浅谈表面粗糙度对零件使用性能的影响及其评定数值的选取方法

表面粗糙度是指零件被加工表面上具有的较小间距和峰谷所组成的微观几何形状特性。它反映的是零件被加工表面上的微观几何形状误差,主要由加工过程中刀具和零件表面间的摩擦、切屑分离时表面金属层的塑性变形以及工艺系统的高频振动等原因形成的,对机械零件的使用性能有着很大     

基于灰色关联和主成分分析的车削加工多目标优化

采用田口方法构建以切削速度、进给速度和切削深度为设计变量,以表面粗糙度、切削力和刀具磨损为输出特性指标的车削试验模型,基于灰色关联和主成分分析对车削加工进行多目标优化,灰色关联度计算中的权重系数由输出特性指标的主成分分析获取.钛合金车削加工参数最优的水平组合为A3B1C1,即切削速度为240 m/min、进给速度为0.10 mm/r、切深为0.15 mm,此时表面粗糙度为0.168 μm,切削力为163.636 N,刀具磨损为0.129 mm.     

基于相轨迹的机组阻尼系数最小二乘量化方法

水电机组的负阻尼特性是诱发水电主导电力系统超低频振荡的内在原因，准确高效地量化机组的阻尼系数对超低频振荡主导机组的定位与控制至关重要。针对现有非线性系统机组阻尼量化方法难以兼顾操作简便性与计算准确性的问题，依据阻尼转矩理论分析单机和多机系统的阻尼特性，提出了一种新的阻尼系数快速量化方法，一方面将阻尼的量化结果与理论值对比验证方法的计算精度，另一方面利用多机系统超低频振荡实验分析与实际电站的测量数据计算验证方法的有效性。结果表明方法准确、简单，可为强非线性系统的阻尼研究与超低频振荡时机组阻尼的在线评估提供有效的技术手段。     

基于冗余联动的六轴联动数控机床加工轨迹误差优化

针对数控机床实际加工轨迹与理论轨迹存在误差的现象,提出利用六轴联动数控机床冗余联动特点优化该误差的方法。建立了一类六轴联动数控机床的运动学模型,并研究了其冗余联动特点。根据刀具接触点运动规律,以冗余旋转联动轴的运动优化刀具中心点运动轨迹误差和刀具轴线转动轨迹误差,从而实现加工轨迹误差的优化。在实际六轴联动数控机床上进行了抛光加工实验,通过应用所提出的轨迹误差优化算法,减小了抛光过程中的加工轨迹误差,降低了工件表面粗糙度,且保证加工后表面具有较高的均匀一致性,提高了抛光表面质量,从而验证了所提出方法的有效性。     

高速铣削刀具悬伸量的优化方案探讨

本文通过对刀具不同悬伸量条件下的高速加工试验,研究了悬伸量对高速铣削过程中切削力、刀具磨损、工件表面粗糙度的影响,在此基础上提出了高速铣削刀具悬伸量的优化方案,研究对降低高速铣削加工的综合成本,提高刀具使用寿命,改善工件的加工质量具有重要的意义。     

机械精密加工技术的现状与应用分析

超精密加工就是在超精密机床设备上,利用零件与刀具之间产生的具有严格约束的相对运动,对材料进行微量切削,以获得极高形状精度和表面光洁度的加工过程。当前的超精密加工是指被加工零件的尺寸精度高于0．1μm,表面粗糙度小于0．025μm,以及所用机床定位精度的分辨率和重复性高于0．01μm的加工技术,亦称之为亚微米级加工技术。     

基于卷积神经网络的工件表面粗糙度等级识别

为解决零件表面粗糙度等级识别困难的问题。构建一套显微镜CCD图像采集系统,获取了不同表面加工类型和不同粗糙度值的零件表面图像。设计用于粗糙度等级识别的深度卷积神经网络,采用已知粗糙度等级的图像及其对应的粗糙度标签对网络进行训练。通过车削、平铣、立铣、平磨、磨外圆、研磨6种表面加工工艺来验证该方法。并且研究了不同放大倍数和不同光照强度对于识别结果的影响,确定了每种加工方式适宜的放大倍数和光照强度。实验证明所提出的粗糙度测量模型能以较高的准确率识别出零件表面粗糙度等级。     

车刀刀尖半径补偿的应用研究

为提高刀尖强度、降低加工表面粗糙度,在切削加工中车刀刀尖处通常制有一圆弧过渡刃,而过渡刃的存在会使刀具实际切削位置与理论切削位置不同,导致加工精度下降.介绍加工圆锥面和圆弧面的误差分析与偏置值计算方法,利用车刀半径补偿功能对刀具圆角半径进行补偿,进而提高加工精度.     

