当期目录

    2019年 第30卷 第04期    刊出日期:2019-02-25
    版权页和目次
    2019, 30(04):  0. 
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    相关文章 | 计量指标
    机械基础工程
    星载环形天线重力补偿新方法
    彭浩;何柏岩
    2019, 30(04):  379-384. 
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    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    针对环形天线地面展开试验中由吊丝非铅锤效应引起的重力补偿不足和吊丝附加水平横向力等问题,提出了一种吊丝主动水平定位与运动的重力补偿方法。对环形天线展开过程进行运动学分析得到了各桁架节点水平位移与桁架展开角的函数关系,进而实现天线展开过程中滑轮车对桁架节点位置的精确跟随;对环形天线展开过程进行力学分析,得到了各个吊丝的配重质量;基于ADAMS软件对所提重力补偿方法和吊丝配重法进行对比分析,验证了方法的合理性和正确性。
    拔长工艺中锻造操作机液压系统能耗分析
    姚静1,2,3;李瑶3;翟富刚3;朱汉银3;张寅4
    2019, 30(04):  385-392. 
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    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    扩展了锻造操作机整机的能量流模型和能耗计算模型,研究了拔长工艺下锻造操作机液压系统的控制特性和能耗特性,得出了液压系统的能耗分布规律,分析了能量浪费的关键环节,为锻造操作机液压控制系统的优化以及节能控制方法的提出提供指导。研究结果表明,锻造操作机液压系统的能耗特性具有如下特点:夹钳上升和旋转动作的能量传递效率较高,均可达60%以上;大车行走动作的能量传递效率仅为17%;夹钳下降时重力势能几乎全部转化为升降控制阀的节流损失;多执行器不同负载与单压力源不能合理匹配会造成巨大的节流损失。
    基于投影统计与双曲线拟合的车道识别算法
    王其东1.2;魏振亚1;王乃汉1;陈无畏1;谢有浩3
    2019, 30(04):  393-399. 
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    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    提出了一种运用投影统计与双曲线拟合的车道线识别方法。首先对采集的图像进行预处理,利用车道线宽度等信息提取车道线的特征点;然后根据特征点的位置及方向角分布对消失点进行定位,并基于消失点位置提取近视场直道模型,再结合直道模型对当前车道进行补充;最后利用近视野车道直线信息和双曲线拟合,对存在弯曲车道的车道线进行车道线寻优。实验结果表明,提出的算法能有效检测不同曲率的车道线,所提出的车道检测方法准确率高,在复杂行驶环境下表现出较高的鲁棒性。
    水平井爬行器中电永磁吸盘的设计与优化
    常旭1;杨东超1;孙可平1;张福兴2;李洪军2
    2019, 30(04):  399-405. 
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    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    大多数水平井爬行器采用双电机控制方式。针对该方式存在能耗较高、发热量大和控制复杂等问题,设计了一款电永磁吸盘以保证滚轮与油管壁之间产生足够的正压力,从而仅由单电机便可驱动爬行器。利用有限元方法对该电永磁吸盘进行了电磁学仿真计算,分析讨论了多个尺寸参数对充退磁性能的影响,最终选取了一组较为合理的尺寸参数。试验表明,实测值与仿真值之间的误差小于15%,爬行器能够产生3000N以上的牵引力。
    基于K-奇异值分解和层次化分块正交匹配算法的滚动轴承故障诊断
    张文颢1;李永健2,3;张卫华1
    2019, 30(04):  406-412. 
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    利用层次化分块正交匹配算法(HBW-OOMP)的高稀疏性和运算速度快等优点,提出了一种基于K-奇异值分解(K-SVD)字典和HBW-OOMP算法的故障轴承诊断方法。首先利用K-SVD自学习训练方法得到包含冲击成分的冗余字典,克服了固定结构字典适应性不强的缺点。然后采用基于分块思想的HBW-OOMP算法进行原子的选取和稀疏系数的求解,以重构信号包络谱峭度最大为终止条件,自适应确定分解次数。最后应用所提方法对仿真信号和故障轴承实验信号进行故障特征提取,结果表明该方法能够有效提取强背景噪声下故障特征成分,具有一定的应用前景。
    一种可重构、部分运动解耦的空间n维平移1维转动并联机构的拓扑及其运动学设计
    沈惠平;赵迎春;许可;张震;杨廷力
    2019, 30(04):  413-422. 
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    根据基于方位特征(POC)方程的并联机构拓扑设计理论与方法,提出了一种动平台可重构的三自由度并联机构RPa3R-R+RSS。对该机构的运动输出特性进行分析,表明该机构动平台能产生空间n维平移1维转动(nT1R,n=2,3)的输出运动且具有部分运动解耦性,通过动平台的重构可赋予动平台的转动绕3个特定转动轴x、y、z输出;计算了机构的自由度和耦合度;基于序单开链的运动学建模原理,建立了该机构动平台绕任意转动轴输出构型下的通用运动学模型;对动平台绕z轴转动输出构型下的运动学进行了分析,包括位置正反解、工作空间形状与大小、动平台转动能力、机构的奇异位形条件,以及机构的速度和加速度计算与仿真分析。
    液压伺服驱动3-UPS/S并联稳定平台振动响应分析
    李玉昆1,2;李永泉1,2;万一心1,2;强红宾2,3;张立杰2,3
    2019, 30(04):  423-430. 
