现代制造工程

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CAN总线诊断自动化测试技术研究

张思蕊,邓明星,温小华,谢斌

2021, 495 (12): 120-125. doi: 10.16731/j.cnki.1671-3133.2021.12.019

摘要（6126）

PDF （10218KB）（56）

随着汽车网络中电子控制单元数量越来越多,车载CAN总线的诊断测试工作量急剧增加,传统测试方法已难以满足测试需求,为此提出一种自动化测试方法,在CANdela Studio平台下进行UDS诊断协议开发,实现ECU诊断协议集成,并将其移植到仿真测试工程中自动生成诊断测试用例,实现诊断自动化测试,极大地优化了诊断协议开发过程,进而提高了诊断自动化测试效率。

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铬掺杂碳涂层对滚动轴承性能影响

贾贵西, 杨海军, 李彬, 孙小捞

2017, 447 (12): 1-4. doi: 10.16731/j.cnki.1671-3133.2017.12.001

摘要（862）

PDF （3613KB）（519）

应用非平衡闭合场磁控溅射技术,在滚动轴承接触表面制备出不同工艺参数的铬掺杂碳涂层,对铬掺杂碳涂层轴承的速度、振动、温升、自润滑及断油等性能进行了测试,对比分析了不同工艺参数铬掺杂碳涂层对轴承性能的影响。研究结果表明,该涂层不适合用于低速运转的轴承,中低速运转的轴承应选择碳含量较大的涂层,中高速运转的轴承应适当增加涂层中铬元素的含量;铬元素含量的适当增加可以提高涂层轴承的温升性能、抗温变性能和自润滑性能;该涂层轴承有良好的断油性能。

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基于多指标的燃料电池汽车动力系统参数匹配研究

应天杏, 程伟, 孔凡敏, 周维, 杨林

2019, 460 (1): 1-7. doi: 10.16731/j.cnki.1671-3133.2019.01.001

摘要（850）

PDF （5517KB）（857）

针对燃料电池汽车研发中的动力系统参数匹配问题,基于整车动力性和经济性同步提升的目标,提出多指标的整车动力系统参数匹配设计方法。为了加快计算经济性指标,针对燃料电池汽车提出了快速动态规划算法,通过缩小搜索域和降低维度,使得计算耗时由传统动态规划算法的393.33 min缩短到12.52 min。以燃料电池汽车的动力性能和经济性能作为设计指标,通过计算初步确定动力系统参数范围,并利用正交试验法进行参数匹配优化设计。试验结果表明,按照所设计的动力系统参数,各项性能指标相比原车均有明显提升。

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电动机运行状态在线智能监测系统研究

谢锋云, 江炜文, 陈红年, 李钊, 唐宏兵, 张慧慧

2017, 447 (12): 25-29. doi: 10.16731/j.cnki.1671-3133.2017.12.005

摘要（681）

PDF （4380KB）（313）

电动机是机械加工中不可或缺的必备工具,电动机在运转中常产生各种故障,为保证电动机运行安全,对电动机运行状态进行在线监测尤为重要。以三相异步电动机为研究对象,采用传感器获取电动机运行中的重要参数(振动、噪声、转速及温度等),由时/频域分析及能量分析等方法提取电动机运行特征量,构成特征向量,采用BP神经网络训练的方法建立状态识别模型,通过BP神经网络模式识别方法,判断电动机运行的状态,在此基础上,利用LabVIEW软件构建可视化监测系统,将电动机运行参数及状态实时显示在可视化界面中,完成在线智能监测。

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基于刚柔耦合模型的重载搬运机器人动力学仿真分析与结构优化

苗登雨, 孙玉萍, 周新, 张志伟

2017, 447 (12): 38-42. doi: 10.16731/j.cnki.1671-3133.2017.12.007

摘要（530）

PDF （4159KB）（385）

为准确分析重载搬运机器人结构设计的优劣,基于多体动力学软件ADAMS建立了重载搬运机器人的刚柔耦合多体动力学模型。由此模型对重载搬运机器人进行了重载搬运典型工况下的动力学仿真,分析了不同电动机控制方法的优劣,以及重载搬运机器人在动作过程中的振动偏移情况。根据分析结果对重载搬运机器人结构进行了改进优化,并结合优化后刚柔耦合模型的动力学仿真验证了结构优化的有效性。所应用的建模及分析方法简便可靠,提高了工作效率,具有一定的工程实用价值。

