当期目录

    2009年 第20卷 第04期    刊出日期:2009-02-25
    机械科学
    零传动提高滚齿机展成运动精度的作用机理
    黄强;;张根保;刘润爱;
    2009, 20(04):  0-382. 
    摘要 ( )   PDF (658KB) ( )  
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    通过对普通数控滚齿机展成运动精度的影响因素及其作用规律的系统分析,揭示了影响该项精度的主要因素仍然源于机械传动环节。分析结果表明,在原机床传动形式下进一步提高展成运动精度的空间是有限的。通过比较分析,揭示了通过零传动提高数控滚齿机展成运动精度的机理。研究结果显示,应用零传动技术的滚齿机拥有先天的展成运动精度优势。

    单闭环一自由度过约束机构解析综合
    郭盛;方跃法;付高阁;岳聪;
    2009, 20(04):  0-503. 
    摘要 ( )   PDF (4506KB) ( )  
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    应用空间机构自由度计算公式和螺旋理论,分析了单闭环一自由度过约束机构的约束数目、运动副数目和自由度数目之间的关系。应用虚功原理,以解析的方法,给出了独立过约束数分别为1、2、3时的力约束和力偶约束,以及力和力偶任意组合条件下的运动副综合过程。分析了在特定过约束组合下,机构满足非瞬时运动的条件,给出了组成机构的运动副数目、运动副排列方式和运动副轴线布置的空间装配条件,并给出了典型机构的设计范例。

    冲击载荷下的磁流变减振器结构设计与动态特性
    胡红生;;李延成;王炅;
    2009, 20(04):  0-382. 
    摘要 ( )   PDF (4230KB) ( )  
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    设计了一个多阶、带槽且经过光滑处理的磁流变后坐减振器。考虑冲击载荷激励下惯性力的影响,建立了冲击载荷激励下的磁流变减振器Herschel-Bulkley-Inertia模型与Bingham-Inertia模型。研制了一套基于冲击载荷激励作用的磁流变减振器动态响应实验平台,利用实验数据对Herschel-Bulkley-Inertia模型与Bingham-Inertia模型参数进行了辨识。实验结果表明所设计的火炮用长行程磁流变减振器可有效抑制冲击载荷,并证实了冲击载荷激励下的磁流变减振器动态响应模型的正确性。

    高速干切削过程监测及分析
    王希;肖毅;董海;龚廷凯;
    2009, 20(04):  0-503. 
    摘要 ( )   PDF (3206KB) ( )  
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    通过一套基于虚拟仪器的信号采集系统,采集高速干铣削铝合金过程中的温度信号、声发射信号和振动信号。对温度信号进行小波变换后,发现随着进给量的增加,刀尖附加切削区域的温度反而降低。对声发射信号和振动信号进行小波包分解后,用各频段小波包系数的能量百分比构造一个特征向量,发现高速干铣削过程中代表加工稳定因素的低频部分能量占总能量的百分比较高。

    涂层刀具切削温度自测传感器
    张士军;;刘战强;
    2009, 20(04):  0-382. 
    摘要 ( )   PDF (4033KB) ( )  
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    针对涂层刀具切削加工,研制出一种利用涂层刀具本身作为切削温度传感器的涂层刀具切削温度自测传感器。该传感器利用刀具的涂层和基体作为热电偶,基本上不影响刀具热量的传递。为了准确地标定该传感器,制作了专门的标定装置。对传感器的工作原理进行了分析,特别指出该传感器的两个引出导线应采用不同材料的导线。运用开发的涂层刀具温度自测传感器进行了切削试验,结果表明,这种新型的传感器能够用来实时测量刀具前刀面测试点的温度。温度自测传感器的研制为涂层刀具切削温度的实时测量提供了测试方法。

    单马达驱动蛇形机器人的设计研究
    刘洋;李世其;谢涛;郭炬;
    2009, 20(04):  0-503. 
    摘要 ( )   PDF (4088KB) ( )  
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    针对现有工业机器人负载自重比较低的问题,吸收当前几种单马达驱动机器人的优点,采用相邻关节轴线正交的结构,设计了一种机器人运动模块。该运动模块由两个相邻轴线正交的关节组成,每个关节的运动均由关节离合器组控制。为了研究结构的可行性,建立了蛇形机器人的仿真模型,以蛇形机器人末端直线运动轨迹为例,研究了理想情况下该机器人的运动学问题。最后,展示了所研制的XN-600-1六自由度蛇形机器人样机。

