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。

根据材料流动方向获得判断工件切削表层是否形成切屑的方法,在考虑切削刃钝圆半径、材料流动性等影响基础上,运用ALE方法,建立二维正交切削有限元模型,研究了切削刃钝圆半径对切屑形成过程的影响。发现切削进入稳定阶段后,材料表层的位移矢量会出现明显的分化,由分化的方向可以确定出分流点的位置;随着切削刃钝圆半径的减小,刀具的犁耕作用越来越明显;在达到最小切削厚度后,切屑并不会在切削一开始就形成,而需要经过一个短暂的材料堆积过程,堆积的高度与分流点高度相关。

针对高温合金的难加工性以及对刀具耐用度的较高要求,研究了硬质合金刀具在厂家推荐参数下刀具的磨损形态和磨损机理,以探究提高刀具耐用度的方法。结果表明刀具在经过连续切削27min后达到了磨钝标准,并且在其前、后刀面均发生了严重的磨粒磨损。粘结和氧化磨损主要发生在前刀面刀|屑接触区,同时在一定程度上也伴随着扩散磨损的发生。

为提高镍基热喷涂层的制造合格率,减少重新喷涂次数,同时提高涂层表面质量并降低对涂层与基体结合强度的影响,对涂层切削加工过程中切削参数的影响进行了研究。分析了涂层切削加工过程中,由于涂层内部结构缺陷导致涂层脱落的情况,提出了一种采用硬质合金刀具对镍基热喷涂层进行切削试验的方法,此法通过改变切削参数以及切削条件以达到质检要求,为实际加工提供参考。通过选用合适的切削参数,对镍基涂层车削加工过程中的切削力进行测量,以及对切削加工后零件的表面粗糙度进行测量,得出影响镍基涂层切削性能的主要因素,在保证涂层表面质量及结合强度的条件下,最优的加工方案为VC=50m/min、ap=0.3mm、f=0.1mm/r。结果表明切削深度是影响涂层表面质量的主要因素,涂层切削过程中物质形态的不均匀导致刀具与工件之间产生冲击与振动是影响涂层...

发动机缸体连接螺栓孔的精度直接影响发动机的装配精度及密封性,从而影响发动机的燃烧与排放。针对某发动机缸体连接螺栓孔加工精度要求,在分析各种加工工艺及装备优劣的基础上,采用工序集中原则,提出了一次装夹、多轴同时加工的专用机床加工工艺方案;根据确定的工艺方案,充分考虑上下料方便、定位夹紧方式及加工方便等因素,确定了缸体连接螺栓孔朝上的加工姿态,进而确定了采用立式结构的整体布局形式;并对机床的专用夹具、专用主轴箱的结构及工作原理进行了详细设计与阐述。实际生产表明,设备各项精度、加工生产效率及合格率均达到设计预期。

采用立式珩磨机和配套的专用金刚石磨粒油石,在恒定材料去除率实验条件下,通过改变珩磨头转速和径向切深,研究了珩磨工艺参数对珩磨表面织构的影响规律。通过单因素响应面实验设计方法,建立缸孔珩磨表面支撑率曲线参数与珩磨工艺参数关联规律的预测模型。揭示出与缸孔-活塞环跑合特性相关的纹理参数与珩磨头转速和径向切深关联度较小。建立了缸孔-活塞环正常磨损特性参数及缸孔表面的最小储油参数与珩磨工艺参数的关系式。后续珩磨实验验证了缸孔珩磨表面织构参数与珩磨工艺参数关联规律预测模型的正确性。利用文中提出的预测模型,便于快速选择符合汽车发动机缸孔珩磨加工工艺多目标标准的珩磨工艺参数,为实际生产提供参考依据。