当期目录

    2012年 第23卷 第15期    刊出日期:2012-08-10
    版权页和目次
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    2012, 23(15):  0. 
    摘要 ( )   PDF (353KB) ( )  
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    机械基础工程
    基于小球大间隔方法的机械故障检测
    郝腾飞, 陈果
    2012, 23(15):  1765-1770. 
    摘要 ( )   PDF (546KB) ( )  
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    针对机械故障检测中,正常样本多、故障样本少、训练样本严重不平衡的客观情况,将小球大间隔方法引入其中,提出了一种不平衡样本下的机械故障检测方法。该方法同时使用大量的正常样本和少量的故障样本进行训练,在特征空间中构造一个包围正常样本的超球,在该超球体积最小化的同时,进一步使超球边界与故障样本之间的间隔最大化,从而显著减小将故障情况误判为正常情况的概率。将该方法应用到滚动轴承故障检测中,并与传统的支持向量机和支持向量数据描述方法进行了比较,实验结果表明,该方法在解决不平衡样本下机械故障检测问题具有优越性。

    脉冲涡流金属厚度检测信号及其特征提取
    周德强1, 2, 李勇3, 张秋菊1, 尤丽华1
    2012, 23(15):  1771-1773,1778. 
    摘要 ( )   PDF (442KB) ( )  
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    介绍了脉冲涡流厚度检测信号及其特征提取的研究现状。采用脉冲涡流检测装置在铝合金板上进行了厚度实验,并对脉冲涡流厚度检测响应信号进行了特征提取,分析了其灵敏度与线性度,给出了最合适的特征值。

    原位检测系统中触发式测头的误差分析与补偿
    王立成, 黄信达, 丁汉
    2012, 23(15):  1774-1778. 
    摘要 ( )   PDF (594KB) ( )  
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    在分析了原位检测系统中触发式测头误差来源的基础上,提出了自动调整测头偏心的方法,并用标定球对测头的实际作用半径进行了校准。同时,面向实际测量任务,提出了基于在线标定和双线性插值技术的逐点测头半径补偿方法,实验验证,所提出的半径补偿方法比商用软件提供的方法更准确,提高了测量结果的准确性。

    微型轴承保持架质心轨迹检测与特性分析
    黄迪山
    2012, 23(15):  1779-1784. 
    摘要 ( )   PDF (722KB) ( )  
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    以微型轴承的实体保持架为对象,研究其质心轨迹的检测和信号时域分析特点。介绍了激光位移传感器获取水平和垂直方向的保持架振动位移信号技术,应用信号处理,获取反映保持架质心运动稳定性的涡动图;分析了轴向加载对质心轨迹的影响及时变特征,讨论了滤波技术、盒维数、保持架变形对涡动描述的影响。

    角振动对光学成像系统传递函数影响分析
    李玉龙, 何忠波, 白鸿柏, 李冬伟
    2012, 23(15):  1784-1788. 
    摘要 ( )   PDF (550KB) ( )  
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    对光电平台的角振动对光学成像系统传递函数(MTF)的影响进行了研究,利用几何分解方法将角振动分解、等效成像点相对于像面的线振动,建立了角振动参数与像点相对像面的线振动参数的关系式,并通过分析纵向、横向的高频、低频线振动对光学系统MTF的影响,推导出线振动参数与MTF的量化关系式,得到了对应的角振动参数对系统MTF影响的量化关系。结合工程实际,分析了各频率角振动的来源,提出了减小角振动对成像质量影响的具体措施。

    小口径非球面斜轴磨削的砂轮磨损及补偿研究
    刘林枝1, 2
    2012, 23(15):  1789-1792. 
    摘要 ( )   PDF (511KB) ( )  
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    通过对比常用的圆盘砂轮的直交轴磨削方式,提出了小口径非球面斜轴磨削方法,探讨了斜轴磨削小口径非球面时砂轮的磨损测试方式与磨损量的变化规律,研究了砂轮半径误差对工件形状精度的影响。最后利用多轴超精密磨床对口径为6mm的非球面碳化钨模具进行磨削实验,砂轮半径磨损补偿磨削后,模具形状精度由PV 1929nm变为PV 359nm。

    钢管高速漏磁探伤静压气浮探靴理论研究
    姜现想1, 2, 康宜华2, 伍剑波2
    2012, 23(15):  1792-1795. 
    摘要 ( )   PDF (480KB) ( )  
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    针对传统接触式钢管漏磁探靴高速扫查时因剧烈摩擦而带来的磨损、发热等诸多问题,提出一种新型静压气浮探靴结构,其原理是,气流经过布置在气浮探靴上的节流孔后在钢管表面形成一层气膜,消除了探靴与钢管之间的直接摩擦,实现了非接触式跟踪。分析了气浮探靴静态特性与结构参数的关系,并针对直径为130mm的钢管设计了相应的漏磁探伤气浮探靴。

