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    1. 基于母板滑动策略的大理石板材排样算法
    郭保苏, 王永春, 马健明, 孙万诚, 王世运, 黄传真
    中国机械工程    2025, 36 (10): 2343-2350.   DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2025.10.023
    摘要460)   HTML0)    PDF(pc) (2643KB)(79)    收藏

    为了解决大理石板的下料问题,确保成品矩形板材的纹理和色差一致,同时提高材料的利用率,采取轮廓提取算法对大理石母板可排样区域进行轮廓提取,提出了基于母板滑动策略的矩形件排样方法。采用齐头切约束下的最低水平线算法构建样件域,提出融合人工蜂群算法和黑寡妇算法的混合算法(ABWO)对样件域进行优化。通过母板在样件域中进行滑动与旋转寻优,以母板填充率作为评价指标,实现了最优排样方案的高效求解。实验结果表明:在单一规格矩形的排样实验中,所提方法排样时间缩短90%以上,排样填充率与传统方法相当,排样结果满足一刀切约束,有利于后续切割下料;非单一规格矩形排样实验中,采用ABWO算法对零件排入顺序进行优化,样件域填充率提高5%。结合母板滑动策略,最终排样填充率与传统排样方法相比提高了3%。

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    2. 不确定服役环境下废旧零部件损伤-质量状态映射模型
    郭洪飞, 钟方, 任亚平
    中国机械工程    2025, 36 (10): 2351-2358.   DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2025.10.024
    摘要460)   HTML1)    PDF(pc) (1112KB)(76)    收藏

    服役环境的不确定性使得废旧零部件的质量评估变得复杂。提出了一种基于Dirichlet分布的损伤-质量状态映射模型,该模型通过分析废旧零部件失效行为来确定主要失效特征,采用多项分布对零部件损伤量数据进行数学抽象,选取Dirichlet分布作为先验概率分布,结合贝叶斯公式更新得到后验分布参数,从而获得将损伤量数据映射到不同质量等级的后验概率期望值。进一步,引入D-S证据理论融合损伤信息来综合评估废旧零部件质量状况。为了验证模型的可行性和有效性,以废旧蜗轮蜗杆为案例研究对象,并与现有方法进行对比,实验结果显示,该模型在预测精度和泛化能力上具有优势。

