中国机械工程

史旭光, 胥布工

2010, 21(12): 1387-1391.

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复杂运动轨迹尤其是非均匀有理B样条（NURBS）曲线插补技术,一直是高性能数控系统研究领域的热点。从样条曲线构造机理出发,分析了双圆弧逼近曲线基本原则,提出了一种构建NURBS曲线插补的技术方案。分析了NURBS曲线数学理论基础、双圆弧基本数值算法、参数曲线插补速度波动抑制若干策略。验证实验证明了该技术方案的可行性。

引线成形中劈刀与引线拐点运动学关系研究

周洪军, 韩雷

2010, 21(12): 1392-1397.

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基于引线键合视频分解得到的图像序列,分别采用相位相关法和点到弦距离累积曲率估计算法获得了劈刀和引线拐点的运动轨迹。根据运动轨迹计算了劈刀和拐点对第一键合点的旋转角及速度变化分布,通过分析两者的旋转角和速度变化,得出了在键合过程中,劈刀和引线运动的相关性规律。由于劈刀下降段的运动是圆周运动,利用圆拟合法拟合得到了下降段劈刀和拐点轨迹圆的圆心位置,结果表明,各圆心的相对位置与引线线形存在对应关系。该方法为研究引线成形中劈刀与引线结构动态特性提供了有价值的参考。

基于支持向量机的数控机床空间误差辨识与补偿

吴雄彪, 姚鑫骅, 何振亚, 傅建中

2010, 21(12): 1397-1400.

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为了精确地建立数控机床空间误差预测模型,提出基于支持向量机的空间误差辨识与补偿方法。通过训练学习,优化了最小二乘支持向量机参数,采用激光矢量分步对角线法在一台数控铣床上进行了空间误差辨识和补偿实验研究。结果表明：支持向量机预测模型能有效辨识数控机床的空间误差。与神经网络预测模型进行了比较,表明支持向量机空间误差预测模型补偿精度高、建模速度快,通过其补偿可有效提高数控机床的加工精度。

基于磁流变阻尼器的起落架摆振半主动控制

陈大伟, 顾宏斌, 吴东苏

2010, 21(12): 1401-1405.

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根据能量法建立了磁流变阻尼器等效线性阻尼系数与电压和振幅的函数表达式;建立了起落架摆振半主动控制的数学模型,采用最大能量耗散的控制策略实现了基于磁流变阻尼器的减摆;讨论了不同稳定距下,飞机滑跑时发生摆振的临界速度随垂直载荷的变化。仿真结果表明,在飞机滑跑速度范围内,磁流变阻尼器减摆性能明显优于油液式减摆器的减摆性能,能够完全抑制摆振,并且对某些系统参数的变化具有鲁棒性。

基于油液降噪信息的发动机磨损多特征分析研究

徐启圣, 许泽银, 徐厚昌

2010, 21(12): 1405-1409.

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由于难以确定合适的油液检测数据处理方法,应用油液分析监测发动机磨损状态的有效性和针对性不高。为此,根据经小波包降噪的光谱数据和直读铁谱数据,在用新三线值法提取边界特征及用K-means聚类法获取质心特征的基础上,提出了质心-边界多特征分析方法,以确定发动机主要摩擦副的磨损状态。结果表明,多特征分析法比传统三线值法更详细、准确,使磨损状态的识别率提高一倍。信号的相关特征研究表明,活塞环摩擦副的磨损出现了异常,进一步证实了多特征分析的准确性和有效性。

基于高阶循环平稳的柴油发动机活塞销振动信号分析

夏天, 王新晴, 肖云魁, 梁升

2010, 21(12): 1410-1414.

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分析了柴油发动机活塞销振动信号的高阶循环平稳性,提出了一种基于高阶循环平稳理论提取柴油发动机活塞销磨损故障特征的新方法。利用循环双谱分析活塞销振动信号,考察了振动信号循环双谱图中频率成分的分布情况。定义循环双谱图中幅值的平均累加值与发动机活塞销磨损间隙变化相对应的区域为特征频率平面,提出一种全局搜索策略以搜索特征频率平面。仿真结果及试验结果表明了循环双谱的有效性。利用所述方法在实际活塞销振动信号的循环双谱图中提取的5个特征频率平面内幅值的平均累加值可以作为活塞销磨损故障诊断的特征值。

闭式整体叶轮叶间流道电解加工阴极设计

王军, 赵建社, 刘辰, 徐家文

2010, 21(12): 1414-1417.