    基于非瞬时支链位形设计的并联机构内部奇异消除方法研究
    刘延斌, 李志松, 韩建海
    2012, 23(15):  1796-1802. 
    摘要 ( )   PDF (656KB) ( )  
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    依据螺旋理论系统分析了并联机构的约束奇异、驱动奇异和支链奇异,位于工作空间内部的约束奇异和驱动奇异的位形是对机构性能影响最为严重的位形。提出了一种基于非瞬时支链位形设计的并联机构内部奇异消除方法,以3-RRR型、4-RPTR型和3-RRRT型并联机构为例,系统阐述了该方法的设计过程。结果表明,除动平台和基平面重合的位形以外,该方法能够消除其他所有内部奇异位形。

    射流条件下采用纳米流冷却液对柴油机缸盖冷却的研究
    郑伟1, 2, 张振东1
    2012, 23(15):  1802-1807. 
    摘要 ( )   PDF (638KB) ( )  
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    为提高柴油机缸盖的散热性能,提出一种将纳米流冷却液作为冷却工质,利用射流技术提高缸盖进排气门鼻梁处传热系数的方法。试验研究发现,相同射流参数下,不同体积分数的纳米流冷却液较传统冷却液都可有效提升传热系数,但体积分数增加的作用有限。同体积分数的纳米流冷却液会因为不同射流参数而表现出不同的传热性能,同时也会因为其本身黏性的增加而耗费更大的驱动功率。采用纳米流冷却液可以有效提高缸盖鼻梁处的传热系数。

    液压挖掘臂关节伺服系统非线性动态特征研究
    黎波, 严骏, 曾拥华, 郭刚
    2012, 23(15):  1807-1810. 
    摘要 ( )   PDF (626KB) ( )  
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    为有效分析挖掘臂关节伺服控制系统,提高控制精度,通过机理建模分析了系统存在的非线性特性——比例阀死区、阀控非对称液压缸动态特性不对称特性、液压缸非线性摩擦力、非线性液压弹簧力及挖掘臂关节非线性动力学。通过实验验证了系统中各项非线性特性对其控制性能的影响。结果表明,以上几种非线性特性对系统动态响应均存在不利影响。

    一类带有deadline约束的作业车间提前/拖期调度问题研究
    李海宁, 孙树栋
    2012, 23(15):  1811-1818. 
    摘要 ( )   PDF (786KB) ( )  
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    针对带有零件deadline时间约束的一类作业车间提前/拖期调度问题,设计了一种改进型遗传算法(EGA)。EGA算法采用拖期优先的调度策略,将原有的非正规性能指标的E/T调度问题转化为拖期子问题、修复子问题和提前子问题,以此来降低E/T调度问题的求解复杂度。采用基于工序的编码方法,在染色体解码过程中,分别采用了主动解码、染色体修复和逆向重调度三阶段的解码操作,以期实现在满足零件deadline约束的前提下尽可能降低提前/拖期惩罚总成本。180个调度测试用例仿真结果表明,EGA算法在解决问题数、寻优能力、调度结果的均衡性等方面具有一定的优势。

    面向服务的基于元模型的统一制造资源建模研究
    韦韫, 李东波, 童一飞
    2012, 23(15):  1818-1824. 
    摘要 ( )   PDF (723KB) ( )  
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    为了解决网络化环境下多应用系统中制造资源集成的问题,提出了一种面向服务的基于元模型的制造资源模型。该模型从基础数据、
    业务过程、应用扩展三个方面对制造资源进行抽象,并引入情境元类,从元概念、元属性、元关系三个方面对制造资源信息模型进行表达。分析了元模型的扩展机制,给出了统一制造资源信息框架,并利用面向服务的相关信息技术,建立了一个可扩展、可集成的面向服务的数字化制造资源管理平台。

    信息技术
    基于NURBS曲线拟合的微段高速自适应加工算法
    沈斌1, 齐党进1, 樊留群1, 2, 朱志浩1, 2
    2012, 23(15):  1825-1829. 
    摘要 ( )   PDF (565KB) ( )  
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    为了满足加工精度的要求,消除以微小直线段离散化自由曲线加工路径的微段加工方式的加工程序量过大和需要频繁加减速的两大弊病,实现微小直线段的高速平滑加工,提出了带权因子和一阶导数约束的NURBS曲线最小二乘逼近算法,并在此基础上给出了基于NURBS曲线拟合的微段平滑加工算法。该微段平滑加工算法将离散的微段数据点拟合成一条NURBS曲线并将其作为新的加工路径,然后利用NURBS曲线实时插补,从而实现微小直线段的平滑加工。验证结果表明,该算法使加工更平滑和高效。

