滚珠丝杠进给系统动态特性集中质量建模与仿真

为了研究高速滚珠丝杠进给系统的动态特性,提出一种改进的集中质量建模方法,该方法考虑了滚珠丝杠进给系统基座的质量、柔性及进给系统部件间反向间隙对系统动态特性的影响,并完善了滚珠丝杠进给系统集中质量模型等效参数的计算方法。以MAG某加工中心X轴滚珠丝杠进给系统为实验对象,对该集中质量模型建模方法进行实验验证,仿真结果与实测结果具有相同数量的特征频率,且特征频率的误差在5%以内。滚珠丝杠进给系统的仿真分析表明,螺母位置改变引起的进给系统固有频率变化将影响伺服系统的稳定性,滚珠丝杠进给系统中的反向间隙会激励部件产生高频振动,给进给系统带来不利影响。     

考虑摩擦和间隙的柔性滚珠丝杠进给系统建模与分析

为了研究高速滚珠丝杠进给伺服系统的动态特性,提出了一种建立进给系统机械子系统振动模型的混合建模方法,采用带有轴向和扭转自由度的欧拉-伯努利梁单元描述丝杠的轴向、扭转和弯曲振动,采用集中参数方法描述交流伺服驱动子系统和进给系统的其余部件,建立了包含摩擦、间隙非线性因素及外切削力干扰的柔性进给系统模型。实验证明了混合模型能够较准确反映机械系统的振动特性。在此基础上,数值仿真分析表明,低速运动中摩擦和间隙非线性会导致进给系统产生较大的速度波动,在高速运动中机械系统的轴向和扭转振动会导致进给系统不稳定。     

双轴货车悬架参数优化设计

针对双轴货车在良好路面上行驶存在的低频周期性异常振动的问题,基于模态分析方法研究了驾驶室座椅与货箱中心处在轮胎径向跳动激励作用下的振动响应特性。采用正弦扫频激励模拟轮胎径向跳动输入,以座椅处加权加速度均方值与货箱中心处加速度均方值为平顺性评价指标,以装载能力、装配工艺条件与基本振动特性要求为约束条件,建立了悬架系统参数优化模型。最后,对双轴货车实例进行了悬架系统参数优化设计,通过优化前后对比分析,验证了优化模型的有效性。     

基于综合指标的机床滚珠丝杠进给系统动态性能优化

建立了滚珠丝杠进给系统理论动力学模型并对其响应传函特性进行分析,构建了基于数字化模块仿真的滚珠丝杠进给驱动系统集成模型,提出了基于扩缩式控制优化模型的滚珠丝杠进给驱动动态性能优化方法,构建面向综合指标评价的可扩缩式动态性能指标评价函数,根据动态性能优化要求实时建立动态性能综合评价指标函数,通过运动路径规划定义,借助遗传优化算法,实现面向可扩缩式综合指标评价的滚珠丝杠进给驱动系统动态性能优化。通过实验测试与实例分析,验证了前述滚珠丝杠进给系统理论动力学建模、基于数字化模块仿真的滚珠丝杠进给驱动系统集成模型、基于扩缩式控制优化模型的滚珠丝杠进给驱动动态性能优化方法的正确性。     

基于NNFFC的数控机床进给驱动系统动态性能优化

考虑机械传动环节结构柔性对进给驱动系统整体动态性能的影响,首先构建滚珠丝杠进给系统状态空间模型,在此基础上,基于数字化模块仿真,进一步实现与伺服控制系统的集成建模,并通过实验对集成模型进行了验证。在此基础上,鉴于级联控制及其动态特性非线性特征下伺服控制参数最优值并不固定,通过控制参数值优化选取对进给驱动整体动态性能进行优化具有一定的局限性,提出神经网络自适应电流与速度前馈控制设计策略(NNFFC),基于控制参数时变最优参数组合自适应调节与电流速度前馈,对滚珠丝杠进给驱动动态响应性能进行优化,优化后整体进给驱动系统跟随误差由0.252 6降为0.111 5,干扰峰值由0.019降为0.007 0,上升时间由原来的0.128 3 s减少为0.107 5 s。     

基于PSO有限元优化直接进给轴伺服动态特性

优化直线电机驱动的直接进给轴伺服动态特性,对提高进给轴的抗干扰性能和加工产品的精度具有重要作用。基于有限元仿真建模的直接进给轴伺服动态特性研究,应用动刚度频谱图来作为伺服动态特性的评价指标,判断直接进给轴共振点所在频段。应用脉冲激励测试进给轴动刚度的方法,依据测量方法确定了直接进给轴的动刚度频谱图,分析了进给轴在不同有限元优化的伺服参数下对动刚度频谱图的影响。通过有限元优化方法和实验相结合,构建了基于有限元优化的伺服参数下直接进给轴动刚度仿真模型。     

