制造业量大面广,能耗总量巨大;提升制造系统能量效率已成为各国制造业可持续发展的关键战略,国际上的研究非常活跃。为此,总结了制造系统能量效率（又称能效）的内涵,分析和概述了制造系统能量效率的研究现状;在此基础之上,总结了制造系统能量效率的研究内容,并提出由三类研究对象（能耗行业、能耗系统以及能耗组件）、四类基础理论或技术（能效...
合理的调度方案能有效降低柔性作业车间总能耗。针对柔性作业车间中加工工件种类多、单批工件数量大、加工工艺路线柔性大等问题,研究一种面向能耗的多工艺路线柔性作业车间分批优化调度模型。分析柔性作业车间中工件加工过程能耗特性,以车间总能耗最低和完工时间最小为优化目标建立了多工艺路线柔性作业车间分批优化调度模型,并采用多目标模拟...
为更好地降低制造过程碳排放,克服以往研究将切削参数与调度分开优化而忽略了他们之间复杂关联关系的局限性,提出一个以制造过程碳排放和完工时间最小为优化目标的切削参数与调度集成优化模型,考虑切削参数对加工时间、刀具磨损、机床能耗的影响,继而影响到以完工时间和制造过程碳排放为优化目标的调度结果。针对集成优化模型中切削参数优化是连...
产品拆解是走可持续发展道路的重要技术环节,可缓解环境压力,最大限度地利用有限资源,提高资源利用率。拆解方案优化对提高拆卸效益至关重要。通过分析产品拆解特点,从技术性、经济性和绿色性3大因素综合考虑影响产品拆解的诸多不确定因素,建立面向绿色设计的拆解方案评价指标体系;运用模糊AHP建立模糊判断矩阵,应用置信度排序法确定合理的指标...
确定疲劳损伤临界阈值以及建立超高周疲劳阶段基于损伤的可再制造性判断模型,为判断毛坯件能否进行再制造提供理论依据,保证再制造工程的顺利进行。但是目前关于基于损伤的可再制造性判断研究还没有广泛的开展,相关的定义与模型也没有提出。以离心压缩机叶片材料FV520B-I为研究对象,根据传统可制造性理论提出了损伤临界阈值的定义并建立普遍适用...
针对产品熔融沉积制造过程的碳排放量化问题,按碳排放的来源将其分为物料碳排放、能耗碳排放和废料回收处理碳排放。通过分析整个制造过程中原材料制备阶段、熔融沉积工艺阶段、去支撑阶段、精加工阶段和废料回收处理阶段的能耗特点以及工艺特征,确定了产品熔融沉积制造过程的碳排放边界并建立了其量化模型,结合熔融沉积产品的加工特征和加工设...
针对工程机械再制造装配效率低、装配精度差以及不匹配零件较多等问题,提出一种面向再制造的优化选择装配方法。分析工程机械再制造不确定性因素和装配质量的影响因素,构建了基于多元质量损失函数和装配偏差度的数学模型;同时针对再制造装配在满足装配精度的条件下应减少不匹配零件的剩余和尽可能优先使用重用件、修复件的特点,提出装配成功率和...
针对汽车发动机再制造过程中积碳清洗方法效率低,质量差的问题,从微观角度对积碳形成过程进行分析,从而针对其特点探究合适的清洗方法。通过扫描电镜对积碳的表面和剖面形貌进行观察,分析积碳的分层结构特点和积碳粒子结合的结构特点;利用红外光谱和拉曼光谱对积碳中粒子结合键能进行分析;同时结合能谱分析积碳的组成成分。并且对积碳形成过程中...
废旧机械装备零部件资源的最优化重用组合,是实现废旧机械装备再制造的关键环节。分析面向废旧机械装备再设计的零部件重用组合多目标优化过程模型,建立以废旧机械装备零部件重用组合寿命均衡性、复杂性及成本为优化目标,以零部件重用策略组合为优化变量的废旧机械装备零部件重用组合的多目标优化模型,并采用第二代强度Pareto进化算法（Strength...
