机械制造与自动化

2025年01期

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双月刊

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中国机器人产业现状与创新发展趋势综述 摘要：针对全球及中国机器人产业现状，分析其面临的机遇与挑战。围绕当前机器人产业创新，重点讨论了方法创新和本体结构创新的发展方向。方法创新是指虚拟样机技术通过数字仿真优化设计，显著提高研发效率和精确性。结构创新是指通过串、并联机器人和仿生机...

基于γ光子的工业件内部成像质量优化研究 摘要：针对利用γ光子对工业零部件内部进行成像的图像空间分辨率较低以及边缘模糊等问题，在传统MLEM算法的基础上提出一种EP-MLEM重建算法。通过在重建的每一次迭代过程中进行优化来提高图像的质量。设计一组工业多通管仿真模型进行仿真，并分别...
定向凝固高温合金IC10缓进磨削表面粗糙度研究 摘要：为控制涡轮叶片榫齿表面粗糙度，基于实验研究磨削参数对定向凝固高温合金IC10缓进磨削表面粗糙度的影响规律。结果表明：在实验参数范围内，垂直于磨削方向表面粗糙度为0.40～1.68μm，沿磨削方向表面粗糙度为0.08～0.28μm；增...
油气管道内表面涡流无损检测系统设计 摘要：基于电涡流感应原理设计一种多通道的差分检测探头，通过两线圈信号差分的方式，减少共模信号的干扰。采用功率检波器对缺陷信号的幅值进行快速提取，相较于数字相敏检波更加快捷直观。搭建上位机平台，实现对多通道缺陷信号的采集。分析对比不同深度、...
含减震器的振动冲击机械系统动力学研究 摘要：以含减震器的振动冲击系统为研究对象，建立振动模型。采用4阶Runge-Kutta法求解了运动方程，通过Matlab仿真得到系统的分岔图和Poincaré映射，研究系统在频率变化时由倍周期分岔和hopf分岔转迁为混沌运动的路...
基于TRIZ的空间螺旋孔电火花加工装置设计 摘要：针对很难利用传统的机械加工方法实现空间螺旋孔加工的问题，利用TRIZ创新方法提出空间螺旋孔加工装置的设计思路。应用TRIZ创新理论对空间螺旋孔加工装置进行矛盾分析和资源分析；建立该加工装置的功能结构模型，综合利用物场分析法确定可行的...
文氏管结构对旋流杯流动点火特性的影响研究 摘要：为了探究文氏管结构变化对某旋流杯燃烧室流动及点火过程火焰传播特性的影响，搭建单头部回流燃烧室试验平台，开展文氏管喉道位置与直径对冷态头部流场结构及点火过程火焰传播特性影响规律的试验研究。结果表明：文氏管喉道距旋流杯出口的距离增加，燃...
基于振动时间序列和威布尔估计的轴承性能动态分析 摘要：威布尔估计常应用于分析轴承额定寿命和寿命离散程度；轴承不同运行状态的振动时间序列为基于统计学原理的威布尔分布提供数据基础。以威布尔估计为理论基础，分析试验中稳定区间内的振动时间子序列，通过威布尔参数的变化实现轴承性能的动态分析。结果...
机油冷却器进出管异种金属焊接工艺试验研究 摘要：针对机油冷却器中进出管异种金属焊接性能的差异，对比异种金属不同的焊接方法优缺点，从工艺性、经济性角度考虑选择火焰钎焊实现机油冷却器的异种金属焊接。选用银基钎料BAg38CuZnSn作为焊接材料，调整合适的焊接工艺参数，实现进出管的有...
冷喷涂技术在钛合金表面改性中的应用 摘要：为探讨冷喷涂技术在钛合金表面改性中的应用效果，针对钛合金的表面高活性和难加工性的问题展开研究，对冷喷涂沉积工艺进行优化，并提出钛合金表面改性的新方案。阐述冷喷涂技术在钛合金涂层制备、性能提升以及复合技术方面的研究成果，并展望其未来发...
