当期目录

2009年 第20卷 第17期    刊出日期：2009-09-10
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机械科学
一种新型并联机构的运动副布置对机构性能的影响分析
石岩;路懿;
2009, 20(17):  0-2021. 
摘要 ( )   PDF (793KB) ( )  
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研究了一种新型并联机构的运动副布置对机构性能的影响。首先，定义了一个立方体工作区域，得到了对机构的实际应用影响较大的几个参数与工作空间点的笛卡尔坐标之间的解析关系。然后，在已知工作区域内，讨论了当运动副姿态发生变化时，机构的输出速度及力的变化规律，同时采用MATLAB的遗传算法工具箱求解了驱动杆冲程的变化规律。最后，依据研究结果给出了不同工作要求下运动副布置的选取原则。
基于基元的复杂产品方案设计需求分解与权重分配
金向阳;;王体春;钟诗胜;卜良峰;
2009, 20(17):  0-2112. 
摘要 ( )   PDF (647KB) ( )  
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采用基元来形式化描述复杂产品方案的设计需求，基于基元的蕴含性建立了设计需求基元的蕴含树模型，并针对需求信息的不完全性和约束性，提出了一种基于灰色关联分析的多属性权重分配方法 。 该方法首先通过灰色关联分析获得设计需求的重要度，然后以每一设计需求为评判准则，计算设计属性与各设计需求间的关联系数以及相应的关系矩阵，从而获得设计属性的权重。最后，通过大型水轮机的方案设计验证该模型的有效性和实用性。
基于切削声LPCC的刀具磨损监测
艾长胜;何光伟;董全成;昃向博;
2009, 20(17):  0-2021. 
摘要 ( )   PDF (1616KB) ( )  
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提出了基于切削声线性预测倒谱系数(LPCC)的刀具磨损状态监测方法。 采用LPCC对可听阈内的切削声信号进行表征，分析了LPCC的分量与刀具磨损的关系。利用LPCC相关分量加权和反映刀具的磨损状态，并进行了验证。研究结果表明，切削声信号的LPCC相关分量加权和可以有效地反映刀具的磨损状态。
振动钻削的运动学特性及其对加工质量的影响
马利杰;;王西彬;刘贯军;付素芳;
2009, 20(17):  0-2112. 
摘要 ( )   PDF (4356KB) ( )  
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基于振动钻削的基本原理，对轴向振动钻削的运动学特性和钻尖切削状况进行了分析。在此基础上，利用自制的压电式振动工作台进行了硬铝和不锈钢的轴向振动钻削实验，并对孔径大小、表面形貌和表面粗糙度进行了测量。研究结果表明：由于轴向振动的影响，振动钻削的瞬时切削厚度、切削速度和刀具工作角度发生周期变化，从而使其断屑排屑状况、横刃的工作状况和主切削刃的工作角度得到了有效改善，因此可以获得更高的尺寸精度和更好的表面质量。
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主轴回转误差的相对静止测量原理与方法
唐进元;陈海锋;
2009, 20(17):  0-2021. 
摘要 ( )   PDF (526KB) ( )  
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对主轴回转误差的测量，由于测试装置与被测物体是相对运动的，故被测物理量的精确测量较为困难。提出一种针对动态旋转构件的相对静止误差测量新方法，该方法通过引入多体动力学坐标变换理论，使测量过程中测试装置与被测物体之间保持相对静止，推导出测试装置的变换条件，并与激光三角法相结合得到测量主轴回转误差。
相位对行星齿轮传动系统固有特性的影响
段福海;
2009, 20(17):  0-2112. 
摘要 ( )   PDF (600KB) ( )  
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为了研究啮合相位关系对行星齿轮传动系统动态特性的影响，推导了3种啮合相位差的计算公式，并建立了行星齿轮传动的纯扭转动力学模型。对行星齿轮传动的固有特性进行了研究，分析了啮合相位差对行星齿轮传动的固有频率和振动模态的影响。研究结果表明：啮合相位对行星齿轮传动结构的固有特性影响很大；啮合相位差的存在使行星齿轮传动系统内部存在多种啮合刚度组合，从而导致系统出现了多个密集频率，密集频率的出现使各行星轮的振动模态产生较大的差异，导致载荷在各行星轮间分配不均，降低了系统的可靠性。
光学非球面形摆臂式测量不确定度分析
贾立德;;王家伍;郑子文;李圣怡;
2009, 20(17):  0-2021. 
