关键词： 机械设计   制造技术   化工设备   应用分析  

摘要： 当前化工设备的技术要求与市场上日益增加的化工产品需求已经不能实现平衡，化工企业如何“降低能耗，增加产量”已成为主要问题。文章首先阐述了机械设计制造技术在化工设备中的作用，并从设备图纸设计阶段、整体规划阶段、安装调试阶段以及CAD技术、RPM技术几方面，对其在化工设备的应用进行了简单的分析，旨在为化工企业融合机械设计制造技术提供思路，促进企业的发展。

关键词： 机构设计   强度分析   轨迹跟踪   模型预测控制  

摘要： 近十年来,自主移动机器人、地下管网物流、短距无人配送一直都是研究热点,其中可载人配送小车是三个热点的结合,其运行示范系统用在城市的特定区域,如封闭小区、园区等,是一次系统技术的创新。但目前微型代步车存在车身过高、无专用货箱和使用后不能自主返回等问题,无法满足示范系统要求的车身折叠后最小高度为380mm、携带货箱、可载人,以及能在特定小区域范围内沿已知路径自主返航;为此,本文开展了可载人配送小车的机械设计及动力学仿真研究。 首先,明确和细化了项目要求的运行场景,分析了地下管道尺寸及内部双层轨道布局,得到通过管道中双层轨道的限界高度只有380 mm。整车结构确定为座椅、货箱一体的四轮折叠代步车。 其次,根据代步车国家标准,结合市场调研,拟定小车的关键尺寸和性能参数,对整车功能模块布置;给出了两种货箱在车体上高低空间转换的连接机构;选定了梯形转向结构,分析了前轮转角与道路曲率半径关系,并给出了转向把手折叠后的一种主动转向机构,用Solidworks建立整车模型,包括车架、梯形转向机构、折叠转向把手、无乘客时的主动转向机构,车轮、货箱(座椅)及与车体连接机构;选定部件材料,对两种连接机构在极限受力工况下,进行了静强度分析,如连杆、转动轴、货箱盖子等处作了静强度分析。 最后,针对小车可空车自主返回特点,对比选用模型预测控制方法研究小车的轨迹跟踪,建立了4×2小车动力学模型、控制模型和约束条件等,在Car Sim和Simulink平台联合仿真,对小车在给定不规则目标轨迹下,研究了在不同附着系数、车速、权重系数工况下跟踪效果。 设计的两种机构方案均能实现小车折叠和载人乘坐状态间转换,折叠后最小车身高度缩减到360 mm,满足通过管道中轨道的净空限制要求,在极限承力状态下未发生结构失效;小车的常规路径跟踪横向误差小于0.2 m,曲率变化较大的路径下会出现短暂跟踪误差变大,但控制器能迅速纠正偏差,继续有效跟踪目标轨迹,具有一定的稳定性和精度。

关键词： 光纤光源   白光LED   荧光粉   LED光源与光纤耦合   散热仿真   机械设计  

摘要： 光纤光源是光谱共焦位移传感器的重要部件,是光谱共焦位移传感器光电检测的信号来源,光纤光源性能的提高对光谱共焦位移传感器的性能有重大影响。本论文由光谱共焦位移传感器的工作原理出发,对光纤光源提出以下要求:大功率、宽光谱、光谱均匀性好。但目前的光纤光源均存在一定缺陷(光谱窄、输出功率低等)。为获得高性能光纤光源,本论文从光纤光源的光源、光纤、光源和光纤耦合系统以及光纤光源的工作环境几个方面进行研究,得到大功率宽光谱光纤光源的制造方法。取得主要研究成果如下:1.针对目前光谱共焦位移传感器中光纤光源的光谱宽度狭窄、光谱存在缺陷(490nm附近的光强很弱)和输出功率不足等缺点,本文以光纤光源的光源为研究对象,利用蓝光LED芯片+荧光粉膜/荧光陶瓷制造光源的方法,制造出了输出功率达到15W、光谱宽度约为210nm、克服了 490nm光谱缺陷、光谱各波段能量差别较小的大功率宽光谱光源,提高了光纤光源的性能。2.研究了光纤光源的光纤选型问题,选取一种可见光波段的多模光纤,其中纤芯直径50μm,包层直径125μm,数值孔径NA=0.22。并对于光源和光纤的耦合系统进行探究,利用Zemax对光纤光源的光源和光纤的耦合系统进行光学仿真,得到最佳耦合方法:直接耦合。并分析直接耦合法的公差,得出:当输出能量降低了 3%时,其距离偏差为0.06mm,角度偏差为1.6°。3.为了保证光纤光源在光谱共焦位移传感器的最佳工作环境,对大功率宽光谱光纤光源的机械结构进行设计。根据光学仿真得到的公差,设计了光纤耦合器的结构;同时还需在光谱共焦位移传感器为光纤光源预留空间内,设计光纤光源散热装置,并用ICEPAK对光纤光源进行热仿真分析。4.通过与立仪光谱共焦位移传感器的光纤光源对比实验,得出本论文加工制造的光纤光源性能更好,其光谱宽度提升了 66.7%;输出功率提升了 132.5%;补足了光谱在490nm处的缺陷,光谱均匀性提升了 20.4%;整体性能值提升为68.8%;同时测量了光纤光源工作时的温度变化,光纤光源的最高工作温度为59.5℃,满足大功率宽光谱光纤光源的工作环境要求。图58幅,表24个,参考文献83篇

