检索结果-内蒙古大学图书馆

仪器仪表学报 2020年第5期41卷 85-98页

作者：姜金刚陈厚鋆黄致远张永德刘怡哈尔滨理工大学先进制造智能化技术教育部重点实验室哈尔滨150080 哈尔滨理工大学机器人技术及工程应用研究中心哈尔滨150080 北京大学口腔医学院北京100081

龋齿作为人类三大重要防治疾病之一,严重影响了人们的口腔健康。牙体修复是治疗龋齿的重要手段,牙体预备是口腔修复龋齿的必要治疗环节。传统牙体预备依赖于医生手工操作并结合丰富的临床经验,需要对患龋牙齿进行大量的重复的微细调整... 详细信息

龋齿作为人类三大重要防治疾病之一,严重影响了人们的口腔健康。牙体修复是治疗龋齿的重要手段,牙体预备是口腔修复龋齿的必要治疗环节。传统牙体预备依赖于医生手工操作并结合丰富的临床经验,需要对患龋牙齿进行大量的重复的微细调整。针对上述情况提出采用机器人辅助医生实现牙体预备可有效地提高备牙质量和口腔治疗的效果。通过分析医生预备过程的操作特点,确定后牙全冠预备的具体需求,明确牙体预备机器人的设计要求;利用曲面映射关系构造曲面片的约束条件进而确定预备体曲面上的型值点,并依据牙齿之间的相邻关系和功能将功能尖斜面分为3个曲面,基于NURBS曲面完成了3个曲面的插值;根据曲面的型值点和曲面片特征,基于等参数法实现了牙体预备机器人的备牙轨迹规划。设计并研制了牙体预备机器人的虚拟样机和物理样机,并进行了牙体预备实验研究,各个特征点在XYZ方向上的最大的相对定点误差分别为0.23、0.15和0.97 mm,系统误差的置信区间均稳定在0.3 mm以内。在不同方向下的各个特征点的随机误差相关性较弱,验证了备牙轨迹规划方法的正确性和机器人牙体预备的可行性。

关键词：牙体预备机器人功能尖斜面备牙轨迹插值法 NURBS曲面等参数法

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油垫可倾式静动压混合支承摩擦副变形

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工程力学 2021年第1期38卷 241-248页

作者：于晓东詹士伟韩飞王发坤孙帆黄殿彬焦建华哈尔滨理工大学先进制造智能化技术教育部重点实验室黑龙江哈尔滨150080 齐重数控装备股份有限公司黑龙江齐齐哈尔161005

液体静压支承在高速重载工况下运行时,由于强挤压和高速剪切联合作用,微间隙油膜温度和油腔压力分布不均匀,导致静压支承摩擦副发生热固耦合变形,影响液体静压支承的承载能力和高精度稳定运行。为了解决该难题,提出一种新型油垫可倾式... 详细信息

液体静压支承在高速重载工况下运行时,由于强挤压和高速剪切联合作用,微间隙油膜温度和油腔压力分布不均匀,导致静压支承摩擦副发生热固耦合变形,影响液体静压支承的承载能力和高精度稳定运行。为了解决该难题,提出一种新型油垫可倾式静压支承结构,其运行过程中可实现任意方向微摆,产生附加动压,形成静动压混合支承,达到高速重载工况条件下静压支承高精度稳定运行的目的。依据流热固耦合理论,采用ANSYS Workbench对支承摩擦副变形进行流热固耦合分析,探讨承载0 t~32 t极端工况条件下旋转工作台、可倾油垫和底座的流热固耦合变形规律。提取变形数据,并经MATLAB编程处理后得到摩擦副变形关系,发现油腔外侧封油边边角处变形最大,此处间隙油膜最薄,最易发生摩擦学失效,成果为进一步控制摩擦副变形和摩擦学失效机理研究提供新方法。

关键词：静动压混合支承可倾式油垫流热固耦合方法摩擦副变形模拟仿真与实验研究

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垂直关闭曲与Omega曲组合正畸弓丝矫治力建模及实验研究

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仪器仪表学报 2022年第11期43卷 283-294页

作者：姜金刚姚亮孙健鹏张永德刘怡哈尔滨理工大学先进制造智能化技术教育部重点实验室哈尔滨150080 哈尔滨理工大学机器人技术及工程应用研究中心哈尔滨150080 北京大学口腔医学院北京100081

目前临床正畸治疗过程主要依赖医师经验,所施加矫治力大小难以量化。而在弓丝末端弯制Omega曲可以对同弓丝弯制的垂直关闭曲实现持续及多次加力的效果,减少医师和患者的临床治疗时间,提高正畸治疗效率。为了量化垂直关闭曲与Omega曲组... 详细信息

