摘要：精密化是机械加工领域追求的目标,数控车铣复合机床作为高端机械加工装备,其床身的动静态特性对机床加工精度有显著影响。针对当前床身结构优化方法效率低、效果差的问题,文章提出一种非参数响应面法的多目标联合优化方案。该方案首先根据有限元分析结果挑选出模型的优化尺寸,并将床身质量、最大形变、一阶固有频率作为联合优化目标;通过建立参数试验对尺寸进行敏感性分析,精准选出敏感性较大尺寸;基于非参数回归法建立响应面,导入所选尺寸,计算试验样本的响应值,建立非参数回归响应面优化模型,并采用多目标遗传算法找出最优设计方案。最优方案优化结果为:机床床身最大形变降低约14.667%,一阶固有频率提升约3.187%,质量降低约1.208%。结果表明该优化方案能够高效提升机床床身动静态特性,为机床优化设计提供理论依据。

摘要：针对有人驾驶车辆与自动驾驶车辆共存的停车系统,设计基于自动驾驶车辆调度的停车系统收费策略,以提升停车系统运行效率.该策略在停车场无可用停车泊位但存在自动驾驶车辆时向有人驾驶车辆提供自动驾驶车辆调度服务,停车系统向有人驾驶车辆收取一定调度费用后,通过在多个停车场间调度若干自动驾驶车辆,为有人驾驶车辆在其目标停车场创造可用停车泊位.各停车场的调度费用会影响有人驾驶车辆用户的停车选择,进而影响停车系统的运行效率,构建基于智能体的停车仿真模型,采用遗传算法差异化地设置系统内各个停车场的停车调度收费方案.仿真结果显示,采用基于自动驾驶车辆调度的差异化收费策略,可以有效地减少有人驾驶车辆用户的行驶时间、步行时间、总出行时间及行驶里程,增加停车系统营收,降低社会成本,有效地缓解停车矛盾.

摘要：智能随动太阳能灯塔由升降系统、智能随动系统和光伏系统等组成。该灯塔智能随动控制系统可最大程度追踪太阳采集太阳能并存储,通过PLC智能调节灯塔照明亮度,实现各种情况的应急照明,降低人工成本。

摘要：针对现有的数控机床工作过程主轴系统多种信息与多类信号采集的实际需求,设计研发了由多类型传感器组成的多源异类信息采集试验平台。该平台由热态特性信息采集系统与机床动态信息采集系统组成,其中热态特性信息采集系统可监测数控机床各点的位移与温度数据;动态信息采集系统可监测机床各点的振动,应力和应变。本文首先在主轴系统仿真分析的基础上,完成试验平台构建,并在2 000 r/min、3 000 r/min和4 000 r/min转速下进行多源异类信息采集试验,试验与仿真结果相对误差在10%以内,同时又将采集到的数据进行预处理和信息融合后用于多源信息的热误差建模,在对应转速下热平衡后的热变形均方根误差均小于0.9μm,同时决定系数在0.9以上,表明所搭建的多源异类信息采集试验平台在多转速下均有较优的准确性。本文的试验平台和数据采集融合方法为机床的热误差补偿和热设计提供了重要的技术手段和理论基础。

摘要：原位自生颗粒增强金属基复合材料是提高金属材料强韧性的有效途径,采用放电等离子烧结技术(SPS),以氧化石墨烯、碳化硅、氮化硼为增强体,原位自生制备TiAl基复合材料,研究第二相对TiAl基复合材料显微组织演变及室温性能的影响。结果表明,增强体的改变直接影响了TiAl基复合材料第二相形貌和分布。添加石墨烯在TiAl合金α2和γ片层界面处弥散析出微纳米尺度第二相Ti_(2)AlC;添加碳化硅在基体中分别生成微米级晶界相Ti_(5)Si_(3),微纳米片层间相Ti_(2)AlC;添加氮化硼未能在TiAl合金α2和γ片层界面处析出微纳米第二相,而是纳米级TiB2和Ti_(2)AlN相析出在晶界处与基体形成连续核壳结构;复合添加石墨烯和氮化硼既能在片层间原位析出Ti_(2)AlC相,又能在晶界处形成核壳结构。TiAl基复合材料的室温压缩性能和摩擦磨损性能均得到有效提高,复合添加石墨烯和氮化硼可获得优异的室温力学性能。TiAl基复合材料的析出相调控为合金设计提供了新思路,有望进一步突破TiAl合金性能极限。