    双转台五轴数控机床热误差建模、检测及补偿实验研究
    王秀山;杨建国;余永昌;邹彩虹;
    2009, 20(04):  0-388. 
    摘要 ( )   PDF (3647KB) ( )  
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    以实验室自行开发的双转台五轴数控机床为研究对象,利用研制的温度和热误差检测系统测量了双转台五轴机床的温度场和热误差。基于相关分析原理,确立了建模和补偿用的最优敏感热源点。利用MATLAB建立了该机床的多元线性回归分析热误差模型。实验表明,补偿后机床热误差平均减小了40%。

    显微注射中细胞位姿调节技术及实验研究
    田桂中;侯丽雅;章维一;
    2009, 20(04):  0-503. 
    摘要 ( )   PDF (4837KB) ( )  
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    显微注射中,细胞位置和姿态对实验效果具有重要影响,但现有人工调节技术存在精度差和效率低等不足。基于机械运动和流场流动的耦合控制,提出了自动化的细胞位姿调节技术。以吸持针为末端执行器,研制了细胞位姿调节系统。以细胞培养液为控制介质,分析了微尺度下的细胞位姿调节技术操作机理,细胞姿态的3个自由度参量由3个正交平面内的翻转运动调节。以小鼠卵母细胞为实验材料,进行了原理性实验研究。实验结果表明,细胞位姿调节技术满足细胞自动定位要求,可实现6个自由度的精确定位。

    模拟磨削烧伤条件下的声发射信号特征
    郭力;尹韶辉;李波;陈迅;
    2009, 20(04):  0-388. 
    摘要 ( )   PDF (5818KB) ( )  
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    为在磨削的其他声发射信号中发现磨削烧伤声发射信号, 对镍基合金和陶瓷材料热扩散的声发射信号特征进行了研究。该热扩散由激光照射引起,用来模拟磨削热效应。运用短时傅里叶变换技术,在没有其他干扰因素的条件下,模拟的磨削烧伤温度的声发射信号的频率特征被成功地提取出来,发现材料温度改变越大则声发射信号越强。

    信息技术
    基于C/S和B/S混合架构的雷达快速工艺设计系统
    刘晓军;易红;倪中华;徐鸿翔;
    2009, 20(04):  0-503. 
    摘要 ( )   PDF (5906KB) ( )  
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    在分析雷达结构、生产工艺准备特点和工艺系统需求的基础上,构建了基于C/S和B/S混合架构的四层体系结构的雷达快速工艺设计系统,研究了系统的硬件部署方法和工作流程。在此基础上,详细分析了雷达快速工艺设计系统中工艺文件编辑器和工艺设计管理器的功能结构,研究了基于成组技术的工艺设计方法中的分类编码系统和相似性计算等关键技术环节。工艺文件编辑器采用C/S架构,由Excel智能文档技术开发;工艺设计管理器主要采用B/S架构,运用ASP.NET进行设计。

    等离子喷涂纳米团聚体粉末熔化过程数值模拟
    王东生;田宗军;沈理达;刘志东;黄因慧;
    2009, 20(04):  0-388. 
    摘要 ( )   PDF (9427KB) ( )  
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    根据等离子喷涂的传热特点,利用ANSYS有限元软件,建立了等离子喷涂纳米团聚体ZrO2-7%Y2O3(7%为质量分数)粉末熔化过程模型,分析了粉末直径和喷涂距离对粉末熔化状态的影响,为优化喷涂工艺参数提供了理论依据。在优化的等离子喷涂工艺参数下,获得了一定比例纳米颗粒熔化后重结晶得到的基体相和未完全熔化的纳米颗粒嵌入相组成的特殊两相结构的纳米结构涂层。

    基于实例与规则集成的模架配置方法
    孙毅;单继宏;孙中炜;毛亚郎;
    2009, 20(04):  0-503. 
    摘要 ( )   PDF (4389KB) ( )  
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    利用实例与规则集成的模架配置方法,将模架制造中的工程技术信息与模架设计方案的内蕴知识关联,形成了模架配置规则与实例的维护和操作方法。根据模架结构的设计特征,在配置求解中,将结构相似度与工程特性相似度相结合,提高了模架设计与制造模型的配置求解精确度和效率。以Web平台上开发的模架配置系统为例,实现了面向模架的结构和特性知识库推理配置的求解,给出了有效的模架设计配置方案。