东方红-354拖拉机振动特性研究

为了提高拖拉机操作性能,改善其乘坐舒适性,以拖拉机振动特性检测与分析为突破口,测试了其静态及不同路面条件下的动态振动加速度,并对其强度、分布以及变化规律进行分析。结果表明:在装置静态速度逐渐增大的过程中,排气筒位置和驾驶座底板的振动强度会急剧增加,增速明显高于装置的其他区域;在动态低速状态下,引起拖拉机振动的主要原因是路面不平整;而处于动态高速状态时,振动主要由发动机引起,沙土路面反而起到减振作用。此研究可为拖拉机结构设计和优化研究提供有力的理论依据和技术支持。     

含间隙超精密压力机柔性多连杆机构动力学建模与仿真

建立柔性多连杆机构动力学模型对分析超精密压力机下死点动态精度具有极其重要的作用。传统的超精密压力机多连杆机构动力学模型一直忽略旋转副和球面副间隙以及曲轴和连杆柔性的影响,从而导致分析精度较低。为更准确地分析其动态响应特性,建立了一种考虑旋转副和球面副间隙及曲轴和连杆柔性影响的改进柔性多连杆机构的动力学模型。仿真结果表明,旋转副和球面副间隙的存在对机构的动态响应特性有很大影响;曲轴中心和球铰球心的运动特征主要表现为2个阶段:自由运动和冲击运动。此外,研究了间隙和曲轴输入转速对多连杆机构动态响应特性的影响,得出了随着间隙尺寸的增加,滑块下死点位置上移,滑块的速度和加速度峰值先减小后增加;随着曲轴转速的增加,滑块下死点位置和最大偏差值也逐渐增大,滑块的速度和加速度显著增加。     

粒子群优化算法及其在水轮机调速器PID参数优化中的应用

粒子群优化算法即Particle Swarm Optimization(PSO)是由Kennedy和Eberhart于1995年提出的一种基于群智能(Swarm Intelligence)方法的演化计算(evolutionary computation)技术.通过同时动态调整惯性权重和加速度权重以平衡运算性能,提出改进的PSO算法,利用改进PSO优化算法优化的PID控制规律使得调节系统具有更好的动态调节特性和鲁棒性.     

棉秆粉碎刀具磨损状态监测系统设计与试验

针对棉秆粉碎还田过程中刀具磨损严重且缺少故障监测装置导致工作失效的问题,设计了一种搭载在棉秆粉碎还田机上的智能监测系统。系统以STM32单片机为主控制器,应用多种传感器融合技术,基于机器学习算法实现刀具磨损状态监测。为了解决棉秆粉碎刀具磨损非线性特征信号难以提取的问题,提出了一种融合改进蝴蝶优化算法(IBOA)和支持向量机(SVM)的刀具磨损状态监测方法(IBOA-SVM)。该监测方法以粉碎刀辊转速、左侧振动频率、右侧振动频率作为模型输入特征向量,将刀具磨损状态(正常状态、磨损状态、丢刀状态)作为输出。相较于未优化的SVM算法,通过IBOA算法优化SVM算法的参数,刀具磨损状态的识别准确率由95.61%提高至98.83%。为验证IBOA-SVM模型的有效性,在相同参数设置环境下进行多种模型的重复对比试验,试验结果表明：相较于SVM、PSO-SVM、WOA-SVM、BOA-SVM和CWBOA-SVM 5种模型,IBOA-SVM模型识别准确率平均值有所提升,单次试验的准确率均维持在较高的水平。将IBOA-SVM模型嵌入到监测系统,并进行田间验证试验,试验结果表明设计的刀具磨损状态监测系统在...     