目前临床正畸治疗过程主要依赖医师经验,所施加矫治力大小难以量化。而在弓丝末端弯制Omega曲可以对同弓丝弯制的垂直关闭曲实现持续及多次加力的效果,减少医师和患者的临床治疗时间,提高正畸治疗效率。为了量化垂直关闭曲与Omega曲组合正畸弓丝在正畸过程中所产生的矫治力,分析一丝多曲组合正畸弓丝的受力特征,并基于梁微形变原理和相互作用力原理,建立垂直关闭曲与Omega曲组合正畸弓丝的矫治力力学模型。探究一丝多曲组合正畸弓丝弯制参数对矫治力的影响规律。通过构建一丝多曲组合正畸弓丝的三维模型和矫治力测量实验平台,进行有限元仿真分析和实验测量。将力学模型计算得到的计算数据和仿真分析得到的仿真数据分别与基于一维力传感器的矫治力测量实验得到的实验数据进行相关性分析,得到计算数据与实验数据的相关性系数ξT≥98.192%,仿真数据与实验数据的相关性系数ξA≥97.34%,验证了所建立力学模型的准确性及仿真模型和仿真过程的可靠性。该力学模型和仿真模型能够辅助医师安全、高效的设计个性化正畸弓丝,为正畸弓丝的应用提供理论依据,并进一步为临床数字化正畸治疗奠定基础。

关键词：垂直关闭曲 Omega曲矫治力模型有限元仿真矫治力测量

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离体猪气管异向力学特性及数值模拟研究

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医用生物力学 2022年第2期37卷 231-237页

作者：魏雯司利钢王亚君鲍玉冬齐东博哈尔滨医科大学附属第一医院儿内科哈尔滨150000 哈尔滨理工大学先进制造智能化技术教育部重点实验室哈尔滨150080

目的研究猪气管和主支气管各向异性的力学性能,通过有限元数值模拟确定描述气管变形的本构模型。方法将收集的猪气管沿轴向剖开并展成平面,以展开后的气管长度方向0°为起始角度,逆时针方向获得30°、60°、90°、120&#... 详细信息

目的研究猪气管和主支气管各向异性的力学性能,通过有限元数值模拟确定描述气管变形的本构模型。方法将收集的猪气管沿轴向剖开并展成平面,以展开后的气管长度方向0°为起始角度,逆时针方向获得30°、60°、90°、120°、150°、180°共6个角度方向的标本。利用电子万能试验机分别对6个角度方向标本进行单轴拉伸试验,获得标本在不同角度方向的应力和应变。采用Mooney-Rivilin超弹性模型对实验数据进行非线性拟合,得到模型材料特性参数,建立气管和主支气管有限元模型,并进行拉伸数值模拟。结果不同角度的气管标本拉伸呈现出不同的应力-应变;在气管中,30°、120°和150°方向样本的应力范围为1.0~1.5 MPa,60°和90°方向标本的应力范围为0.5~1.0 MPa,180°方向标本的应力范围为2.5~3.0 MPa;在主支气管中,30°、60°和150°方向标本的应力范围为0.8~1.0 MPa,90°和180°方向标本的应力范围为1.4~1.8 MPa,120°方向标本的应力范围为0.4~0.6 MPa,气管与主支气管有着明显的差异。经有限元模拟验证,Mooney-Rivilin本构模型适合于描述气管的小变形行为。结论猪气管呈现较强的各向异性,Mooney-Rivilin模型可以表征气管小变形行为。研究结果为临床治疗中气管切除重建及支气管镜等手术器械介入治疗提供理论依据。

关键词：气管主支气管力学性能各向异性 Mooney-Rivilin模型

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基于SDAE和GRUNN的行星齿轮故障识别

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振动与冲击 2021年第2期40卷 156-163页

作者：于军高莲莲于广滨刘可郭振宇哈尔滨理工大学先进制造智能化技术教育部重点实验室哈尔滨150080 矿冶过程自动控制技术国家重点实验室北京100089 哈尔滨理工大学自动化学院哈尔滨150080 哈尔滨理工大学电气与电子工程学院哈尔滨150080 哈尔滨理工大学机械动力工程学院哈尔滨150080

针对噪声环境和时变转速工况下行星齿轮故障识别率低的问题,提出一种基于堆叠消噪自动编码器(SDAE)和门控循环单元神经网络(GRUNN)的行星齿轮故障识别方法。构建基于SDAE和GRUNN的混合模型,处理前后关联的时序数据,自动地从含噪样本中... 详细信息

