当期目录

2023年 第34卷 第21期    刊出日期：2023-11-10
上一期   
版权页和目次
版权页和目次
2023, 34(21):  0. 
摘要 ( )   PDF (313KB) ( )  
相关文章 | 计量指标
机械基础工程
考虑轮胎非线性的横摆角速度计算与车辆稳定性控制
闵德垒, 童汝亭, 危银涛
2023, 34(21):  2521-2530.  DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2023.21.001
摘要 ( )   PDF (7794KB) ( )  
参考文献 | 相关文章 | 计量指标
基于非线性轮胎模型提出横摆角速度的一种准确计算方法，并将其用于车辆稳定性控制。轮胎的非线性采用刷子模型进行表征，通过摄动分析得到等效稳定性因数，进而得到稳态横摆角速度的精确解析解。对解析解存在性的分析表明轮胎非线性会对车辆稳定性产生影响。实车试验和基于车辆模型的控制仿真表明，考虑轮胎非线性可有效提高作为目标参量的稳态横摆角速度的计算精度，提高车辆稳定性的控制效果。
精密电铸模芯厚度均匀性的调控
杨忠豪, 蒋炳炎, 马志高, 杨迪, 张露,
2023, 34(21):  2531-2539.  DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2023.21.002
摘要 ( )   PDF (10085KB) ( )  
参考文献 | 相关文章 | 计量指标
阴极边缘的电场分布不均匀导致模芯边缘的沉积速率高，严重降低电铸模芯的厚度均匀性。在屏蔽挡板工艺基础上，创新性地设计了具有侧边凹槽的阴极夹具。研究表明，沉积层厚度为0.1 mm时，采用该阴极夹具，在屏蔽挡板情况下的厚度不均匀性仅为4.3%，在无屏蔽挡板情况下的厚度不均匀性为16.5%。基于屏蔽挡板和侧边凹槽屏工艺，电铸成形了厚度1.1 mm、不均匀性小于8.0%的精密注射模芯。
一种新型大转角弱耦合并联髋关节外骨骼的设计及分析
徐继龙, 刘福才, 牛云展
2023, 34(21):  2540-2547.  DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2023.21.003
摘要 ( )   PDF (7047KB) ( )  
参考文献 | 相关文章 | 计量指标
为解决并联髋关节外骨骼工作空间小、正运动学建模困难、控制复杂的问题，设计出一种具有大转角、弱耦合特性的生物融合式髋关节外骨骼。开展了二级移动副详细结构的设计，得到了计算沟槽坡度的表达式。采用封闭矢量法推导了人-机复合体的位置正解与逆解，对逆解进行求导，得到了人-机复合体的逆雅可比矩阵。性能分析表明，人-机复合体具有运动范围大、内部无奇异、力传递性能良好、便于控制的优势。
时滞金属切削系统颤振的研究进展
任勇生, 姚东辉, 张金峰
2023, 34(21):  2548-2567,2576.  DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2023.21.004
摘要 ( )   PDF (9923KB) ( )  
参考文献 | 相关文章 | 计量指标
金属切削系统通常带有鲜明的时滞特征。颤振是广泛存在于金属切削加工过程的一种高度复杂动力学现象，而颤振预测是实现稳定切削的前提。从切削系统颤振预测的理论、在线监测方法，以及各种影响因素等方面对金属切削动力学研究的进展进行评述，简要介绍了不同材料在机床结构动力学设计中的应用研究进展，指出了存在的问题及其今后的研究方向。
爆炸载荷下实验舱功能梯度防爆结构的性能
陈清华, 吕可, 王德俊, 王建刚, 王建业, 冯鹏
2023, 34(21):  2568-2576.  DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2023.21.005
摘要 ( )   PDF (10860KB) ( )  
参考文献 | 相关文章 | 计量指标
为提高大型环境实验舱防爆门的抗爆炸冲击性能，基于变梯度负泊松比蜂窝芯层，通过引入拉胀内凹六边形蜂窝结构，设计了一种新型双功能梯度芯层。运用ABAQUS软件综合分析了不同梯度芯层对冲击载荷下防爆门的压溃模式和能量吸收特性的影响，着重探讨了不同爆炸载荷下前后面板挠度和芯层压缩量的变化。研究结果表明，通过合理配置方向梯度和同心梯度，可以提高比吸能并使芯层达到更为理想的变形模式；优化后的防爆门前面板挠度降低了23%～26.7%，吸能能力比单一梯度芯层提高了64.6%～83.6%。