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FDM彩色3D打印机控制系统的研究

郑喜贵, 黄子帆, 李俊美, 李欧阳, 马跃龙

2017, 447 (12): 66-70. doi: 10.16731/j.cnki.1671-3133.2017.12.012

摘要（465）

PDF （3543KB）（248）

目前FDM 3D打印机存在成型件颜色单一的缺陷,为了解决这一问题,通过对现有挤出系统及传统配色标准的研究,提出了CMYKW的配色方案,并对标准G-Code指令进行研究。开发了控制电路板,通过打印实验,验证了CMYKW的配色方案及控制系统有效性。实现了彩色3D打印,为进一步研究彩色3D打印技术提供了一种解决方案。

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柱塞泵故障的阈值自适应诊断方法研究

罗恒星, 谷立臣, 许睿, 焦龙飞, 赵鹏军

2017, 447 (12): 5-10. doi: 10.16731/j.cnki.1671-3133.2017.12.002

摘要（426）

PDF （4855KB）（320）

为准确诊断轴向柱塞泵故障,避免因负载工况变化导致的虚警误判,提出多特征参量阈值自适应故障诊断方法。研究了该方法特征参量的选取、阈值区间的确定及变载工况下阈值自适应计算,定性地分析了该型柱塞泵的振动特性及故障机理,揭示了柱塞泵主要故障模式下的振动信号特征规律,实验结果表明,阈值自适应故障诊断方法能准确检测变负载工况下的柱塞泵配流盘磨损故障,为开展轴向柱塞泵可靠性评估及故障诊断研究提供了重要的理论依据。

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一种基于Delta机器人的激光雕刻机

郑晓, 王君, 汪泉, 任军, 梁斌

2017, 447 (12): 78-81. doi: 10.16731/j.cnki.1671-3133.2017.12.014

摘要（418）

PDF （2821KB）（112）

针对目前市面上激光雕刻机体积大、成本高和通用性差的缺点,设计一种基于Delta机器人结构的激光雕刻机,描述该雕刻机机械结构以及控制系统组成,以该雕刻机机械本体为研究对象,对其进行运动学求反解,推导出运动学反解方程。对样机进行精度分析,结果表明其精度满足激光加工系统的要求。

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基于ZigBee+RFID的智能装配多机器人协作系统研究

戴卫军, 唐燕妮

2017, 447 (12): 54-58. doi: 10.16731/j.cnki.1671-3133.2017.12.010

摘要（403）

PDF （4300KB）（183）

设计了一种智能装配多机器人协作系统,由ZigBee网络为通信和定位平台,配合RFID设备,以及一些机器人机械结构和硬件电路构成。采用RSSI定位和循迹相结合引导机器人行走,多机器人实时通信,协作完成工件的识别、抓取、搬运和拼装作业。阐述了系统功能和硬件结构的设计,分析了无线定位和协作装配的算法。实验证明,系统准确、可靠地实现了多机器人协作装配,可应用于提高机器人的智能程度和作业效率。

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轨道交通车辆轮对轴承内外圈全自动抛光除锈机的研制

卢桂云, 张洪河

2017, 447 (12): 160-165. doi: 10.16731/j.cnki.1671-3133.2017.12.029

摘要（389）

PDF （5279KB）（118）

针对轨道交通车辆轮对轴承检修的需要,设计了轨道交通车辆轴承内、外圈全自动抛光除锈机。该除锈机设置有自动进、出工件机构,工件自动识别机构,内、外圆磨头,触摸屏,PLC电器控制系统和气动控制系统等,实现了对客车轴承内、外圈的全自动抛光除锈。

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基于ADAMS的大型模锻液压机系统动力学仿真研究

李江波, 吴安如, 陈俊

2017, 447 (12): 155-159. doi: 10.16731/j.cnki.1671-3133.2017.12.028

摘要（386）

PDF （3907KB）（212）

基于协同的思想,利用多种软件建立某大型模锻液压机的动力学模型。首先在SolidWorks软件中建立三维模型,通过软件接口导入到ADAMS软件中,建立刚体动力学模型;然后利用Patran/Nastran软件生成柔性体模态中性文件,导入到ADAMS软件中,生成刚柔耦合动力学模型,以研究刚柔耦合对系统动态特性的影响。理论仿真与实验分析结果表明,建立刚柔耦合模型可以更加准确地分析模锻液压机的动力学特性。

