中国机械工程

版权页和目次

2011, 22(10): 0.

摘要 ( )

PDF (346KB) ( )

相关文章 | 计量指标

平面二次包络环面蜗杆副应力及影响因素分析

张彦钦, 张光辉

2011, 22(10): 1135-1138.

摘要 ( )

PDF (563KB) ( )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

基于弹塑性接触有限元理论,建立了多组适于蜗杆副静动态接触应力分析的模型，研究了载荷、齿形参数对齿间载荷分配系数和齿面应力分布的影响，计算了各级扭矩下不同包容齿数时的最大齿间载荷分配系数。研究结果表明：随着载荷的增大,齿间载荷分配趋于均匀;接触应力沿接触线从蜗轮齿根到齿顶呈“L”或“U”形分布;齿形参数对应力分布的影响不容忽略，以应力平均分布为目的的参数优化可通过对比有限元分析结果完成。得到了0.05~1.50倍额定扭矩下，包容齿数为3、5、7时的最大齿间载荷分配系数。

基于时栅传感器的传动误差动态测试系统研制

彭东林1, 2, 郑永1, 陈自然1, 高忠华2, 郑方燕2

2011, 22(10): 1138-1142.

摘要 ( )

PDF (586KB) ( )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

传统的传动误差动态测试系统采用光栅作为角度传感器，而高精度光栅价格昂贵且进口受限，针对该情况,采用拥有自主知识产权的时栅位移传感器，通过时间序列模型将时栅由绝对式信号转化为增量式脉冲信号。结合成熟的全微机化齿轮机床精度检测分析系统（FMT系统）对滚齿机进行了传动误差动态测量，准确度达到0.137%，实现了预期目标。

一种四自由度空间并联机构的奇异容错纠错策略与方法研究

陈斯, 范守文

2011, 22(10): 1143-1148.

摘要 ( )

PDF (557KB) ( )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

以Gosselin的奇异分类为基础，将第二类奇异位形对并联机构的不利影响看成是一种机械系统故障，提出了结合冗余驱动的并联机构奇异容错纠错策略框架。阐述了该容错纠错策略框架的基本思想和实现步骤，用线性方程组解的情况和矩阵条件数解释了该奇异位形“故障”发生和被克服的实质，以此为基础定义了描述奇异被消除程度的奇异容错度指标，基于该指标提出了容错结构优化算法，用来确定使并联机构具有最佳奇异容错能力的冗余驱动的结构参数。分析得到了2RPS&2TPS型并联机构的一个典型的第二类奇异位形，比较了三种奇异容错策略克服这一奇异位形效果的优劣，对这三种容错纠错策略进行了仿真研究，结果表明，提出的以奇异容错度为依据的容错纠错策略能有效克服奇异位形的不良影响。

河狸门牙几何特征的提取及其生物力学性能分析

谢峰, 沈维蕾, 张晔, 刘国林

2011, 22(10): 1149-1153.

摘要 ( )

PDF (557KB) ( )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

以河狸的门牙作为仿生设计的模拟对象，利用逆向工程方法获得河狸门牙的几何形状的点云数据及三维曲面模型，并使用逆向工程软件进行曲面重构，获得河狸门牙的三维曲面。通过提取所建曲面上的特征线和一系列特征线上点的坐标，得出其拟合曲线方程，并在此基础上进行了特征分析，所获得的结果为切削刀具的几何参数及力学性能的优化提供了仿生设计的基础。

蜂窝结构缓冲装置的优化设计

尹汉锋1, 2, 文桂林1, 2, 马传帅1, 2, 韩汪利1, 2

2011, 22(10): 1153-1158.

