摘要：为满足精密零件切削加工中的装夹定位要求,支持夹具快速变型设计,研究了面向精密制造支持快速设计与性能跟踪的夹具数字孪生模型。基于数字孪生理论建立了夹具高保真模型,定义包括基于功构模型的夹具组成模型、基于设计理论的结构模型和基于蒙皮模型(SMS)的精度模型,以支持夹具的快速变型设计;跟踪切削加工过程中夹具的振动数据和表面质量数据,形成动态感知数据集,实现夹具的装配精度仿真和装夹稳定性预测。通过建立夹具快速设计及性能跟踪原型系统,验证了夹具数字孪生模型的有益性,实现了长生命周期下精密零件切削加工的装夹稳定性和定位精度。

摘要：为实现产品全生命周期绿色设计方案的生成与决策,构建了基于功能-行为-结构-材料-工艺(FBS-MP)的设计方案多层级表达模型,并将绿色设计方案的生成转化为基于设计约束的约束满足问题(Constraint satisfaction problem, CSP)。进一步提出基于回溯算法的设计方案多层逐级求解策略,获得产品设计方案解集。同时,提出基于“组合赋权-逼近理想解排序(TOPSIS)-灰色关联分析(GRA)”的多属性决策方法,采用层次分析法与熵值法的主、客观权重进行非线性乘法加成,完成了评价指标的组合权重配置。通过在TOPSIS法分析中引入灰色关联度,实现了绿色设计方案的优选。最后,通过对多属性决策方法偏好系数与评价指标权重的敏感性分析,验证了所提方法的准确性与可靠性。

摘要：非圆轴心轨迹成型技术可用于异形曲面加工等特殊用途。为提高非圆轴心轨迹的成型精度,提出了可控静压轴承主轴系统的重复控制方法。可控静压轴承主轴系统是一个多变量耦合系统,模型复杂。为了便于控制器的设计,对系统原有线性参变模型进行了简化,建立了线性解耦模型。根据非圆轴心轨迹成型的特点,将重复控制器引入原PI控制系统,并根据稳定性准则,设计了重复控制器各参数,同时,为保证系统对非圆轨迹的跟踪精度,分析了增益参数对系统稳定性和性能之间的影响。最后建立了可控静压轴承主轴仿真与实验系统,并将重复控制与传统PI控制策略进行了对比。结果表明,该重复控制系统具有较强的鲁棒性且稳态误差更小,控制精度相较于PI控制系统有显著的提升。

摘要：针对现有准零刚度扭转隔振器仅适用于恒定负载的问题,设计了一种通过调节正刚度来适应负载变化,同步调节负刚度使隔振器始终工作在准零刚度状态的新型准零刚度扭转隔振器。该隔振器由提供负刚度的扭转磁弹簧和提供正刚度的弹簧片组成,其中扭转磁弹簧由径向磁化的内、外环磁铁组成,通过调节内、外环的轴向相对位置改变负刚度,利用等效磁荷法得到了磁弹簧的扭矩计算模型,分析了弹簧片参数对正、负刚度匹配后刚度特性的影响。建立了系统的动力学模型,采用谐波平衡法求解了隔振器的动态响应,分析了激励幅值和阻尼比对隔振器隔振性能的影响,结果表明,扭转隔振器在不同载荷状态下均具有良好的低频隔振效果。设计制造了隔振器样机,并进行了不同静载荷状态下的静力学试验,试验得到的扭矩-角位移曲线与理论计算结果吻合良好,试验结果表明,该隔振器可以通过调节磁弹簧的轴向相对位置和弹簧片的有效作用长度,实现正、负刚度的同步调节。

摘要：再制造系统拆解车间在一个计划期内通常需要拆解多个产品。为实现多个产品拆解的整体最优,研究了面向多产品拆解的拆解序列计划问题,并建立了以拆解利润最大化为目标和以拆解能耗为约束的整数规划模型。结合问题特点提出了一种改进平衡优化算法对所研究问题进行求解。该算法构造了解的编码与解码方法,以提高算法的适用性;设计了邻域搜索方法,以加强算法的局部搜索能力,从而改善解的质量。通过对5个不同产品数量的算例进行求解,并与标准的平衡优化算法、改进的重力搜索算法以及遗传算法进行对比分析,验证了所提算法在解决该问题上的有效性。

