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期刊信息/Journal information
中国机械工程
中国机械工程学会
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中国机械工程学会

周佑启

半月刊

1004-132X

paper@cmemo.org.cn

027-88011893

430068

湖北省武汉市湖北工业大学772信箱

中国机械工程/Journal China Mechanical EngineeringCSCD北大核心CSTPCDEI
查看更多>>本刊是中国机械工程学会会刊。反映中国机械工程领域重大学术进展，报道中国机械工程学会系统的最新学术信息，围绕机械企业科技进步传播重大科技成果，就机械工程界的热点开展讨论，不断跟踪世界机械工程最新动向，注重完善机械科技人员的知识结构，以探询学科发展趋势，促进学术成果交流，提高科技人员素质、推动企业科技进步为宗旨，以深内涵、广视野、强应变、高品味、厚基础为办刊特色。
正式出版
收录年代

    基于VDM-SSA-LSTM考虑刀具磨损的数控铣床切削功率预测模型研究

    王秋莲欧桂雄徐雪娇刘锦荣...
    1052-1063页
    查看更多>>摘要：传统的切削过程功率获取需要基于复杂的切削功率模型且很少考虑刀具磨损的影响,针对此设计了一种基于变分模态分解(VMD)、麻雀搜索算法(SSA)、长短时记忆(LSTM)神经网络的考虑刀具磨损的数控铣床切削功率预测模型,该模型无需解构数控铣床运行过程的能耗机理,基于一次性的历史实验数据即可实现数控铣床切削过程功率的高精度预测.首先,采用人工智能机器视觉技术对刀具磨损图片进行分析处理,获取刀具磨损图像的数字化特征,从而得到刀具最大磨损量;然后,建立基于VMD-SSA-LSTM考虑刀具磨损的数控铣床切削功率预测模型,利用VMD对数控铣床运行数据进行分解,采用SSA算法对LSTM神经网络超参数进行寻优,并将分解出的铣床运行数据分量输入到LSTM神经网络中,接着将每个分量的预测值相加,得到切削功率预测值;最后以面铣加工为例,将所提出的预测模型与BP神经网络、LSTM神经网络和传统模型进行对比分析,验证了所提模型的有效性和优越性.

    切削过程功率刀具磨损麻雀搜索算法长短时记忆神经网络变分模态分解计算机视觉技术

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    二阶锥约束规划的机器人视觉闭环位姿自协调方法

    仲训杲罗家国田军仲训昱...
    1064-1073页
    查看更多>>摘要：将机器人"手-眼"位姿自协调视为无标定约束规划问题,提出一种基于二阶锥约束规划的视觉闭环控制方法.在图像平面和笛卡儿空间分别建立基于图像与基于位姿的视觉伺服控制算法;在路径约束和局部极小约束准则下构建二阶锥凸优化模型,实现了图像特征轨迹和机器人运动路径折中最优;将所提出的二阶锥约束规划模型嵌入自适应状态估计器,实现了机器人雅可比矩阵在线映射学习,解决了"手-眼"标定参数和视觉深度信息未知问题;最后通过无标定机器人视觉定位证明了二阶锥约束规划模型的有效性,真实环境抓取操作表明了机器人位姿自协调控制的可行性.

    位姿协调约束规划无标定视觉伺服混合闭环反馈控制

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    异常点云干扰下的车身构件鲁棒性配准方法

    丁涛吴浩朱大虎
    1074-1085页
    查看更多>>摘要：点云配准是大型车身构件位姿参数测量的关键方法,但现有算法在大量异常点云干扰下难以配准至有效位姿,从而导致匹配失真,进而无法保证后续机器人作业质量.针对此问题,提出一种能够有效抑制异常点云干扰的车身构件鲁棒性配准算法——鲁棒函数加权方差最小化(RFWVM)算法.建立鲁棒函数加权目标函数,通过施加随迭代次数可变的动态权重来抑制配准过程中异常点云的影响,并由高斯-牛顿法迭代完成刚性转换矩阵的求解.以高铁白车身侧墙、汽车车门框为研究对象的试验结果表明,较经典的最近点迭代(ICP)算法、方差最小化(VMM)算法、加权正负余量方差最小化(WPMA-VM)算法和去伪加权方差最小化(DPWVM)算法,所提出的RFWVM算法配准精度更高,能够有效抑制各种异常点云对配准结果的影响,并具有更好的稳定性和鲁棒性,能够有效实现各类车身构件点云的精确配准.