低寄生位移柔性平行微夹持器拓扑优化设计
汪启亮, 刘通, 李永起, 魏健鸣, 徐美娟, 洪永烽
2023, 34(21):  2577-2584,2591.  DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2023.21.006
摘要 ( )   PDF (6980KB) ( )  
参考文献 | 相关文章 | 计量指标
针对压电驱动柔性微夹持器在夹持过程中易产生旋转和滑移现象，不能很好地实现稳定夹持的问题，采用连续体结构拓扑优化方法设计了柔性微夹持器。采用固体各向同性材料惩罚模型拓扑描述方法，将输出位移与输入位移比最大、旋转角度最小、寄生位移最小和末端刚度作为优化目标。使用分层序列法将拓扑优化问题分为两个阶段，建立了柔性平行微夹持器的拓扑优化设计模型，用优化准则法求解得到低寄生位移柔性平行微夹持器，与未抑制旋转角度和寄生位移的微夹持器进行仿真对比，验证了算法的有效性。加工微夹持器并测得单位寄生旋转和相对寄生位移分别为0.001 384 27 mrad/μm和0.7%，具有较低的寄生位移和旋转角度，能够实现平行夹持，验证了设计的有效性。
双转台五轴机床旋转轴位置无关几何误差的辨识
梁小冰, 卢耀安, 王成勇,
2023, 34(21):  2585-2591.  DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2023.21.007
摘要 ( )   PDF (5263KB) ( )  
参考文献 | 相关文章 | 计量指标
旋转轴的位置无关几何误差（PIGEs）是影响五轴机床加工精度的重要因素。以AC双转台五轴机床为研究对象，提出一种基于差分演化算法的旋转轴PIGEs辨识方法。首先，建立机床旋转轴PIGEs和球杆仪杆长变化的关系模型，使用已有的辨识方法获得机床旋转轴PIGEs初始解，然后定义优化目标函数，通过差分演化算法整体优化求解旋转轴PIGEs，提高旋转轴PIGEs辨识准确性。实验与仿真的结果表明提出的旋转轴PIGEs辨识方法可有效提高辨识准确性。
基于流固耦合的介入机器人诊疗时血流动力学分析
朱宗铭, 季苏强, 王浩, 唐蒲华, 梁亮
2023, 34(21):  2592-2599.  DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2023.21.008
摘要 ( )   PDF (7787KB) ( )  
参考文献 | 相关文章 | 计量指标
采用考虑血液流动和血管变形的双向流固耦合方法，并结合机器人管内脉动流体流场测量系统，研究了介入机器人在血管内不同高度移动时的血流特性。结果表明：脉动血流中，介入机器人管内运行高度对血流流线、血压和管壁剪切应力等影响较小，但均远大于无介入机器人时的参数值。弹性血管模型的血流动力学参数均小于刚性血管模型的对应参数。机器人介入时，最大血流速度为0.48 m/s，最大血压为119.3 Pa，数值计算结果与实验测量结果的分布趋势相似。
智能制造
基于复合规则和强化学习的混流装配线调度方法
郭具涛, 吕佑龙, 戴铮, 张洁, 郭宇
2023, 34(21):  2600-2606,2614.  DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2023.21.009
摘要 ( )   PDF (3348KB) ( )  
参考文献 | 相关文章 | 计量指标
针对混流装配线的平衡与排序问题，提出了一种基于复合规则和强化学习的智能调度方法。根据数学模型，设计了平衡规则库与排序规则库，提出了规则加权组合的近端策略优化（PPO）算法，并利用具有Actor-Critic训练流程和优先经验回放机制的强化学习过程，实现了复合规则权值参数的调控优化，生成了平衡与排序方案。所提方法与PPO+单一规则算法、复合规则和遗传算法的对比实验验证了所提方法的有效性。
一种基于动态残差的自适应鲁棒无迹卡尔曼滤波器定位算法
许万, 程兆, 夏瑞东, 陈汉成
2023, 34(21):  2607-2614.  DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2023.21.010
摘要 ( )   PDF (5703KB) ( )  
参考文献 | 相关文章 | 计量指标