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数控电解/数控电火花组合电加工技术是解决闭式整体叶轮加工难题的有效工艺方法,其中数控电解是提高综合加工效率的关键,而阴极设计则是电解加工的核心技术。以某型三元流闭式整体叶轮上复杂气流通道的数控电解加工为例,介绍了一种阴极设计方法。通过工艺试验,加工出的试件能均匀留出0.5～0.7mm加工余量,符合组合电加工的工序要求。

基于键合图法的新型减压器金属波纹膜片分析

翟华, 钟华勇, 孙运东, 刘中华, 赵迎春, 赵韩

2010, 21(12): 1418-1423.

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通过对航天航空设备中新型减压器工作过程的分析,应用键合图法建立了减压器状态方程,仿真研究了金属波纹膜片载荷变化,基于龙格-库塔法进行了仿真计算,结果表明,减压器金属波纹膜片在工作初期承受21MPa高压,在0.06s后压力稳定在3.43MPa,在0.08s后活门位移稳定在3.165mm。建立了金属波纹膜片三维有限元模型,运用弹塑性有限元法分析了最大工作载荷下金属波纹膜片的变形和应力,

并运用Norton理论模型进行了高压下蠕变工作过程的仿真模拟。

实验结果与有限元计算结果一致,表明现有设计方案在系统极端高压下,膜片发生弹塑性变形,在长期承受高压下,膜片将发生蠕变,但在1.4256×106s后最终稳定,不会影响其使用功能。该方法对新型减压器金属波纹膜片设计有一定指导意义。

立式回转药柜结构优化设计与运动仿真

张志强, 贠超, 刘相权, 刘扬

2010, 21(12): 1423-1429.

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对立式回转药柜的机械结构、工作原理进行分析, 分阶段讨论了储药斗运动不干涉条件, 确定了基于运动不干涉条件的链传动优化函数;利用MATLAB寻求储药斗回转半径最小解,最终确定了链传动优化设计参数;对药柜两侧平衡杆导轨进行合理布局以保证储药斗保持水平运行,利用UG和ADAMS建立运动仿真模型,进行储药斗运动仿真,验证了基于储药斗运动不干涉条件的链传动优化设计结果的可行性。该系统已经开发完成,应用于医院门诊药房,运行效果良好。

基于平衡记分卡的产品规划中顾客需求综合优先度的确定

李延来, 雒兴刚, 韩毅, 姚建明

2010, 21(12): 1430-1434,1440.

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研究产品规划质量屋中顾客需求综合优先度的确定问题。根据被调查顾客的顾客需求竞争性评价和互补偏好矩阵,建立相应于每个顾客的顾客需求优先度确定的优化模型,通过拉格朗日函数的构造求解这些优化模型,进而利用群决策方法确定基于顾客视角的顾客需求基本优先度;通过平衡记分卡和比例标度法的集成,确定基于非顾客视角的顾客需求优先度;基于顾客视角的顾客需求基本优先度和基于非顾客视角的顾客需求优先度的合成,确定顾客需求的综合优先度。以某企业的实例说明该方法的应用。

基于模糊分析方法的我国物流产业国际竞争力评价研究

李莉, 薛冬辉

2010, 21(12): 1435-1440.

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在理论分析的基础上,根据物流产业特点设计调查问卷,并使用因子分析方法对问卷调查结果进行分析,建立了我国物流产业国际竞争力评价指标体系,并使用模糊分析方法评价我国物流产业的国际竞争力水平。研究结果表明,当前我国物流产业的国际竞争力总体水平很低,可从加强物流产业基础设施、提高物流产业国际化程度两个方面提高国际竞争力。

基于制造资源动态组合的烟草卷包作业调度技术

丁雷, 王爱民, 宁汝新

2010, 21(12): 1441-1446.

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针对烟草卷包生产线的振盘-机组-牌号复杂柔性生产约束,提出了基于制造资源动态组合的烟草卷包作业调度算法。系统地分析和建立了烟草生产过程中卷包作业调度的原则和约束,提出了基于首批订单的两阶段启发式调度思想;通过建立下达订单与生产订单关联的数据结构解决了多机组并行加工的难题;提出了基于多层次复合筛选的调度规则构建方法以提高作业计划的可行性;提出了基于规范的卷包机组动态组合方法以及基于工作日历的机组齐停算法,使生成的作业计划更加符合生产的实际需求。在此基础上开发了卷包作业调度系统并在工程实际中得到验证。

产品多学科协同设计中的一致性维护方法

陈亮, 王伟

2010, 21(12): 1447-1452,1468.