摘要 ( )   PDF (1695KB) ( )  
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在开发的摆臂式测量试验系统的基础上，对影响系统测量不确定度的各种误差因素进行了分析，建立了测量系统与被测工件之间的相对位姿误差、转台轴向窜动和径向跳动、测量臂的挠性变形以及测头半径之间的影响模型；同时对实际测量过程中的温度、振动等环境误差因素进行了实测。最后对直径200mm、顶点曲率半径1400mm的凹形抛物面镜进行了测量实验。分析与实验表明：测量系统合成标准不确定度小于0.5μm。
微喷管冲击力的数值计算与实验研究
童军杰;;徐进良;岑继文;
2009, 20(17):  0-2112. 
摘要 ( )   PDF (2081KB) ( )  
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以FLUENT6.3为工具，利用RNG湍流k-ε模型，结合增强壁面函数法对微喷管进行了数值计算，分析了喷管出口与探头的距离对探头附近的速度场与探头正面压力场的影响，以及对探头所受冲击力的影响，通过实验对推力值进行了测定并将其与数值计算值进行了对比。数值计算结果和实验结果表明：在相同的喷管进口压力下，随着探头与喷管出口距离的增大，探头受到的冲击力先变大后变小；当喷管出口与探头的距离不变时，随着喷管入口压力的增大，探头所受到的冲击力近似线性增大。
信息技术
基于递阶遗传RBF网络的MEMS陀螺温度补偿
陈殿生;邵志浩;雷旭升;王田苗;
2009, 20(17):  0-2021. 
摘要 ( )   PDF (2004KB) ( )  
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针对温度变化对MEMS陀螺的零位偏移和标度因数影响较大的问题，提出了基于径向基函数（RBF）神经网络的温度补偿方案，采用二级递阶遗传算法（HGA）对RBF网络的网络拓扑结构和网络参数进行了优化。基于陀螺当前状态信息对MEMS陀螺输出信号进行补偿，可提高测量精度。实验证明，该方法可以有效减小温度对陀螺输出的影响，在温度变化的情况下，角速度误差仍控制在±0.5°/s以内，大大提高了MEMS陀螺的输出精度。
机械科学
复合材料盒段结构稳定性分析
卢秉贺;万小朋;赵美英;
2009, 20(17):  0-2112. 
摘要 ( )   PDF (4416KB) ( )  
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分别采用线性和非线性的有限元方法，对复合材料加筋壁板盒段结构的扭转稳定性和弯曲稳定性进行了计算，并将计算结果与试验结果进行了对比分析。扭转载荷下线性和非线性的计算结果都与试验数据接近；弯曲载荷下的非线性计算的结果比较接近试验结果，线性计算的结果与试验结果误差较大。分析表明非线性方法适合复合材料盒段结构的稳定性计算。最后，进一步分析了导致线性计算误差较大的原因。
改进ICA与HHT在转子故障诊断上的应用
陈建国;王奉涛;朱泓;张志新;李宏坤;
2009, 20(17):  0-2021. 
摘要 ( )   PDF (763KB) ( )  
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提出了一种基于希尔伯特黄变换(HHT)和改进独立成分分析(ICA)的机械故障时频图像诊断分类方法。由于时频图像包含潜在的相关成分，应用传统ICA方法得不到很好的标准故障时频图像，所以运用一种基于子带互信息的改进ICA方法消除时频图像中的相关成分，获取标准故障时频图像，并根据一系列故障信号的时频图像在标准故障时频图像上的投影系数进行自动分类。采用该方法对获取的转子试验台的早期摩擦、基座松动、不对中故障信号的正确分类充分说明了该方法的有效性。
信息技术
基于Petri网和多Agent的复杂产品协同仿真环境体系
王海伟;刘更;杨小辉;贺朝霞;
2009, 20(17):  0-2112. 