针对噪声环境和时变转速工况下行星齿轮故障识别率低的问题,提出一种基于堆叠消噪自动编码器(SDAE)和门控循环单元神经网络(GRUNN)的行星齿轮故障识别方法。构建基于SDAE和GRUNN的混合模型,处理前后关联的时序数据,自动地从含噪样本中提取鲁棒故障特征;将行星齿轮故障诊断的训练样本看作该混合模型的输入数据,采用Adam优化算法和dropout技术训练该混合模型,实现多参数的优化,防止过拟合现象的发生;根据训练后的混合模型,利用softmax分类器识别待诊样本中行星齿轮的状态。通过行星齿轮的故障识别实验验证该方法的有效性,实验结果表明该方法具有较强的抗噪能力和时变转速适应能力。

关键词：行星齿轮故障识别噪声环境时变转速堆叠消噪自动编码器(SDAE) 门控循环单元神经网络(GRUNN)

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基于等几何刚度与质量扩散法的桁架结构动力学拓扑优化方法

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振动与冲击 2024年第20期43卷 85-93,161页

作者：江旭东牛乾成滕晓艳武子旺吴昊连善立哈尔滨理工大学先进制造智能化技术教育部重点实验室哈尔滨150080 哈尔滨工程大学机电工程学院哈尔滨150001 北京华航无线电测量研究所北京100039

针对瞬态激励下桁架式结构的高承载轻量化设计问题,提出了基于等几何刚度与质量扩散法的桁架结构动力学拓扑优化方法。通过能量等效原理,将杆件单元的刚度与质量矩阵投影到弱材料等几何背景网格,构建桁架结构的等几何有限元动力学分析模... 详细信息

针对瞬态激励下桁架式结构的高承载轻量化设计问题,提出了基于等几何刚度与质量扩散法的桁架结构动力学拓扑优化方法。通过能量等效原理,将杆件单元的刚度与质量矩阵投影到弱材料等几何背景网格,构建桁架结构的等几何有限元动力学分析模型,利用无条件稳定的隐式Newmark时间积分方案求解结构的动态响应。以动柔度最小化为目标,以材料体积用量为约束,建立了桁架结构动力学布局优化模型。基于先离散-后微分敏度分析策略,推导了瞬态优化问题的伴随方程,在时-空离散的动力学系统上实施了一致性灵敏度分析。最后,通过2D和3D数值算例验证了所提方法的有效性。数值结果表明,所提方法可实现桁架式承力结构的动刚度性能优化设计,在实际工程中具有广阔的应用前景。

关键词：拓扑优化柔度最小化弹性动力学等几何分析刚度与质量扩散法桁架

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基于EMD-SVM的钛合金铣削过程刀具磨损监测

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振动．测试与诊断 2022年第5期42卷 988-996,1039页

作者：谢振龙岳彩旭刘献礼严复钢刘智博穆殿方梁越昇哈尔滨理工大学先进制造智能化技术教育部重点实验室哈尔滨150080 佐治亚理工学院乔治·W·伍德拉夫机械工程学院亚特兰大30332

以硬质合金刀具铣削Ti-6Al-4V为研究对象,提出了一种基于经验模态分解(empirical mode decomposition,简称EMD)及支持向量机(support vector machine,简称SVM)的刀具磨损阶段识别方法。首先,将原始加速度信号及力信号分解为一系列模态分... 详细信息

以硬质合金刀具铣削Ti-6Al-4V为研究对象,提出了一种基于经验模态分解(empirical mode decomposition,简称EMD)及支持向量机(support vector machine,简称SVM)的刀具磨损阶段识别方法。首先,将原始加速度信号及力信号分解为一系列模态分量(intrinsic mode function,简称IMF),选择了有效的IMF来组合一个新的信号;其次,计算新信号的多评价指标矩阵,将得到的多指标矩阵(Ikaz^(TM)、功率谱熵及均方根)作为输入特征向量,得到了基于线性分类器的刀具磨损识别模型;最后,将检测信号输入模型中进行识别,对刀具磨损阶段的识别精度达到了99.17%。EMD-SVM相较于SVM、BP神经网络及小波包-SVM模型,运算时间减少,运算精度提高。实验结果表明,该模式对钛合金铣削过程中的刀具磨损具有良好的识别效果,为刀具磨损状态的监测提供了一种新方法。

关键词：经验模态分解支持向量机刀具磨损监测切削力信号振动信号

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考虑刀-屑变摩擦因数的铣削力预测

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振动．测试与诊断 2022年第3期42卷 580-587,622,623页

作者：李晓晨岳彩旭刘献礼谢娜陈志涛李恒帅郝小乐梁越昇哈尔滨理工大学先进制造智能化技术教育部重点实验室哈尔滨150080 佐治亚理工学院乔治·W·伍德拉夫机械工程学院亚特兰大30332