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针对产品多学科协同设计的多域性、多视图性和动态性等特点,研究了多学科视图模型间的关联和协调方法,提出了一种融合功能、行为和结构等的多学科约束-关系网络模型,定义了结构关系集和语义关系集,通过综合应用关系、约束、语义推理及项目管理等多种途径和方法进行了多学科视图模型间的静态和动态协调,进而实现了多学科视图模型间的一致性维护,并以减速器为例进行了分析和说明。

双螺杆泵流场动力特性的数值模拟

唐倩, 张元勋, 高瞻

2010, 21(12): 1453-1457.

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提出一种新型高效、密封性能更优越的渐开线修形双螺杆泵,并基于有限容积方法与摆线型双螺杆泵进行对比,建立两种泵的数值仿真模型,分析其压力场、速度场等的基本规律及特性曲线,得出了双螺杆泵流道的容积效率。研究表明：流道压力随密封腔逐级增大,且同级压力由于泄漏作用呈减小趋势;流道螺槽内存在涡流现象,啮合区混合强烈,在转子与泵套壁面接触区域及啮合区存在负轴向速度,为主要泄漏区域;渐开线修形双螺杆泵容积效率相对较高,密封性能更优越。研究结果为螺杆泵开发以及性能预估提供了理论指导和依据。

基于微粒群算法的盲解卷积及其在故障轴承声信号中的应用

沈沂, 伍星, 迟毅林, 王宇

2010, 21(12): 1457-1461.

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针对复杂机械声场中,盲解卷积算法分离滤波器长度估计困难的问题,提出一种用微粒群算法优化盲解卷积分离滤波器长度的改进方法,解决了估计结果不确定的问题。该方法以分离信号峭度最大值的倒数为微粒群搜索的适应度,利用微粒群算法搜索到最优的分离滤波器长度,获得了可靠稳定的估计结果。计算机仿真和实际环境中故障轴承声信号分离实验证明了该方法的有效性。

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基于鞍点逼近的陶瓷刀具磨损寿命可靠性分析

金雅娟, 张义民, 张艳林

2010, 21(12): 1462-1465.

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讨论了连续切削条件下以磨粒磨损为磨损失效模式的Al₂O₃基陶瓷刀具的磨损寿命可靠性问题。根据应力-强度干涉理论,建立了Al₂O₃基复相陶瓷刀具磨损寿命的极限状态方程。在基本随机参数概率分布已知的前提下,利用等效正态分布法,将服从Weibull分布的断裂韧度KIC和硬度H进行等效正态化,进而将鞍点逼近理论应用到陶瓷刀具磨损寿命的可靠性分析中,得到了极限状态方程的概率密度函数曲线和累积分布函数曲线,并且将鞍点逼近法得到的分析结果与Monte-Carlo数值分析结果进行了对比,结果表明,所述方法精度颇高、计算速率较高。

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基于二阶矩约束的最大熵先验信息解及其在数控系统可靠性评估中的应用

凌光, 戴怡, 李曦

2010, 21(12): 1466-1468.

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应用Bayes理论对数控系统可靠性评估方法进行研究。给出了基于二阶矩约束的最大熵Weibull先验分布的一般解析形式,并结合数控系统寿命数据,讨论了二阶矩约束下的Weibull先验分布的稳健性。研究表明,基于最大熵原理求取双参数联合先验分布的方法,适用于数控系统可靠性评估。

基于三点支撑的质心测量系统及误差分析

钟江, 赵章风, 乔欣, 张宪

2010, 21(12): 1469-1472,1476.

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基于三点支撑平台反力原理,提出了一种测量复杂机械产品质心的方法。分析了质心测量系统的误差来源,得出系统的误差主要取决于测力传感器的测量误差和升降推杆的位移误差的结论。给出了误差理论计算公式,研究了系统各结构参数和系统随机误差对测量误差的影响程度。试验结果表明：理论分析和试验所得的质心高度位置曲线的变化趋势一致,且在支撑平板侧倾角大于10°后,两者数据趋于相同。

基于公共光学基准的大尺寸空间角度测量关键技术

姚江伟, 张国雄, 裘祖荣, 胡文川

2010, 21(12): 1473-1476.

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提出了基于公共光学基准的大尺寸空间的角度测量方法。通过在数米至十几米的大尺寸空间内建立公共光学基准,结合视觉测量和计算机图像处理技术,借助测量公共方向基准与各个几何元素之间的夹角,可简便地实现对大尺寸空间的异面几何元素之间夹角的测量。分析了建立公共光学基准的方法。按照所提出的测量方法,对相距7m的两条异面直线的空间夹角成功地进行了现场测量。

基于磁流变阻尼固紧器的工作台定位研究

余晓芬, 马文平, 程伶俐

2010, 21(12): 1477-1480.