某地铁车辆构架疲劳寿命分析 摘要：针对地铁车辆转向架构架的疲劳失效问题，基于UIC615-4标准建立某地铁车辆焊接构架的疲劳工况，使用主S-N曲线法对关键位置的静态疲劳寿命进行分析；使用虚拟激励法对地铁车辆构架进行随机振动响应分析并基于IIW标准对其进行动态疲劳寿命...
2P3RR并联机构灵巧性分析 摘要：结合一种五坐标混联运动平台的开发，对其所采用的2P3RR型2自由度平面运动并联机构部分进行相关研究。给出该并联机构的运动学位置正解和逆解公式，推导并求解该并联机构的雅可比矩阵，结合机构灵巧性评价指标，通过实例给出各个主要结构参数在不...
石英纤维增强复合材料超低温冷却铣削性能研究 摘要：为了改善和抑制干切削下的石英增强聚酰亚胺复合材料的加工缺陷，对该材料进行超低温冷却铣削加工，并针对常规干切削缺陷，对比分析复合材料加工形貌、表面粗糙度值和刀具磨损以及切削区温度等性能。结果表明：相对于干切削且不同切削速度条件下，超低...
门座式起重机多种控制策略能耗研究 摘要：为降低门座式起重机运行过程中的能耗，提出不同的起重机控制策略并进行能耗对比。通过建立门座式起重机机构数学模型，得到起重机各机构的质心、速度以及角速度表达式。建立不同控制策略下起重机的能耗表达式，代入实际案例中得出具体值进行对比能耗大...
基于改进型滑模观测器的电主轴STA控制策略 摘要：为了改善永磁同步电主轴调速的观测精度，解决传统滑模观测器控制存在抖振的现象，提出一种将改进型滑模观测器与STA滑模相结合的控制方式。将传统的PI转速控制器替换成STA滑模控制器。采用积分滑模控制和饱和函数理论来搭建改进型滑模观测器仿...
基于AMESim的直升机液压系统热特性分析 摘要：针对直升机飞行环境温度包线复杂、液压系统分布紧凑、系统散热效率较低、系统温升变化严峻、不便于试验验证的问题，建立直升机液压系统的发热及散热理论模型并进行理论计算，结合实际飞行任务设定两种仿真工况，运用AMESim仿真软件搭建系统热分...
某型雷达天线举升机构设计及精度分析 摘要：设计一种新型车载机动雷达天线举升机构，采用缸筒一体集成设计，有效实现机构的小型化及轻量化。驱动及传动采用伺服电机、减速机构及机械式二级同步滚珠丝杠的组合形式。进一步对举升机构的载荷及精度进行分析。根据NX仿真及试验，验证了所提出举升...
基于反馈插补算法的薄壁塑料零件数控加工变形误差控制 摘要：为了控制数控加工过程中零件表面产生的变形误差，提出基于反馈插补算法的薄壁塑料零件数控加工变形误差控制方法。对薄壁塑料零件数控加工过程展开建模分析，发现切削深度是影响加工变形误差的主要因素。将切削深度作为长短期记忆网络的输入，预测薄壁...
万吨重载列车提速试验及动力学性能分析 摘要：为探明提速后万吨重载列车的动力学性能，构建万吨重载列车纵向动力学模型，分析重载列车提速前后在不同线路上紧急制动的纵向冲动力和制动距离；建立货车动力学仿真模型，研究典型工况下提速列车通过小半径曲线区段时的动态性能。试验结果表明：列车运...
“机械创新设计”课程创客式改革研究与实践 摘要：为提高机械类专业学生的创新及动手能力，开展“机械创新设计”课程创客式改革与实践，利用切实可行的创客项目重构教学内容，采用“知、析、创、绘、制、展”等活动形式组织安排教学，运用简单易用创客工具快速制造样机实物，利用活动记录考核健全综合...