针对铣削过程中刀具磨损或破损导致切削力波动剧烈,进而使得铣削过程控制难的问题,需要建立考虑刀-屑间的摩擦特性进行切削力精确微元建模。由于常数表示摩擦因数无法全面地描述铣削过程中的摩擦特性,因此以硬质合金立铣刀铣削Cr;MoV淬... 详细信息

针对铣削过程中刀具磨损或破损导致切削力波动剧烈,进而使得铣削过程控制难的问题,需要建立考虑刀-屑间的摩擦特性进行切削力精确微元建模。由于常数表示摩擦因数无法全面地描述铣削过程中的摩擦特性,因此以硬质合金立铣刀铣削Cr;MoV淬硬钢过程为研究对象,根据前刀面温度分布和刀-屑间相对滑移速度建立摩擦因数的经验模型。在考虑材料硬度和刀具后刀面磨损的基础上建立第1剪切区、第2剪切区和第3剪切区受力预测模型,并通过离散微元法建立整体铣削力预测模型。仿真结果与铣削实验测得的结果有很好的一致性,验证了所建立模型具有较高的预测精度,进一步证明了随着后刀面磨损宽度的增加,铣削力随之增大。该结果为Cr;MoV淬硬钢铣削加工加工参数优化提供了理论支持。

关键词：变摩擦因数斜角切削刀具磨损铣削力预测建模

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基于ANFIS的高速电主轴热误差建模研究

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仪器仪表学报 2020年第6期41卷 50-58页

作者：戴野尹相茗魏文强王刚战士强哈尔滨理工大学先进制造智能化技术教育部重点实验室哈尔滨150080 哈尔滨理工大学数字化设计与自动机械产品开发研究所哈尔滨150080 宁波天控五轴数控技术有限公司余姚315400

为了减少热误差对电主轴加工精度的影响,需要建立电主轴的热误差补偿系统,而补偿系统的性能主要取决于热误差预测模型的准确性和模型输入的温度质量。为保证输入模型的温度质量,采用模糊C-均值聚类和灰色关联分析相结合的综合算法优化... 详细信息

为了减少热误差对电主轴加工精度的影响,需要建立电主轴的热误差补偿系统,而补偿系统的性能主要取决于热误差预测模型的准确性和模型输入的温度质量。为保证输入模型的温度质量,采用模糊C-均值聚类和灰色关联分析相结合的综合算法优化温度测点,将温度测点的数量由10降至3个,以某台电主轴为试验对象,以电主轴转速为7 000 r/min的温度变量为输入,热误差变量为输出,采用自适应神经模糊推理系统建立了电主轴的热误差预测模型,并以转速为5 000和9 000 r/min的实验数据作为验证,结果表明,建立的ANFIS热误差预测模型可以有效地预测电主轴的热误差,预测模型的残差小于1μm。最后,与误差反向传播神经网络进行对比,结果表明该预测模型具有更高的精度和抗干扰能力。

关键词：高速电主轴模糊C-均值聚类灰色关联分析热误差建模自适应神经模糊推理系统

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变压预紧电主轴热位移预测模型研究

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仪器仪表学报 2022年第11期43卷 77-85页

作者：戴野陶学士战士强李兆龙王建辉哈尔滨理工大学先进制造智能化技术教育部重点实验室哈尔滨定150080 哈尔滨理工大学数字化设计与自动机械产品开发研究所哈尔滨150080 宁波天控五轴数控技术有限公司余姚315400

为解决高速电主轴在变速过程中产生的热位移引起加工质量的问题,通过搭建变压预紧电主轴实验平台,提出一种不同预紧力下电主轴自然降速实验方法,基于能量守恒理论建立轴承摩擦生热模型,构建预紧力与轴承发热量的函数关系;在此基础上,进... 详细信息

为解决高速电主轴在变速过程中产生的热位移引起加工质量的问题,通过搭建变压预紧电主轴实验平台,提出一种不同预紧力下电主轴自然降速实验方法,基于能量守恒理论建立轴承摩擦生热模型,构建预紧力与轴承发热量的函数关系;在此基础上,进一步探究轴承温升导致主轴产生热位移的影响规律。分别以预紧力为1450、1550和1700 N工况下,电主轴的轴承温度数据和时间作为输入,构建电主轴BP神经网络热位移预测模型。结果表明,构建的热位移预测模型能有效地预测电主轴的热位移,预测模型的残差在0.5μm以内,研究成果为高精密机床主轴热误差智能补偿提供一种新思路。

关键词：高速电主轴自然降速实验轴承摩擦生热模型热位移预测模型 BP神经网络

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