基于键合图的RV减速器动力学仿真

为研究RV减速器系统的弹性特性、齿轮间啮合刚度和阻尼对系统动态特性的影响,需要对系统进行建模和仿真分析。简述了RV减速器的结构、传动特点并对功率流进行分析,基于键合图理论建立RV减速器的动态仿真模型,推导出系统的状态方程,用Matlab进行系统动力学仿真分析,得到输出转速及加速度曲线,较好地反映了系统的动态特性。为RV减速器的设计、改进提供一定的理论依据。仿真结果表明:键合图模型是一种相当优越的数学模型,键合图理论与方法为RV减速器动力学特性的研究提供了一种新方法与途径。     

RV减速器的键合图建模与仿真分析

为研究RV减速器系统的弹性特性、齿轮间啮合刚度和阻尼对系统动态特性的影响,需要对系统进行建模和仿真分析.由于采用传统动力学建模存在部分物理过程难以用数学方法表达,状态方程繁琐难以求解等缺点,采用键合图理论建模的方法能够避免这些缺陷,实现系统规则化建模.建立了RV减速器的键合图模型,利用键合图专用软件20-Sim进行仿真分析.仿真结果表明:键合图模型是一种相当优越的数学模型,应用键合图理论对系统进行仿真能较好地反映系统的动态特性,为RV减速器的设计、改进提供一定的理论依据.     

基于SIMULINK的往复式交流液压系统的动态仿真

利用功率键合图建立了往复式交流液压系统的动态模型，给出了该系统的仿真模型，在SIMULINK环境下直接利用状态方程对系统的动态特性进行了仿真。结果表明，功率键合图和SIMULINK相结合是对液压系统动态特性进行仿真的一条捷径。     

平面开链机械臂动力系统及其控制的向量键合图建模与分析

平面开链机械臂是由一系列电机驱动单臂串联而成。利用这种串联式的结构特性,建立了电机驱动单臂的子系统机电耦合向量键合图模型以及等价动力学一阶微分方程,并利用模块化的方式建立出整个平面开链机械臂系统的键合图动力学模型。模型中通过考虑电机输出轴以及机械臂的挠性,实现微分因果关系的消除。以平面2R机械臂为例,通过对含有PD控制器的机电耦合系统动力学模型进行键合图仿真与Matlab仿真的结果对比,以及容性元件取值对系统动态响应影响的分析,验证了所提出方法的正确和有效性。     

基于键合图理论的轨道钳系统建模与仿真

针对斜直井齿轮齿条钻机特殊的管柱上/卸扣作业要求,提出了一种轨道钳作业装置和该装置的液压控制单元。基于键合图理论建立了轨道钳主、背钳夹紧系统和主钳转矩系统的键合图模型,并推导出了每个键合图模型的系统状态方程。基于20-Sim软件建立了轨道钳系统的键合图仿真模型,完成了对轨道钳系统的动态仿真,分析了系统动态特性产生的原因,验证了所建立的轨道钳系统的合理性。研究结果可为轨道钳系统装置的研制提供技术支持和理论指导。     

基于键合图的自动舱门驱动系统建模与仿真

介绍了键合图的基本原理,并以自动舱门驱动系统为例,根据各部分特性及相互作用,运用键合图理论建立系统的键合图模型,列写状态方程,利用MATLAB软件进行仿真,并根据仿真结果检验系统各参数选择的合理性。     

施成基于键合图模型的双驱动行星传动系统动态分析与实验研究

采用键合图理论和方法，建立双驱动行星传动系统的键合图模型，进行了动力学的仿真。在模型中，考虑了支承弹性的耦合作用，并设计了双驱动行星传动系统的实验装置，改进了实验台，实现扭转振动的多通道数据采集，较全面地揭示了行星传动系统的动态特性及传动性能。与理论结果对比，验证了双驱动行星传动系统键合图模型的正确性和所用方法的有效性。     

混合动力车用单行星排的动力学分析

为了有效地实现行星齿轮机构的动力合成功能,文中采用键合图理论和方法建立了行星齿轮机构的动态模型,进一步建立了系统的状态方程,并通过其动力学仿真分析了其动态特性.该分析方法将有助于进一步实现混合动力车辆最佳传动方案的确定.     