盾构机前盾翻身吊装静力学分析与研究 摘要：以盾构机前盾为研究对象，对其翻身吊装进行受力分析和研究，推导出各个吊绳的受力函数和变化规律，并得出各个吊耳的受力函数。利用ANSYS Workbench软件对各个吊耳施加载荷函数，进行有限元静力学仿真分析，验证了各个吊耳的强度和刚度...
交流电传动重型轨道车转向架构架强度分析与研究 摘要：为研究交流电传动重型轨道车转向架构架强度，利用有限元方法，针对电传动重型轨道车的转向架运用工况，对构架进行强度分析，并根据计算结果优化上盖板结构，再次进行静强度及模态分析。结果表明：其满足相关标准及应用需求。关键词：轨道车辆；转向...
除尘设备空间配置对于防爆系统的安全分析 摘要：针对除尘设备的实际使用需求，从设备与建筑结构的安全距离、爆炸泄压方向的规划、通风与散热空间的设计、安全监测保护系统的布置等多个角度对设备位置的安全性进行了考量。通过科学设置设备空间配置及合理规划防爆距离，有效控制粉尘聚集和发生二次爆...
不同工况下压力机振动规律及隔振措施优化研究 摘要：为减小机械压力机工作时振动对加工精度的影响，提出利用4个金属隔振器对压力机进行抑振处理，并对不同工况下压力机的振动规律进行模拟分析。结果表明：地基的刚度和阻尼对压力机振动的影响很小，压力机和平台质量对压力机最大振幅有一定影响，但很难...

基于融合改进A*和动态窗口算法的叉车式AGV路径规划研究 摘要：针对传统A*算法和动态窗口算法在叉车式自主导航车（AGV）路径规划中搜索慢、冗余点多和灵活性差等问题，改进传统A*算法和动态窗口算法；提出融合算法开展叉车式AGV的路径规划和避障研究，使其在规划全局路径的同时规划局部路径，实现兼具全...
改进FCOS模型的细长物体检测算法研究 摘要：针对以电缆为代表的细长物体目标检测问题，以FCOSv2模型为基础，通过融合细长物体的“细长度”和方向角度θ信息改进了正样本分配策略，在主干网络和预测头加入调制可变形卷积，提升改进后FCOS模型的检测能力。实验结果表明：在推理速度相当...
消防机器人履带底盘设计与仿真 摘要：设计一款用于复杂环境的消防机器人履带式底盘结构，确定履带及轮系结构尺寸及相关参数。车体采用独立悬挂和装甲车前脸设计，提高了整体的悬挂性能和稳定性，解决了消防机器人越障和涉水阻力的问题。在底盘上加装可升降云台，方便对不同高度中有害气体...
基于PC SDK的智能装配工作站远程监控系统研究与设计 摘要：以智能装配工作站为研究对象，运用机器人控制器的PC SDK接口对工作站系统进行二次开发，研究了智能装配工作站的网络架构，并在C/S架构下设计工业机器人智能装配工作站远程监控方案，开发了智能装配工作站远程监控系统。实验结果表明：该系统...
外骨骼上肢康复机器人动力学分析与仿真研究 摘要：针对一种新型外骨骼上肢8自由度康复机器人，介绍其方案设计与动力系统型号选择的理论依据，采用基于机器人系统能量的拉格朗日函数对简化对象建立动力学数学模型。运用Adams进行动力学分析，采用step函数对关节惯性力、加速度进行仿真验证。...
面向数字化工艺设计的MBD模型轻量化技术研究 摘要：由于复杂三维产品模型中，零部件产品模型数量庞大，层次结构深，结构关系复杂，显示速度慢，不利于工艺设计过程中对模型的浏览和引用。通过对三维数字化工艺设计模型的研究，对MBD模型的构建进行定义，采用自适应哈夫曼无损压缩算法对三维模型的...
