高热点论文 |《制造技术与机床》2023年第1期|齿轮|算法|刀具|机械|紧固件

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刘晨晖, 张为民, 薛峰. 基于随机森林贝叶斯优化的机械臂运动参数优化研究[J]. 制造技术与机床, 2023(1): 83-90.

刘晨晖张为民薛峰

（同济大学机械与能源工程学院）

摘要

机械臂作为生产系统中的重要物流设备之一,在新产品投产前,需要对其未知的上下料轨迹及其运动参数进行寻优配置或整定,以找到适应于该产品的最优物流参数配置方案;但目前在机械臂的运动参数优化方面仍存在着优化时间成本较高、优化效果欠佳的问题。面向机械臂安装燃料电池极板工作场景,以机械臂的运动平稳性、绝对定位精度、物流效率的综合归一值为优化目标,采用基于随机森林概率代理模型的贝叶斯优化算法,以ABB IRB 1410机械臂为例,对其关键运动参数进行寻优。将其与高斯过程代理的贝叶斯算法在相同条件下所得实验结果进行了对比。实验表明,在机械臂运动参数优化问题上,随机森林贝叶斯算法相较于高斯贝叶斯算法,综合效果提升了15%。

基金

郑锦灿, 邵立珍, 雷雪梅. 一种基于改进NSGA-II的多目标绿色柔性作业车间调度方法[J]. 制造技术与机床, 2023(1): 145-152.

郑锦灿①② 邵立珍①② 雷雪梅③

（①北京科技大学自动化学院

②北京科技大学顺德创新院

③北京科技大学信息化建设与管理办公室）

摘要

针对多目标绿色柔性作业车间调度问题,建立了以最小化最大完工时间、总负荷和总能耗为优化目标的多目标优化模型,提出了一种带有自适应交叉变异算子和学习机制的改进NSGA-Ⅱ多目标优化算法。该算法通过机器和工序的两级编码机制,使用基于全局、局部和随机选择的非支配排序选择策略得到初始种群;采用具有自适应算子的混合交叉变异策略进行迭代,提高算法的全局搜索能力;引入分布函数来改进精英保留策略提高种群的多样性;通过学习机制进行邻域搜索提高算法的局部搜索能力。最后,采用基准测试算例Brandimarte以及Kacem数据集对算法进行测试,结果表明采用改进的NSGA-Ⅱ算法求解多目标绿色柔性作业车间调度问题具有求解精度高、收敛速度快以及解集多样性好的优点。

基金

国家自然科学基金面上项目（12071025）；佛山市科技创新专项资金项目（BK20AE004）

陈凯, 张礼华, 赵恒, 陈景铭. 基于深度特征提取和对抗域适应网络的滚动轴承故障诊断[J]. 制造技术与机床, 2023(1): 9-15.

陈凯张礼华赵恒陈景铭

（江苏科技大学机械工程学院）

摘要

实现轴承的智能化诊断是实现旋转设备的智能化诊断的关键。在轴承故障诊断实际情况中存在特征提取不完全、变工况情况下传统的诊断方法效率低的问题。针对这个问题,提出了一种组合方法。在该方法中使用具有宽卷积核的卷积神经网络与长短时记忆网络组合的深度特征提取网络对原始的振动信号进行深层次的特征提取,其次以对抗域适应网络实现源域与目标域间的知识迁移,解决了变工况情况下的跨域诊断能力不理想的问题。并对所提方法进行了验证,实验结果表明,所提方法能够有效地实现对轴承振动信号的深度提取以及识别变工况情况下的轴承故障类型,提高了跨域诊能力。

基金

江苏省碳达峰碳中和科技创新专项资金“超大功率直驱式海上风电机组转子房环构件研发及产业化”（BA2022106）

宋李俊, 徐志鹏, 李斐. 隐性扰动下柔性作业车间重调度决策[J]. 制造技术与机床, 2023(1): 160-167.