基于功率键合图理论的油气弹簧悬架仿真分析

基于功率键合图理论建立了全路面起重机双气室油气弹簧悬架系统非线性数学模型,构造了路面不平度时间函数,并在Matlab/Simulink环境下进行仿真,分析了油气悬架缸主要参数对车辆振动规律的影响,验证了油气弹簧悬架的非线性阻尼特性和非线性刚度特性,证明了功率键合图理论在此领域的可行性和功率键合模型的正确性,为进一步的整车仿真和控制策略研究提供了理论依据。     

复杂机电系统的全局耦合建模方法及仿真研究

运用键合图和功率拓扑键合图,建立了一个典型复杂机电系统——高速轧机的全局耦合动力学模型,揭示了各子系统之间的耦合关系,分析了由于耦合导致的影响,借助拓扑约束键及因果线,系统数学模型可由子系统数学模型分立——联合运行求解,大大降低了模型的病态程度和仿真时间;数学模型高度模块化,因而可方便地拆卸、拼装以适用于不同类型的轧机。对研究结果进行对比表明所建立的全局耦合动力学模型比一般孤立系统动力学模型更接近实测数据。方法具有一般意义,可用于其他复杂机电系统的动力学建模和分析。     

基于迁移学习的数控机床节能控制决策方法

为降低机床等待过程的能耗,提出了基于迁移学习的数控机床节能控制决策方法。通过分析机床的节能控制条件,提出了机床等待过程的5种节能控制策略。考虑生产过程数据的多样性与复杂性,建立了融合深度置信网络与迁移学习的机床节能决策方法,电梯零部件制造车间的案例分析表明该方法的机床节能决策误差仅为3.2%,机床等待过程总能耗降低了52.5%。     

机械加工系统能量效率研究的内容体系及发展趋势

机械加工系统量大面广,能量效率低,节能潜力和环境减排潜力巨大,并且涉及的科学问题多,因此,近年来对其能量效率问题的研究正在国际上迅速兴起。总结机械加工系统能量效率的广义内涵;对机械加工系统能量效率的研究现状进行总体概述和分类总结及分析;在此基础上,总结和提出由三类对象(机床、工件和系统)、五类基础技术问题(能耗环节和能耗组件能效问题、能量消耗与能量效率建模问题、机床与工件能量效率特性问题、能量效率评价问题和能量效率监控与管理问题)、两类功能技术(机械加工系统高能效优化运行技术和高能效机床优化设计技术)和两大目标(提升加工系统能量效率和开发高能效机床)组成的机械加工系统能量效率研究内容体系框架;最后提出和论述机械加工系统能量效率研究的5点发展趋势,即能量效率建模集成化、能量效率评价平台化、工件任务能耗定额化、系统运行能效最优化和机床设计能效综合化等。     

机床制造业的节能减排

机床行业节能减排、绿色制造要抓住制造过程中高耗能环节,低应力铸铁、铸态球墨铸铁,消失模,振动时效,机床再制造等是机床行业节能减排应采取的重要技术和手段.     

Coupling evaluation for material removal and thermal control on precision milling machine tools

Machine tools are one of the most representative machining systems in manufacturing. The energy consumption of machine tools has been a research hotspot and frontier for green low-carbon manufacturing. However, previous research merely regarded the material removal (MR) energy as useful energy consumption and ignored the useful energy consumed by thermal control (TC) for maintaining internal thermal stability and machining accuracy. In pursuit of energy-efficient, high-precision machining, more attention should be paid to the energy consumption of TC and the coupling relationship between MR and TC. Hence, the cutting energy efficiency model considering the coupling relationship is established based on the law of conservation of energy. An index of energy consumption ratio of TC is proposed to characterize its effect on total energy usage. Furthermore, the heat characteristics are analyzed, which can be adopted to represent machining accuracy. Experimental study indicates that TC is the main energy-consuming process of the precision milling machine tool, which overwhelms the energy consumption of MR. The forced cooling mode of TC results in a 7% reduction in cutting energy efficiency. Regression analysis shows that heat dissipation positively contributes 54.1% to machining accuracy, whereas heat generation negatively contributes 45.9%. This paper reveals the coupling effect of MR and TC on energy efficiency and machining accuracy. It can provide a foundation for energy-efficient, high-precision machining of machine tools.     