摘要 ( )   PDF (1975KB) ( )  
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分析了协同仿真环境（CSE）系统流程管理中的基本PN模型，提出了基于Petri网的CSE离散事件动态系统模型，并将该模型作为CSE系统PN模型中流程的仿真任务的执行单元，建立了基于多Agent技术的仿真组件模型。通过两种模型的综合集成，论述了CSE系统的体系模型及其运行模式，实现了对复杂产品仿真流程的建模和控制，以及多种仿真任务的协同运行。最后，通过开发的仿真平台对某悬挂系统的应用验证了该方法的可行性。
科学基金
质量损失拓展模型及其经济性分析
张根保;刘帅帅;张鹏;任显林;
2009, 20(17):  0-2021. 
摘要 ( )   PDF (846KB) ( )  
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为了从经济性的角度研究质量损失，在分析田口质量损失函数局限性的基础上，结合质量损失发生的实际情况，采用分段函数理论对田口质量损失函数进行了拓展，建立了质量损失的分段模型。依据模型的不同定义域，讨论了通过调整质量特性曲线的形状和位置来控制质量损失函数曲线的方法。为了最小化质量损失，给出了质量损失的计算与优化公式。实例分析表明，质量损失的分段模型及优化方法符合工程实际，具有较强的实用价值。
信息技术
自动化集装箱码头装卸工艺仿真
朱明华;;范秀敏;;程奂翀;;何其昌;;
2009, 20(17):  0-2112. 
摘要 ( )   PDF (2397KB) ( )  
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详细分析了由双40英尺集装箱岸桥、低架桥分配系统和轨道式集装箱起重机(RMG)构成的一种自动化集装箱码头新型装卸工艺，定义了该工艺关键设备的事件信息，基于事件驱动和虚拟现实技术构建了其装卸工艺仿真系统，对集装箱装卸工艺进行了仿真。重点分析了该新型工艺系统下岸桥和低架桥的装卸作业特性，并计算了该工艺方案关键设备的作业效率。仿真结果表明，新装卸工艺的自动化集装箱码头相对于传统集装箱码头具有较高的装卸效率。
材料工程
安装温度对热疲劳寿命的影响
田方;闫明;陶科;蒋占丽;
2009, 20(17):  0-2021. 
摘要 ( )   PDF (2145KB) ( )  
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考虑材料的多线性塑性随动强化性质，采用有限元方法研究了热疲劳过程的力学机理和安装温度对热疲劳寿命的影响。分析发现，适当提高试样(材料为ZL702A)的安装温度，可以控制其热应力在弹性范围内循环，从而延长试样的热疲劳寿命。安装温度的选择与材料的力学性能及零件的工作温度紧密相关，因此选择合适的安装温度需要反复计算，其方法是在保证循环中的最大压缩应力小于材料压缩屈服点的条件下，使最大拉应力最小。
信息技术
基于超图的产品4D信息模型描述的研究
吴翔;李刚炎;
2009, 20(17):  0-2112. 
摘要 ( )   PDF (1401KB) ( )  
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针对产品设计过程中的复杂性和动态性，融合超图理论和产品4D信息概念，建立了基于关联超图的产品4D信息模型，提出了用关联超图描述产品设计过程中不同阶段之间关系的方法。关联超图可记录产品设计过程进化的历史，实现产品设计过程中动态信息的可追溯。
科学基金
剪切率对微纳米间隙下流体边界滑移影响的试验研究
王馨;;张向军;孟永钢;温诗铸;
2009, 20(17):  0-2021. 
摘要 ( )   PDF (1015KB) ( )  
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为了研究微纳米间隙下固液界面间流体的流动特性，采用修饰的原子力显微镜针尖，针对微纳米间隙下受限液体的边界滑移现象，对边界滑移在不同趋近速度下的特性进行了试验研究。固体壁面为Si（100）表面，试验液体为去离子水。试验结果表明，当球－盘间隙大于某一临界间隙后，不发生边界滑移；名义趋近速度越小，固液界面开始发生滑移的临界间隙越小，表现出明显的速度相关性。为进一步探究滑移和运动速度相关的原因，研究了固液界面上流体剪切率的分布规律，研究结果证实，边界滑移与剪切率相关，但只有在达到某一极限剪切率时才会发生边界滑移。
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基于网格环境的汽车虚拟装配应用研究
戴轶;瞿晓彬;
2009, 20(17):  0-2112. 