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机器人关节精密行星齿轮减速器关键生产工艺设计

马勰, 任传杰, 马修水, 李桂华, 叶凌箭

2017, 447 (12): 43-47. doi: 10.16731/j.cnki.1671-3133.2017.12.008

摘要（363）

PDF （4387KB）（153）

基于机器人关节精密行星齿轮减速器的研发及产业化,优化了精密行星齿轮减速器齿轮加工工艺、行星架加工工艺、内齿圈加工工艺、装配及检测工艺。设计了产业化必需的高速数控干切滚齿机、干切滚刀、内齿圈拉刀、插刀、减速机效率测试台、疲劳寿命测试台等关键加工、检测设备及刀具。新工艺运行稳定,与原工艺相比,其生产效率提高了13.2%,不良品率降低了6.6%。

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基于积分作用机理的微细电火花单道扫描加工工艺研究

张勇斌, 刘广民, 雷艳华, 吴祉群, 施威

2019, 460 (1): 8-12. doi: 10.16731/j.cnki.1671-3133.2019.01.002

摘要（363）

PDF （4148KB）（394）

在微细电火花分层扫描加工过程中,电极端部及零件轮廓横截面容易出现钝圆现象。对其中存在的放电脉冲在正负两极产生的积分蚀除机理进行了分析,并利用典型的中空工具电极,结合设计的微细电火花单道扫描加工仿真软件,开展了中空电极在旋转和不旋转两种条件下的单道扫描加工仿真分析与实验验证,对工具电极与试件截面轮廓的测量结果表明,微细电火花单道扫描加工中,放电脉冲对两极存在差异化的积分蚀除作用,该差异受工艺参数影响较大。

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云制造环境下的新产品开发知识管理系统

尹翰坤, 邱磊, 尹超

2017, 447 (12): 16-24. doi: 10.16731/j.cnki.1671-3133.2017.12.004

摘要（357）

PDF （7626KB）（108）

针对知识的流动和共享在新产品开发过程中起到的关键作用,以及云制造环境下新产品开发模式的发展趋势,分析了云制造环境下新产品开发知识的分类及属性构成,提出了一种云制造环境下的新产品开发知识管理系统,建立了其体系结构和服务运行模式,并对云制造环境下基于资源描述框架(RDF)的新产品开发知识本体建模和基于语义Web标准查询语言(SPARQL)的新产品开发知识语义查询两种关键技术进行了研究。最后搭建了一个基于云制造环境下的、面向汽摩零/部件新产品开发的知识管理系统,并进行了初步应用实践。

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工业机器人在电机外壳加工生产线上的应用

罗英俊, 张军, 宁玉红, 蒲德星

2017, 447 (12): 48-53. doi: 10.16731/j.cnki.1671-3133.2017.12.009

摘要（351）

PDF （5303KB）（322）

为提高产品的数控加工效率及加工精度,对工业机器人上、下料技术、自动分拣技术及数控机床加工技术组合应用进行研究。针对加工对象,设计了机器人自动上、下料机构及加工成品自动码放系统,分析了FANUC机器人与数控机床的接口应用技术以及FANUC机器人与三菱PLC的CC-LINK总线通信技术。通过设计机器人自动上、下料的运行轨迹及通过iRVision 视觉系统实现加工成品的自动码放,使机器人与数控加工成为一体,实现零件加工过程的自动化和无人化。

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MasterCAM下HNC8系统五轴RTCP程序输出的后置处理定制

胡松林，詹华西，张珍明

2021, 492 (9): 63-67. doi: 10.16731/j.cnki.1671-3133.2021.09.011

摘要（351）

PDF （5762KB）（221）

旋转刀轴中心控制(Rotational Tool Center Point, RTCP)是现代五轴机床必备的功能之一,在充分了解和分析自用机床结构及RTCP功能要求的基础上,以简单易判的基本RTCP编程为参照,探究了获得五轴联动和定向加工RTCP主体数据的MasterCAM正确后置设置,进行了适应HNC8系统RTCP程序头尾格式输出的后置定制,并通过实际案例应用实施了数控程序输出的仿真测试和实际加工验证,可为不同机床系统实施五轴RTCP程序输出提供参考。