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    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    考虑到并联稳定平台在重载情况下的振动问题,以液压伺服驱动3-UPS/S并联稳定平台为研究对象,基于虚功原理建立了稳定平台的动力学模型,并考虑实际工况,对动力学模型进行简化处理,得到了稳定平台的振动模型;为提高振动模型计算的可靠性,通过实验获得了机构的单分支实际刚度;在此基础上,采用脉冲激振法进行了稳定平台模态实验,对比固有频率实测值与理论计算值,验证了振动模型的正确性;最后分析了液压缸抖动对稳定平台运动的影响,以及空载和负载下稳定平台的振动响应,通过分析计算可知,机构的平稳性变差主要是由液压缸的抖动以及重载情况下稳定平台的受迫振动引起的。
    膀胱动力泵电磁驱动系统的优化设计
    曹睿1;李笑1;关婷2;肖远松2
    2019, 30(04):  431-437,447. 
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    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    运用电磁铁设计理论和最优化理论,建立了膀胱动力泵电磁驱动系统优化设计模型。运用序列二次规划法求解模型,获得了最佳结构设计参数,据此建立了电磁驱动系统及膀胱动力泵三维模型。运用ANSYS Workbench仿真分析了电磁驱动系统的电磁驱动特性、温升特性和膀胱动力泵排尿动力特性,并进行了实验验证。结果表明,所建立优化设计模型和有限元仿真模型有效且实用;与优化前相比,电磁铁体积可减小65.45%,质量可减小60.25%,电磁驱动力提高2.09%,膀胱压峰值提高2.74%,尿流率峰值提高14.22%,温升仅增高1.64℃,改善了膀胱动力泵的排尿动力特性。研究结果可为设计便携、可靠及适用于动物和临床实验研究的膀胱动力泵提供理论与技术指导。
    智能制造
    柔性作业车间多自动导引小车和机器的集成调度
    贺长征1;宋豫川1;雷琦1;吕向飞1;刘软香1;陈进2
    2019, 30(04):  438-447. 
    摘要 ( )   HTML   PDF (894KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标

    针对含有AGV的柔性作业车间调度问题,提出基于时间窗和Dijkstra算法的混合遗传算法。建立了AGV/机器的双资源调度数学模型;采用3种解决策略处理多AGV路径规划冲突和碰撞;为了将机器和AGV调度集成考虑,设计了三链式编码结构及AGV编码链的交叉、变异算子,同时在遗传算法的解码操作中将Dijkstra算法与时间窗原理相结合,以精确地为任务小车规划出一条无碰撞无冲突的最短路径;算例对比验证了该算法的可行性、有效性和优越性。

    小型无人机气动肌腱式弹射系统动态仿真与优化
    黄国勤1, 2;罗莎祁1, 2;于今1, 2
    2019, 30(04):  448-454. 
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    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    针对冲击气缸式无人机弹射系统耗气量高、质量大、动态特性差等弊端,提出了一种仿生气动肌腱式无人机弹射系统,利用气动肌腱的弱非线性,通过配置楔角以改善无人机加速阶段的受力情况,减缓加速度波动。对该弹射系统进行数学建模和动力学分析,并搭建Simulink模型对该系统进行仿真求解;通过MATLAB与Simulink对现有加速轨道通过多目标遗传算法实现进一步优化。优化后的加速轨道能提升加速度均值、气动肌腱能量利用率和起飞速度,且降低了加速度峰值,加速度波动在原有基础上降低了76.79%。仿真和优化结果表明,提出的气动肌腱式无人机弹射系统不仅避免了冲击气缸式弹射系统的缺点,还能进一步平缓加速度,减小整体系统的最大过载。
    边缘扩展的皮带撕裂支持向量机视觉检测
    王福斌1, 2;孙海洋1;TU Paul2
    2019, 30(04):  455-460. 
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    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    提出了基于视觉的皮带撕裂监测方法,并构建了皮带撕裂视觉监控系统。针对皮带输送机运行过程中由于干扰导致的图像退化,采用维纳滤波方法实现了退化图像的复原。为实时识别高速运动的皮带裂纹,采用CamShift算法对快速移动的皮带裂纹序列目标图像进行跟踪与捕捉。采用Canny算子对皮带裂纹进行边缘提取,并通过增加一个δ值,使检测到的裂纹边缘向外扩张,从而增加检测到的皮带裂纹权重,获得鲁棒性更高的边缘检测效果。最后,构建了SVM皮带裂纹预报模型,以皮带裂纹图像的像素面积及长宽比几何特征量作为模型输入量,对皮带裂纹状态进行预报。实验表明,提出的皮带撕裂检测方法是有效的。
    面向自动钻铆离线编程系统的运动仿真技术
    刘连圣1;王珉1;孙金萍2;王慧1;丁力平1
    2019, 30(04):  461-466. 