宋李俊① 徐志鹏① 李斐②

（①重庆理工大学机械工程学院

②中冶赛迪工程技术股份有限公司）

摘要

针对柔性作业车间隐性扰动累积下的重调度问题,对重调度时刻点的确定以及重调度方式的选择进行了研究。在不超过各工件交货期的条件下,通过分析工序间的动态关联性,计算出各工序的所能容忍的延迟完工极限,作为重调度触发的时刻点。利用遗传算法对3种重调度方法（即右移重调度、部分重调度和完全重调度3种重调度方法）进行程序设计,并建立数学模型对重调度方式进行选择决策。最后,通过仿真证明了重调度时刻点的准确性以及重调度方式选择的正确性。

基金

国家重点研发计划（2018YFB1700800）

谭舒丹, 马家庆. PMSM的新型趋近律滑模调速控制器设计[J]. 制造技术与机床, 2023(1): 97-101.

谭舒丹马家庆

（贵州大学电气工程学院）

摘要

针对永磁同步电机（PMSM）矢量控制系统由于时滞现象导致的d-q轴电流脉动大、速度响应慢等问题,设计一种积分型滑模（SMC）速度控制器。其中,基于幂次趋近律提出一种新型趋近律,并通过Lyapunov函数验证其稳定性。然后,在电机实验中,提出从微观的角度进行d-q电流与电机速度的相图绘制,进一步验证控制器的有效性。数值仿真和实验表明,与传统SMC控制器相比,该控制方法能够减小电流脉动,提高系统的调速稳定性和响应速度。

基金

国家自然科学基金项目（51867006,61861007,62163006）；贵州省科技厅(（黔科合支撑[2021]一般442）

卢明明, 周瑞琦, 杜永盛, 高强, 杨亚坤. 椭圆振动辅助切削振动参数对加工SiCp/Al切削力的影响研究[J]. 制造技术与机床, 2023(1): 55-60.

卢明明周瑞琦杜永盛高强杨亚坤

（长春工业大学机电工程学院）

摘要

为了研究椭圆振动辅助切削SiCp/Al复合材料的材料去除机理以及不同振动参数对切削力产生的影响,运用有限元分析软件ABAQUS建立二维平面的SiCp/Al复合材料切削模型,对比前人不同切削深度下测得切削力的实验数据验证模型正确性,进行椭圆振动辅助切削仿真研究。仿真结果表明,相位差为π/2时平均主切削力和吃刀抗力最小;随着振动频率的增大,平均主切削力和吃刀抗力都有着减小的趋势;X方向振幅对主切削力和吃刀抗力有着显著影响,X方向振幅增大,切削力减小;Y方向振幅增大,主切削力减小但吃刀抗力略有增大。

基金

吉林省自然科学基金项目（YDZJ202201ZYTS534）；吉林省微纳与超精密制造重点实验室（20140622008JC）

逯海滨, 张丹, 李长安, 隋文涛, 窦亚萍, 张宇凡. 基于机器视觉的直齿轮齿距偏差检测[J]. 制造技术与机床, 2023(1): 126-131.

逯海滨① 张丹② 李长安① 隋文涛① 窦亚萍① 张宇凡①

（①山东理工大学机械工程学院

②山东理工大学电气与电子工程学院）

摘要

针对直齿轮齿距偏差测量难度大、测量精度低的现状,文章采用机器视觉技术对直齿轮的齿距偏差进行检测。通过机器视觉系统获取齿轮图像,利用改进的Zernike矩亚像素边缘检测算法进行齿轮边缘检测;利用重心法求取齿轮几何中心,利用统计连通域法求取齿数,利用凸包法计算齿顶圆半径并计算获取齿根圆半径,通过齿顶圆公式计算模数,通过分度圆公式计算分度圆半径;依据测量结果给出了齿轮齿距偏差的测量方法,通过测量结果与直齿轮实际尺寸对比和分析,证明了该算法的合理性,可以实现齿距偏差的有效检测。

基金

山东省自然科学基金项目（ZR2021ME160）；山东省研究生教育质量提升计划项目（SDYAL20127)；山东省科技型中小企业创新能力提升工程项目（2022TSGC1164）

李一铭, 王跟成. 基于坠落机制的混沌麻雀算法AGV路径规划[J]. 制造技术与机床, 2023(1): 102-108.