摘要：为解决静脉血样真空采集容器抽吸体积检测时人工操作流程复杂、工作效率低的问题,该研究基于YY/T 0314-2021《一次性使用人体静脉血样采集容器》附录B中真空采集容器的抽吸体积检测方法,设计了一种抽吸体积检测仪。该仪器通过分析容器内的压强,利用比例-微分-积分(PID)闭环控制系统调整容器内的压强至目标值,最后通过穿刺实验测得真空采集容器的抽吸体积。验证实验采用人工操作和抽吸体积检测仪两种方法检测5 ml规格真空采集容器的抽吸体积,结果表明,两种方法的误差<1%,且抽吸体积检测仪的检测时间较人工操作缩短约50%。

摘要：针对虚拟立体视觉系统测量汇算复杂、成像区域受限等问题,提出一种气泡流动三维可视化成像与测量方法。搭建气泡流动三维可视化成像实验系统,分析影响系统成像的因素和优化设计方法,推导系统设备布置参数公式。以椭圆形喷管气泡生成过程为研究对象,结合双垂直平面投影技术实现三维气泡形态重构。结果表明,该方法的测量相对误差在0.72%以内,有效模拟上升过程中气泡三维形态演变过程和运动轨迹。该方法具有设备调试简单、数据精度高、可操作性强等优点,为不规则喷管气泡生成演化特性研究提供了方案。

摘要：考虑模型不确定且存在外界干扰时六轴机械臂的轨迹跟踪控制问题,以快速、稳定地跟踪轨迹规划生成的各关节期望轨迹为控制目标,提出了一种基于机械臂动力学模型分块逼近的神经网络自适应终端滑模控制方法。为加快跟踪误差的收敛速度,避免传统终端滑模中存在的奇异值问题,采用了一种非奇异终端滑模面。针对系统模型不确定的情况,利用多组RBF神经网络分块逼近动力学模型参数,通过自适应律在线调整权值,实现模型的重构,并设计鲁棒项消除模型重构误差。在Simulink中开展仿真分析,结果表明:与RBF神经网络整体逼近算法相比,本文提出的控制策略可以使六轴机械臂的关节最大稳态误差减少83.7%;当末端加入时变的负载后,关节最大稳态误差减少了85.6%,具有抵抗末端负载变化的能力。本文为六轴机械臂提供了一种有效、可行的轨迹跟踪控制方法。

摘要：针对历史工况条件下建立的刀具数字孪生模型对新工况监测的准确度降低,且新工况下缺乏足够训练样本重新训练模型的问题,将深度迁移学习策略引入刀具数字孪生模型,建立刀具切削变工况数字孪生模型。该模型基于边缘分布适配规则,使模型学习到分布相似的源域数据特征和目标域数据特征,只需较少的目标域样本即可将源域训练好的模型迁移到目标域进行监测,从而提高刀具数字孪生模型在目标域的监测精度和适应性。实验验证,相比未引入迁移策略的模型,所建模型能够提高变工况条件下的磨损监测精度和对新工况的泛化能力。

摘要：利用自主研制的全可变液压气门机构(FHVVS)开展由主制动和副制动组成的二冲程缸内制动技术的仿真研究.通过GT-Power搭建了6缸柴油机仿真计算模型,分析了排气制动升程开启时刻与最大升程对主制动性能的影响,讨论了排气门早关对副制动性能的影响,确定了配气凸轮和FHVVS的主要设计参数.通过气门运动规律试验台架,对研制的FHVVS气门升程进行了试验测量,结果表明:FHVVS实现了一个工作循环内进/排气门单次开启与两次开启之间的快速平稳转换.根据实测气门运动规律,对二冲程缸内制动性能进行了模拟,可知,与原机制动方式相比,二冲程制动大幅度提高了低转速工况的有效制动转矩T_(tqb),使转速为1100r/min时的有效制动转矩T_(tqb)提高了57.1%;二冲程制动明显降低了高转速工况的最大缸内压力,在转速为2100r/min时最大缸内压力降低了28.2%.