    基于决策级信息融合的设备故障诊断方法研究
    饶泓;扶名福;谢明祥;杨国泰;
    2009, 20(04):  0-388. 
    摘要 ( )   PDF (3918KB) ( )  
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    针对单一故障诊断方法诊断精度偏低的问题,提出了决策级信息融合故障诊断模型。该模型首先分别用BP神经网络和综合关联度故障诊断方法对故障进行诊断,然后利用D-S证据理论分别将BP神经网络和综合关联度故障诊断方法在同一时刻不同测点的诊断结果进行局部融合,最后将BP神经网络诊断的局部融合结果和综合关联度诊断的局部融合结果进行全局决策级融合,诊断对象是否有故障并判断故障的模式。离心式风机故障诊断实例证明了该方法的有效性。

    基于负熵的转子混叠振动信号盲识别
    李舜酩;雷衍斌
    2009, 20(04):  0-503. 
    摘要 ( )   PDF (5141KB) ( )  
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    介绍了盲源分离的基本概念,研究了基于负熵的盲源分离技术。在给出了基于负熵的快速定点算法后,成功地进行了仿真分析。首先将该技术应用于带有多个振源的转子的混叠振动信号盲源分离识别中,成功地实现了转子的复杂振动信号的盲分离,并发现了分离后的时域信号的独立性特征不明显,而在频域中能够体现满意的分离效果的特性。该研究为复杂振动信号的分析和故障诊断提供了一种新方法。

    科学基金
    基于第二代小波的复合故障诊断方法研究
    崔玲丽;高立新;殷海晨;胥永刚;
    2009, 20(04):  0-388. 
    摘要 ( )   PDF (4135KB) ( )  
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    针对转子不平衡故障和滚动轴承微弱损伤性故障的复合故障诊断问题,提出基于第二代小波的故障诊断方法,进行了复合故障的耦合特征分离和轴承损伤性故障早期微弱信号的特征提取研究。该方法首先应用第二代小波分解与重构原始信号进行信号分解与重构;然后针对分解与重构出的高频共振调制信号进行基于经验模式分解 (empirical mode decomposition,EMD)的解调分析,以准确提取调制故障特征;最后针对低频段信号进行频谱分析提取低频非调制故障特征。仿真信号、实验信号及工程实例信号的研究结果表明,该方法能够提取轴承损伤性故障的早期特征。

    基于能量法的飞机拦阻动力学分析
    柳刚;聂宏;
    2009, 20(04):  0-503. 
    摘要 ( )   PDF (4412KB) ( )  
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    针对飞机拦阻的重要性,分析了飞机拦阻动力学性能。采用基于吸收飞机动能的方法,考虑飞机发动机推力,建立了飞机着陆拦阻动力学模型。在分析拦阻力与拦阻索拉力关系和飞机拦停条件的基础上,给出了用飞机拦阻位移描述的飞机初始拦阻力和对中拦阻力的表达形式,并分析了偏心拦阻力的计算方法。算例表明:在拦阻系统拦阻能力范围及规定的拦阻距离内,飞机能够被拦停且满足飞机对最大过载的要求,该模型能解决原有模型中初始拦阻索拉力的突变和尖峰的问题。

    基于Volterra级数的转子故障诊断研究
    唐浩;屈梁生;温广瑞;
    2009, 20(04):  0-388. 
    摘要 ( )   PDF (1517KB) ( )  
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    基于Volterra级数的转子故障诊断研究
    唐浩;屈梁生;温广瑞
    西安交通大学机械制造系统工程国家重点实验室,西安,710049
    在简要介绍了Volterra级数基本理论的同时,应用遗传算法对Volterra级数的核进行了辨识,并取得了良好的辨识效果。与传统的基于信号处理的诊断方法不同,该方法将基于系统模型的Volterra级数非线性故障诊断方法应用于转子轴承系统的故障诊断,研究了转子在正常状态和碰摩状态下的起车过程中Volterra级数核的变化。实验结果验证了该方法的可行性与有效性。
    This paper briefly introduced the basic theory of
    Volterra series.Then,it identified the Volterra kernels by using genetic algorithm(GA) and achieved a satisfactory identification result.Being different from the traditional diagnosis schemes based on signal processing approach,the Volterra series method based on system modeling was employed in the area of fault diagnosis for rotor-bearing system.We
    investigated the changes of Volterra kernels under normal state and rubbing state during run-up stages.Finally,experimental results certify its feasibility and effectiveness.
    Volterra;nonlinear;genetic algorithm;fault diagnosis