李一铭①②③ 王跟成①②③

（①西藏民族大学信息工程学院

②西藏自治区光信息处理与可视化技术重点实验室

③西藏网络空间治理研究基地）

摘要

针对麻雀搜索算法（SSA）在AGV路径规划中存在收敛速度慢、寻优精度差的缺点,提出一种基于坠落机制的混沌麻雀算法（SSA-CD）解决AGV路径规划算法。首先,引入Sinusoidal混沌映射和变尺度混沌策略对种群进行初始化,提高种群多样性使算法具备跳出局部最优解的能力;其次,引入动态黄金正弦策略增强算法发现者位置更新方式;然后,提出一种坠落机制增强种群随机性;最后,通过埃尔米特插值进一步优化最优解,获得更短更平滑的路径。通过栅格地图进行仿真实验,证明了改进算法的有效性、可行性和鲁棒性。

基金

西藏自治区高等教育教学改革研究项目（JG2021-82）；2011西藏文化传承发展协同创新中心项目（XZMDYJ16）；西藏民族大学“涉藏网络信息内容与数据安全团队”项目（324042000709）

林洁琼, 闫东, 卢明明, 李家成, 高鑫. 超声振动辅助切削三维SiCp/Al复合材料温度仿真研究[J]. 制造技术与机床, 2023(1): 36-43.

林洁琼闫东卢明明李家成高鑫

（长春工业大学机电工程学院）

摘要

铝基碳化硅（SiCp/Al）复合材料由于优异的性能在航空航天、汽车生产等领域中得到了广泛的应用。为了深入了解超声振动辅助车削SiCp/Al的切削机理,使用有限元仿真软件ABAQUS建立了超声振动辅助车削SiCp/Al的三维仿真模型,并分别对颗粒、基体及内聚力模型进行定义。针对所建立的三维模型仿真分别分析了不同切削速度、切削深度、刀具振幅以及刀具振动频率的SiCp/Al切削温度。从仿真结果可以看出:超声振动辅助切削SiCp/Al时,SiC颗粒的温度普遍比Al基体的温度要低,切削过程中工件的温度与切削速度、切削深度和刀具的振幅成正比,但是随着刀具振动频率的增加温度反而会降低,另外在剪切带的切削温度最高。

基金

国家自然科学基金重点项目（U19A20104）；吉林省微纳与超精密制造重点实验室（20140622008JC）

刘乐, 张亚龙, 关悦, 金宏, 刘前峰, 刘海. TB9钛合金超声辅助切削试验研究[J]. 制造技术与机床, 2023(1): 44-48.

刘乐① 张亚龙②③ 关悦① 金宏① 刘前峰① 刘海①

（①河南省紧固连接技术重点实验室;

②郑州航空工业管理学院航空宇航学院;

③郑州机械研究所有限公司）

摘要

钛合金作为航空紧固件的主要原材料,其加工性能直接决定了航空紧固件的服役性能,进而影响着航空装备的可靠性,改善钛合金的机械加工性能是提高航空紧固件的有效方法。文章以TB9高强钛合金为研究对象,主要对比传统切削加工和超声切削加工在主切削力、表面加工形貌以及刀具磨损特征等方面的不同,结果表明了与传统切削相比,超声切削有效降低了切削过程中的切削波动,并降低了加工中的切削力;同时超声切削引起的机械划痕深度降低了61.34%,且随着超声振幅的增加,TB9钛合金试样的表面加工质量显著提高、硬质合金刀具的氧化磨损程度降低。

基金

河南省紧固连接技术重点实验室开放课题（JGLJ2202）；中国博士后科学基金（2022M712920）

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