【摘 要】
：
数控滚齿机床是传动关键零部件齿轮的工作母机,其能源消耗总量和二氧化碳排放量巨大,具有较大的节能减排潜力。能耗和碳排放的准确预测是研究如何优化的重要前提,然而现有研究大多从试验角度出发构建预测模型,随着人工智能的发展,国内外学者发现机器学习模型往往表现出更好的预测性能。但我国大多数普通企业尚未实现车间联网和制造数据的自动采集,使得机器学习方法的应用受到阻碍,如何从机器学习的角度出发构建预测效果更优的
【基金项目】
：
国家自然科学基金-青年科学基金项目“工艺感知下大数据驱动的齿轮滚切加工低碳优化运行研究”（52005062）,2021.1-2023.12; 国家重点研发计划“大数据驱动的复杂零件智能加工产线工艺感知与精度控制-智能产线综合服务平台集成与应用验证”（2018YFB1701205）,2019.5-2023.4
论文部分内容阅读
数控滚齿机床是传动关键零部件齿轮的工作母机,其能源消耗总量和二氧化碳排放量巨大,具有较大的节能减排潜力。能耗和碳排放的准确预测是研究如何优化的重要前提,然而现有研究大多从试验角度出发构建预测模型,随着人工智能的发展,国内外学者发现机器学习模型往往表现出更好的预测性能。但我国大多数普通企业尚未实现车间联网和制造数据的自动采集,使得机器学习方法的应用受到阻碍,如何从机器学习的角度出发构建预测效果更优的模型并在此基础上进行优化研究,是一个值得深入思考的问题。基于此,本文以某齿轮公司的汽车变速箱热前滚齿加工为研究对象,针对其能耗和碳排放等目标的预测和工艺参数的多目标优化进行深入研究,提出一种基于响应面CCD法的机器学习预测和面向滚齿节能低碳的优化方法,以实现数控滚齿加工的高效节能低碳运行。首先,分析轴向滚切法（逆滚）下数控滚齿机床能耗特性和碳排放特性,分别构建了基于时段特性的数控滚齿能耗模型和基于机械加工系统广义边界的碳排放模型。在此基础上,提出了本文的研究目标及其采集和模拟仿真方法。其次,通过响应面法原理和Design-Expert 12软件设计了某齿轮公司的汽车变速箱中某轴Ⅱ齿热前滚齿加工的中心组合试验方案。在此基础上,利用中心组合试验仿真结果和Design-Expert 12软件构建了数控滚齿的响应面模型,同时利用方差分析和残差分析的方法综合验证了响应面模型的准确性和有效性。然后,提出一种基于响应面中心组合设计的机器学习预测方法。选择了三种流行的机器学习算法（BP神经网络、支持向量回归和随机森林）,利用上一章节中的中心组合试验数据集进行多目标预测模型的构建,对比响应面模型发现机器学习模型效果更佳优越,并且机器学习模型中BP神经网络相比支持向量回归和随机森林具有更好的预测效果。最后,构建了以数控滚齿加工参数为优化变量的多目标优化模型,并提出一种BP神经网络-MOGWO的数控滚齿多目标优化方法对模型进行了求解,同时使用熵权-TOPSIS综合评价技术进行了最优工艺参数的选择,结果表明优化后的参数能够实现数控滚齿加工的高效节能低碳运行。在此基础上,通过对比NSGA-Ⅱ算法的结果验证了MOGWO算法的优越性。
其他文献
如今,越来越多的新型移动机器人已经在我国航空航天、紧急救援、仓储物流等各个应用领域获得了广泛的研究和应用,而在实际的应用中,移动机器人如何通过自身装配的传感器设备完成对位姿的估计,从而实现自主导航成为关键的科学技术课题。因此同时定位以及环境地图构建的技术问题,即SLAM（simultaneous localization and mapping）应运而生。解决SLAM问题常用的方案主要有两种:视觉
众所周知,使用机器学习方法的推荐系统已经成了数据挖掘领域下最具有活力的子领域之一,同时也被广泛应用于电子商务等领域。一个有效的推荐系统可以很大幅度的提升一家公司的销售量。有关消费者行为心理学的研究表明,当消费者在做购物决策时,有两类决策规则,分别是补偿（Compensatory）规则和非补偿（Non-Compensatory）规则。现有的模型大多是假设消费者采用补偿规则,也就是基于商品不同方面进行