机器人磨削系统能够替代低效和高污染的手工曲面打磨作业,降低生产准备时间和设备成本,特别适用于小批量曲面零件的磨削加工。接触轮为橡胶等柔性材质,工件与工具之间存在弹性接触,有利于提高工件表面质量,但接触轮易变形,导致实际磨削量不易控制。研究砂带张紧对接触轮变形和磨削深度的影响,采用弹性力学平面问题的复变函数解法,建立模型并求解...
当机器人的运动存在过程噪声,或其携带的闭环反馈传感器存在观测误差时,机器人的运动就会呈现出显著的非确定性。以自然界最为普遍的高斯分布描述系统运动状态的非确定性。用概率论的方法结合机器人本身的线性控制及卡尔曼滤波对机器人可行轨迹进行规划和先验概率的评估,从而得到机器人先验估计概率。采用线性控制方法和卡尔曼滤波相结合,进行高...
近年来,液体界面之电操控已广泛运用在微流体组件的应用上。然而,液体于组件内之动态运动行为无法从实验中清楚解析。因此,我们开发一个考虑弱介电质模型的电流体力学理论与相场法之间耦合的数值仿真方法来求解液体接口受到外加电场影响后随时间变形的课题。在电湿润的研究上,我们成功厘清了电湿润显示器在驱动过程中发生如油墨分裂等组件缺陷的...
为得到雅可比矩阵恒定的移动并联机构,基于螺旋理论利用机构的主运动螺旋和传递力螺旋求解机构的雅可比矩阵,给出了移动并联机构在不同位置下雅可比矩阵保持恒定的判定条件。在此基础上,基于约束螺旋理论对具有该特性的分别包含三自由度、四自由度和五自由度分支的这类三自由度移动并联机构进行构型综合,构造并得到了多种雅可比矩阵恒定的移动并...
以一种可用于航天航空高速铣削加工和自动装配的面对称3-SPR并联机构为对象,利用矩阵求逆提出一种具有解耦格式的全雅可比矩阵建模方法,并据此构造出一组取值介于[0,1]之间、量纲一且与坐标系无关的运动学性能评价指标,用于揭示机构尺度参数对这组指标的影响规律。在此基础上,构造出满足给定运动学性能、支链极限杆长比和球副转角等几何与运动学...
针对目前结合面微观形貌特性对由摩擦和系统结构双重引起的模态耦合系统的稳定性影响的理论研究缺少,尝试从微观角度解释结合面形貌对宏观系统的动态特性影响。基于分形理论建立结合面形貌较为准确的法向、切向接触刚度模型;以车辆制动盘为对象,将所建立的分形接触刚度模型引入其中,建立一个两自由度的典型模态耦合模型;研究了结合面切向与法向...
提出一种夹心式压电作动器,用于直接驱动履带以构成小型履带式行星探测移动系统。压电作动器由变截面夹心式压电振子以及对称设置在其两端的两个圆环部分组成。压电作动器在两相具有π/2相位差的电信号驱动下激励出两相正交工作模态并在圆环处呈现两相在空间上具有π/2相位差的面内弯曲振动,耦合形成沿圆环周向旋转的行波,圆环表面质点做微幅椭圆...
根据Hertz理论和Archard磨损公式,建立面向真实工况的直齿圆柱齿轮准静态磨损模型,并对其齿面磨损特性进行了数值仿真。计算表明,理想工况下直齿轮副齿面沿齿宽方向均匀磨损,其在节圆附近的磨损量最小,而在小齿轮靠近齿根部位的磨损量最大;当存在啮合偏差时,齿面磨损深度沿齿向不再均布。在此基础上,进一步分析了负载工况和磨损循环次数对齿面磨...
自然界中,超疏水表面由于其特殊的润湿性而受到极大的关注。此类表面广泛存在于植物叶子、昆虫翅膀、鸟类羽毛及动物皮毛之中,其拥有较大的接触角和较小的滞后角。液滴能够在超疏水表面快速弹离的特性与许多工程应用息息相关,例如,抗结冰、滴状冷凝传热和防污等。液滴与固体表面接触过程中,两者之间的质量、动量和能量交换与液滴同表面的接触时...