快速卷扬式启闭机液压阻尼调速器的应用

为解决离心调速器运行存在反复振荡、摩擦片易发热烧损等问题,将液压启闭机速度控制原理运用于快速卷扬式启闭机,采用液压阻尼调速器改进卷扬式启闭机的调速装置,论述液压阻尼调速器速度控制原理,建立调速器流体力学模型,推导流量及阻尼力矩计算公式.对QPK-2×160kN卷扬式启闭机安装2种调速器进行试验分析,结果表明:流量控制主要与阻尼孔的直径有关,阻尼力矩与阻尼孔面积的平方成反比例关系;阻尼力矩随阻尼器输入角速度的增大而增大;采用液压阻尼调速器具有良好的阻尼特性,能吸收负载振动、冲击,缩小扭矩和转速振荡的时间和范围,仅需经过2～3次振荡吸收便可实现扭矩平衡,防止设备共振,改善系统平顺性和稳定性,增加启闭机可靠性,使闸门能够匀速下降,延长其使用寿命,扩大快速卷扬式启闭机使用范围.     

快速卷扬式启闭机液压阻尼调速器的应用

为解决离心调速器运行存在反复振荡、摩擦片易发热烧损等问题,将液压启闭机速度控制原理运用于快速卷扬式启闭机,采用液压阻尼调速器改进卷扬式启闭机的调速装置,论述液压阻尼调速器速度控制原理,建立调速器流体力学模型,推导流量及阻尼力矩计算公式.对QPK-2 ×160 kN卷扬式启闭机安装2种调速器进行试验分析,结果表明:流量控制主要与阻尼孔的直径有关,阻尼力矩与阻尼孔面积的平方成反比例关系;阻尼力矩随阻尼器输入角速度的增大而增大;采用液压阻尼调速器具有良好的阻尼特性,能吸收负载振动、冲击,缩小扭矩和转速振荡的时间和范围,仅需经过2～3次振荡吸收便可实现扭矩平衡,防止设备共振,改善系统平顺性和稳定性,增加启闭机可靠性,使闸门能够匀速下降,延长其使用寿命,扩大快速卷扬式启闭机使用范围.     

比例电磁阀开环-闭环复合控制算法

以比例电磁阀为研究对象,以快速建立具有良好性能的通用控制算法为目标,以充分利用电磁阀的响应特性为途径,提出了将开环控制和闭环控制相结合的开环-闭环复合控制算法,论述了控制算法的模型结构和设计过程。不同于将误差作为唯一输入的常规控制算法,复合控制算法同时将目标值和误差作为控制器的输入。以电磁阀响应特性实验为基础,根据电磁阀的稳态特性建立开环控制表,消除系统的稳态非线性;根据电磁阀的瞬态特性设计了闭环控制器和滞后特性预估修正模块,降低了模型误差和滞后特性的影响,提高了动态响应性能。实验结果验证了复合控制算法的控制精度、响应速度和鲁棒性。     

电液比例负载口独立控制系统压力流量控制策略

介绍了电液比例负载敏感负载口独立控制系统组成结构和工作原理,建立了该系统的数学仿真模型;针对执行元件的不同工况,分别设计了基于计算流量反馈的速度控制器和基于压力闭环控制的压力控制器,实现了系统的压力流量复合控制;仿真和实验结果表明,该控制系统有较高的速度控制精度和良好的节能效果。通过变参分析,研究负载口独立阀单元频响和阻尼及死区对系统控制性能的影响,为负载口独立阀单元的开发和应用提供理论指导。     