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烟灰缸逆向建模及检测技术研究

翁剑成, 史文杰

2017, 447 (12): 71-77. doi: 10.16731/j.cnki.1671-3133.2017.12.013

摘要（344）

PDF （6183KB）（178）

以机加工零件烟灰缸为研究对象,研究了双目激光扫描仪测量原理、主要误差情况及优化算法;采用优化后的高精度REVscan三维激光扫描仪对烟灰缸零件进行扫描,获得了烟灰缸零件点云数据;借助Geomagic Studio逆向建模软件和Geomagic Qualify检测软件实现了烟灰缸零件的逆向建模和数模比较,得到烟灰缸零件的色差检测和尺寸标定结果。通过烟灰缸零件的CAD图样和零件标定尺寸分析,可以发现烟灰缸整体的加工精度较高。该检测方法为质检部门人员控制产品质量提供了科学手段,具有重要的现实意义。

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基于ATILA的Terfenol-D棒输出特性分析

于文鑫, 丁艳春, 谭洪武, 汪建新, 谭丽辉

2018, 454 (7): 7-11. doi: 10.16731/j.cnki.1671-3133.2018.07.002

摘要（340）

PDF （4203KB）（102）

稀土磁致伸缩换能器是一种能够实现电能转换为声能的能量转换器件。Terfenol-D棒是磁致伸缩换能器的动力驱动元件,它受磁场激励后产生连续的轴向振动,从而推动着辐射板向谐振腔体内辐射声场。应用ATILA有限元软件对主动材料Terfenol-D棒进行模态及谐响应分析。重点考察分析Terfenol-D棒长径比、激励电流和预应力对Terfenol-D棒输出特性(磁棒活塞振型频率及轴向振动幅值)的影响。研究结果表明:磁致伸缩换能器可按工况需求,选择不同长径比的Terfenol-D棒以达到理想的轴向输出位移;Terfenol-D棒的轴向输出位移随外加激励电流的增加而逐渐增加;当激励电流一定时,合适大小的预应力可有效增加Terfenol-D棒轴向输出位移,而预应力过大则会影响Terfenol-D棒轴向输出位移

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微细铣削的切削仿真与实验

周纯江, 刘建成

2017, 447 (12): 125-132. doi: 10.16731/j.cnki.1671-3133.2017.12.023

摘要（338）

PDF （8036KB）（188）

利用金属切削仿真软件AdvantEdge对AL6061-T6和STEEL1018两种材料的微细铣削开展有限元仿真模拟,揭示微细铣削中的切削力、切削温度等变化规律,利用切屑的形成过程和切削分力F_x、F_y的不同变化规律,分析了最小切削厚度值。通过两种材料切削比能的变化,分析了微细铣削中存在的切削尺度效应现象。开展了微细铣削槽加工实验,分析了槽铣的加工表面形貌和切削力,为微细铣削工艺参数的优化提供依据。

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工序重用的非协调性及其配置性评价

闫栋, 刘健飞

2017, 447 (12): 11-15. doi: 10.16731/j.cnki.1671-3133.2017.12.003

摘要（336）

PDF （3671KB）（192）

以实际汽轮机产品族的有向权重工序网络为研究对象,探索重用技术对工序协作的影响。实证表明,工序的(出、入)强度协调性同其相应强度具有近似的负幂律关系,这反映了工序协作的非协调性。基于强度非协调性,分析了汽轮机产品族工序对的正、反向强度协调配置性、工序协作的技术匹配概率,以作为配置设计的统计性经验依据。