摘要：针对现有小区停放空间不足引发的自行车停车难问题,课题组设计了一种封闭式自行车库,利用汽车停车位上方的闲置空间,实现自行车自动化存取、防盗。车库的机械部分主要由自行车存取系统和自行车悬挂系统组成。自行车存取系统由水平和竖直方向的联动丝杆螺母机构组成,形成2轴联动;自行车悬挂系统由链轮链条带动挂钩滑块运动,挂钩滑块通过滚子在环型导轨上循环运动。车库的控制部分采用指纹识别方式启动PLC控制系统实现自行车停、取智能化。模拟实验表明设计的停车系统实现了车辆存取自动化,且有效节省了空间。课题组的研究为小区自行车停车难题提供一种有效的解决方法。

摘要：为解决苹果在采摘过程中机械化程度低的问题,根据人手采摘苹果的机理,借鉴章鱼吸盘吸附猎物的方法,研制一种仿生无损吸取式苹果采摘装置。该装置主要由气吸式末端执行器、摆位支撑机构、送果机构、实时在线采摘监控系统以及计重系统等组成。对采摘装置的关键部件进行有限元静力学强度分析和动力学模态分析,以确保设计方案的合理性。模拟采摘和吸取损伤试验结果表明:1)该苹果采摘装置可以采摘3 m高度以下,直径60~90 mm、果梗直径3.3~4.8 mm的苹果。2)该苹果采摘装置采用3关节万向节的气吸式末端执行器便于调整转动,在苹果采摘过程中可以调整末端执行器的采摘位姿与果实的生长姿态保持一致,并避开树叶、树枝造成的障碍,从而以最优位置和最佳角度实现采摘。3)对同一批次大小、质量相近,表面完好的30个苹果进行吸取损伤试验,吸盘吸力不会对苹果表皮造成损伤;对放置了7 d的试验苹果削皮处理后也未发现其内部果肉组织有损伤情况。

摘要：机床的热态性能已成为影响高速机床工作性能的最重要的因素之一。主轴是机床的关键功能部件,其热态特性在很大程度上决定了机床的切削速度和加工精度,是影响机床精度提升的最重要因素。因此,在主轴的设计阶段减少机床热误差的影响,对于提高机床的热态特性十分重要。在过去的近一个世纪时间中,国内外众多学者针对主轴热设计方法开展了研究探索,基于热设计的过程可以分成三部分内容:热态特性分析方法,热设计与优化方法和热态特性试验方法。先通过主轴热态特性(如温度场分布、热变形、热平衡时间等)建模与分析获取必要的参数,然后以此为基础开展主轴结构设计优化、材料设计优化和冷却系统设计等热设计措施,获得较佳的主轴热态特性,最后通过热态特性试验来校验分析和设计优化的结果,整个过程循环直至达到满意结果为止。本文以此为脉络展开,分别探讨了三部分内容的国内外典型研究现状、主要研究内容和所存在的优缺点,并对未来的研究趋势进行了展望。

摘要：为了适应复杂的几何形状,避免传统的规则矩形元胞不能均匀地覆盖设计区域的问题,实现主轴结构耦合场热拓扑优化设计,提出基于不规则元胞的混合元胞自动机法(HCAM)耦合场主轴热拓扑优化设计方法.该方法以数值传热学的相关理论为基础,用三角形元胞来替代传统的矩形元胞,并引入局部网格细化的思想,在应力集中或应变急剧变化的区域实现局部元胞细化,使得整个结构的元胞尺寸自适应变化.通过案例对比分析验证了该方法的可行性,该方法可以有效地适应复杂结构形状、减少元胞单元和有限元网格的数量以及降低元胞单元与有限元网格之间映射的难度.利用不规则元胞的HCAM对主轴结构进行不同工况下的温度-结构场耦合热拓扑优化设计研究,最终获得的热拓扑优化构形结果不仅减少了主轴结构材料,而且改善了其热态特性.

摘要：为了正确识别和判定机床关键几何误差元素对机床精度设计的影响,提出一种基于指数积(Product of exponential,POE)旋量理论和拓展傅里叶幅度检验(Extended Fourier amplitude sensitivity test,EFAST)的机床关键几何误差元素识别方法。首先,基于POE旋量理论建立机床几何误差模型,得到机床几何误差元素与机床空间误差之间的关联函数;其次,采用EFAST全局敏感性分析方法分析和量化误差敏感性,识别关键几何误差元素和强耦合几何误差元素;最后,在具有开放式数控系统Carver800T型三轴立式加工中心上进行基于全局敏感性分析的误差补偿试验,在制定补偿策略时,利用建立的方差和敏感度系数之间的定量关系来补偿机床几何误差的随机特性。结果表明,误差补偿后机床精度得到明显提高,沿X轴、Y轴和Z轴方向的平均补偿率分别达到60%、66%和74%,验证了本文方法的可行性、准确性和有效性。