为了提高等温容器的等温性能,基于拓扑方法将内部细铜丝的分布对强化容器壁向中心导热的影响进行研究。建立导热模型,计算在均匀填充下横截面上的温度场以及容器中心温度。在容器壁温度、中心初始温度和细铜丝平均孔隙率一定的情况下,导热时间15 s,以中心温度最高为优化目标,分别采用线性变密度填充法和自适应成长法优化铜丝分布。两种优化结果...
以实际工程应用的某核主泵机械密封动、静环组件为例,建立了考虑组件之间真实过盈配合连接结构的ANSYS仿真模型,获得了工作状态下机械密封动、静环端面变形量及泄漏量,该泄漏量更加接近工程设计泄漏量值。通过与未考虑过盈配合关系获得的机械密封泄漏量进行比较,指出过盈配合在机械结构组件变形分析中的必要性,且是仿真分析中需要重点关注的问题...
为求解共形接触粗糙表面的润滑性能,提出非周期多尺度润滑问题的确定性计算方法——有限细胞法（Finite cell method,FCM）,详细介绍FCM的基本原理和关键实施步骤,通过数个算例,对比验证FCM在求解周期和非周期多尺度润滑问题时的计算速度,求解精度和并行特性。结果表明：以传统FEM作为参照,FCM计算误差不大于0.2%,计算规模可扩大2至3个数量级,并...
利用组装的方法制备了具有微肋板结构且肋板高度可调控的表面,利用自组装分子膜技术对表面进行低表面能修饰,利用机械式调控方法改变疏水/超疏水表面微肋板高度,实现表面润湿性调控。结果表明：设计的疏水/超疏水表面可通过机械式调控方法实现表面润湿性调控,且可实现连续调控。具有微肋板结构表面的接触角具有各向异性,液滴在垂直于微肋板方向...
液体微透镜阵列具有超光滑表面和大范围的连续变焦优势,在现代生物,医学治疗、军事感知等领域有广泛的应用前景。针对常规静态成像系统的视场角小、图像重叠、景深小等问题,本研究提出了液体复眼式图像传感器,对三维光场信息进行实时/域提取,实现了动态景深、超高分辨率的真三维成像和智能监控。
为了解决假体与骨的弹性模量存在较大差异而造成应力遮挡的问题,基于3D打印在制造多孔微结构的优势,将假体设计为多孔结构能有效降低模量,缓解应力遮挡。但是,如何优化微结构几何参数以实现假体模量的最佳匹配仍然没有得到解决。因此,提出了一种面向3D打印的可变模量金属假体的微结构设计方法,旨在获得与宿主骨模量相匹配又具有可加工性的生物型...
随着电子信息产业的高速发展,高性能电子封装装备成为众多半导体器件制造企业的重大需求。我国自主精密电子封装装备的研发有待于在设计理论与方法上取得突破。针对高性能封装装备在大行程、高速、高加速度运动与高精度定位的综合性能指标方面的苛刻要求,深入开展其核心关键技术的创新设计与理论研究,提出一种解耦式高速XY并联运动平台,分析平台...
目前切削稳定性研究主要集中在不同加工方法及加工条件下的稳定性研究,以无颤振极限切深作为切削参数优化的推荐值,缺少对稳定性与优化模型的深度融合分析。针对这一问题,以材料切除率和刀具寿命构建优化目标函数,提出一种切削稳定性约束下的铣削参数优化模型。通过对铣削稳定性零阶解析算法的分析,论述了切削稳定区域的确定受切削力学模型、刀...
汽车曲轴作为发动机关键零件,其主轴颈、连杆颈巴厘线的磨削精度对发动机性能有较大影响。切入磨削过程中,成形砂轮轮廓将直接反映在曲轴轴颈上,因此研究了基于砂轮修整切深模型的成形砂轮廓形修整误差在线测量及补偿方法,通过控制砂轮廓形修整精度来保证曲轴轴颈巴厘线的磨削精度。采用声发射传感器搭建了砂轮修整过程监测系统,建立了砂轮圆弧...
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