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SCARA机器人大臂结构模态分析与拓扑优化

孙晨光, 刘宇红, 冀鹏飞, 戚开诚

2018, 454 (7): 51-57. doi: 10.16731/j.cnki.1671-3133.2018.07.010

摘要（332）

PDF （5220KB）（122）

选择顺应性装配机器手臂(SCARA)在水平面内运动速度快、重复定位精度高。为优化SCARA机器人大臂机械结构性能,减轻大臂重量,采用了模态分析与拓扑优化相结合的方法。首先建立SCARA机器人大臂三维模型,导入到有限元分析软件ANSYS Workbench中作静力学分析和模态分析,得到前6阶固有频率和振型结果;然后,利用拓扑优化方法为大臂去除材料的优化方向提出建议,重新设计大臂的优化结构并计算优化结构的模态参数;最后,对比优化前后模态参数结果,证明优化后的结构在减轻大臂重量的同时提高了大臂的机械性能。

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应用EEMD和小波包分解的压力脉动信号时域特征提取方法

李瑞, 谷立臣, 赵鹏军, 郭西惠

2018, 454 (7): 1-6. doi: 10.16731/j.cnki.1671-3133.2018.07.001

摘要（331）

PDF （5222KB）（155）

柱塞马达压力信号是液压系统重要的信号源,其中压力脉动的特征变化能够反映系统局部乃至全局的运行状态。为从多成分混叠的压力信号中有效分离压力脉动成分,重构时域特征,提出基于集合经验模态分解(Ensemble Empirical Mode Decomposition,EEMD)与小波包分解的压力脉动信号时域特征提取方法。首先,利用EEMD将压力信号与干扰信号分离;其次,根据柱塞泵和柱塞马达压力脉动信号的时频特性,利用小波包分解并重构得到柱塞马达压力脉动信号,提取时域特征;最后,结合实验分析脉动特征随工况的变化规律。该方法经实验验证可行有效,且结果表明:压力脉动幅度随转速的升高而减小,随压力的增大而增大,与压力脉动变化机理一致。研究成果可为柱塞马达的运行状态监测提供方法支撑。

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高速电主轴可靠性优化与分析

罗静, 陈一凡, 张根保, 李宇龙, 王治超

2018, 454 (7): 93-98. doi: 10.16731/j.cnki.1671-3133.2018.07.016

摘要（331）

PDF （5151KB）（145）

运用ANSYS Workbench响应面优化和Six Sigma可靠性分析平台,在电主轴静力学分析基础上,以质量作为优化状态变量,最大变形作为优化目标进行可靠性优化设计;选取电主轴的几何尺寸、外载荷、弹性模量和前后轴承刚度作为随机输入变量,对电主轴进行可靠性分析。结果表明:优化后的电主轴静刚度提升了19.44 %,达到设计标准值。可靠性灵敏度分析表明:杨氏模量、外载荷、前轴承刚度及内圆孔半径的随机变化对电主轴静刚度影响较大,优化后的电主轴可靠度达到98.459 %,结构可靠性更高。

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颗粒阻尼双层隔振系统减振特性试验研究

陶玉勇, 胡溧, 杨啟梁, 崔嵘

2018, 456 (9): 1-5. doi: 10.16731/j.cnki.1671-3133.2018.09.001

摘要（320）

PDF （4710KB）（219）

为了对颗粒阻尼双层隔振系统进行全面减振效果评价,提出一种全新的减振效果评价方法。该评价方法将颗粒阻尼双层隔振减振效果指标定义为双层隔振振级落差与颗粒阻尼插入损失之和。通过试验测量颗粒阻尼双层隔振系统在不同振动环境下的下层基座、中层筏架和上层机组加速度信号,利用该评价方法进行试验分析。试验结果表明:颗粒填充率为70 %时减振效果最好,共振频段减振率达到33 %;颗粒阻尼全面提高了双层隔振系统的减振特性。试验结果验证了该评价方法的有效性。

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不确定概率下累计前景理论在质量和维护联合优化中的应用研究

方叶祥, 汤文成, 蒋南云, 樊树海, 钱庆, 吴顺, 杨奇

2017, 447 (12): 30-37. doi: 10.16731/j.cnki.1671-3133.2017.12.006

摘要（319）

PDF （5999KB）（129）

针对设备不确定退化和质量波动展开联合优化研究,以最大收益作为优化目标。鉴于质量波动具有随机性,采用蒙特卡洛法模拟合格品概率,构造设备退化与不合格品概率间的关系,根据质量成本讨论维修决策的收益函数和损失函数,采用最大累计前景理论值作为维护时间阙值,讨论合格品概率、前景理论参考点和不合格品概率的惩罚值对决策方案的影响,并与期望效用理论做比较。实例研究表明:前景理论可以更好地界定维护时间阙值。