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基于磁流变液制作的X向、Y向磁流变阻尼固紧器,采用新颖的横向卧式结构,解决了传统纵向立式阻尼固紧器磁流变液溢出密封和摩擦初始阻尼力较大的问题。该固紧器具有柔性阻尼和无冲击固紧工作台的双重功能,减弱了传统固紧方法带来的冲击和直线电机驱动引起的振动,并成功应用于纳米三坐标测量机,使工作台在X向、Y向的分辨率达到5nm,定位稳态波动从原来的20nm减小到5nm。

深海高压环境下的密封材料变形特性分析

周博, 陈家旺, 顾临怡

2010, 21(12): 1481-1484.

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深海各种实验仪器的密封特性受高压环境的影响存在自身压缩的可能性。推导出了轴向压缩率的计算公式，应用试验台架对氟橡胶、硅橡胶、丁腈橡胶三种密封材料进行了轴向压缩试验。试验结果表明，深海高压环境（水深10 000m，即水压100MPa之内）下密封材料自身压缩率小于6%,因此在设计高压环境下的密封结构时仍可以按常压密封结构进行设计（密封槽、密封圈选型等），但出于安全考虑,密封圈当量直径可适当放大10%。

纯铝等径角挤扭新工艺数值模拟及实验研究

薛克敏, 吴战立, 李萍, 王晓溪, 贾建磊

2010, 21(12): 1485-1489.

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为了改进等径角挤压法（ECAE）的不足,结合扭挤（TE）工艺的特点,提出了等径角挤扭（ECAE-T）新工艺。采用有限元模拟软件DEFORM-3D对上述三种工艺的变形特征进行模拟研究,重点分析了ECAE-T工艺对制件应变应力大小和分布的影响。模拟结果显示：与ECAE和TE相比,ECAE-T工艺存在两个大塑性变形区,能累积更大的剪切塑性变形量。采用自行设计的模具,在室温下进行了纯铝ECAE和ECAE-T实验研究,实验结果表明：模拟过程与实验基本一致,与ECAE相比,ECAE-T工艺一道次后的组织更加狭长、细小。由模拟结果和实验结果可知,ECAE-T工艺是更加优异的大塑性变形法。

ISAD柴油机常温启动工况的控制仿真及试验研究

魏长河, 王忠, 唐廷, 黄成海

2010, 21(12): 1490-1495.

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针对ISAD柴油机常温18℃下的启动工况,建立了柴油机的动态转矩模型和ISG电机的动力性模型,对ISG电机拖动柴油机的启动过程进行仿真,

研究了柴油机与ISG电机匹配关系,分析了启动过程中电机功率、转矩随柴油机转速的变化规律。通过ISG柴油机启动台架试验,对仿真结果进行了对比验证。结果表明,采用ISAD技术后,当蓄电池的电压为36V、48V、60V时,均可将柴油机拖动至目标转速,满足启动要求。

DCT变速器双离合器压力最优控制方法的仿真研究

李瑜婷, 赵治国, 章桐

2010, 21(12): 1496-1501.

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离合器的协调控制一直是双离合器自动变速器(DCT)控制的难点和重点。基于DCT的结构和工作原理，建立了DCT起步、换挡动力学模型。考虑滑摩功和冲击度两项性能指标,基于线性二次型最优控制，对DCT起步、换挡过程中离合器的压力进行了研究。为简单有效地获得换挡过程中双离合器协调控制的压力曲线，提出了设定两个离合器压力变比系数的方法。讨论了不同的控制加权因子及离合器压力变化速率系数的选择对控制效果的影响。研究结果表明：线性二次型最优控制方法能较好地解决DCT起步、换挡过程中离合器压力控制的问题。

考虑驾驶员个体特性的汽车安全行驶间距模型

边明远

2010, 21(12): 1502-1506.

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运用综合加权的方法分析了驾驶员个体因素对安全车距模型参数的影响,提出了基于修正因子的考虑驾驶员个体特性差异的避撞系统安全车距修正模型。通过不同行驶工况下的仿真验证了提出的安全车距修正模型对不同驾驶员个体状态的适应性。分析说明了驾驶员个体特性的差异主要影响报警安全车距,对极限安全车距的影响较小。

汽车正撞台车简化模型建立的一种新方法

董立强, 李光耀, 陈涛, 高晖

2010, 21(12): 1507-1511.

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提出了一种用台车碰撞试验代替整车碰撞试验来验证整车耐撞性的设计方法。通过碰撞吸能分析,提出了台车模型组成部分的选取方法,包括发动机及传动系统、悬架系统、车轮、下车体等的选取。数值模拟和碰撞试验结果表明,台车模型的前纵梁变形及车身减速度和整车碰撞有较好的一致性,但大幅度缩短了计算时间,降低了试验成本。

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