水田植保机自主作业滑模抗干扰路径跟踪方法

为解决无人化水田植保机在田间作业时上线速度慢、精度不高和抗干扰能力差的问题,提出了一种基于快速幂次趋近律和全局滑模控制的水田植保机路径跟踪控制方法。首先建立了含有滑移干扰项和航向角干扰项的水田植保机四轮异相位转向运动学模型,提出了一种基于全局滑模控制和快速幂次趋近律的直线作业跟踪转向控制算法,解决了滑模控制算法的抖振和趋近模态对干扰敏感的问题,使用Lyapunov判据检验了算法的收敛性。使用Matlab建立了仿真模型,对算法进行了仿真,相比基于指数趋近律和等速趋近律的滑模控制算法,本文算法的快速性更好。实际作业实验结果表明,该方法直线跟踪横向偏差绝对值最大为0.0778m,能够有效提高自主导航控制系统的稳定性和快速性。     

果园风送喷雾机出风口风场CFD建模与试验

塔式果园风送喷雾机是目前普遍使用的果园喷雾机,塔式结构易产生旋转和不规则的垂直气流,导致喷雾机出风口两侧风场分布不对称,且分布规律不易预测。为探究适用塔式果园风送喷雾机出风口风场建模方法,本研究基于喷雾机出风口风场计算流体动力学（Computational Fluid Dynamics,CFD）建模方法,提出了用户定义函数（User-Defined Function,UDF）分段式三维风速入口边界条件设置方法,并研究了湍流模型和计算域尺寸对喷雾机CFD风场模拟结果的影响特性。采用Fluent软件,建立了三种CFD模型：模型一以11个区域的平均风速作为边界条件;模型二采用UDF分段式三维风速入口作为边界条件;为进一步研究计算域尺寸对风场模拟的影响,建立了小计算域尺寸的模型三。三种模型均采用基于雷诺时均控制（Reynolds-Averaged Navier-Stokes,RANS）方程的k-\epsilon湍流模型和k-\omega湍流模型进行风场计算。为了验证模型的可靠性,设计了空间风场立体测量系统,实现了精确快速空间风速测量。验证结果表明,Standard k-\epsilon、Realizable k-\epsilon、BSL k-\omega和SST k-\omega湍流模型较适合风场CFD建模,其中Standard\text{?}k-\epsilon湍流模型运算结果最优,模型决定系数R²为0.81。基于UDF分段式三维风速入口边界条件设置方法不仅提高了仿真结果的准确性（提高了5%）,而且降低了计算的复杂性。在其他参数设置相同的情况下,大尺寸计算域模型的性能略优于小尺寸计算域。实际建模过程中建议根据计算机计算能力、仿真的实际要求设置合适的计算域尺寸。本研究结果可为喷雾机出风口风场CFD建模方法提供参考。     

重型混合驱动车辆换挡过程主动调速控制技术

混合驱动车辆由于具有多个动力源从而使主动调速控制难度增大。研究了减小换挡操作元件操作冲击的主动调速控制算法,提出了采用双环控制结构的主动调速控制。该算法包括两个层次的转速调节：外环的换挡制动器/离合器主、被动端速差调节采用增量式PID控制;内环的发动机、电动机、发电机部件的目标转速调节采用模糊控制。通过开发的混合驱动控制器ECU对算法进行了在线台架试验标定与验证。试验结果表明,设计的主动调速控制方法实现了调速部件的协同控制,可以保证换挡过程快速、平顺地完成,换挡时间与冲击度等指标符合系统要求。     

四象限工况单双泵控差动缸控制性与效率对比

针对单泵控差动缸闭式系统需要补油单元及在负载方向频繁变化下运行速度波动的问题,提出了一种以液压蓄能器为低压油箱、单伺服电机驱动双定量泵的变转速双泵控差动缸闭式系统及其控制方法。分析了变转速单泵和双泵控差动缸闭式系统在四象限工况下的运行原理。在Matlab/Simulink中建立了液压挖掘机工作装置机构模型、单泵和双泵控差动缸闭式系统模型、速度开环和速度前馈加闭环的控制系统,并对所构建的双泵控差动缸模型进行了局部试验验证。以斗杆速度和铲斗空载为输入,通过仿真对单泵和双泵控缸闭式系统在挖掘机斗杆液压缸四象限工况下的控制性和效率进行了对比分析。结果表明,所提出的采用速度前馈加闭环控制的双泵控差动缸闭式系统,虽然总效率较单泵控差动缸闭式系统降低了4个百分点,但实现了差动缸流量的平衡,解决了由四象限工况造成的速度波动问题,且最大位移误差仅为4mm,系统及其控制方法对于差动缸的四象限工况运行是切实可行的。     