    摘要 ( )   HTML   PDF (625KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    针对五轴自动钻铆系统的结构和运动特点,构建了自动钻铆离线编程系统架构,开发了五轴自动钻铆系统加工运动仿真模块。根据调姿过程中钻铆点均相对固定于托架坐标系这一特点,提出了一种基于动坐标系位姿点的运动学反解算法;在此基础上提出了一种具有实时干涉检验功能的钻铆路径规划方法;在CATIA DMU模块通过CAA的二次开发方法实现机床运动仿真的需求;以某飞机壁板类零件对该仿真系统进行了验证。结果表明,所提方法能够有效识别出运动路径上的干涉部位并通过施加途经点的形式避让该干涉部位。
    悬臂式货架立体仓货位智能优化
    张磊1,2;冷杰武1,2;龚粤1,2
    2019, 30(04):  467-471,479. 
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    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    通过分析悬臂式货架立体仓库的结构和存储特点,建立了仓库利用率最大化和仓库稳定性最优化的多目标数学模型,并采用智能算法进行优化分析。仿真试验结果表明了该算法是有效的,也证明了多种群遗传算法比简单遗传算法更适合悬臂式货架立体仓库的货位优化。
    扰动累积下基于机器学习的重调度方式选择
    唐秋华1,2,3;成丽新1,2,3;张利平1,2,3
    2019, 30(04):  472-479. 
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    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    针对扰动累积下重调度方案甄选问题,提出了一种基于数据学习的重调度方式选择方法。利用累积误差时间来量化隐性扰动,用数据反映实时生产加工状况;构建扰动累积下重调度模型,基于遗传仿真获取评价重调度决策的因素、决策标签。分析仿真样本特征,并基于数据特征降维映射,构建基于支持向量机的分类决策模型以学习生产状况与重调度方式的内在联系,从而帮助生产管理者快速制定决策,提高响应速度。实验验证了所建立重调度方式选择框架的合理性和有效性。
    基于近似模型的铣削工艺参数可靠性设计优化
    尚宝平1;闫富宏1;刘高峰2;陈振中3;邱浩波4;李晓科1
    2019, 30(04):  480-485,493. 
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    针对现有铣削工艺参数优化方法未考虑设计参数不确定性,导致优化结果难以满足实际产品性能要求的问题,引入近似模型对铣削工艺参数进行可靠性设计优化。以铣削加工表面粗糙度为目标函数,以最大铣削力小于给定值的可靠度作为约束,综合考虑铣削加工过程中铣削速度和每齿进给量的变动,建立了铣削工艺参数可靠性优化模型,并分别采用Kriging近似和径向基函数近似对铣削表面粗糙度、铣削力与设计变量之间的隐式关系进行近似替代,最后采用Monte Carlo仿真-序列近似规划对模型进行了寻优求解,通过试验对可靠性优化的结果进行了验证。结果表明,该方法可有效地降低铣削加工表面粗糙度,并且可保证加工过程中最大铣削力的可靠度要求。
    先进材料加工工程
    纳米连接过程的分子动力学模拟研究进展
    李红1;袁俊丽1;栗卓新1;TILLMANN Wolfgang2;胡安明1,3
    2019, 30(04):  486-493. 
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    纳米材料因其特有的结构和性能而得到广泛的应用,纳米连接技术也随之发展起来。在纳米加工领域,虽然有很多先进的显微分析手段,但由于实时观察技术的限制,材料的很多现象和行为很难通过实验进行观测和分析,而分子动力学适用于几纳米到几十纳米的三维空间尺度和纳秒以下的时间尺度,同纳米加工领域很多过程的时间尺度和空间尺度保持一致,因此,利用分子动力学模拟纳米材料性能和连接过程原子的动力学行为是可行的。综述了纳米材料(包括纳米多层膜、纳米线、碳纳米管、纳米颗粒)在纳米连接过程以及连接大尺寸材料过程中的分子动力学模拟研究进展,模拟结果与实验结果基本吻合。结合最新研究进展,讨论了分子动力学模拟在纳米连接应用中的存在问题、解决办法和发展趋势。
    基于工业机器人的汽车覆盖件柔性冲孔系统
    尹国涛1;朱政赫2;宫虎1;卢振丰2;雍华山2;刘磊3;何伟3
    2019, 30(04):  494-497,402. 
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    针对汽车覆盖件个性化制孔的需求,提出并实现了一种基于工业六轴机器人和专用冲孔钳的柔性冲孔系统。为了得到准确无干涉的冲孔轨迹,根据冲孔钳的形状特征,提出了一种在二维平面内交互冲孔的路径生成方法。该系统具有较高的灵活性,能够方便调整冲孔的位置和种类。
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    自然启迪技术灵感,仿生提升机动性能——解读《高机动仿生机器鱼设计与控制技术》
    喻俊志;吴正兴
    2019, 30(04):  498-503. 
    摘要 ( )   HTML   PDF (539KB) ( )  
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    英文目次
    2019, 30(04):  504. 
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