摘要 ( )

PDF (621KB) ( )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

通过简化蜂窝结构轴向压缩的应力–应变曲线，得到了理想的蜂窝结构轴向压缩应力–应变曲线，在该理想曲线的基础上对蜂窝缓冲装置的吸能大小和缓冲力峰值进行了理论计算。为了设计出单位质量吸能量大且缓冲过载小的蜂窝缓冲装置，对蜂窝结构的胞元胞壁厚、胞壁长进行了多目标优化,根据优化结果计算出缓冲蜂窝的最小轴向长度。应用该方法对四支撑腿着陆器中的蜂窝缓冲装置进行了优化设计，并采用试验验证过的Adams多刚体力学模型对优化结果进行了仿真计算，仿真结果表明该优化设计方法能很好地指导着陆器缓冲装置的设计。该方法不仅可以减少试验次数和降低昂贵的试验成本，而且通过多目标优化设计还可以一次满足不同缓冲级别的过载要求。

基于链传动啮合特性的正时链参数设计

李宝林, 唐力, 初晓亮, 范帅

2011, 22(10): 1159-1164.

摘要 ( )

PDF (620KB) ( )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

用几何法及虚位移原理分析了不同结构参数及不同初始相位角下链的传递特性，并分析了链轮中心距对从动轮角速度变化和链传动不均系数的影响规律，绘制了链传动初始相位几何特征参数对从动轮角速度和链传动不均系数影响的变化趋势。依此分析在其他参数确定的情况下，通过设计阻尼器导板压入量与曲率半径等参数来改变啮合特性以达到最小的角速度波动及变化参量，提出了高速链设计的辅助公式及验证约束方程，为发动机正时链系统设计提供思路和方法。



基于多目标优化的AGV驱动系统模型辨识

武星, 楼佩煌, 唐敦兵

2011, 22(10): 1164-1168.

摘要 ( )

PDF (526KB) ( )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

以自动导引车(AGV)的驱动系统为对象，提出了一种基于最小二乘法和多目标遗传算法的新型模型辨识方法。以最小二乘法的辨识模型为多目标遗传算法的进化导师，选择具有多指标均衡优化性能的个体为精英，利用无损有限精度法保持种群多样性，设计多指标聚合函数快速搜索Pareto最优解。AGV驱动系统的模型辨识试验表明，该方法辨识的模型响应曲线在幅值和相位两方面皆与对象响应曲线较为吻合，研究结果可为AGV伺服控制系统的设计提供较为精确的系统模型。

机电集成电磁式谐波摩擦传动柔轮的受力与变形分析

任玉波1, 许立忠1, 梁永丽1, 2

2011, 22(10): 1169-1172.

摘要 ( )

PDF (486KB) ( )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

针对电磁式谐波摩擦传动柔轮在磁场中发生变形，使气隙随时改变这一现象，引入气隙函数的概念，并根据薄壳弹性变形理论，将传动的柔轮简化为圆柱壳体，建立了在电磁场力作用下柔轮的静力分析模型。该方法由于考虑了柔轮的变形导致的磁密的变化,能够更确切地描述电机径向电磁力的特性及柔轮的受力与变形规律,为电磁式谐波电机的设计及强度校核提供了更为可靠的理论依据。

基于改进多目标微粒群算法的模具多项目反应调度

张沙清, 陈新度, 陈庆新, 陈新

2011, 22(10): 1173-1179.

摘要 ( )

PDF (561KB) ( )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

针对模具多项目执行过程中由于可再生资源发生故障、任务拖期以及随机插入新项目而导致的调度计划变更问题，提出了一种反应调度算法。利用生灭过程理论对可再生资源的不确定性进行分析，并采用基于优先规则的拓扑排序方法构建初始调度计划，建立了以调度计划变更产生的附加费用最小以及项目加权工期之和最小为目标的多目标反应调度模型，并提出一种改进的多目标微粒群算法进行模型求解。最后，通过仿真计算分析了反应调度算法的可行性与有效性。

交互式虚拟环境下的工厂规划与车间布局

戴大蒙

2011, 22(10): 1180-1184.

摘要 ( )

PDF (511KB) ( )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

通过建立具备物理模型、逻辑模型和运动学模型属性的设备资源库，借助虚拟现实技术快速搭建虚拟工厂与车间，采用遗传算法实现车间布局优化,构造了基于3D虚拟环境下的原型系统。实践表明，系统构造的低成本、高效率、体验式设计平台能有效地提升工厂规划布局的合理性。

基于模式语言的知识模板五要素描述方法研究

管清贵, 殷国富, 胡晓兵, 尹湘云

2011, 22(10): 1185-1188.

