为更加全面准确地评价数控机床进给系统的动态性能,建立了进给系统动态性能的评价指标体系。从抗振性和瞬态响应性能两个方面确定评价指标,应用模糊层次分析法建立直觉模糊偏好关系矩阵,并依据实际工况建立了隶属度函数,从而得到评价矩阵。以MCH63数控机床为对象进行应用评价研究,结果表明该机床进给系统动态特性综合性能良好,并指出可通过对固有频率性能指标进行优化从而提高进给系统的整体性能。分析表明,该方法能够有效评价进给系统动态性能。

为了减少电主轴在长时间运行过程中因热变形所产生的误差、提升数控成形磨齿机的加工精度,提出了基于多元二次回归理论的电主轴热误差建模方法。以某成形磨齿机的电主轴为研究对象,通过进行基于工况条件的热误差实验,检测电主轴径向、轴向热误差与温度变化之间的关系;然后运用多元二次回归建模方法并结合最小二乘法理论,建立了其轴向、径向热误差模型。实验结果表明该误差模型的预测精确度高、适用性好,对促进成形磨齿机加工精度的提升具有较好的参考意义和实用价值。

为了给企业的决策者提供准确的生产调度方案,对生产调度中的生产批量、生产排序与维护方案进行了研究。以单机系统有限产能批量模型为基础,利用SPC控制图对产品质量进行监控,并依据判异准则确定设备是否需要维护,建立以生产成本、库存成本、缺货成本、开机成本、换型成本与维护成本的总成本为优化目标的生产调度模型,并设计了差分进化算法对模型进行求解。最后,通过实例仿真测试验证模型的有效性。

为平衡Flow Shop生产计划和关键资源模具维护活动之间的冲突,集成生产排序和模具维护双变量,同时以提前/拖后惩罚和模具利用率为目标,建立了生产调度和模具预防性维护的集成优化数学模型。提出基于可行解和不可行解的改进双种群差分进化算法,以及改进的交叉策略,对所建模型进行优化求解。在不同问题规模下,对比改进双种群差分进化算法和NSGA-II算法的实验结果,实验表明改进双种群差分进化算法可有效求解此类问题,在保证解的质量的基础上可大幅度提高运算速度。

针对液力变矩器生产企业的实际需求,研究设计了可配置的液力变矩器生产线信息化系统,动态配置生产线模型,实时监控生产线的运行状态,对生产线上的生产计划及生产执行情况进行动态管理。采用SQL Server作为后台数据库,以OPC服务器来采集生产线上的实时生产数据。设计了系统的整体架构及功能层次,可对于整个生产线进行动态配置,对于生产线、生产岛区、工位及设备进行产量、质量、效率、停机及能耗等信息的统计。该系统可实现对于生产线的柔性管理,并能及时、高效、准确地反馈生产线的运行状态及各项性能指标。该系统可以提高液力变矩器生产线的生产效率,提高企业管理的信息化水平。

针对多自由度柔顺并联机构刚度优化和动力学特性优化,提出一种新的柔顺并联机构结构优化方法,包括刚度优化与动力学优化两个过程,称为梁结构优化方法。刚度优化过程中对弯-扭梁结构的参数进行优化,同时对刚度矩阵每个元素单位进行统一,动力学优化的目的是在保持最佳刚度的同时获得所需要的结构动态特性。为了验证该方法的有效性,综合3自由度柔顺并联机构(θx-θy-Z)并利用Matlab遗传算法求解器和ANASY有限元仿真软件对其进行计算以及仿真分析。计算结果和仿真结果显示,优化得到的3自由度柔顺并联机构不仅能够实现较大的工作空间,而且其移动刚度比和转动刚度比分别大于200和4000,证明了该方法的有效性。

为了提高柔性机械臂控制精度,文章设计了区分快变子系统与慢变子系统的组合控制器。使用拉格朗日方程和假设模态法建立了动态方程,使用奇异摄动分解法将系统分为快变子系统与慢变子系统;提出了自适应滑膜变结构控制,设计慢变子系统控制器;使用极值原理求解了快变子系统最优控制问题,从而给出了快慢变子系统组合控制。通过仿真验证,相比于传统滑膜变组合控制,自适应组合控制器的调节时间短、跟踪过程无震荡,且自适应组合控制器输出平滑无抖振。

在分析双边装配线第I类平衡问题(Two-sIded Assembly LIne BalancIng Problem of Type-I,TALBP-I)离散性、序列相关性等特点后,提出了一种改进离散蝙蝠算法(Improved DIscrete Bat AlgorIthm,IDBA)。为在总工位数相同情况下筛选出更优质的解,增加了启发式目标,引导种群向更优方向搜索。标准蝙蝠算法不能直接求解离散问题,针对TALBP-I,设计了基于任务拓扑排序矩阵的编码策略,利用双重编码映射机制,实现蝙蝠飞行的连续物理空间到TALBP-I离散解空间的映射。采用改进的“工位-操作”解码方法代替传统的“操作-工位”解码方法,减少工位的空闲时间。针对蝙蝠算法后期收敛速度慢,易陷入局部最优,设计了4种插入邻域算子,进行变邻域搜索。通过基准问题的数值实验验证了算法的有效性。

针对传统磁力研磨对小直径钛合金管内表面进行精密抛光时,研磨效率低、加工后表面质量不理想的问题,提出将多个球形磁极作为辅助抛光工具放置在管件内部,配合多种运动,完成对小直径钛合金管内表面的高效精密抛光。对比了添加不同辅助抛光工具后工件的表面粗糙度值和材料去除量的变化,分析了工件转速对研磨效果的影响。对Φ4×150mm的TC4钛合金管进行精密抛光实验,实验结果表明工件转速为20000r/min时的研磨效果最好,使用球形磁极研磨40min后,工件表面粗糙度值稳定至Ra 0.2μm,材料去除量可达55mg,原始缺陷被去除;使用球形磁极作为辅助抛光工具时,研磨效率显著提升,且能够获得理想的表面质量;当工件转速不超过临界值时,工件的转速越高,研磨效果越好。

基于球面渐开线形成原理,推导出了球面渐开线的参数化方程。根据纵向齿形是弧齿锥齿轮的齿面与节锥交线的性质,建立了齿向曲线参数化方程。齿根曲线和齿顶曲线分别是齿根圆弧和齿顶圆弧,由此分别建立了齿根参数化曲线和齿顶参数化曲线方程。齿面和齿根的过渡圆角部分,通过倒角圆方法进行优化处理。针对弧齿锥齿轮轮齿端面特征,给出了精确划分轮齿有限元网格的方法。对某弧齿锥齿轮副,在MATLAB环境下获得了含齿根过渡曲面的精确轮齿有限元模型,为齿轮啮合的应力分析和修形提供了精确的数字模型。