随着办公自动化技术的迅速发展,电子政务成长为现在社会信息化发展的重要领域,同时电子公文也得到了很好的应用,但电子公文的审查却面临着许多挑战性问题。另外,深度学习在计算机视觉和自然语言处理应用上都有突破性进展,并在图像和文本处理上有一定的应用前景。因此,针对电子公文的智能审查,提出基于深度学习的算法进行研究,具有一定的社会意义和实际应用价值。针对电子公文的公文印章和公文正文的特点,研究有效识别印章内
在超级电容器电极材料中,二元金属氧化物比单一金属氧化物拥有更好的电化学性。其中镍锰基复合纳米材料因其价格低廉、理论容量高受到越来越多的关注。然而氧化物本身的低导电率限制了其电化学性能,并且镍锰基材料的实际电容值较小、倍率性能差与电位窗口窄等问题也限制了其在实际应用中的性能。本文主要以镍锰基电极材料为研究对象,采用了水热和退火等方法制备了镍锰基自支撑碳布电极以提高电极导电性、比电容和工作电位窗口,进
大功率往复式压缩机作为天然气储气库的核心设备,其可靠性与安全性将影响到储气库的安全生产。然而,由于往复式压缩机的工作特性,且随着压缩机功率的增大、气体压力增高,压缩机管道容易产生剧烈的振动,从而导致压缩机的生产效率降低,管道附件疲劳损坏,甚至引发管道断裂、气体泄露和爆炸等安全事故。因此,本文基于实际工程问题,从理论分析、现场测试和数值模拟等方面对大功率往复式压缩机管道振动特性及振动控制进行了研究,
刚性夹爪、负压吸盘等传统末端执行器负载能力强、工作效率高,在结构化环境中极大地释放了人类的双手。但由柔性材料、新型智能材料等制备的软体抓手展现出了更好的柔顺性、适应性和安全性,使得它们相较于传统末端执行器能更高效地解决日益复杂化的抓取任务。然而,现有的软体抓手依然普遍存在无法稳定、可靠地抓取多种非平面型及平面型物体的问题。因此,针对当前软体抓手在抓取多样性方面的这一不足,本文以软体抓手为研究对象,
氧化锆溶胶是一种具有胶体外观的透明水性液体。它有非常高的流动性,同时拥有高透明度、高折射率的特点。本论文采用水热法制备了氧化锆纳米晶和溶胶,通过XRD、TEM、激光拉曼等测试手段,分析了氧化锆的物相组成和微观形貌,研究了前驱体浓度、前驱体与络合剂的摩尔比和反应条件对氧化锆纳米晶及溶胶合成的影响。以硝酸锆水合物（Zr（NO3）4·5H2O）作为锆源（即前驱体）,草酸（C2H2O4·2H2O）作为络合
观赏植物是巨大的潜在外来入侵物种库,草本植物是观赏植物的主要组成之一,因此评估草本观赏植物的入侵风险具有重要意义。本研究以重庆市域内以观赏植物为主要植物组成的公园为研究区域,对公园内的草本观赏植物进行实地调查,分析重庆公园草本观赏植物的组成特征;然后提取前人研究中植物入侵风险评估相关指标,按重庆已知入侵和非入侵的植物对指标的响应结果,筛选用于重庆公园草本观赏植物入侵风险评估的指标,建立重庆公园草本
数控技术驱动齿轮制造业朝向高度自动化、绿色低碳、质量稳定等方向发展,然而目前数控滚齿机床本身面临加工参数过于保守、有效利用率不高等问题,在齿轮生产过程中未充分发挥其优异性能。因此,研究数控滚齿机床的相关优化问题具有重要意义。选用合理的滚齿工艺参数可以充分发挥机床性能、有效提升加工效率,还能减少滚齿过程碳排放、提升齿轮加工质量。目前,确定滚齿工艺参数的方法有查询加工手册、利用固定软件模块和依赖工人经
模块化机器人因其具有重构性好、可维护性高、设计周期短与设计成本低等优点,日渐成为国内外学者的研究热点。模块化关节作为机器人重要组成部分,其性能好坏直接影响着机器人整体性能表现。普通的模块化关节主要采用整体式谐波减速器作为传动部件,关节的成本、尺寸、设计都会受到谐波减速器的限制,不利于关节集成度的提高与成本的降低。此外,谐波齿轮传动的引入对关节的使用寿命与控制效果有着直接的影响,开展基于谐波齿轮传动