在五轴联动数控刀具切削加工过程中,机床摆心运动轨迹和刀具运动轨迹之间的误差导致加工精度难以保持较高水平,为此提出五轴联动数控刀具切削加工误差非线性插补方法。分析刀具切削加工误差产生的原因,获得理想刀轴矢量,通过插值处理两旋转轴的运动角度,获得实际刀轴矢量误差。通过计算刀轴控制点的距离偏移值,调整刀位和刀闸位置,并使用线性补偿位移调整刀具的位移。同时,根据角度变化计算误差插补量,进一步优化刀具运行轨迹,以确保刀具轨迹始终与理想轨迹保持一致,从而实现五轴联动数控刀具运行轨迹的位移补偿。经实验验证,采用所提方法开展误差插补后,五轴联动数控刀具运行误差小,且运行轨迹贴近理想轨迹。

像控点布设精度是直接影响无人机倾斜摄影测量结果的重要因素之一,为此提出无人机倾斜摄影测量像控点布设精度控制方法。利用无人机搭载CCD相机采集测量区域图像后,首先对其正向和切向畸变进行校正;然后以校正后的图像为基础,利用Inpho软件对测量像控点自动布设;再自动匹配刺点范围,Inpho软件自动标注无人机倾斜摄影像控点,实现无人机倾斜摄影测量像控点布设精度控制。实验结果表明该方法可有效校正无人机倾斜摄影图像正向和切向畸变,有效控制测量像控点密度,且像控点布设精度较高。

以金属钛合金丝材Ti6A14V为研究对象,建立高斯面热源有限元分析模型,对不同熔覆厚度进行模拟仿真,研究分析Ti6A14V增材制造过程中的单道单层温度场、应力场变化,寻找出最优的方案并进行实验验证。结果表明Ti6A14V工件在制造过程中存在较大的温度场梯度,而且随着成形厚度的增加,工件内部热量积累和应力现象明显降低;在冷却过程中,基板与第一道成形层处容易产生应力集中,其产生的纵向应力在残余应力的分布中占主导地位。此研究结果可为金属Ti6A14V熔丝增材制造的工艺参数优化提供理论依据。

基于前期对摩擦力分类、压杆失效定义及绕动点转动矢量方程的推导结果,针对机械动力学所涉及的摩擦力、压杆、刚体转动方程进行了较深入的研究。基于滚动摩擦属于静摩擦的定义,通过分析4个摩擦力模型,提出摩擦单独指干摩擦,与之相伴的阻尼力、空吸力、接触面微峰弹性力等必须单独建模的理论。基于失效与失稳的区别,提出了压杆的纺锤形杯座理想结构。基于刚体绕动点转动矢量方程的理论推导,给出了平面机构连杆绕动点转动的力矩平衡方程,该方程是空间方程在平面中的应用形式。最后提出了该方程在机械领域的两个研究方向。

人工智能技术作为有效手段广泛用于机械系统故障诊断,但故障样本的缺乏严重制约人工智能模型走向高精度诊断的工程应用。针对故障样本不足的问题,提出一种基于小波包分解与高斯云模型的故障诊断方法,通过对小样本的故障信号做小波包分解并计算每个子频带的能量以建立故障特征向量,对特征向量建立高斯云模型并正向云计算生成大量云滴以扩充故障样本。基于凯斯西储大学的轴承数据和支持向量机的故障分类实验结果表明,所提方法能有效扩充故障样本,提高故障诊断精度。

为研究电场强度对凸柱面静电空气喷涂成膜分布影响问题,运用Euler-Lagrange法创建凸柱面静电空气喷涂成膜模型,采取多区域网格对其计算域进行划分并使用SIMPLE算法对该模型求解计算。仿真结果表明电场强度对凸柱面静电空气喷涂计算域中电势的空间散布无影响,距离极针越近,电势等势线分布越密集;场强对喷雾流场分布有较大的影响,极针输出电压越高,成膜面附近喷雾流场的气相速度越大、气流的笼罩范围也越广;场强对喷雾流场中的涂料液滴分布有较大的影响,随着极针输出电压升高,涂料雾滴空间散布越广,涂料液滴的破碎明显,涂料雾滴合并减弱;场强对喷涂成膜规律影响显著,随着场强增大,涂膜从椭圆形逐渐变为椭圆环形,成膜面积越来越大。

在工程训练教学过程中,工业安全实训项目具有不可替代的重要性,它处于整个课程体系的开端,旨在培养学生识险、避险、自救、互救的能力。为进一步提高工程训练实践教学质量,优化训练项目教学内容,在工业安全工程训练项目建设中提出理论知识与实践操作相结合、网络微课与课堂教学相结合、实践教学与课程思政相结合、沉浸教学与仿真模拟相结合、模块化教学与项目式教学相结合的教学模式,称为“五结合法”。实践表明,该方法可以为学生提供充分的教学资源,发挥学生的主观能动性,提高实践教学质量。

自动制孔机器人末端执行器在制孔过程中会产生轴向振动,甚至会引起机体颤振,导致制孔精度降低,因此提出一种变刚度半主动振动控制方法。首先在分析各参数对振动控制器绝对位移传递率影响的基础上,优化了无扰动情况下的被动系统参数,并对其振动控制效果进行了仿真;然后运用绝对位移传递率图像特征分析法,获得激励频率与位移传递率的关系,通过调节吸振器刚度,使振动控制器的位移传递率随激励频率变化保持在最佳状态;最后运用MATLAB仿真验证了该方法的可行性。

转速是评价电机运行状态与控制性能的指标之一,也是阶次跟踪、时变滤波分析等变工况故障诊断的重要参数。提出了一种基于电流信号的PMSM转速估计方法,首先推导PWM调制下永磁同步电机的电流谐波;然后令其与高频信号相乘,通过积化和差的方式解调出与转角误差成正比的零频电流分量,通过PI调节使该电流值为零;最终得到估计转速。实验结果表明所提方法对于永磁同步电机具有通用性;无须带通滤波器和注入额外电压,电机的振动噪声较小;在稳速和加速工况下能够快速准确地跟踪实际转速,转速误差维持在10 r/min以内;在转速快速突变工况下,相比于阶次跟踪,该方法能够始终跟踪实际转速,实时性和动态性更好。

基于无人机倾斜摄影测绘获得的多视点图像具有高重叠、多角度的特点,提出了一种改进的无人机多片前方交会倾斜立体测绘方案。自动选择多幅底高较好的图像对,在多幅图像中找到具有相同像点的同一地物进行立体测绘,从而提高整体测绘精度。以某区域247幅无人机倾斜摄影图像为例,对所提方法进行仿真验证。结果表明,所提方法平均达标率为55.39%,平均精度为0.0436 m。与传统方法相比,达标率提高了18.1%,平均精度提高了0.0777 m。