    点云配准异常点云干扰鲁棒函数车身构件机器人视觉测量

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    基于小样本数据驱动的弹壳打凹-平底成形工艺参数优化决策方法

    梁强李雄王海洋王伟任...
    1086-1096页
    查看更多>>摘要：针对某外贸款弹壳在调试生产中加工质量差和模具寿命短的问题,提出一种基于小样本数据驱动的弹壳打凹-平底成形工艺参数多目标优化与决策方法.首先,利用中心复合试验法设计试验,将各试验方案代入有限元模型中进行数值模拟,以仿真结果为基础采用随机森林算法建立弹壳打凹-平底成形工艺参数与打凹下冲头最大等效应力、平底上冲头最大等效应力和平底成形后弹壳内圆角的多目标优化模型.其次,应用改进多目标灰狼优化算法对多目标优化模型进行寻优并获得非劣解集,采用主客观综合熵权-优劣解距离法评价决策出最优工艺参数组合.最后,采用该优化工艺参数组合进行数值模拟和工艺试验,结果显示,模拟结果与工艺试验结果吻合,弹壳底部内圆角充填饱满,模具使用寿命得到提高.

    弹壳小样本驱动改进多目标灰狼优化算法打凹-平底成形

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    残余应力对GH3230层板焊缝热疲劳寿命影响规律研究

    董志波李承昆王程程韩放...
    1097-1102页
    查看更多>>摘要：为了探究残余应力对层板冷却结构焊缝服役寿命的影响规律,首先对GH3230层板在常规条件下的激光焊接过程进行有限元模拟与实验验证,然后在此基础上对预拉伸、温差拉伸等焊接残余应力调控方法开展模拟.基于焊后残余应力模拟结果研究了层板服役过程的温度及等效应力变化规律,并将多个模型之间不同残余应力下服役状态进行对比分析,最后利用Morrow修正的Coffin-Manson方程对焊缝后续服役寿命进行评估.研究结果表明,焊接残余应力的存在大幅降低了层板结构焊缝区域热疲劳寿命,通过残余应力调控技术可有效改善焊缝区域服役过程中的应力幅或平均应力,使其分别下降70％与25％,焊接残余应力调控对提高层板结构热疲劳寿命具有重要意义.

    层板结构残余应力热应力疲劳寿命

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    36MnVS4和46MnVS5连杆裂解性能差异性研究及质量缺陷分析

    孔彦坤邓伟金国忠雷基林...
    1103-1111,1119页
    查看更多>>摘要：针对高强度的36MnVS4和46MnVS5两种裂解连杆用非调质材料,开展了连杆裂解加工性能的对比分析,探究了影响连杆裂解质量的原因,并对连杆裂解加工的边界作出了优化,分析了连杆结构对裂解加工性能的影响.根据连杆实际裂解加工特性,设置了有限元模拟的边界条件.通过分析裂解槽根部的主应力和塑性应变的分布特征,获得了不同材料连杆的裂纹萌生位置;用ABAQUS和FRANC3D两个有限元软件模拟了连杆裂解的裂纹扩展过程,并进行了对比分析;优化了 36MnVS4材料裂解加工的加载速度;分析了连杆结构对裂解性能的影响.研究结果表明:在相同边界条件下,46MnVS5材料裂解性能较好,裂纹萌生位置趋向于唯一,缺口敏感性低、断裂脆性较好、裂解速度较快,所需的裂解载荷更大;在25 mm/s的加载速度下,36MnVS4材料的裂解性能得到优化;理论断裂面面积较小的连杆结构裂解性能相对较好.