摘要 ( )

PDF (471KB) ( )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

针对产品设计过程中大量的设计知识隐含在产品设计实例中,无法被快速有效地描述与重用这一问题,提出了一种基于模式语言的模式名称、问题、解决方案、效果和多属性综合评价的设计知识五要素的描述方法。将设计参与人员在设计过程中长期积累的设计经验、设计灵感、设计思路、解决问题的依据、最终产品的使用评价等设计过程知识进行了描述和积累，并阐述了设计知识描述模板的结构、序列和分级。利用该描述方法对冲压模具产品设计过程的设计知识进行了描述,开发了冲压模具设计资源数据和知识库系统原型软件系统，并用冲压模具设计实例验证了该方法的可行性和有效性。



视觉注意机制在带钢表面缺陷检测中的应用

丛家慧, 颜云辉

2011, 22(10): 1189-1192,1221.

摘要 ( )

PDF (532KB) ( )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

针对图像中存在的低对比度及微小缺陷，提出一种基于人类视觉注意机制的带钢表面缺陷检测方法。该方法以人类视觉系统的生理结构和功能为基础，结合Gabor滤波器多尺度、多分辨率的特点和人类视觉系统所具有的多通道和多分辨率特征，建立了带钢表面缺陷检测模型。实验结果表明，该方法不但可准确检测出缺陷区域，得到区域焦点位置坐标，而且检测速度快，可以满足在线实时检测要求。

基于负熵的旋转机械盲信号处理

毋文峰, 陈小虎, 苏勋家, 姚春江, 王旭平

2011, 22(10): 1193-1197.

摘要 ( )

PDF (523KB) ( )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

针对机械设备盲信号处理实践中，机械源信号数目大于多通道观测数目的欠定盲信号处理问题,将非高斯性的度量指标——负熵和经验模式分解引入机械设备的故障特征提取，提出基于负熵的旋转机械盲信号处理方法，从而解决欠定的单通道机械盲信号处理问题。首先将机械设备的单通道观测信号经验模式分解，得到本征模函数,然后计算本征模函数的负熵值，并将负熵值依序组成负熵基特征向量，最后采用最小二乘支持向量机进行机械设备的模式判别和故障诊断。液压齿轮泵的盲信号处理试验表明，该方法的故障识别率达到了93%以上,表明该方法是可以应用于机械盲信号处理实践的。

基于步进加速退化试验的航天电连接器接触可靠性评估

潘骏1, 刘红杰1, 陈文华1, 2, 钱萍1, 刘娟2

2011, 22(10): 1197-1200.

摘要 ( )

PDF (454KB) ( )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

航天电连接器具有寿命长、可靠性高的特点，为解决其接触可靠性的快速评定问题，分析了航天电连接器的接触失效机理，建立了温度应力下的加速退化模型，提出了基于伪失效寿命的步进加速退化试验数据统计分析方法。对某型航天电连接器步进加速退化试验和试验数据进行了统计分析，结果表明,所提出的步进加速退化试验方法与基于失效数据的加速寿命试验相比，试验时间大为缩短。

基于生命周期的艺术陶瓷网络化协同开发模式及支持平台

陶雪飞, 曹华军, 陈永鹏, 刘飞

2011, 22(10): 1201-1205.

摘要 ( )

PDF (639KB) ( )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

鉴于当前我国陶瓷产业所面临的市场全球化、客户需求个性化及可持续发展等挑战，针对艺术陶瓷领域传统开发过程存在的问题，提出了基于生命周期的网络化协同开发模式的概念，介绍了协同开发系统的运行模式;根据艺术陶瓷产品开发的特点，建立了艺术陶瓷网络化协同开发流程和艺术陶瓷网络化协同开发平台体系结构，并详细阐述了实施艺术陶瓷网络化协同开发的支撑系统、关键技术及最终目标，开发了艺术陶瓷协同开发支持平台;最后根据具体案例对该支持平台的应用进行了说明。



基于问题方案共进模型的设计知识获取方法

刘征1, 鲁娜2

2011, 22(10): 1207-1213.