    新型电液激振器特性研究
    徐梓斌;;阮健;
    2009, 20(04):  0-503. 
    摘要 ( )   PDF (5257KB) ( )  
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    为了提高电液激振器的频率,提出一种采用2D阀控制液压缸实现激振的新方案。在2D阀中,激振频率由阀芯的旋转运动控制,激振幅值受阀芯的轴向移动控制,激振频率取决于阀芯的转速和阀芯上开设的沟槽数量。在负载以弹性力为主的条件下进行了分析和试验,结果表明:当阀的轴向开口大于某一临界值时,液压缸的容腔将产生压力饱和现象;此时,在系统的输入面积线性增加和减小的两个过程中,活塞经过的位移相差较大;随着阀开口的减小,位移的差别逐渐缩小。

    品牌特征族的个性化产品造型设计研究
    杨颖;张艳河;;
    2009, 20(04):  0-382. 
    摘要 ( )   PDF (6784KB) ( )  
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    为了得到具有品牌个性的产品造型,提出了基于品牌特征族的产品造型设计方法:先应用回归树技术建立产品造型特征与个性化意象的最佳匹配关系;然后应用聚类分析,构建各品牌的造型特征原型,并用认知实验获取造型特征的识别强度;最后设计了满足用户精神需求的个性化造型方案,并采用相似性模型来识别方案是否延续品牌特征。以诺基亚6系列、N系列和摩托罗拉W系列直板机为研究对象进行了造型设计研究。研究结果表明,该个性化产品造型设计方法合理可行。

    形状记忆合金编织网气动肌肉的驱动特性
    王斌锐;周唯逸;许宏;
    2009, 20(04):  0-503. 
    摘要 ( )   PDF (4070KB) ( )  
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    提出采用形状记忆合金(SMA)丝制作编织网的智能气动肌肉方案。设计了机构模型和特性测试平台,分析了编织网的几何特征,并建立了驱动力输出模型。引入SMA收缩变形,推导了收缩率、单位截面积收缩力和变刚度等特性的计算公式。利用MATLAB对智能气动肌肉和传统气动肌肉的特性进行了仿真和对比。仿真结果表明,智能气动肌肉编织角范围更广、单位截面积收缩力更大、刚度变化更灵活,且驱动特性可通过SMA编织网调节,性能优于传统气动肌肉,更接近人类肌肉。

    滑块曲面形状因素对颗粒流润滑特性的影响
    王伟;刘小君;胡兆稳;刘焜;
    2009, 20(04):  0-382. 
    摘要 ( )   PDF (2101KB) ( )  
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    基于离散单元法建立了非流态颗粒流润滑的模型。结合滑块高度和运动速度,探讨了滑块曲面形状因素对载荷分布、摩擦因数等宏观特性的影响,同时,以颗粒和多体接触点为对象,考察了平均接触力、体功、接触摩擦功、颗粒总动能等微观特性。研究结果表明,颗粒流介质既具有类似固体的性质,又具有类似流体的流动性质。斜面滑块的总载荷和摩擦因数特性较好, Rayleigh阶梯形滑块的载荷峰值最大,但其摩擦因数也最大。

    材料工程
    薄壁注塑制品翘曲影响因素分析与工艺优化
    王桂龙;赵国群;李辉平;管延锦
    2009, 20(04):  0-503. 
    摘要 ( )   PDF (4381KB) ( )  
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    利用Taguchi试验设计法,以大型平板电视机面板为研究对象,把注塑过程中的熔体温度、模具温度等6个工艺参数作为翘曲的影响因素,设计了正交试验矩阵,对各工艺组合进行了CAE仿真试验。以减小塑件翘曲为目标,利用信噪比来衡量塑件的品质水平,通过计算分析各工艺参数的信噪比,获得了最优工艺参数组合。通过变异数分析(ANONA)技术分析了各工艺参数对塑件翘曲的影响,得到了各工艺参数的影响因子,并对最优工艺参数组合进行了验证。