    裂解性能裂纹萌生裂纹扩展加载速度理论断裂面

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    小半径曲线上P75钢轨打磨廓形设计及应用研究

    刘永乾任尊松侯银庆吴潇...
    1112-1119页
    查看更多>>摘要：以国内某重载铁路R400 m曲线P75钢轨为研究对象,建立了轮轨接触模型和轮径差曲线描述模型,选取代表性车轮踏面和钢轨廓形,采用轮径差曲线逆向求解法优化了轮轨接触区域钢轨廓形,并依据打磨量最小化原则设计得到了曲线钢轨打磨廓形.建立了实测参数下的车辆-轨道多体动力学仿真模型,对比分析了实测廓形和设计廓形匹配下的动力学指标.按钢轨廓形设计要求,在该R400 m曲线上实施了钢轨打磨试验和轮轨动力学测试.研究结果表明,优化后轮径差曲线趋于平滑,车辆曲线通过能力得到提高,抗脱轨能力得到保持;轮轨关系得到显著改善、轮轨接触点交叉跳跃和集中问题得到缓解;轮轨横向力减小20％以上,脱轨系数减小16％以上,钢轨法向接触应力减小32％以上,轮轨蠕滑力减小26％以上;实施打磨后,轮轨横向力减小34％以上,脱轨系数减小35％以上,钢轨振动加速度减小35％以上;打磨后3个月轨面疲劳伤损未见明显发展,钢轨使用寿命由前一换轨周期的8个月延长至13.5个月.仿真分析和打磨试验验证了钢轨廓形设计方法在重载铁路小半径曲线的应用效果.

    轮径差曲线钢轨廓形设计钢轨打磨轮轨力钢轨振动加速度钢轨磨耗

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    复合型径向机构在地铁车辆上的适用性研究

    郑阳代亮成池茂儒郭兆团...
    1120-1128页
    查看更多>>摘要：设置径向机构是解决铁道车辆蛇行稳定性与曲线通过性能之间矛盾的主要措施,然而,传统的杠杆式迫导向转向架在低等效锥度状态下运行时,由于连杆的存在加剧了车辆的一次蛇行,进而导致车辆的稳定性下降.针对传统杠杆式迫导向转向架存在的上述缺陷,提出了一种复合型径向机构,该径向机构使车辆在小半径曲线运行时具有迫导向的功能,车辆在大半径曲线或直线上运行时迫导向功能失效,从而克服了传统杠杆式迫导向转向架存在的不足.基于复合型径向机构的工作原理,建立了该机构的数值仿真模型和控制模块,然后采用MATLAB/Simulink对复合型径向机构数学模型和地铁车辆动力学模型进行联合仿真,研究它对车辆系统动力学性能的影响,并进行了台架试验验证.结果表明,复合型液控径向机构不但可以保证车辆具有良好的曲线通过性能,而且可大幅度提高车辆的稳定性.

    地铁车辆径向转向架曲线通过性能复合型径向机构蛇行运动稳定性

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    基于等效结构应力法的铝合金无钉压铆接头疲劳分析与试验研究

    曾维和苟黎刚王明庆王磊...
    1129-1139页
    查看更多>>摘要：以无钉压铆连接铝合金接头为研究对象,通过测试三组料厚不等的搭接试样拉伸强度和疲劳力学性能,研究了铝合金无钉压铆接头失效断裂行为,获得压铆连接试样力-寿命(F-N)分布规律.根据试样疲劳测试条件建立等效有限元模型,并计算等效结构应力幅ΔSs,对实测的疲劳寿命散点数据进行Weibull分析,并基于最小二乘法拟合得到无铆连接ΔSs-N(主S-N)曲线关键参数.应用拟合的主S-N曲线进行纯电车型全铝合金引擎盖动态关闭无钉压铆连接疲劳损伤预测,结果表明:无钉压铆接头疲劳开裂发生在颈部位置,其ΔSs-N曲线满足幂函数关系,经连接点数量和位置优化设计,铝合金引擎盖关键区域无钉压铆连接最大损伤由1.08降低至0.78,满足了引擎盖动态关闭耐久性能设计要求.开发的计算方法和主S-N曲线参数可为车身领域无钉压铆连接疲劳仿真与优化提供理论依据.

    全铝合金引擎盖无钉压铆接头等效结构应力有限元分析疲劳试验

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