摘要 ( )

PDF (712KB) ( )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

为获取工业设计领域设计过程中的动态知识，提出一种基于问题方案共进模型转化信息的方法。通过讨论工业设计知识基本概念,指出了该领域存在大量隐性知识和创新知识空间不断扩张的特征。面向概念设计案例,通过口语报告采集过程信息。通过识别知识源,基于已有概念体系定义高价值信息。面向不良定义的设计问题，通过划分问题空间和方案空间，形成了用于描述创新过程的问题方案共进模型，并构建设计要求与方案本体的基本框架。利用该模型划定设计过程中的重要节点，面向节点调用本体，并标示本体之间的关系,进而捕捉工业设计知识，采用框架层级结构输出。

最后,通过应用知识获取管理系统，以闪存U盘的设计知识获取、转化为例，验证了该方法的正确性。

缝合复合材料泡沫夹层结构的平压和剪切性能研究

刘华峰1, 赵凯辉2, 王佩艳1, 岳珠峰１

2011, 22(10): 1213-1215.

摘要 ( )

PDF (419KB) ( )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

选用3种相同材料制造的复合材料泡沫夹层结构形式（未缝合、锁式缝合和达夫汀缝合），进行了面外压缩（平压）和面内剪切两项试验，研究了缝合方法对缝合夹层结构力学性能和破坏模式的影响。试验数据和观察结果表明,泡沫夹层结构缝合后较未缝合结构，面外压缩和面内剪切的强度和模量均得到了极大提高;不同的缝纫方法使得结构强度和模量的提高程度不同;达夫汀缝合方式使面外压缩和面内剪切的强度和模量的提高程度均优于锁式缝合方式。试验结果为进一步的结构设计和理论分析提供性能分析数据。

基于功率键合图的深海流控系统动态性能研究

吴怀超1, 陈鹰2, 金波2, 杨灿军2

2011, 22(10): 1216-1221.

摘要 ( )

PDF (620KB) ( )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

针对深海热液pH值的原位探测的需求，采用压力补偿的方式设计了一种流控系统。为了揭示该流控系统的动态性能，运用键合图理论绘制了其功率键合图，在此基础上，建立了流控系统的数学模型，从而为仿真研究奠定了基础。利用MATLAB/Simulink工具箱对流控系统进行了仿真，仿真结果表明：流控系统在常压下吸水时，其动态过程比较平稳;高压下吸水时,压力有突变;常压和高压下排水时都有轻微的压力波动。由此说明，通过压力补偿的流控系统尽管能用于深海高压环境，但在高压环境下，系统有压力突变并且会产生振动。针对此，提出了在高压环境下应尽量避免频繁开机与停机的应对措施。海试实验表明所设计的流控系统能在海底高压环境下正常工作。

高温发汗自润滑材料摩擦过程动态特征的元胞自动机模型

燕松山, 刘佐民

2011, 22(10): 1222-1225,1231.

摘要 ( )

PDF (568KB) ( )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

基于高温发汗自润滑材料微观结构特征及销-盘摩擦学试验结果,分析了该类材料摩擦过程中摩擦表面的动态演化机理,并在此基础上采用元胞自动机方法建立了该类材料的摩擦过程动态特征预测模型。利用所建立的模型对其摩擦过程中的摩擦因数、摩擦表面形貌及摩擦表面润滑剂分布进行了模拟研究。模拟结果和摩擦学试验结果具有良好的一致性。研究结果可为高温发汗自润滑材料的摩擦学设计提供理论指导。

基于汽车碰撞仿真的实体单元焊点模拟方法研究

谢斌, 成艾国, 陈涛, 董立强

2011, 22(10): 1226-1231.

摘要 ( )

PDF (578KB) ( )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

总结了几种当前常用的焊点模拟方法，

针对汽车碰撞有限元模拟中所使用的点焊连接模型存在的建模效率及模拟精度等方面的问题，提出使用实体单元集合对焊点进行模拟，并通过薄壁梁碰撞试验，建立了实体单元集合及Beam单元有限元模型，并系统对比分析了其模拟精度，结果认为使用HEX8实体焊点模拟方法对焊点的模拟是最为准确的。通过部件试验确定了焊点失效参数，将实体焊点HEX8模拟方法应用于整车耐撞性仿真分析中，得到了较为精确的仿真结果。实车试验证明，该新型焊点模型具有较高的精度及较强的工程实用性。



拼焊板成形极限图特征研究

胡巧声1, 2, 倪锋2, 3, 林建平1

2011, 22(10): 1232-1235.