基于结构-整机性能映射模型的机床薄弱件结构优化方法

提出了一种基于结构-整机性能映射模型的机床薄弱件结构优化方法。首先,通过机床动静态特性分析确定薄弱结构部件。其次,提出基于扩展常数自组织选取椭圆基函数（Elliptical basis function,EBF）的结构-动静态性能映射元模型建模方法：对椭圆基函数神经网络进行改进,提出基于扩展常数自组织选取的EBF建模方法,通过扩展系数的自组织选取以确定不同椭圆基函数合理的参与度与重叠性,避免所有椭圆基函数图形偏平或偏尖而影响EBF建模精度;基于改进后的椭圆基函数神经网络构建薄弱件结构-整机动静态性能映射元模型。通过实例样本数据检验得到,所构建的机床实例映射元模型计算结果与实际值之间的误差检验复相关系数均在0995以上,说明了该结构-整机性能映射元模型构建方法的正确性。在此基础上,根据上述薄弱件结构-整机动静态性能映射关系,以整机动静态性能为评价指标,以薄弱结构部件为优化对象,基于多目标优化算法,实现面向机床整机性能的薄弱件结构优化。     

农业机械底盘机械式变速箱虚拟装配

研究了农业机械的机械式变速箱虚拟装配模型建立方法,并实现了其虚拟装配.将虚拟装配模型分为装配零件固有信息和动态信息的对象模型、装配成员之间层次关系的装配树模型、零部件之间配合约束的关系图模型,通过CAD系统与虚拟装配系统之间的模型数据转换方法获取装配模型信息,在虚拟装配系统中建立装配模型.采用基于空间位置和几何约束的自由度分析法,实现了虚拟装配过程中的运动约束.利用虚拟现实软件EON及其二次开发技术,建立虚拟装配模块,实现了某机械式变速箱的虚拟装配过程.     

基于Pareto遗传算法的切削用量优化

针对计算机辅助工艺规划中的切削用量决策问题,提出了一种基于Pareto遗传算法的切削用量优化算法。首先,以切削速度和进给量为优化变量,以切削效率和刀具耐用度为优化目标,通过对约束条件的分析,建立多目标优化模型。其次,改进选择算子,设置非劣解集以保存进化过程中用竞争法构造产生的Pareto最优解,从而保证算法的搜索方向;建立基于小生境技术的排挤机制以提高种群的多样性。然后,采用混合交叉算子和步长变异算子进行基因重组,经过若干次迭代,得到一个均匀分布于Pareto前沿的优化解集。最后,通过实例验证了该算法的可行性和有效性。     

基于C-NCAP的某座椅防挥鞭性能的参数优化

按照C-NCAP的技术要求分析了某款座椅的防挥鞭性能,发现该座椅在挥鞭试验中失分较严重.针对这一情况,对该座椅的靠背刚度、头枕刚度以及调角器参数进行了优化研究.在优化中,进行了优化的拉丁方采样,在获取采样点的基础上构造了设计参数与损伤指标之间的Kriging近似模型,采用NSGA-Ⅱ算法优化该近似模型各参数值,最后通过madymo软件仿真确定优化的有效性.仿真结果表明,在合理的优化参数下,该座椅可在C-NCAP的鞭打试验中得到满分,防挥鞭性能得到较大改善.     

基于工序能力指数的零件选配优化模型

建立了基于工序能力指数的零件选配优化模型，通过提高工序能力来相应地提高选配精度，从而使选配工序趋向柔性化，降低废品率，提高生产效率和装配质量。在降低选配工序成本的基础上，通过Markov链随机状态的过程描述了选配公差等指标，构建了选配精度、公差和工序能力指数间的工序能力指数最大及选配工序成本最小化的多目标约束模型，并使用序列无约束最优化技术SUMT对基于动态随机多目标规划的选配约束非线性模型进行优化求解，最后通过实例对该模型的有效性给予了验证。     

基于改进差分进化算法的无功优化

电力系统的无功优化问题是一个复杂的多目标、多约束、非线性的混合整数优化问题,针对基本差分进化算法易陷入局部最优解、收敛速度慢的缺点,提出一种新的改进差分进化算法。该算法通过动态交换、多群体分组和调节自适应参数的方式,增强个体间的信息交换,保持解的多样性,进而实现跳出局部最优解的目的。在此基础上,将该算法应用于电力系统的无功优化中,对IEEE 57节点测试系统进行无功优化仿真,证明该改进差分进化算法是求解电力系统无功优化问题的一种有效工具。     

无级变速器速比控制阀动态性能仿真与优

提出了一种基于改进粒子群优化算法的无级变速器速比控制阀动态性能优化方法.首先通过机理分析的方法建立了速比控制阀的动态模型;然后根据无级变速器速比控制阀的使用要求,在考虑响应时间、超调量及节能等指标的基础上,确立了一个综合的优化目标函数;最后根据确立的目标函数,结合仿真模型,通过改进的粒子群优化算法对速比控制阀的结构参数进行了优化.试验结果表明经过优化的速比控制阀各项动态性能指标均优于原型阀,其中压力上升时间缩短了100ms,超调量下降了0.05MPa,更适用于无级变速器.