摘要：金属切削加工过程中,当加工高韧性材料或切削用量选用不当时,容易产生带状或螺旋状连续切屑,这类切屑持续卷曲不断裂并且容易发生缠绕,切屑缠绕导致切削区域材料非稳定变形及切削力波动,严重的切屑缠绕还会刮擦划伤零件已加工表面,恶化加工表面质量,影响零件服役寿命。基于连续切屑形成及断裂机理,研发断屑技术与装置可实现切屑周期性断裂,消除或抑制切屑缠绕,从而可实现高质高效的切削加工。首先,对切屑运动状态及断裂机理进行阐述;其次,分别论述了嵌入式断屑器、刀具织构化断屑、高压射流断屑、优化切削工艺参数断屑和专用断屑装置等车削断屑方法,并对这些断屑装置与技术方法的工作原理和断屑效果进行对比分析,总结出其优势和不足;最后,在切屑断裂判据、可转位刀片断屑结构设计、断屑过程仿真模型、断屑技术创新优化方面对断屑研究的理论和应用发展提出展望。

摘要：针对工件柔性主导的薄壁件铣削颤振问题,提出了一种基于PD–滑模耦合算法的压电智能薄板颤振抑制方法。首先设计了只需位移测量的主动控制算法,基于滑模控制理论处理系统参数不确定性和外部扰动,通过动态补偿器对未知切削状态进行在线近似和补偿;为解决传感误差和系统时滞问题,在滑模控制器中进一步耦合了时空依变PD控制模型,借助ABAQUS仿真拟合控制参数时变函数;最后设计了一套薄壁件主动控制装置,试验结果显示采用主动控制可有效抑制薄壁件铣削颤振,验证了控制方法的可行性。

摘要：V型滑动导轨副具有低成本、良好的承载能力和导向性等优点,至今仍应用于很多机械设备中,但同时也存在着摩擦系数大、易磨损和低速稳定性差等缺点。为提高V型滑动导轨副的摩擦学性能,利用激光表面织构化技术分别在导轨的接触面上设计并制备直线和椭圆微织构。通过不同仿真软件对激光制备出的微织构是否产生流体动压效应进行验证,分析微织构对导轨接触面的接触应力的影响。利用自制往复滑动导轨试验平台在混合润滑条件下测试了不同类型织构化导轨副的摩擦磨损性能。结果表明,织构化导轨副均可以产生流体动压效应,且椭圆微织构可以产生更大的流体动压效应。此外,椭圆微织构仅位于下导轨表面可以较大程度降低其接触应力。因此,当椭圆微织构位于下导轨表面时减摩效果最好,具有最低的平均摩擦系数,与无织构导轨副相比下降了31.7%。

摘要：背景:当前心脏瓣膜手术所用的人工瓣膜有生物瓣膜和机械瓣膜,生物瓣膜瓣架的设计与加工决定了生物瓣膜的造型,从而决定了生物瓣膜的使用寿命。目的:根据空间几何方程构建出不同的瓣叶及瓣架模型,通过对比不同瓣叶及瓣架的变形及应力分布情况,获得一种较为合理的瓣架模型,再通过3D打印技术得到实体模型。方法:根据心脏瓣叶和瓣架的几何模型和数学模型绘制出抛物与椭圆2种心脏瓣架模型,用三维建模对心脏瓣膜瓣架建模,通过双向流固耦合分析研究瓣架在血液流场中的受力及变形。选择心脏瓣膜支架的打印方式和合适的打印材料,实现心脏瓣膜瓣架的3D打印成型。结果与结论:抛物瓣架与椭球瓣架的变形、最大主应力和最大剪切应力的分布规律相同,椭球瓣架的变形和所受应力都大于抛物瓣架,最大主应力和最大剪切应力都主要集中在瓣架与瓣叶结合的部分,瓣架的总变形、最大主应力和最大剪切应力都随着瓣架直径的增大而减小。

摘要：微位移执行器是实现高精度控制的关键装置,广泛应用于精密伺服系统、芯片生产以及超精密加工领域。针对传统微位移执行器结构复杂、输出力小、行程短等问题,提出基于帕斯卡原理的膜片式液压微位移执行器。首先,建立了复合载荷下执行器的力学模型,并采用逐次修正法推导了应力-应变的迭代求解式。其次,研究了执行器关键参数对执行器行程和应力的影响规律。在此基础上,建立了以材料强度和设计行程为约束的膜片式液压执行器的优化设计流程。最后,通过有限元仿真验证了执行器的驱动压力-位移特性、行程及负载能力。结果表明,执行器表现出良好的驱动压力-位移线性关系,此外其40μm/mm的伸长率远优于压电陶瓷。在4 MPa的驱动压力下,执行器可实现1 mm的行程,并提供最大10790 N的输出力,即使在外负载为5395 N时仍能保持0.5 mm的行程。

