目前采用传统方法机械除冰时以配网线路一侧为顺序依次除冰,存在除冰效率低、耗时长问题。为此提出考虑杆塔平衡力的配网线路快速机械除冰次序优化方法。在配网线路杆塔上设置快速报警装置,设计机器人快速除冰结构,除冰机器人接收报警信息后,将杆塔所受不平衡力最小的除冰次序作为最优除冰次序,建立配网线路快速机械除冰次序优化模型。采取隐枚举法建立快速机械除冰次序优化模型,并在模型计算过程中设定约束条件。实验结果表明,在不同覆冰厚度下,该方法的除冰效率最高;与正序除冰及逆序除冰相比,采用该方法对快速机械除冰次序优化,杆塔所受不平衡力明显降低,有效提高了机械除冰的安全性。

为了解决云制造资源调度与实际制造场景不符、易陷入局部最优和收敛速度过慢的问题,提出了一种基于自适应多目标差分进化的制造资源调度方法。该方法考虑了实际云制造平台资源调度特点,建立了一个具有时序约束及成本约束的多目标优化资源调度模型。针对云制造资源调度特点,对传统差分进化进行改进,提出自适应变异率和交叉率,实现了寻优过程中变异率与交叉率的动态调整,均衡了多目标差分进化全局搜索与局部搜索能力,提高了最优解搜索的精度与速度。实际算例证明了该方法的有效性和可行性。

利用FLUENT软件中的VOF多相流模型对某发动机水滴形活塞内冷却油腔中机油的振荡传热过程进行了数值模拟,分析了机油在活塞内振荡流动时空气和机油的体积分数瞬态分布情况,得到了壁面传热系数随活塞转速、行程和机油填充率的变化规律。分析结果表明,活塞壁面传热系数随着行程和转速的上升而上升,转速对传热系数的影响最为显著。但随着充油率的上升,传热系数先上升后下降,最佳充油率范围在30%-50%之间。采用正交试验设计方法获得了最优方案,并与该发动机原方案进行了对比,结果表明优化方案的壁面传热系数比原设计方案提高了约16%。

龙虾在水环境下用螯部来挖掘和推动土壤,研究龙虾螯部结构分形特征对于设计疏浚机具等水环境下的切土机械有一定的启发作用。应用分形理论测定龙虾螯部体表上非光滑结构单元的分布情况,以定量方式准确描述其分布规律。分析结果表明龙虾螯部体表上非光滑结构单元为乳突状的凸包以及少量的棘刺,其法向投影近似为圆形,投影直径值满足正态随机分布,龙虾螯部体表上非光滑结构单元的分布具有分形特征,分数维数为0.021~0.032。研究结果为设计减粘减阻的仿生疏浚绞刀提供了定量依据。

渐开线圆柱齿轮是机械传动中重要的零件,由于齿形轮廓复杂,设计参数多,造成其三维建模比较困难。同时,为了实现在网络环境下对齿轮进行设计,提出基于web服务的齿轮参数化设计重用方法,构建了基于web服务的齿轮参数化设计重用框架。通过C#对UG二次开发,创建齿轮参数化对话框,编写参数化驱动程序。构建齿轮的特征参数数据库,以便快速提取常用齿轮参数。开发基于web的齿轮参数化设计和重用平台,实现在网络环境下对齿轮进行参数化设计、修改和下载,大大提高了齿轮设计的效率。

为解决风力机控制系统在不同风况下稳定性差的问题,设计了一种变桨距自抗扰控制器,估计和补偿了系统未知环节和外界扰动,实现输出功率在不同风速下稳定输出。针对自抗扰控制器参数多且难以整合的特点,融入混沌粒子群优化(CPSO)算法优化控制器的参数,减少了参数整定的数目,提高了系统控制精度和效率。对额定功率为300 kW的风电机组在不同风速作用下进行仿真,结果表明,该方法可以快速调节风速变化引起的输出波动,能够使控制系统输出平稳且超调量小,具有较好的稳定性和鲁棒性。

传染病隔离屋、病房、手术室等高危交叉感染区,以及教室、会议室、报告厅、车站候车厅等人员密集流动场所需要定期消毒,这部分工作目前主要由人工完成。为了降低人工成本、减少对消毒操作人员的危害,提出并设计了一款新型的绿色消毒智能机器人。该机器人绿色消毒的原理是基于酸性氧化电位水淋雾沉降实现空气消毒,机器人的行走机构可以在复杂室内环境下自主导航。进一步研究了基于Rao-Blackwellized粒子滤波器的自主导航算法,并在教室、病房、手术等多种环境下进行了巡航模拟,结果表明控制系统运行良好,可以实现复杂室内空间消毒的绿色化和自动化。

在航空、航天等一些尖端行业的核心零件中,微小孔的应用日趋广泛。电火花加工技术是微小孔加工的主要工艺之一,但对于大深径比微孔加工,现有的电火花加工工艺能力仍无法满足加工需求。针对纯钨材料微小孔电火花加工中的深径比难以提升的问题,分析了电蚀产物在孔底累积对放电过程造成的不利影响,找到了制约微孔电火花加工深径比提升的关键因素,即需有效排出孔底电蚀产物,确保放电过程处于“干净”环境。在此基础上,提出了在电火花加工中引入电化学作用,利用电化学作用产生的气泡驱动电蚀产物排出,确保大深径比孔底放电过程不受电蚀产物积聚的影响进而提高加工深径比的方法。通过实验对该方法的可行性和加工特征进行了验证,获得了直径约为0.2mm,深度48mm的加工结果。

针对某发动机配气机构损坏严重、声音异常等多种问题,提出了一种优先级顺序优化的策略。首先采用AVL-EXCITE Timing Drive搭建出配气机构的单阀模型,然后在此基础上对原进气凸轮型线进行了相关的计算与分析,并在原有进气凸轮型线的基础上进行基于优先级顺序的优化设计,得到了新的凸轮型线。优化后的凸轮加速度没有太大波动,凸轮跃度降低了40.5%,凸轮和从动件之间的最大接触应力降低了39.8%,并提高了配气机构的可靠性。

为解决传统吸盘式搬运机械手拾取精准度低、生产线工作效率低下的问题,设计了拾取精度高的自动化生产线搬运机械手。根据控制要求,在选择不同型号气动元器件和电器元件的基础上,设计了直角坐标式机械手,并设置了线性滑轨以控制机械手的定位精度;在NX MCD平台支持下,进行了机械手末端吸盘直径的计算,实现了对机械手拾取精度的控制,由此完成自动化生产线搬运机械手设计。实验结果表明,自动化生产线搬运机械手拾取精度高,能够满足企业高效率生产的需求。