根据阻抗曲线建立结构的数学模型——在滚动轴承动态参数识别中的应用

在机床设计过程中,即在投入制造之前预测机床的动态特性,这对提高机床产品的一次设计成功率,加快机床产品的更新换代具有重要意义。本文较详细地介绍了由阻抗曲线建立结构数学模型的步骤和方法。它可用来识别结构的动态参数和预测结构的动态特性。为配合机床主轴系统的动态优化设计,本文以识别滚动轴承动态参数为例,提供了具体的实验识别方法。     

概念设计阶段机床基础大件质量的优化方法

为探索精密机床动态设计中对机床基础大件质量进行主动设计的方法,以提高机床动态特性为目标,利用集中参数法建立了机床的等效模型,进而使用拉格朗日方程建立了机床动力学方程,对机床进行了动力分析,并依据中心组合试验,拟合得到了机床一阶固有频率与基础大件质量的二次多项式响应面模型;以二次多项式响应面模型作为目标函数,基础大件质量上、下限作为约束条件,进行了机床基础大件质量的优化设计。以精密坐标镗床为对象,应用上述方法完成了机床基础大件质量的优化设计,结果表明:与原始设计方案相比,该方法能在提高一阶固有频率的同时实现机床的轻量化设计,使一阶固有频率最高值提高了3.86%,机床基础大件总质量最大值降低了9.3%。     

产品族设计中的零件相似性评价方法

在产品族设计过程中,为促进产品平台的组建,提出一种零件相似性评价方法.该方法以形状特征的分类、拓扑关系和特征参数为基础,建立了统一的产品族零件表达模型,讨论了形状特征拓扑关系、几何形状及位置相似度的计算方法,确定了评价零件相似性的流程.应用实例验证了该方法是有效的.     

产品族设计框架及其关键技术研究

分析了典型产品的开发过程，以及产品族设计与单一产品设计的主要区别，提出一种适合于大批量定制生产模式的产品族设计框架，并对其中的顾客需求空间、功能原理空间和结构空间进行了形式化描述．采用聚类分析、结构树、功能技术矩阵和产品功能矩阵等分析方法，对相应的关键技术，如顾客需求的表示与聚类、产品族功能空间的表示及其与顾客需求空间的映射、结构空间的表示及其与功能空间的映射等进行了深入研究．该框架为实现产品族设计中的产品族市场定位、提高零部件可重用性和产品族平台规划提供了系统的分析方法，为企业实施产品族设计提供了理论指导．同时，结合实例对提出的相关方法进行了说明．     

大规模定制下的产品配置设计研究

研究了大批量定制下的基于产品族模型的产品配置设计,分析了从细分客户群中相同需求和不同需求映射到产品族的基本组成、可变因素和配置规则的过程．在此基础上,建立了产品族模型的通用结构．通用结构中的每个零部件都是一个独立对象,对象通过装配关系形成复杂的多层产品结构,这样每个零部件都能够方便的被其他零部件借用,以降低零部件的多样化．零部件被分为普通零部件和构件,普通零部件对应于产品族的基本组成,构件用来表达产品结构的可变因素．配置规则也被存储为对象并通过“与”、“或”、“非”的逻辑组合形成复合规则．因此本产品族模型能够充分反映客户需求,并且能够被计算机系统快速识别解析．开发了产品配置器软件系统,此软件系统支持采用基于C 标准格式的脚本程序、部分Visual扩展程序以及类SOL语言编写的配置规则,能够成功完成在具有千个节点以上的通用产品结构中匹配配置规则得到符合客户需求的产品结构实例的任务．目前此软件系统已经在汽车行业企业应用．     

基于扩展对象Petri网的产品模型

提出一种支持创新的产品模型，该模型可刻画产品的静态结构，也可刻画产品的动态过程．它集成了面向对象的思想，以实现知识的封装、抽象与层次化建模，特别是扩展了对象的属性类型，将对象的值扩展到流形，然后利用高级Petri网来刻画产品的动态过程．该产品模型能有效地支持产品的创新设计．     

面向产品族配置的可拓关联分析方法

为更好地实现快速、有效的产品配置,通过建立需求评价模型、关系映射和可拓关联规则来实现配置过程,提出了基于需求评价模型的产品族可拓配置方法。通过确定客户的需求指标建立基于需求指标的评价模型,并根据评价模型中各个指标与产品族实例的特征指标建立映射关系,由关联规则确定评价模型与实例之间的相似度,提取最具相似度的产品族实例。根据具体相似情况展开实例推理,将实例修改成为满足配置要求的产品。该方法通过减速机配置得到验证。     

基于多学科设计优化的车辆产品族设计

为提高汽车产品平台及产品族性能优化效果并提高开发效率,提出了一种融合共享变量决策和多学科设计优化的产品族优化设计方法.首先,厘清了产品族设计优化的基本概念;然后,建立了产品族优化问题的数学描述和MDO模型;接下来,提出了改进的产品族设计流程;最后,针对某高性能纯电动乘用车产品平台的底盘产品族优化问题,示例了所提出优化方法和设计流程的有效性.结果表明,经过协同优化的产品族能有效处理多产品多目标间的协调问题,相较于非平台化开发,在保证关键性能的前提下能够最大程度提高车型零部件通用化率,充分发挥产品平台化开发的优势.      

某型数控车床床身的模态分析与结构优化

利用ANSYS有限元分析软件,以某型机床床身为研究对象,建立床身的简化有限元模型,以固有频率作为衡量床身动态性能优劣的指标,通过模型在不同参数下的前六阶固有频率及振型进行对比分析,重点研究了不同床身高度时床身固有频率的变化趋势,以及主轴箱支撑台筋板不同布置方式对床身动态特性的影响,并对此提出有效的解决方案.结果表明,优化后的机床床身具有良好的动态性能,进而能够提高机床加工精度的保持性和可靠性.     