摘要：商用车驾驶室总成载荷谱是影响虚拟疲劳预测精度与计算效率的关键。本文探究了道路载荷谱采集与编辑、高保真动力学建模以及虚拟迭代等重点环节,以期从工程应用角度获取准确、高效的外联点时域载荷。首先,在试验场实车采集了驾驶室总成全路径道路载荷谱,考虑随机误差对原始数据进行归一化拆分并重组,得到统计性较强的试验场总损伤目标;然后,利用等效损伤原则优选出9段工况及其循环数,不仅将误差控制在10%以内,同时时效提高了75%;随后,结合实测减振元件的性能参数,建立了高保真驾驶室刚柔耦合动力学模型,并通过驾驶室7通道道路模拟台架验证了模型精度;最后,通过虚拟迭代完成了优选工况的载荷分解,迭代误差小于10%。基于上述优选并分解得到的外联点载荷,高效完成了驾驶室本体虚拟疲劳计算,并准确预测了驾驶室焊点失效情况,与道路模拟台架耐久试验结果有较高的吻合度,为商用车驾驶室的设计和优化提供了有力的技术支撑。

摘要：针对航空母舰飞行甲板上舰载机弹药保障面临的调度效率不高的问题,提出一种基于Unity3D的舰载机弹药调度三维虚拟演示方法,构建了面向航空母舰飞行甲板上舰载机弹药调度的三维虚拟仿真系统。通过定义系统,建立面向航空母舰舰载机弹药运输、装载调度过程的问题模型以及路径确定、顺序约束、装载位置补偿等处理规则,使用改进离散灰狼优化算法实现了调度过程优化求解。参照公开的场景信息搭建了航空母舰飞行甲板上舰载机弹药调度保障虚拟交互场景,设计了执行不同控制任务并能实现彼此之间交互控制的系统脚本,通过在系统虚拟场景实体模型上分别加载实现了虚拟场景的可控实时演示。对场景实例的优化求解与仿真演示验证了所提方法的有效性和可行性。

摘要：针对移动机器人对周围环境障碍物感知的需求,特别是针对激光雷达点云数据的的语义检测和尺寸识别问题,提出基于图像处理和点云数据处理相融合的方法。首先,对3D激光雷达和双目相机进行外参标定;然后,使用YOLOv4深度神经网络将检测出的二维图像实例通过双目相机恢复像素深度,将其检测目标定位到激光点云中;在对点云进行滤波、几何约束后,采取基于KD树的搜索方法对点云欧式聚类分割,最终将识别出的语义信息输出到点云聚类结果中。实验结果表明,设计的方法可以准确、快速地识别并分割聚类出点云,可以应用于移动机器人导航避障。

摘要：传统加工方法在难加工材料超大深径比小孔加工时面临巨大挑战,目前电火花加工依然是难加工材料深小孔加工最有效的方法之一,但存在加工表面质量差等问题。电解加工具有加工表面质量高等优点,但在深小孔加工效率和精度上不及电火花加工,因此将上述两种方法复合是实现深小孔高效高质高精加工最有效的方法。将低浓度盐酸工作液应用于电火花电解复合加工超大深径比小孔,实验表明低浓度盐酸工作液的加工效率和加工精度均优于传统中性工作液。为了提高超大深径比小孔的加工精度和加工表面质量,提出工具电极结构化绝缘方法,通过工艺参数实验优化实现了超大深径比小孔(深径比>50:1)的高质高精加工,本方法在难加工材料高品质超大深径比小孔加工中具有广阔的应用前景。

摘要：当前架空高压输电线路中耐张串的维养喷涂作业基本上是由工人在高空完成作业,效率低下并且存在安全隐患,为此设计了一种耐张串喷涂机器人。机器人采用三臂交替步进式行走机构,依据其各个关节臂的尺寸参数建立了D-H参数方程,计算了以喷涂机构为基坐标系到其前后端夹爪的变换矩阵方程;同时使用ADAMS进行虚拟样机运动学仿真,通过施加约束和运动函数,模拟了喷涂机器人在实际工况下作业生成的运动轨迹,结果表明该喷涂机器人可以适应耐张串本体的弧形变化,可在高压输电线路中实现对耐张串的喷涂作业。