(R)组成的单回路并联机构,它有3种运动模式,分别为2自由度、4自由度以及3自由度驱动,对应3个机构;然后,分析计算了3种运动模式下机构的方位特征集、自由度、耦合度3个主要拓扑特性,并分析了3种机构变拓扑结构的稳定性及可转变性;同时,对运动模式1、模式3下机构的位置正反解进行了分析。为基于这种变自由度单回路机构单元的可重构并联机构的研究提供了基础。

关键词：变自由度单回路并联机构拓扑设计位置分析

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基于激光跟踪仪的机床误差快速测量方法

制造技术与机床 2024年第10期 124-129页

作者：张相鹏宋明山孙永杰田文杰机构理论与装备设计教育部重点实验室(天津大学) 天津300350 科德数控股份有限公司辽宁大连116630

几何误差测量是机床几何精度评定的关键一环。现有的几何误差测量方法在测量效率、测量空间上存在着不同程度的弊端。为此,提出一种基于激光跟踪仪的机床误差快速测量方法。首先,通过测量机床工作空间中不共面的4个位置的坐标,实现机床... 详细信息

几何误差测量是机床几何精度评定的关键一环。现有的几何误差测量方法在测量效率、测量空间上存在着不同程度的弊端。为此,提出一种基于激光跟踪仪的机床误差快速测量方法。首先,通过测量机床工作空间中不共面的4个位置的坐标,实现机床坐标系和跟踪仪坐标系的对准;其次,通过测量机床直线轴行程内若干位置的坐标,求解出机床各直线轴的3项位置误差和各直线轴间的垂直度误差;再次,通过测量机床工作空间体对角线上若干点的位置坐标,实现机床空间误差的测量;最后,在一台卧式加工中心上和XM60多光束激光干涉仪进行了对比试验,结果表明两仪器测量得到的误差曲线具有较高的相似性。该方法为机床误差测量提供了新手段和新思路。

关键词：单轴误差空间误差误差测量激光跟踪仪