    科学基金
    大型支承辊锻件内部夹杂性缺陷形成机理的FEM分析
    黄华贵;杜凤山;张芳;
    2009, 20(04):  0-382. 
    摘要 ( )   PDF (8263KB) ( )  
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    以大型Cr5钢支承辊锻件为对象,通过分析大型钢锭内部夹杂物种类及其变形特性,并考虑夹杂物与钢锭几何尺寸的实际比例关系,采用在钢锭内部分别预置球形塑性夹杂物和硬质夹杂物的方法,建立了大型钢锭高温锻造过程的非线性有限元模型。模拟结果表明:在锻造过程中,塑性夹杂物与钢锭基体金属协调变形,其三维形态呈“球形→椭球→扁平、细长片状”演变规律。结合硬质夹杂物周围基体金属流动规律、应力应变分布和物理模拟试验结果,对夹杂性裂纹缺陷的形成机理进行了分析,并给出了砧宽比和V形砧夹角对缺陷形态的影响规律。

    变齿厚齿轮少齿差传动变位系数计算研究
    王光建;褚志刚;
    2009, 20(04):  0-503. 
    摘要 ( )   PDF (3036KB) ( )  
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    针对由变齿厚齿轮组成的少齿差啮合副沿轴向方向的径向变位系数不同、内啮合齿轮干涉和变位系数设计复杂的问题,根据重合度限制条件、齿廓干涉限制条件和齿宽限制条件,提出了一种新型通用计算方法。在设定干涉预期值的情况下,使用牛顿迭代法求出齿轮中间啮合位置的啮合角最小值,然后再确定、较核齿轮大小端的变位系数。计算结果表明,使用该方法设计的啮合副能在满足重合度限制条件和齿廓干涉限制条件情况下,取得较小啮合角。

    材料工程
    弧齿锥齿轮精锻成形工艺的数值模拟
    罗善明;;方媛;
    2009, 20(04):  0-382. 
    摘要 ( )   PDF (3010KB) ( )  
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    在分流锻造法的基础上,提出了弧齿锥齿轮的闭式预锻-分流终锻成形新工艺。采用三维有限元法,分别模拟了传统闭式模锻和闭式预锻-分流终锻两种工艺的成形过程,并对这两种工艺条件下锻件的应力、应变和温度等各种场量的分布规律以及成形载荷等进行了对比分析。分析结果表明,采用闭式预锻-分流终锻成形工艺有利于齿形充填,降低成形载荷,并具有应力数值小、温度分布均匀等特点。

    TiN涂层疲劳损伤的数值分析
    赵华;朱勇战;
    2009, 20(04):  0-503. 
    摘要 ( )   PDF (3809KB) ( )  
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    在能量释放率断裂准则的基础上,新定义了损伤的演化过程,并数值模拟了承载压块在TiN涂层/基体表面上循环滑动时,涂层和基体内部的塑性累积和疲劳损伤过程。循环剪应力导致涂层和基体的交界面上出现塑性累积和疲劳损伤,这是涂层接触疲劳破坏的主要原因。外部载荷、摩擦因数和涂层厚度对涂层/基体系统的疲劳寿命有显著影响。

    车辆工程
    基于造型特征线的汽车造型意象研究
    胡伟峰;赵江洪;赵丹华;
    2009, 20(04):  0-382. 
    摘要 ( )   PDF (4649KB) ( )  
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    引入造型特征的概念,选取汽车的主特征线E1为研究对象,利用感性工学和统计分析的方法确定了主特征线E1的敏感感性意象形容词(SKIA),并求出了敏感感性意象形容词与主特征线E1的定量关系。由此定量关系可求得最符合用户造型感性意象的值,从而提高汽车造型设计方案的成功率。以一个实际汽车改型项目为应用案例,初步证明了该方法的合理性和可行性。

    多目标遗传算法在整车轻量化优化设计中的应用研究
    张勇;李光耀;王建华;
    2009, 20(04):  0-503. 
    摘要 ( )   PDF (3452KB) ( )  
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    采用D-最优试验设计方法对汽车前部关键吸能部件的材料和板料厚度进行多参数空间的样本数据设计;为提高计算效率,将能够代表整车正面碰撞过程的高精度多参数近似模型引入到整车轻量化优化设计中,并利用多目标遗传算法对近似模型进行优化,使得车身前部吸能部件的板料厚度和材料得到合理配置,同时也使得整车质量和B柱加速度尽可能最小。在车辆安全性满足CMVDR294安全法规的同时,也在一定程度上减小了整车的质量。