中国机械工程

程世利, 吴洪涛, 王超群, 姚裕, 朱剑英

2010, 21(11): 1261-1264.

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研究了一般6-SPS并联机构动平台位置变量与姿态变量之间的耦合关系,将9个变量中的6个变量用其余的3个变量表达,将位置变量表达为姿态变量的线性组合。运用Grbner基算法,得到了15个只含有剩余3个变量的相容方程;采用正交补方法进行消元,最终将一般6-SPS并联机构的运动学正解问题表达为一元20次代数方程。这样的一元20次代数方程有多个,经过验证,它们都是同解的。

一种管外防腐机器人的设计与分析

王成军, 马履中

2010, 21(11): 1265-1270.

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介绍了管外防腐机器人的结构组成和工作原理,提出了一种两链-轮式行走驱动机构和基于不完全链传动机构的机器人周向运动系统的设计方案,并对行走机构和周向运动系统的运动性能进行了分析。该机器人具有良好的越障、转弯和周向运动性能,满足防腐施工的要求。

含两个相间裂纹叶片的失谐叶盘结构振动特性研究

王艾伦, 黄飞

2010, 21(11): 1270-1274.

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基于集中质量叶盘结构模型,推导了含两个相间裂纹叶片的失谐叶盘结构的振动方程,揭示了两个相间裂纹叶片对叶盘结构振动特性的影响规律。比较分析了含两个相间裂纹叶片与含一个裂纹叶片的失谐叶盘结构振动特性的差异。分析结果表明,两个相间裂纹叶片引起了重固有频率对的显著分离,增大了振动局部化程度,导致叶盘结构的振动特性更加复杂。另外发现两个对裂纹深度变化极不敏感的特殊叶片,这可为工程中裂纹叶片的检测提供理论依据。

基于旋量递推的自由漂浮树形空间机器人雅可比矩阵推导

刘云平, 吴洪涛

2010, 21(11): 1275-1277,1347.

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由于大型自由漂浮的树形空间机器人系统自由度数多、拓扑结构复杂难以描述,且其本体与操作臂之间存在强烈的耦合作用,因此系统的运动学和动力学的建模过程复杂且效率不高。将树形空间机器人系统划分为基座固定的机器人系统及基座浮动且关节锁定的机器人系统两部分,可以避免分析本体与操作臂之间的耦合运动。结合旋量理论与递推算子可以直接得到易于计算机编程实现的广义雅可比矩阵。整个计算过程简单、效率高。

单颗金刚石磨粒磨削玻璃的磨削力研究

黄辉, 林思煌, 徐西鹏

2010, 21(11): 1278-1282.

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选取三种典型形状的金刚石磨粒对玻璃进行了单颗磨粒磨削实验,测量了磨削力,分析了磨削参数及磨粒切入锥角对磨削力的影响。结果表明：磨削力曲线不沿磨痕呈对称分布,法向力出现明显波动;顺磨与逆磨对磨削力没有明显影响。磨削力随着磨削深度的增大而增大,随磨削速度的减小而增大;随着磨粒切入锥角的增大,磨削力明显增大。相同切削速度下,磨削力与相应磨粒的侧面耕犁面积呈良好的线性关系。不同磨粒的法向力与切向力有着良好的线性关系。

基于减基法的有阻尼结构谐响应快速分析方法

黄芬, 韩旭, 黄永辉

2010, 21(11): 1283-1288.

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通过减基法研究了有阻尼线弹性结构的谐响应。首先,把特定的载荷频率范围离散成有限点,并通过对数采样法进行预采样。然后,引入贪婪算法对样本进行自适应训练,得到一组向量,用施密特正交化方法进行正交归一化,构造一个最优减基空间,通过伽辽金映射把原运动方程中的矩阵映射到其中,得到一个减缩系统。最后,将原问题的减缩解映射回原空间,在保证了效率和精度的前提下得到了原系统的近似解。算例表明,减基法有效提高了有阻尼结构谐响应分析的效率。

OutLand1000水下机器人的视觉定位研究

徐筱龙, 徐国华

2010, 21(11): 1288-1292.