关键词： 机械设计制造   自动化技术   技术创新  

摘要： 机械设计制造及其自动化是现代制造业的重要组成部分,也是提高制造业运行效率和产品质量的关键。文章分析了机械设计制造及其自动化的应用优势,结合其发展原则,对机械设计及其自动化的重要发展方向进行探究。未来机械设计制造及其自动化将依靠新技术实现创新,具有较广阔的发展前景。

关键词： 世界技能大赛   中等职业教育   职业技能训练课程模块   CAD机械设计项目  

摘要： 职业技能竞赛是提升技能人才素质的重要举措,世界技能大赛则是最高层级的赛事,代表了职业技能发展的世界先进水平。目前,职业院校积极开展世赛成果转化,进行专业优化建设和课程改革,培养优质技能人才,适应世界经济产业转型升级对于技能人才培养提出的新要求。因此,本文围绕世赛CAD机械设计项目及其世界技能标准规范,对中职职业技能训练课程模块进行开发研究。本研究运用文献调查法和访谈法对世赛CAD机械设计项目中的世界职业技能标准规范进行了调查,分析对参赛选手的职业知识、技能与素养要求;运用调查问卷法进行了中职机械设计相关专业调查,了解中职学生需要掌握的知识、能力与素养;通过实地观察法到CAD机械设计项目中国集训地,了解现有竞赛训练模式与教学形式,为中职职业技能训练课程模块的开发提供现实基础与依据。根据调研结果,本研究在职业教育理论的指导下,确定基于世界技能大赛CAD机械设计项目的中职职业技能训练课程模块的开发思路并进行构建研究:(1)在现有中职专业对学生的综合职业能力要求基础上,依据世界技能职业标准确定培养目标与培养规格;(2)提取CAD赛项典型工作任务转化为综合职业能力要求,按照学生的认知发展规律,进行课程设置,合理安排中职职业技能训练课程模块的课程结构;(3)根据典型工作任务对应的职业能力,融合知识与职业素养,明确职业技能训练课程的综合职业能力要求;(4)进行中职职业技能训练课程模块中的课程内容、课程项目设计和课程项目教学设计。本研究对基于世界技能大赛的中职职业技能训练课程模块进行了开发构建,提供了世赛标准转化到技能人才培养的具体过程,也为基于世赛成果向职业教育的进一步转化提供了参考。

关键词： 柔性作业车间调度   协同微粒群算法   学习型知识体策略   多目标求解  

摘要： 在智能工业化发展的趋势下,工业的信息化、智能化已成为了未来的发展趋势,传统的生产方式已经无法应对多变的市场环境,因此传统的制造模式正向智能化制造发展,车间调度方案的优化是智能制造的一部分。柔性车间调度是目前车间生产中最为常见的一种调度模型,因其灵活性较高,适合当下多品种、小批量的生产模式,但其属NP-hard问题,问题模型较为复杂,很多学者们进行研究。本文基于协同机制改进群优化算法求解单目标的柔性车间调度问题与多目标的柔性车间调度问题,其主要工作内容如下:首先,以最大完工时间为优化目标使用改进协同微粒群算法来求解单目标柔性车间调度问题。针对PSO算法求解柔性车间调度问题在大算例中搜索能力下降,容易陷入局部最优,机器负载不均衡导致算法求解的效果较差等问题,提出了一种基于GA和PSO的学习型协同进化算法:通过GA和PSO两种算法的最优个体进行共享,通过两种群的相互协同提高种群的多样性,避免陷入局部最优;设计了变邻域搜索方式,提高算法的局部搜索能力;针对每一代的最优个体的染色体结构进行学习形成机器选择知识体,来影响下一代种群的生成从而提高新生成染色体的质量。采用Benchmark基准算例中的MK算例与其他智能优化算法进行对比,实验结果表明通过改进微粒群协同进化算法不仅在小算例中搜索能力强,而且在规模较大的算力时仍然具有良好的全局搜索能力。其次,针对多目标问题,以最大完工时间、机器能耗、机器总负荷作为优化的目标,在对种群的初始化过程给出了一种根据三目标择优的初始化方式;其次针对基础粒子群算法搜索能力差等问题,提出了双种群的交叉配对策略来实现GA与PSO算法上的协同机制,同时采用了非均匀变异策略、精英策略、莱维飞行策略、黄金分割等策略来提高算法的搜索能力。最后通过在多目标测试函数、标准算例、真实算例的求解并与常用的多目标算法进行对比,证明本文所使用的协同微粒群算法在求解多目标柔性作业车间调度问题上具有一定的有效性。最后使用本文提出的多目标协同微粒群算法对真实车间数据的求解,给出生产车间可行的生产方案,为与决策者提供有效的决策参考。