摘要 ( )   PDF (4403KB) ( )  
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基于网格环境，利用国内自主开发的网格中间件网格操作系统（GOS）构造了整车虚拟装配平台，实现了多个主节点的互联互通和资源共享。在此基础上，通过实例对所构造平台在整车厂商内部各部门及其零部件供应商的具体工业环境中的应用进行了验证。结果表明，该虚拟平台可以突破地域限制和单个电脑的能力限制，稳定有效地实现异地协同装配。
多股螺旋弹簧的微分几何研究
王时龙;萧红;周杰;雷松;
2009, 20(17):  0-2021. 
摘要 ( )   PDF (2069KB) ( )  
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根据多股螺旋弹簧钢丝中心曲线和弹簧中心曲线的缠绕关系，建立了基于微分几何学的单股钢丝中心曲线的几何方程，并推导了曲线方程曲率和挠率等参数的表达式。采用MATLAB软件，以压缩弹簧和拉伸弹簧为例，对钢索拧角参数取值相同和取值不同的两种情况下曲率和挠率的变化过程和规律进行了分析。结果表明，曲率的差异影响多股螺旋弹簧的应力应变，钢索拧角取值影响多股螺旋弹簧的刚度。
螺旋式单链介入微机器人的研究
陈柏;蒋素荣;陈笋;吴洪涛;
2009, 20(17):  0-2112. 
摘要 ( )   PDF (1208KB) ( )  
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在对基于螺旋密封原理的双链介入机器人驱动原理进行分析研究的基础上，提出了单链介入机器人设计方案，构建了螺旋式单链介入机器人性能分析数学模型。分别制作了直径为5mm的螺旋式双链介入机器人及单链介入机器人的实验样机，并对机器人在离体肠道中的平均运行速度进行了比较，研究结果表明，螺旋式单链介入机器人能获得与双链结构机器人类似的运动性能。单链介入机器人在脉动流场中的运行实验表明，单链介入机器人能在流体冲击下进行顺流运动和逆流运动。
盒形件智能化拉深压边力规律的实时预测
马瑞;赵军;屈晓阳;
2009, 20(17):  0-2021. 
摘要 ( )   PDF (1367KB) ( )  
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拉深过程中，压边力规律的实时预测是实现变压边力实时控制的关键。以盒形件为研究对象，引入人工神经网络，研究了变压边力规律实时预测模型的拓扑结构，获得了样本数据与提高预测模型收敛精度和泛化精度的方法。结果表明：对输入样本进行归一化处理，采用正则化训练方法，并适当地选取训练样本数和隐层节点数，可使预测模型的泛化精度控制在10%以内。
具有非对称气动伺服阀的气动压力控制系统建模与分析
訚耀保;荒木献次;
2009, 20(17):  0-2115. 
摘要 ( )   PDF (903KB) ( )  
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分析了非对称气动伺服阀控单作用气缸的气动压力控制系统的数学模型。通过非对称伺服阀的实验，得到了伺服阀的流量增益、流量-压力系数和压力增益系数，建立了系统的数学模型（包括三阶传递函数式），取得了结构参数与增益、系统带宽、稳态误差之间的关系。 进行了闭环压力控制系统频率响应的实验，实验结果与计算结果十分接近。
轴对称突扩稀疏气固流动的双流体大涡模拟
刘阳;;李国辉;
2009, 20(17):  0-2021. 