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对OutLand1000型水下遥控机器人所配的水下相机进行了标定试验,获得了相机的内参数。针对水下环境对相机模型的影响,建立了水下相机的非线性畸变模型并对陆地单目视觉定位方法作了非线性修正。三种定位算法的试验结果表明,改进后的视觉定位方法不同程度地提高了水下定位精度。

金属带式无级变速器摩擦功率损失研究

张武, 刘凯, 周春国, 张海源, 张宝锋

2010, 21(11): 1293-1297.

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为了提高金属带式无级变速器的传动效率,将金属带组件的功率损失确定为四部分,考虑滑动对功率损失的影响并得出了功率损失计算公式。以传动比分别为0.85、1.00、2.35为例,对各项功率损失进行了计算。分析结果表明,金属块与带轮间的摩擦是造成CVT功率损失的主要原因。总的摩擦功率损失随着传动比的增大而先减小后增大,效率随着传动比的增大而先增大后减小。传动比为1.00时CVT效率最高。

汽车半轴非概率可靠性模型的区间分析法

贾秋红, 廖林清, 屈翔, 肖燕

2010, 21(11): 1298-1300.

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将汽车半轴参数的不确定参量作为区间数,结合区间数运算法则和可靠性设计方法给出了汽车半轴非概率可靠性模型,讨论了多区间变量非线性函数的可靠性度量方法,提出了基于区间分析的汽车半轴的非概率可靠性设计思路。结合算例,在性能参数的分布函数未知而区间数已知情况下进行了汽车零部件可靠性设计,得出了汽车半轴的最大响应应力。研究表明,该方法简单实用,对原始数据要求低,且对于汽车其他零部件的可靠性设计有借鉴作用。

一种新型2R完全解耦并联机构的运动学和奇异性分析

范彩霞, 刘宏昭, 张彦斌, 袁格侠

2010, 21(11): 1301-1305.

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提出了一种完全解耦的二维转动并联机构。基于自由度特征矩阵分析了机构运动类型,运用单开链法确定了机构的自由度和主动副,同时求解了机构的位置和速度,并根据正逆雅可比矩阵系统分析了机构的奇异位形。由于该机构的全局雅可比矩阵为三角阵,该机构的运动完全解耦,因此可以简化机器人轨迹规划和控制。

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啮合过程中人字齿行星传动齿轮齿根弯曲应力计算方法

常乐浩, 刘更, 吴立言, 徐医培

2010, 21(11): 1305-1309.

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利用线性规划法计算了人字齿轮在不同啮合位置下的载荷分配,得到了行星传动各齿轮的齿根弯曲应力随啮合位置改变的变化历程。整个计算过程实现了载荷和约束的自动施加,找到了齿根的最大应力及其位置。分析结果表明,齿根应力最大值一般出现在轮齿承受最大载荷的时刻附近。

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双级对转压气机多叶排全三维转子优化分析

王掩刚, 牛楠, 任思源, 刘波

2010, 21(11): 1310-1314.

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以实验室的对转压气机实验台为研究对象,应用近似函数方法并结合遗传算法对其下游转子在整机环境下进行了优化设计。结果表明：优化后,在设计点,对转压气机效率提高了0.69%,流量、压比基本不变,喘振裕度有所提高;设计点优化后,下游转子效率提高了1.36%,压比基本不变;上游转子效率和压比都基本不变。同时,优化减小了下游转子中部、尖部的尾迹掺混损失,但增大了根部的尾迹掺混损失,使出口导流叶片流动有所改善。

基于CFD的液压脉动衰减器频率响应分析方法

杜润, 刘晓红, 于兰英, 柯坚

2010, 21(11): 1315-1319.

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对液压脉动衰减器用CFD软件进行了数值仿真计算,得到了其频率响应。利用M序列压力信号模拟压力激励,并考虑流体的可压缩性,在层流状态下对液压脉动衰减器进行了CFD数值模拟。在利用FFT得出其频率特性后,将数值模拟模型与传统精确分析模型进行了对比,并将该方法用于一种复杂结构衰减器的频率特性计算。结果表明：该计算方法所得结果与传统精确分析模型结果一致,这对复杂模型的分析具有实际意义。

基于T-S模型的欠驱动机器人非脆弱保性能H∞控制

吴忠强, 刘力灵

2010, 21(11): 1319-1324.