针对标准无迹卡尔曼滤波（UKF）定位算法无法满足移动机器人在不平整地面运动时高精度定位要求的问题，结合抗差估计理论，提出了一种自适应鲁棒无迹卡尔曼滤波器（ARUKF）定位算法。ARUKF根据动态残差对UKF的预测值进行抗差自适应调整，减小了外部干扰对系统预测值的影响，提高了系统的精度与鲁棒性，通过减少采样过程的运算量加快了运算，并提高了系统实时性。仿真和现场测试结果表明，相较于UKF算法和基于Sage-Husa的改进UKF算法，ARUKF算法对不平整地面产生的扰动能更快收敛，具有更加优异的精度、鲁棒性和实时性，平均距离误差小于2 mm，平均角度误差小于0.016 rad，可以满足更苛刻的建筑施工现场放线要求。
可持续制造
复杂下料工艺约束下的二维不规则零件优化排样方法
吴电建, 张三强, 杨光友,
2023, 34(21):  2615-2621.  DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2023.21.011
摘要 ( )   PDF (7492KB) ( )  
参考文献 | 相关文章 | 计量指标
针对二维不规则零件下料生产线原材料利用率不高、作业效率较低等问题，提出一种复杂下料工艺约束下的二维不规则零件优化排样方法。以最大化原材料利用率为优化目标，建立了二维不规则零件下料问题的数学模型，利用一种图形碰撞算法实现零件的定位，提高了原材料利用率。通过零件图形的平移、旋转、镜像等操作动态构造排样单元，提高了连续切割和零件自动码垛的作业效率。算例对比分析验证了该方法的可行性和有效性。
微量润滑变角度高速铣削碳纤维增强复合材料的加工性能与材料去除机理
张立峰, 张晓光
2023, 34(21):  2622-2628.  DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2023.21.012
摘要 ( )   PDF (9036KB) ( )  
参考文献 | 相关文章 | 计量指标
采用正十二边形切削轨迹方法研究了碳纤维增强复合材料（CFRP）的高速切削性能，重点研究了冷却润滑条件、纤维切削角、切削速度和顺/逆铣对材料加工性能的影响，揭示了典型纤维切削角下的材料去除机理。研究表明：使用聚晶金刚石铣刀沿等差为30°的切削角侧铣单向CFRP时，法向切削力Fn和切向切削力Ft均遵循一个特定的规律。相较于顺铣，逆铣时的Fn最大减小25%，Ft最大减小40%，表面粗糙度Sa减小10%～35%。相较于干切削，纳米流体微量润滑切削下的Ft减小约20%，切削温度降低约40%。
增材制造
基于点云曲面的定角度自动铺丝路径规划
姜世阔, 王小平, 汪凯, 金将
2023, 34(21):  2629-2636,2645.  DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2023.21.013
摘要 ( )   PDF (6113KB) ( )  
参考文献 | 相关文章 | 计量指标
研究了点云曲面自动铺丝路径规划，提出了使用移动最小二乘投影法投影初始路径的直接投影法。对点云切片法加以改进，提出了点云投影切片法。利用三次B样条插值算法拟合投影点生成初始路径，并提出弦长细分投影的等距偏移算法。针对偏移路径无法到达曲面边界的问题，提出基于路径样条线末端延伸的边界处理方法。最后通过CATIA的逆向工程模块实现了算法的可视化，建立了三维建模软件与路径规划算法的系统关系。
数字光处理制备的柔性点阵结构疲劳寿命预测
王炜, 纪小刚, 方创, 牛国法
2023, 34(21):  2637-2645.  DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2023.21.014
摘要 ( )   PDF (13071KB) ( )  
参考文献 | 相关文章 | 计量指标
针对复杂点阵结构在使用中缓冲减振能力的可靠性问题，提出一种基于Brown-Miller模型的点阵结构疲劳寿命预测方法。以3种单胞周期性扩展的点阵结构为研究对象，通过数值模拟和疲劳试验预测了点阵结构疲劳寿命；深入分析了单胞构型和相对密度对幂律参数的影响，构建了相对密度与疲劳强度的预测模型。研究结果表明，点阵结构的S-N曲线高度符合幂律关系；幂律系数受单胞构型与相对密度共同作用，但指数不受相对密度的影响，而依赖于单胞构型。
英文目次
英文目次
2023, 34(21):  2646. 
摘要 ( )   PDF (399KB) ( )  
相关文章 | 计量指标
上一期