摘要 ( )

PDF (503KB) ( )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

对不同条件下拼焊板成形极限图的特征进行了研究，从弱侧材料先达到变形极限的角度来诠释拼焊板成形过程中的破裂现象。拼焊板成形极限图临界线的位置高低仅由破裂处材料的属性（材料性能与厚度）来决定，影响因素的不同所改变的是其破裂时所能获得的极限应变状态的范围。

基于行驶工况的纯电动汽车比能耗分析及传动比优化

周兵, 江清华, 杨易, 王继生

2011, 22(10): 1236-1241.

摘要 ( )

PDF (614KB) ( )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

通过分析长沙市市区行驶工况,根据汽车行驶方程,对采样点处汽车的微小能耗进行分析,并计及电动机制动能量的回收，推导出行驶工况下纯电动汽车的比能耗表达式。以环线行驶工况和市内行驶工况的比能耗和动力因数作为优化目标函数,根据电动机最高转速、峰值转矩和地面附着力对汽车性能的影响建立了传动系传动比的边界约束条件，同时为保证纯电动汽车在电池低荷电状态下仍具有一定的动力性和经济性，引入了电池低荷电状态时的传动比边界约束条件。引入加权系数，利用基于模拟退火的粒子群优化算法对所设计的纯电动汽车传动系的传动比进行了优化，在某组加权系数下，优化结果使得动力因数提高、比能耗降低。

重型汽车变速器润滑系统热平衡仿真与实验

阮登芳1, 刘波1, 陈志约2, 张绪勇2, 张勇2

2011, 22(10): 1242-1246.

摘要 ( )

PDF (562KB) ( )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

在分析重型汽车变速器内元件的产热量与传热过程的基础上，建立了基于AMEsim软件的某重型汽车变速器润滑系统热平衡仿真模型,完成了不同工况条件下润滑系统的热平衡仿真与直接挡空载条件下的试验验证。结果表明：变速器在高速小负荷和高速大负荷工况下工作时，润滑油液的平衡温度均远低于变速器能正常工作的极限温度;在1挡大负荷条件下运行时,润滑油液温度上升较快,在约30min时达到设计要求的最高温度;直接挡空载条件下润滑油平衡温度的仿真结果与实验测试结果较一致,相对误差小于2%。

高档数控装备的发展趋势

王太勇1, 乔志峰1, 韩志国2, 董靖川1, 支劲章1

2011, 22(10): 1247-1252,1259.

摘要 ( )

PDF (648KB) ( )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

综合介绍了现今高档数控装备各关键技术的发展趋势，首先，结合机床关键功能部件的发展状况，讲述了数控机床在高速、高精度、高效率、高可靠性方面的主流发展动态，并进一步指出机床的可靠性是影响我国机床企业市场竞争能力的关键因素;然后，结合当前高档数控系统在智能化、开放式、网络化等方面的发展，阐述了最新的数字化控制技术对高档数控技术的重要影响及其未来发展方向，并介绍了国内外最新的相关研究成果;最后，结合国内数控技术的发展现状，提出了关于高档数控装备发展的相关建议。

类生物化制造系统自适应免疫监控关键技术研究

唐敦兵, 郑堃, 顾文斌, 汤定山

2011, 22(10): 1253-1259.

摘要 ( )

PDF (751KB) ( )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

利用生物免疫机制及人工免疫系统的相关算法,结合类生物化制造系统模型，建立了一套制造系统免疫监控系统，并运用层次分析模型给出了该

免疫监控系统健康评估的策略。对模拟实验的结果进行了分析，结果表明，所设计的免疫监控系统对制造系统的内外环境干扰具有良好的自适应性，对系统的健康状态评估也与系统的实际状况相符，从而证明了该免疫监控系统的有效性。

当期目录