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    3. 基于拆卸信息提取的多零件堆叠结构设备动态干涉分析方法
    王云帆1, 2, 朱利斌1, 2, 崔创创1, 2, 黄海鸿1, 2
    中国机械工程    2025, 36 (06): 1269-1279.   DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2025.06.014
    摘要573)      PDF(pc) (7557KB)(120)    收藏
    针对设备多零件堆叠结构导致零件拆卸干涉检测效率与精度低的问题,提出一种基于拆卸信息提取的多零件堆叠结构设备动态干涉分析(DIA)方法,以提高拆卸信息获取的准确性、缩短零件拆卸时间。通过包容盒与实体相交两阶段干涉检测,提取设计模型中的拆卸信息并将其量化为优先矩阵;结合装配体与零件的双坐标系变换,精确提取动态变化的拆卸信息。为验证该方法的可行性与有效性,通过CAD设计模型实验,分别获得DIA与传统干涉检测方法生成的优先矩阵,并以此作为结构拆卸约束信息,输入蝴蝶遗传新型混合优化算法寻优以获得最优拆卸序列。实验结果表明,DIA生成优先矩阵的准确性比传统方法提高了28.57%,所获最优拆卸序列的拆卸时间缩短了3.31%。
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    4. 考虑同轴度的汽车发动机曲轴孔镗削工艺参数节能优化
    张登永, 李聪波, 吴少卿, 张友, 李承远
    中国机械工程    2025, 36 (06): 1280-1289.   DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2025.06.015
    摘要630)      PDF(pc) (9776KB)(122)    收藏
    针对汽车发动机曲轴孔镗削加工后的同轴度值过大甚至超差,以及加工过程能效低等问题,开展了考虑同轴度的汽车发动机曲轴孔镗削工艺参数节能优化研究。分析了曲轴孔镗削同轴度影响因素,并基于有限元法和支持向量机回归算法建立了同轴度值预测模型;分析了曲轴孔镗削加工能耗特性,建立了以比能和最大同轴度值为目标的曲轴孔镗削加工工艺参数优化模型,并利用改进的多目标蜻蜓算法进行求解,确定了平衡能效和同轴度的最优工艺参数组合。案例研究表明,优化后最大同轴度值减小了10.81%,比能降低了4.61%,验证了优化模型的有效性。
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    5. 基于缸径与流量匹配的高空作业平台飞臂液压系统节能设计
    刘宇超1, 习毅1, 张宇效2, 戴巨川1, 贺乐君1, 夏虎强2
    中国机械工程    2025, 36 (06): 1290-1299.   DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2025.06.016
    摘要666)      PDF(pc) (7613KB)(119)    收藏
    针对高空作业平台飞臂液压系统效率很低的问题,提出了通过匹配飞臂液压缸缸径和泵的输出流量来降低液压系统能耗的新方法。建立了飞臂机构负载的数学模型,采用AMESim软件建立了高空作业平台飞臂液压系统的仿真模型,在通过实验验证仿真模型准确性的基础上,计算了各设计方案的能耗情况。研究结果表明:在保证飞臂液压系统执行机构负载和输出速度均不变的前提下,通过匹配飞臂液压缸缸径和泵的流量,避免负载敏感泵工作在小排量区,可有效提高液压系统的工作效率,优化后飞臂液压系统整体的工作效率提高了4.6%。
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    6. 复合材料尾门结构的拓扑参数一体化轻量化设计
    成艾国1, 王超1, 陆日进2, 何智成1, 于万元3
    中国机械工程    2024, 35 (10): 1824-1833.   DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2024.10.012
    摘要839)      PDF(pc) (14874KB)(158)    收藏
    以某新能源车型的尾门为研究对象,结合注塑长玻纤增强复合材料,提出了一种结构拓扑参数一体化轻量化设计方法,并为尾门性能仿真和优化设计分别建立了联合仿真和常规仿真模型,提高了仿真精度和优化效率。首先,基于常规仿真模型通过三步式结构概念设计优化并重新设计了复合材料尾门结构。然后,建立了用于后续多目标优化的联合仿真模型,并通过样件试制和性能试验进行了验证。最后,利用带精英策略的非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)对尾门的筋条厚度、关键位置厚度、截面尺寸进行了详细优化。优化后的复合材料尾门质量比原钢制尾门减小了27.2%,同时尾门扭转刚度、横向刚度、弯曲刚度及自由模态满足应用要求。
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    7. 考虑切削能耗和表面质量的碳纤维增强树脂基复合材料加工工艺参数优化决策
    鄢威1, 3, 王欣怡2, 3, 张华3, 朱硕2, 3, 江志刚2, 3
    中国机械工程    2024, 35 (10): 1834-1844.   DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2024.10.013
    摘要1098)      PDF(pc) (4698KB)(145)    收藏
    碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)二次加工能耗与质量的影响要素相比于传统材料加工更为复杂,导致现有相关经验公式难以适用。基于此,以CFRP二次加工的切削力分析为切入点,对考虑能耗和质量的CFRP加工工艺参数优化决策问题开展研究。首先分析纤维方向角对CFRP加工形式的影响,推导了切削力模型;然后建立了以切削三要素和纤维方向角为变量,以切削能耗和表面粗糙度为目标的多目标优化模型,并提出了多样化突变驱动的粒子群优化算法(DM-PSO)与层次分析法(AHP)集成的工艺参数优化决策方法;最后通过铣削试验设计验证了上述模型和方法的可行性和优越性。
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    8. 数控铣床低碳高质建模及工艺参数优化
    李泽亚1, 罗敏1, 张超勇2, 徐金瑜1
    中国机械工程    2024, 35 (10): 1845-1851.   DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2024.10.014
    摘要827)      PDF(pc) (1871KB)(203)    收藏
    针对数控铣床生产过程中工艺参数不合理导致碳排放量高、表面质量差等问题,提出了一种面向低碳高质的数控铣床工艺参数优化方法。分析了铣削过程碳排放因素,给出碳排放效率、表面粗糙度和加工时间的目标函数,构建基于灰狼算法改进支持向量回归的数控铣床碳排放效率和表面粗糙度预测模型。以主轴转速、进给速度和切削宽度为优化变量,采用改进白鹭算法进行切削参数优化,获得了低碳高质高效工艺参数Pareto前沿解,通过熵权逼近理想解排序法选择合适的工艺参数。搭建了数控铣床碳排放监测实验平台,实验结果验证了所提方法的可行性和有效性。
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