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基于UG二次开发的三维标注信息动态显示研究

王敏, 张满栋

2017, 447 (12): 92-95. doi: 10.16731/j.cnki.1671-3133.2017.12.017

摘要（319）

PDF （3006KB）（106）

针对目前UG软件存在的三维标注信息显示结构化问题,利用UG二次开发工具集UG/Open,通过标注信息和对应视图及图层的关联,以及信息类别的划分,实现了三维模型中标注信息的显示控制,从而方便了对三维模型的实际观察和信息理解。

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定量泵负载敏感系统中三通流量阀的阻尼特性分析

罗艳蕾, 张明磊, 徐乔

2017, 447 (12): 150-154. doi: 10.16731/j.cnki.1671-3133.2017.12.027

摘要（315）

PDF （4384KB）（76）

分析了定量泵负载敏感系统中三通流量阀的机械结构和调节原理。建立了三通流量阀中阻尼孔的特性分析模型与三通流量阀压力补偿过程中容腔压力变化的数学模型。用Matlab软件对三通流量阀中影响压力变化的主要结构参数进行了仿真,分析了三通流量阀的阻尼孔直径、阻尼孔长度、左腔容积以及阀芯开口流量增益对其左腔压力变化产生的影响,得出了再设计三通流量阀时阻尼孔、容腔体积和阀芯开口形式应选择合适的尺寸与结构的结论。为定量泵系统中三通流量阀的设计提供了理论依据。

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收缩管型压电式喷头微滴喷射仿真及实验研究

魏振先, 魏修亭, 郭翠平, 刘晓飞

2017, 447 (12): 96-100. doi: 10.16731/j.cnki.1671-3133.2017.12.018

摘要（312）

PDF （4339KB）（127）

为探究收缩管型压电式喷头微滴喷射过程中内部流场变化规律以及微滴形成过程,利用Gambit软件建立二维轴对称有限元模型,基于Fluent动网格技术,采用VOF两相流模型,对微滴喷射过程进行仿真分析,研究了微滴形成机理。建立微滴喷射系统对微滴喷射过程进行实验,分析收缩管型压电式喷头工作时入口压强对尾滴、附着液滴形成的影响规律。结果表明:储液腔的振动边界运动引起内部压强变化,导致长液带形成,并断裂形成微滴;入口压强影响尾滴与附着液滴的形成;特定振动边界运动存在对应的可用入口压强范围。

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碳纤维复合材料螺栓连接性能综述

孙涛, 周金宇

2018, 456 (9): 154-160. doi: 10.16731/j.cnki.1671-3133.2018.09.029

摘要（312）

PDF （5946KB）（128）

碳纤维复合材料具有众多优良的性能,目前在民用及航空航天领域已被广泛应用,但是碳纤维复合材料的结构连接强度问题一直是制约其发展的重要因素。综述了碳纤维复合材料螺栓连接方法,分别讨论了碳纤维增强复合材料螺栓连接的强度理论、强度预测和强度影响因素(干涉配合、预紧力、螺栓钉头形式及铺层顺序)对连接强度的影响规律。最后总结了碳纤维复合材料螺栓连接研究的发展趋势。

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面向绿色模块化的产品重设计方法

侯昆峰, 李中凯

2017, 447 (12): 139-145. doi: 10.16731/j.cnki.1671-3133.2017.12.025

摘要（305）

PDF （5105KB）（139）

模块化设计有利于简化产品的制造和装配,降低供应链成本,提高产品的可维护性。而绿色模块化设计将拆解、回收等生命周期因素在产品概念设计阶段进行考虑,有利于提高产品的生命周期可持续性。针对传统绿色综合模块化和约束模块化不能处理产品重设计问题的不足,提出基于相似性和独立性分析的绿色模块化重设计方法。首先建立了9个零件间的环境属性指数;设计了基于相似性和独立性分析方法识别可进行重设计的零/部件;进而探讨绿色模块化设计指南;并采用模糊综合评价法进行设计方案的对比评价;最后以饮水机绿色模块化重设计为实例,证明了设计方法的有效性。

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