给定速度需求的移动机器人路径跟踪控制与实验

针对轮式移动机器人给定速度需求的非连续路径跟踪控制问题,将其转换为满足速度约束的轨迹规划和轨迹跟踪控制。首先,针对给定速度需求的路径跟踪问题,以运行时间和能量为优化目标,给定的路径和速度为约束条件,采用五次Bezier样条方法优化得到了满足需求的连续光滑轨迹。其次,利用轮式移动人系统的微分平坦特性,采用微分平坦方法设计前馈控制器;然后,将轮式移动机器人运动学模型在前馈控制的平衡点处进行一阶泰勒展开,得到了线性时变的误差模型,并通过定义新的状态变量,设计了具有Lyapunov稳定性的误差反馈控制器。结合前馈控制和反馈控制得到了二自由度轨迹跟踪控制器。同时将泰勒展开的高阶项考虑为有界的扰动输入,在输入到状态稳定性框架下证明了控制系统的鲁棒稳定性;最后,通过Pioneer 3-dx轮式移动机器人进行了实验验证,实验结果表明,提出的算法能够满足给定速度需求的非连续路径的跟踪控制需求。     

无人驾驶模式下电液复合转向系统高鲁棒性控制策略

针对重型车辆电液复合转向系统（Electro hydraulic hybrid steering system,EHHS）无人驾驶模式下的转向跟踪控制问题,首先建立了考虑EHHS系统参数不确定性及外界干扰影响的转向系统完整非线性动力学模型;然后提出了一种自适应双闭环转向跟踪控制策略,外控制环设计参数自适应率,以有效适应模型参数摄动,采用改进滑模控制计算期望转向力矩,内控制环则利用PI控制转向电机电流,实现对期望转向力矩跟踪;最后利用Matlab/Simulink对EHHS系统模型以及提出的控制策略进行仿真验证。结果表明,提出的自适应控制可有效缩短EHHS系统转角跟踪阶跃响应反应时间,降低转向轮角度跟踪误差,并保证转角跟踪精度不受系统参数摄动的影响,有效提高了EHHS系统无人驾驶模式下的转向跟踪控制性能。     

基于物联网和云架构的渠灌闸门智能控制系统

为了实现农田明渠灌溉的精准化控制,设计了一种基于物联网和云架构的渠灌闸门远程智能控制系统,系统由一体化旋转式闸门、本地控制软件、远程终端访问系统和云端中间件组成。闸门采用旋转式阀芯结构设计,降低闸门启闭时的驱动能耗;基于ARM开发了嵌入式控制系统,实现水闸运行的本地控制和状态数据采集;集成了无线通讯模块和光伏电源系统,解决传统水闸野外安装布线繁琐和供电困难问题;通过在阿里云服务器建立数据中心,部署中间件,实现水闸远程数据传送与控制指令传达;建立了基于水位、流量双反馈的闸门开度云控模型,实现水闸群智能运行;根据旋转式闸门启闭阶段角速度变化规律,提出了水闸运行异常报警方法;开发了B/S版和APP版的远程终端访问系统,实现了灌区数据大屏、闸群远程控制和智能调度,适用于农田灌溉中小型渠道输水、配水的精准化控制。     

磁流变减振器滞回特性的改进Bouc-Wen模型

由于现有的磁流变减振器数学模型不能准确描述其特性,因此对大行程磁流变阻尼器进行了动态特性试验。根据测试结果分析激励位移、激励频率和电流变化时,磁流变减振器的弹性、阻尼、电流饱和等基本特征的动态非线性特性。已有的Bouc-Wen模型在低速下滞回环描述不准确,在高速下缺少滞回特性,并且无法表述单出杆减振器中蓄能器造成阻尼力偏置的现象,因此根据试验结果提出一种改进的Bouc-Wen模型,通过试验数据对改进的Bouc-Wen模型进行参数辨识,并重点分析速度-力特性曲线在低速与高速情况下所形成滞环的斜率及宽度,试验数据验证了改进Bouc-Wen模型的正确性。