基于应力-强度干涉模型的转子系统圆弧端齿连接结构可靠性评估方法 摘要：提出一种基于应力-强度干涉模型的转子系统圆弧端齿连接结构可靠性评估方法。在有限元软件中建立参数化有限元模型，通过有限元计算筛选出应力敏感性较高的部分几何尺寸，同材料参数和载荷一起作为影响应力分布的输入变量，圆弧端齿的最大等效应力为输...
基于改进TSO算法的局部阴影下光伏阵列MPPT方法 摘要：针对在局部阴影条件下，光伏阵列的传统最大功率点跟踪方法易陷入局部最优解的问题，采用改进的金枪鱼群优化算法对局部阴影下的最大功率点进行跟踪，该算法引入了Logistic混沌映射和莱维飞行。在光照突变的情况下，与基于相同光伏阵列模型的传...
水下航行体大攻角航行数值模拟研究 摘要：水下航行体在大攻角下航行时，传统的湍流模型无法获取令人满意的结果。采用新开发的超大涡模拟方法（VLES），研究AFF-8潜艇模型在高雷诺数和不同攻角下的力、流场和桨盘面尾流场的变化，分析大攻角下水下航行体流场特性。研究结果显示：VL...
基于虚拟仿真技术的模拟电子技术实验教学改革优化研究 摘要：为了充分发挥虚拟仿真技术的优势，其改革策略包括开发集成虚拟仿真平台，提升实验的可访问性和实用性，使学生能够在模拟环境中进行实验操作，通过实际操作和理论学习的结合，强化学生的实践能力和综合理解。通过增强学生互动和反馈机制，促进学生批判...
盘式磁滞式张力器性能的仿真与实验分析 摘要：分析了盘式磁滞式张力器的结构与原理，利用Ansys Maxwell对其性能进行仿真分析。设计转矩测量实验台，测得输入电流与输出转矩的关系，得出各影响因素与张力器输出转矩的关系。仿真与实验结果表明：转子转速对张力器输出转矩的影响极小，...
基于PLC的厂站设备及自动化改造 摘要：为实现自来水厂站设备自动化运行，提升厂站设备管理运行的可靠性及安全性，对某市投入运营的30 000 t/d自来水厂站全厂工艺设备及自动化现状进行调研分析；对取水泵站、送水泵站、加药设备、中控设备、加压泵站、流量计等设备进行改造；改...
预紧力对复合材料螺栓接头拉伸力学性能影响的仿真研究 摘要：复合材料螺栓连接结构中，预紧力是满足结构力学性能的关键参数。建立复合材料单螺栓单搭接头有限元模型，对预紧力及装配应力对其拉伸力学性能的影响规律进行研究。设置11组不同大小的预紧力水平，得到预紧力对接头拉伸刚度、峰值载荷及复合材料渐进...
大孔径大厚度TC21/CFRP/TC21叠层制孔仿真 摘要：碳纤维增强复合材料和钛合金在大孔径大厚度的叠层制孔时，不合理的分刀方案会导致刀具磨损，影响制孔质量。为确定合适的分刀方案，采用Johnson-Cook模型，建立钛合金本构模型，基于Hashin损伤判据，模拟CFRP在钻削过程中的损伤...
基于数值仿真的选区激光熔化压力管道元件变形控制研究 摘要：通过实验确定316L不锈钢选区激光融化工艺参数范围，在激光能量密度处于54.54 J/m3～83.33 J/m3时，能够保证成形致密度大于99.5，材料内部几乎不存在匙孔与未熔合。基于数值仿真技术，分析不同支撑下选区激光熔化成形后三...
某高速无人机机翼结构设计与气动弹性分析 摘要：针对某型高速无人机的结构设计要求，设计一种相对厚度小、承载能力强的双梁式复合材料机翼。在Hyperworks中建立机翼的有限元模型，采用最大应变准则和Von-Mises准则对机翼的复合材料结构和金属结构进行强度校核，结果表明位移与应...