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讨论了欠驱动机器人系统的非脆弱保性能H∞控制问题。利用欠驱动机器人关节间的动力学耦合控制被动关节到达理想位置,进而对其进行锁定,将欠驱动机器人系统转化为全驱动机器人系统。结合非脆弱保性能控制理论和H∞控制理论,提出了基于T-S模型的欠驱动机器人非脆弱保性能H∞控制策略,使其能够进行位置跟踪。两连杆机械臂的仿真验证了所提控制策略的有效性及实用性。

制造系统RFID应用可靠性评价及数据处理模型

郑林江, 刘卫宁, 孙棣华

2010, 21(11): 1325-1330.

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针对复杂制造环境下RFID应用可靠性问题,给出了一种RFID系统应用可靠性的评价指标,在此基础上建立了改善RFID系统应用可靠性的分层数据处理模型。在该模型中,简单事件处理层接收阅读器网络产生的原始阅读事件,通过不重复约束规则清洗重读产生的冗余事件,聚合成精简的逻辑阅读事件;复杂事件处理层建立应用完整性约束规则,分析逻辑阅读事件,侦测并纠正多读、漏读现象,并以物理对象路径约束为例,描述了多读、漏读判定方法。应用案例验证了该模型的可用性。

一种考虑精度和效率的微运动测量算法

卢清华, 张宪民, 范彦斌

2010, 21(11): 1330-1333.

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同时考虑测量算法的精度和效率,给出了一种性能表现较好的微运动测量方法。在设计该微运动测量方法时,根据算法的偏差-时间性能评估方法,通过选取合适的算法参数,找到一种精度和效率性能表现较好的微运动测量方法。实验模拟表明,提出的方法性能表现较好,用于测量大约2个像素的MEMS图像时,最大测量偏差小于0.025个像素。

基于STEP的特征识别技术及其实现

付鹏, 苑伟政

2010, 21(11): 1334-1337.

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针对不同CAD模型的特征识别,论述了基于STEP的特征识别技术及其实现过程：在传统属性邻接图方法的基础上,引入面向对象方法以提高特征识别系统的代码重用性;解析生成的STEP模型拓扑几何结构树后,按照STEP拓扑结构,分层识别了STEP面和边环的类型及几何参数;通过基于子图匹配和基面分解的属性邻接图分解方法来识别特征。

热挤压工艺多元非线性回归与多目标优化技术研究

张金标, 王泾文

2010, 21(11): 1338-1341.

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通过DEFORM软件模拟热挤压成形,获得了挤压力、损伤值与摩擦因子、挤压速度、挤压比之间的关系。运用多元非线性回归技术建立了挤压力、损伤值的单目标优化数学模型,通过加权和法构造了多目标优化的评价函数,用改进的遗传算法计算了目标函数的优化解。铅黄铜棒热挤压成形工艺参数多目标优化仿真结果验证了该方法的有效性。

有效容错控制及其在电液伺服同步系统中的应用

倪敬, 彭丽辉, 项占琴

2010, 21(11): 1342-1347.

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针对电液伺服系统的同步控制问题,提出了一种基于系统运行状态诊断、交叉耦合PID控制和定量反馈鲁棒控制理论的有效容错控制策略。该控制策略首先实时监测双缸驱动过程中的同步误差,然后根据需要切换适用于“正常”系统的交叉耦合PID控制策略和适用于“异常”系统的鲁棒控制策略,从而使系统达到动态特性和鲁棒性能要求。双缸同步驱动行车的实际应用表明,该控制策略具有较好的同步控制性能,可以较好地解决电液伺服系统同步控制问题。

高频电液激振器相位同步控制的研究

贾文昂, 阮健, 任燕

2010, 21(11): 1348-1352.

摘要 ( )

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建立了电液激振器的数学模型,运用龙格－库塔法编制数值仿真程序研究了活塞位移与2D阀阀芯转速、轴向滑动位移之间的关系,给出了激振器的相频曲线并对相频曲线进行了分析讨论,最后建立试验装置对仿真结果进行了验证。理论分析和方针结果表明：当激振频率范围为固有频率的0.048～0.870倍时,活塞位移的相位变化很小;采用2D阀控电液激振器构成的多轴疲劳试验系统在该频段可以实现开环同步控制。

镍基高温合金微细电解铣削加工实验研究

余宏兵, 曾永彬, 刘勇, 朱荻

2010, 21(11): 1353-1356,1361.