考虑直线导轨影响的数控机床动态性能分析

为了提高机床产品设计的成功率,需要在产品设计完成后,物理样机制造出来之前对其进行分析和评价.直线滚动导轨是数控机床常用的重要部件,因此对采用滚动导轨的数控机床的动态性能进行分析,研究对数控机床性能的影响具有非常重要的意义.以某机床厂生产的CKS6125数控机床为研究对象,提出了机床导轨结合部特性仿真分析的有限元方法,研究了导轨支承部分弹簧阻尼单元的布置,建立了CKS6125机床进给系统有限元模型,对机床的动态性能进行分析和确认.最后采用试验的方法对有限元分析模型进行必要的验证.     

基于动态碳配分机制的高强塑积热成形钢研究

通过直接淬火、QP、回火等工艺对一种低碳含铜钢进行热处理,并使用拉伸试验机、落锤冲击试验机、扫描电镜、电子探针、X射线衍射、透射电镜等手段对其力学性能、显微组织和冲击性能进行表征.在连续冷却淬火过程中观察到碳在马氏体和残余奥氏体间的动态配分现象,QP处理和低温回火可改善实验钢的冲击韧性;实验钢综合力学性能良好:强塑积大于20 GPa%,抗拉强度超过1 400 MPa,延伸率约14%,室温冲击功高于40 J.结果表明,所开发的实验钢可以满足热冲压工艺对成形淬火一体化的要求,可作为具有高强塑积的热成形用钢.     

基于有限元分析的机床床身结构优化设计

以某型数控机床床身为研究对象,在对其结构进行静动态分析的基础上,提出了结构的初步改进方案,应用动态特性灵敏度分析原理对壁板、筋板的厚度等设计参数进行动态灵敏度分析,得出了各个设计参数对床身结构动态特性的影响程度,在此基础上以床身结构的静力变形、一阶固有频率和质量为优化目标,提出了该床身的最终结构设计方案。     

XH715整机结构几种优化设计方案比较

应用CAD/CAE系统建立XH715立式铣削加工中心整机模型,并对整机的静、动态进行分析,找出危险区域,提出了几种改进方案,为机床的机械结构优化设计提供了详实可靠的理论依据。     

面向动态联盟的产品设计策略研究

在进行动态联盟供求节点分类的基础上，给出了一种动态联盟的结构模型，提出了一个基于动态联盟结构模型的产品结构设计过程与动态联盟结构规划过程相互交叉的产品设计方法。     

基于约束网络的产品进化设计

为解决约束条件下的产品设计问题,以复杂网络理论及图论为指导,建立了基于约束网络的产品创新设计模型.该模型从设计约束库中筛选相关要素作为约束变量,构建设计约束网络;利用对偶图计算约束网络中心性指标,实现节点重要度排序,进而归纳出设计约束问题并进行求解;最后建立一套基于约束的产品进化设计系统. 以夜光杯为对象进行实例研究,构建相关设计约束网络;分析得到其关键节点,归纳出具体的设计约束问题,并应用动力学模拟、控制点区间约束等方法对其进行求解;开发夜光杯进化设计系统,选取具有代表性的传统夜光杯样本进行形态进化,生成一系列满足约束条件的夜光杯设计方案.结果表明:该模型有效实现了约束网络指导下的产品设计.     

基于ANN支持产品设计过程的知识获取方法研究

建立设计过程与产品知识间的关联,是实现产品设计过程中知识获取的有效途径.引入设计仓库概念,通过建立产品知识模型,以产品结构树为核心组织产品知识,采用人工神经网络技术,根据设计过程中不同阶段的设计要求,设计各阶段的神经网络模型,建立设计过程中不同阶段与其相应的产品结构间的关联关系.以卷板机的总体方案设计过程为例,设计了该阶段的2层结构的BP网络模型,通过对网络进行训练,并对新的设计任务进行预测,验证了该方法的有效性.     

系列化塑盒体包装机产品结构的配置管理

应用面向对象的技术思想，实现对系列塑盒体包装机的静态产品结构与动态设计流程的有序管理，论述了基础BOM的构造方法，给出了相应的数据结构，并对包装机基础BOM的组成作了相应约定，建立了包装机不同的配置规则，根据产品不同的配置规则，建立适时的BOM结构，完成了对比系列包装机产品的结构配置管理。     

建立向大规模客户化定制的产品设计流程模型

与一种单独产品的策略相比，采用基于平台的产品开发战略达到大规模客户化定制生产模式具有明显的优势。文章探讨了基于平台策略的产品开发流程模型，将基于平台策略的产品开发分为原形产品开发设计、产品平台开发设计和产品族开发设计3个阶段，基于平台策略的产品开发流程模型的建立旨在缩短系列产品的开发时间，同时完成一组产品的设计，而不是完成一个产品的设计，从而达到快速响应市场的目的。     

基于动态优化的多模型广义预测控制器设计

针对工业控制过程中广泛存在系统参数突变的问题,将多模型切换的广义预测控制器引至动态优化策略下的分层式控制系统中,设计了基于动态优化的多模型广义预测控制器.该模型预测控制结构以获取最大经济效益为目标,上层结构对经济目标函数进行动态优化,得到使经济利益最大的关键变量设定值;下层结构中MPC层采用多模型广义预测控制器代替传统单模型广义预测控制器追踪上层得到的设定值,即采用多个固定模型和自适应模型并行辨识系统的动态特性,提高系统暂态性能和模型参数跳变时系统的调节能力;底层为PID控制器用于抑制过程中的扰动.通过仿真验证了该方法的可行性和有效性.