数据驱动的机床等待过程节能方法研究

为了降低机床等待过程中的能耗,提出了一种实时数据驱动的机床等待时间预测与节能控制方法。首先,建立了射频识别驱动的生产进度评估方法,并以生产进度数据作为输入,构建了基于堆栈降噪自编码的机床等待时间预测模型;其次,依据预测的机床等待时间,提出了机床状态切换方法,以降低机床能耗;最后,通过一个电梯零部件制造车间的案例分析,表明该方法的预测误差仅为4.1%,同时将机床等待过程能耗降低了57%,实现了制造车间的节能减排。     

基础装备制造及高档集成数控机床研究进展

为解决航空航天制造领域面临的关键问题以及提高机床行业的服务能力,机床行业提出建设航空航天制造领域高档数控机床创新能力平台。总结了创新平台的基础装备制造及高档数控机床的四个方面研究进展,包括电主轴单元技术（高速主轴刀柄刀具系统动力分析、数字化仿真和样机模态验证分析）、机床设计（直线轴进给系统刚柔耦合机电耦合动力学、多轴联动与高速五坐标混联加工装备、摆动/回转进给系统的机电耦合动力学模型验证分析、MTC1000镗铣磨复合加工中心结构创新设计）、机床控制（高速启停残留振动抑制技术验证分析）和机床验证（航空航天结构件高速加工现场的数据采集、映射与存储技术分析）。最后展望了基础装备制造和高档数控机床的发展方向。     

高速干切滚齿机床能耗分布特性及其预测模型

针对高速干切滚齿机床的能耗优化问题,对变工艺参数下的机床能耗分布特性及其预测模型进行了研究.首先,以机床能耗元件为研究对象,建立了高速干切滚齿机床功率模型;然后,基于机床电路分布原理,通过滚齿实验对所建模型进行了分析验证,揭示了变工艺参数与机床不同部位的功率和能耗之间的关系;最后,构建了高速干切滚齿机床能耗预测模型.     

Energy consumption reduction technology in manufacturing — A selective review of policies, standards, and research

Research on the improvement of efficiency in the manufacturing industry is underdeveloped partly because of the ambiguous objectives of the technical development of efficiencies in terms of energy consumption reduction. Consequently, the technical development of high-efficiency techniques that consider the whole manufacturing system is rarely addressed in industrial research. For this reason, this report aims to find the patterns in, and the definitions of, the technologies that will lead to efficiency improvement in the entire manufacturing industry by thoroughly investigating the literature about energy consumption reduction strategies, energy policies, and the state-of-the-art for energy-saving methods that are being pursued currently in several major countries. Through this study, the necessity and importance of the foregoing three items have been identified, and a way of defining the productivities of an energy-saving manufacturing system distinct from those of conventional manufacturing systems was attempted. It is also shown that the development of energy-saving and energy-harvesting technologies for all industrial sectors has emerged as a herald of economic growth in the near future.     

考虑扰动事件的机械加工工艺参数与车间动态调度综合节能优化

随着能源消耗和环境问题的不断加剧,机械加工车间的高效节能生产越来越受到制造业的关注。传统动态调度优化时每道工序的工艺参数固定,未考虑工艺参数与车间调度之间的关联关系,限制了调度优化的潜力。为了更好地实现柔性作业车间节能增效,并快速有效地应对车间生产过程中出现的突发扰动事件,提出一种考虑扰动事件的加工工艺参数与车间动态调度综合优化方法。首先详细分析订单插入与机床故障下柔性作业车间的能耗特性,以总能耗与最大完工时间为目标,建立工艺参数与动态调度综合优化模型,然后设计一种面向扰动事件的动态决策机制,并提出改进的自适应形状估计进化算法(AGE-MOEA)进行优化求解,最后通过案例分析与算法对比,验证了所提出方法的有效性。