关键词： ChatGPT   机械设计   人工智能   设计师   协作  

摘要： 随着技术的发展，人工智能在各个领域都呈现出了显著的潜力。尤其在设计领域，机器人和设计师的协作已成为一个新的研究方向。本文探索了设计师与ChatGPT在机械设计领域中的合作模式，重点关注了交互设计、语义理解、设计建议和反馈等方面。通过实际的机械设计案例，研究分析了ChatGPT在设计过程中的应用和效果。最后，对当前的挑战和未来的发展前景进行了讨论，以期为ChatGPT在机械设计领域的潜力开发提供参考。

关键词： 项目驱动教学   机械设计教学   应用  

摘要： 在机械设计教学中应用项目驱动教学法，能够促进教学改革，突出机械教学的实践价值，提高学生的实践能力与综合素质，帮助学生更好地学习专业知识。本文分析了机械设计教学中项目驱动教学法的应用。

关键词： 绿色柔性作业车间   人员学习效应   高维多目标优化   混合遗传算法  

摘要： 绿色作业车间调度是制造企业通过对车间资源的合理分配,以实现经济指标和环境指标的协同优化,保持市场竞争力,应对复杂市场环境采取的生产管理手段。为达到缩短生产周期、优化绿色目标的目的,绿色柔性作业车间的优化通常会注重加工设备选择与作业排产,但往往会忽略人员因素产生的影响,特别是人员学习效应对车间生产效率的影响。因此,如何同时考虑学习效应的人员选派、关注绿色目标的设备选择以及注重综合性能的工序排产等多个因素的影响,是目前离散制造企业亟待解决的问题。本文设计了基于网格筛选外部档案的混合遗传算法（Grid Filter External Archive Hybrid Genetic Algorithm,GFEAHGA）以解决上述问题。具体研究内容如下: （1）在考虑多能工的柔性作业车间中,兼顾生产设备和操作工人的双资源约束,在一人多机背景下,依据设备加工时间和设备能耗,提出设备选择与档位选择策略。根据人员学习能力,设计多能工选派启发式信息,提出合理的人员选派方案。建立以最大完工时间、最大设备负荷、最大人员负荷、相关绿色目标、人员数量最小化为目标的调度模型,并分析本模型的特殊性。 （2）为实现本文问题的求解,设计了GFEAHGA。首先,采用基于工序与基于设备的两段式编码方法,并以两阶段解码方法进行解码;其次,应用有效的种群初始化方法,提高初始解性能,缩短寻优时间;然后,在遗传算法中融合基于改进N6邻域搜索算法与变邻域搜索算法,增强算法寻优能力,并根据两段编码差异分别采用多组可选择交叉算子与变异算子;接着,将适应度好的个体保留到外部档案中,并更新外部档案保留更多较优个体;最后,应用网格技术,修剪外部档案中的个体,输出非支配解集。 （3）为证明本问题的适用性与GFEAHGA的有效性,设计了三个实验:实验一,验证人员学习效应对各目标的影响,通过实验结果分析考虑学习效应的必要性;实验二,验证不同加工档位对人员投入产出比率的影响,通过结果分析,档位选择对人员选派有一定影响。实验三,为验证多目标算法的综合性能,以典型算例为基础,针对本问题添加实验参数,进行大量实验。将GFEAHGA与NSGA-II、MOEA作对比,同时利用HV和RNDS两个指标对其性能进行评估。实验证明GFEAHGA在求解该问题时,具有良好的综合性能。最后,将模型与设计的求解算法应用到实际生产车间中,为K企业A车间提供行之有效的调度方案。

ISBN: (纸本)9787040597011