基于音乐节奏的身体协调训练结合3D视觉评价方法研究 摘要：提出一种基于3D视觉动作捕捉和虚拟现实技术的音乐节奏与身体协调训练系统，旨在提高训练者在节奏感知与动作执行同步性方面的训练效果。通过高精度的3D视觉动作捕捉技术，实时记录训练者在训练中的关节角度、运动轨迹和速度数据，并建立标准动作模...
基于迭代数据库的齿槽转矩匹配追踪与补偿 摘要：针对永磁同步电机中齿槽转矩的建模困难且参数耦合等缺陷，提出一种基于迭代式数据库的齿槽转矩匹配追踪与补偿方法。基于齿槽转矩的物理特性，构建以特征频率为分解参数的时频特性字典库。通过设计一种迭代式数据库，建立自适应更新淘汰机制来逐一匹配...
基于有限元的大转矩主轴箱轻量化仿真分析 摘要：机床主轴箱的动静态特性优劣对机床整体精度具有重要影响。以数控卧式铣镗床侧向开口的主轴箱为研究对象，应用SolidWorks软件对主轴箱典型工况下的动静态特性进行分析；应用Simulation中的拓扑优化模块对主轴箱进行优化。对比优化...
基于分布式光纤传感的变压器绕组变形超声检测方法 摘要：提出基于分布式光纤传感的变压器绕组变形超声检测方法，获取变压器绕组应变类型，助力故障准确诊断，增强变压器应用安全性。利用基于分布式光纤传感的布里渊光时域反射计实时测量变压器绕组变形超声信号；经小波变换技术和欧式距离处理方法完成超声应...

飞行器外形面孔垂直度检测技术研究 摘要：针对飞行器结构装配过程中孔的垂直度测量存在效率低、工具精度低等问题，从大规模、快速生产和低成本的实际需求出发，结合机械电子技术、接触式测量方法和最小二乘拟合方法提出孔垂直度轴线偏差测量法，设计表面孔垂直度快速检测仪，并对其测量结果开...
可重构飞机装配工装结构变形监测系统开发 摘要：针对飞机装配工装结构在服役过程中会在多因素影响下产生变形，导致装配产品变形的问题，以盒式可重构飞机装配工装为研究对象，以工装定位臂和卡板结构的变形监测为目标，提出一种基于光纤光栅接触式应变测量的变形感知方法，搭建监测系统。现场测试结...
配电网带电机器人臂架伺服控制系统设计及分析 摘要：设计纯机械式的位移反馈高空带电机器人控制装置，采用气液联合控制的方式将液压控制系统集成布置。基于该方案的特殊环境要求，确定纯机械式的位置反馈控制方法，设计一套控制机构，利用AMEsim仿真软件，对该控制系统进行建模和仿真验证。研究结...
基于TRIZ理论的工业机器人机械爪创新设计 摘要：针对工业机器人在机床零件上、下料作业因断电导致机械爪安全性降低以及机械爪柔性不高等问题，运用TRIZ理论，依据通用技术参数寻找设计过程中的矛盾问题，依据发明原理解决矛盾问题，提出碟形多线阿基米德螺旋机械爪创新设计，对机械爪模型所选关...
厂区电力巡检机器人综合位姿误差反馈控制方法 摘要：由于受微小扰动和位姿偏差影响，厂区内的电力巡检机器人容易出现位姿偏移。提出一种综合位姿误差反馈控制方法。从全局坐标系和局部坐标系两方面对机器人的运动学展开分析，得到实际位姿与目标位姿之间偏差；对机器人的关节建立杆件坐标系，得到机器人...
基于分步式递阶反馈的井下四足机器人行走姿态控制 摘要：由于井下探测四足机器人在行走过程中，采用传统控制方法稳定性差，故提出基于分步式递阶反馈的井下四足机器人行走姿态稳定控制方法。基于地面惯性参考系构建机器人的运动学模型，利用齐次变换矩阵描述机器人躯干的位姿，通过向量加法和旋转矩阵计算出...