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针对高深宽比、复杂结构的微型腔,提出了分层电解铣削的工艺。在三轴联动微细加工平台上制作了柱状的微细电极,并在镍基高温合金上进行了微细电解铣削加工实验。研究了加工电压、脉冲参数、不同电极直径对加工精度的影响规律,成功地加工出二维结构和三维型腔。该工艺加工精度高、加工稳定性好。

基于最小割集综合排序的液压系统故障定位方法

姚成玉, 陈东宁

2010, 21(11): 1357-1361.

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以故障树分析为基础,综合考虑最小割集的搜索成本、故障概率及影响程度等因素研究了液压系统的故障定位问题。针对系统特点确定了最小割集的数量和属性,利用权的最小平方法建立了加权规范化故障定位搜索决策矩阵,利用相对贴近度法对最小割集进行综合排序求出了搜索序列。针对充液阀故障引起压装机主缸不能工进这一工程问题,采用算法给出的搜索序列较好地实现了快速、准确的故障定位,验证了该算法的有效性。

软模用矩形容框的设计与优化

华林, 刘艳雄, 兰箭, 魏曦, 王守英

2010, 21(11): 1362-1365.

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建立了容框工作状态下的力学模型,对容框进行了受力分析,通过理论计算、有限元模拟分析以及对容框转角处圆角半径的优化,得到了在许用应力下容框内形尺寸与外圆半径的函数关系。最后,应用该函数关系对软模成形容框进行了设计和校核。

ZrC粒子对低碳钢形变诱导相变热力学条件的影响

匡建新, 唐明华, 刘志义, 胡双开, 厉春元

2010, 21(11): 1366-1370.

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采用单向压缩热模拟实验,研究了ZrC粒子对低碳钢形变诱导铁素体相变热力学条件的影响。研究结果表明:将适当粒径和体积分数的ZrC粒子作为形变和再结晶核心,能提高相变的开始温度,降低相变的临界变形量,从而提高α-Fe形核率,使铁素体晶粒超细化;ZrC粒子的数量对形核的促进作用存在某一临界值,过量的粒子不利于组织细化。基于相变热力学理论,制定了实验室轧制工艺,获得了铁素体晶粒尺寸达3.9μm的低碳钢中厚板,所得材料的综合性能显著提高。

纯铝粉末烧结体锥形件高压扭转有限元模拟及实验

李琦, 李萍, 薛克敏, 王晓溪, 贾建磊

2010, 21(11): 1370-1373,1385.

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采用有限元法对锥形件高压扭转成形过程进行了数值模拟,着重分析了成形过程的应变和相对密度的分布及变化趋势。通过实验对纯铝粉末烧结体试样变形前后相同部位的金相组织、显微硬度和相对密度进行了对比分析。研究结果表明：高压扭转工艺对试样有着显著的致密效果,模拟中试样的相对密度超过0.996,实验中试样的密度达0.980;试样不同部位的等效应变和显微硬度不同,边缘处的等效应变最大,达到4.55,该处的显微维氏硬度值也最高,达61.12HV0.1/10。

智能车辆自适应巡航控制系统建模与仿真

李以农, 冀杰, 郑玲, 赵树恩

2010, 21(11): 1374-1381.

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为实现智能车辆的自适应巡航功能,基于模糊逻辑和滑模控制理论设计了具有上下两层结构的自适应巡航控制系统。通过对节气门开度和制动压力进行协调控制,使智能车辆能准确跟踪期望加速度。同时,构建了用于保证该系统控制协调性的切换逻辑曲线。仿真结果表明,自适应巡航控制系统能够使智能车辆在加速行驶、车辆跟踪和制动减速等行驶工况下保持良好的跟踪性和适应性。

SRV车内低频噪声控制

陈剑, 文智明, 李继锋

2010, 21(11): 1381-1385.

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通过实验和CAE模态分析建立了某SRV白车身的有限元模型和声腔有限元模型。使用有限元和边界元法分析了白车身结构和声腔的动态响应特性。针对峰值频段,进行了面板贡献量与结构的动态灵敏度分析。根据灵敏度分析结果,对板件厚度进行了优化,有效降低了车内噪声水平。

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