摘要 ( )   PDF (1147KB) ( )  
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采用基于气体Smagorinsky亚网格应力模型和颗粒动力论模型的双流体大涡模拟 (two fluid-large eddy simulation, TWF-LES)对轴对称突扩稀疏气固流动进行了数值模拟。瞬态模拟结果给出了各向异性两相湍流结构和颗粒弥散的发展过程。TWF-LES得到的统计平均的颗粒体积分数和颗粒相的轴向平均速度，以及脉动速度与实验结果相当接近，但在剪切流区域中，TWF-LES得到的颗粒相轴向脉动速度及颗粒-气体轴向脉动速度关联量与实验结果略有出入，表明模型还需要进一步验证和改进。
微细电火花加工中电极损耗机理的研究
王元刚;赵福令;刘宇;王津;
2009, 20(17):  0-2115. 
摘要 ( )   PDF (4404KB) ( )  
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微细电火花加工中，因电极损耗引起的电极尺寸和形状的变化严重影响被加工工件的尺寸精度和形状精度。在实验基础上分析了电极损耗的变化过程，并借助有限元方法和电磁理论研究了产生电极损耗的机理。研究表明：电场集中是棱边损耗的根本原因，一定阶段后电极形状趋于稳定；击穿放电产生的超高频电流使电极横截面上的电流在边缘的集中是发生二次放电的主要根源。
材料工程
W-Cu粉末温压成形的研究
程继贵;蔡艳波;宋鹏;万磊;
2009, 20(17):  0-2131. 
摘要 ( )   PDF (4052KB) ( )  
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采用新型温压黏结剂对W-Cu粉末(Cu的质量分数为20%)进行了温压成形实验。研究了温压温度、压力、原料粉末粒度对温压压坯密度的影响，并将其与冷压成形压坯进行了对比。结果表明：与冷压相比，温压能明显提高W-Cu粉末压坯的密度，170℃下温压压坯的密度为10.68g/cm3，比冷压压坯的密度提高了0.55g/cm3；在相同的压制压力下，采用较细Cu粉末温压W-Cu压坯的密度明显高于使用较粗Cu粉末的压坯密度。温压W-Cu烧结体的密度高于冷压压坯烧结体的密度。温压可以改善W-Cu烧结体的性能和微观组织。
车辆工程
车身复杂结构大规模问题的缩减计算
雷飞;韩旭;黄永辉;
2009, 20(17):  0-2131. 
摘要 ( )   PDF (2181KB) ( )  
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针对车身设计中复杂结构多参数大规模问题，提出了一种基于减基法和有限元的混合算法来进行缩减计算。该方法首先通过计算系统在有限个样本下的响应构造近似解空间，然后基于有限元方法分离出刚度矩阵中的设计参数，接着将矩阵向解空间进行投影，最后构建减缩计算系统。在新参数条件下，通过减缩系统得到大规模问题的响应，极大地提高了结构响应的计算效率。
汽车驾驶舒适性评价平台的研制
金哲;;成波;金晓萍;沈斌;Javier;Alcazar;
2009, 20(17):  0-2021. 
摘要 ( )   PDF (3917KB) ( )  
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为满足汽车乘坐舒适性研究的需要，对实车进行了改装，开发了具有多个可调节自由度的汽车舒适性评价试验平台，设计并实现了可调节式踏板机构，提出了基于编码器绝对转数的座椅高度算法。实际测试结果表明, 经实车改装的试验平台测试精度高、性能稳定、可调节参数及调节范围充裕、安全可靠，可为汽车乘坐舒适性研究提供可靠的测试依据和试验手段。
可伸缩式汽车碰撞缓冲吸能装置的试验与仿真研究
曹立波;丁海建;李克;崔崇桢;
2009, 20(17):  0-2137. 
摘要 ( )   PDF (5497KB) ( )  
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介绍了可伸缩式汽车碰撞缓冲吸能装置的工作原理。针对某量产车型的前部结构设计制造了该碰撞缓冲吸能装置的样件，完成了样车的结构和控制系统的改装。建立了吸能装置的有限元模型，研究了其在正面碰撞时的响应特性。同时，采用台车碰撞试验的方法，研究了该装置在伸出及缩回状态下的高低速碰撞性能。仿真和试验研究结果表明，该碰撞缓冲吸能装置在伸出状态下能有效增加车辆的碰撞缓冲吸能空间，从而改善碰撞吸能过程，更好地保护车内乘员。在缩回状态下，该装置不会对原车型造成不利影响。
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