振动干扰下大负载DJ型架桥机机臂升降液压稳态控制 摘要：为了提升大负载DJ型架桥机机臂升降液压控制效率和稳定性，提出大负载DJ型架桥机机臂升降液压稳态控制技术。等效分析DJ型架桥机机臂升降结构的振动特性。基于等效模型获得机臂升降结构的固有频率和相应振型，避免传统方法整体振动分析的弊端。基...
速度波动补偿下协作机器人关节波动抑制方法设计 摘要：因协作机器人柔性动态特性会导致控制速度波动，致使关节位置控制偏差增大。提出环速度波动补偿下协作机器人关节波动抑制方法。分析关节运动状态，设计全维状态内外环观测器，搭建控制速度反馈渠道，引入PI控制器，搭建协作机器人关节速度控制架构，...
基于机器视觉监测系统的地铁自动驾驶安全性保障方法研究 摘要：为提高地铁线路完全自动驾驶系统安全性，设计机器视觉监测系统，基于激光雷达探测法判别站台门间人员位置，实现站台门防夹人功能；构建车载障碍物监测装置，研究点云处理与目标识别技术，实现地铁障碍物智能检测识别。在苏州地铁中进行验证试验，确定...
轨道车辆轮对模态试验方法研究 摘要：为了探究轨道车辆轮对模态试验的方法，采用车轴轴端悬挂、车轴中部靠近辐板悬挂、车轴中间制动盘两侧悬挂、橡胶堆弹性支撑以及钢轨支撑5种约束方式对轮对模态进行试验分析，并与有限元仿真结果进行对比。分析发现，在进行轮对模态试验时应避免刚性支...
基于代表性片段的新能源汽车多城市工况曲线构建优化方法 摘要：为了提高新能源汽车在多种城市工况下的车速循环测试效率，对3个不同地区的新能源汽车工况曲线提出一种筛选方法并利用代表性片段对3个城市工况曲线重构。用速度、加速度等能耗相关性大的特征参数计算原始曲线的特征值并划分运动片段，计算片段间的欧...
APM车辆制动性能衰减研究 摘要：针对APM车辆在运营和保养过程中出现部分车辆制动性能衰减问题，建立APM车桥鼓式制动器制动力矩分析模型，研究分析制动减速度衰减原因，通过摩擦性能试验和1∶1台架试验进行试验验证并提出解决措施，已通过现车试验来验证解决措施的有效性。...
钢丝绳卷扬提升式垂直升船机受力均衡性控制技术 摘要：为研究钢丝绳卷扬提升式垂直升船机受力均衡性控制技术，在升船机系统动力学分析的基础上，明确钢丝绳卷扬提升式垂直升船机处于悬吊状态时，承船厢运动情况和特点；划分升船机系统获得4个子系统参数，基于各个子系统在升船机系统中的耦合关系，设计三...
基于EEMD和MSB方法的采煤机轴承故障诊断研究 摘要：为提高采煤机轴承故障诊断能力，设计一种通过集合经验模态分解（EEMD）与调制信号双谱（MSB）来诊断轴承故障特征的技术。利用EEMD方法对信号实施分解，对各IMF和加权平均系数乘积处理得到EEMD滤波信号，以MSB处理EEMD滤波信...
铁路货车轮对踏面检修机械手路径最优化自动控制方法 摘要：为研究铁路货车轮对踏面检修机械手路径最优化自动控制方法，选择轮轨接触理论划分机械手接触长轴与短轴，按照两点路径规划模式设定运动轨迹，确定机械手初始与终止构形。采用拉格朗日法构建动力学方程，获取与关节变量运行有关的参数，求解机械手关节...
基于十字路口交通流场景的自动驾驶客车速度控制 摘要：针对车辆在十字路口与对面车辆存在潜在的碰撞风险，提出一种基于估算速度的控制方法。搭建仿真环境进行多次测试，对测试数据进行单因素方差分析。结果表明：所提方法可以预测对面车辆的未来轨迹和碰撞时间，并优化自车的行驶速度，从而有效降低了碰撞...