    螺栓连接有限元模型的弹性接触研究
    徐梓雯1, 那景新1, 张志远2, 王童1
    2012, 23(15):  1830-1832,1839. 
    摘要 ( )   PDF (536KB) ( )  
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    采用刚性梁单元模拟螺栓连接结构来进行有限元分析不能准确计算螺栓连接区域的应力。根据真实螺栓连接结构的特点和连接原理,提出了基于弹性接触的螺栓连接模型,该模型引入GAP单元定义了被连接件之间的弹性接触与摩擦条件,并用实验验证了该方法的有效性。

    基于多尺度张量分解的点云结构特征提取
    林洪彬, 刘彬, 张玉存
    2012, 23(15):  1833-1839. 
    摘要 ( )   PDF (609KB) ( )  
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    针对传统点云处理算法弱特征提取与抗噪声能力之间的矛盾,提出了一种基于多尺度张量分解的点云结构特征提取算法。首先,利用张量矩阵奇异值分解进行采样点特征显著性编码;然后,将法向(切向)一致性测度与罗曼诺夫斯基准则相结合求取采样点最优邻域,以提高采样点特征识别的可靠性;最后,利用最小生成森林进行特征点遍历,构建点云结构特征曲线。实验结果表明,该算法可以实现复杂点云结构特征的有效识别。

    TRT蜗壳结构特性的有限元数值模拟
    李继红1, 晁利宁1, 徐金2, 张敏1
    2012, 23(15):  1840-1843. 
    摘要 ( )   PDF (544KB) ( )  
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    采用弹塑性有限元方法,对静力载荷及水压试验条件下的TRT焊接蜗壳的应力和变形进行了数值模拟。结果表明,在静力载荷作用下,机壳整体最大等效应力仅为19.1MPa,主要集中在法兰上施加约束的位置;最大合位移为0.0776mm,出现在下机壳支撑柱处。水压试验过程中,机壳整体的等效应力值大部分在40~85MPa之间,仅局部小范围达到382MPa;壳体的整体合位移最大值为1.511mm,出现在出口挡板处,而机壳本身的变形并不显著。

    机械基础工程
    带钢质量属性识别理论评价模型及应用
    董德威, 颜云辉, 宋克臣, 彭怡书
    2012, 23(15):  1844-1847,1854. 
    摘要 ( )   PDF (455KB) ( )  
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    针对带钢质量评价属性多、指标多的特点,提出了带钢质量综合评价的属性识别模型。依据属性识别理论中有关属性集、属性测度、有序分割类等基本概念,建立了质量等级属性集并计算出带钢质量影响因素的单属性测度和综合属性测度。以置信度准则和评分准则为判别准则,根据置信度准则进行带钢质量的等级评定。同一等级的带钢质量差别由评分准则来区分。实例表明,该模型计算简便,易于计算且具有一定的推广性。

    黄铜全流量在线磨粒静电监测实验研究
    陈志雄1, 2, 左洪福1, 詹志娟1, 张营1, 蔡景1, 孙见忠1
    2012, 23(15):  1848-1854. 
    摘要 ( )   PDF (715KB) ( )  
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    为深入了解静电监测方法对黄铜的监测能力,采用自制的全流量在线磨粒静电传感器开展黄铜的静电监测方法研究。研究了润滑条件下轴承钢-黄铜滑动摩擦荷电磨粒的产生机理并设计了磨粒静电监测系统,开展了三种尺寸的轴承钢球和黄铜球的单颗粒注入实验、双颗粒注入实验以及相同载荷、不同滑动速度的轴承钢-黄铜滑动摩擦磨损实验,对摩擦因数、静电感应信号、静电信号均方根值进行相关性分析。研究结果表明:全流量在线磨粒静电传感器具有较好的检测一致性;静电监测方法对黄铜的监测能力强于对轴承钢的监测能力;摩擦因数与静电监测信号具有相关性,在磨损阶段,静电感应信号出现脉冲尖峰与持续上升。

    基于智能材料的液晶显示器主动拆卸结构设计方法研究
    宋守许, 李东旭, 李新宇, 成焕波
    2012, 23(15):  1855-1860. 
    摘要 ( )   PDF (3335KB) ( )  
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    将形状记忆材料作为液晶显示器支架之间的主动拆卸单元,运用ADSM方法对液晶显示器支架进行了重新设计。提出了液晶显示器支架主动拆卸设计原则,建立了主动拆卸单元的力学分析模型,利用ABAQUS优化了主动拆卸单元在液晶显示器支架上的布置位置,确定了主动拆卸结构的最优尺寸及其在支架结构中的布置位置,通过实验对液晶显示器支架主动拆卸结构的尺寸、位置及拆卸效果进行了验证。

    基于脊曲线控制的参数曲面周期变形
    陆友太, 王志国, 周来水, 王小平
    2012, 23(15):  1860-1864. 
    摘要 ( )   PDF (554KB) ( )  
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    为得到理想的参数曲面造型效果,构造了一种新的基于多项式的伸缩因子,它不仅具有已有伸缩因子的特性,还具有区域峰值性;同时引入脊曲线的概念,对曲面进行控制变形,从而对曲面进行雕刻;然后利用脊曲线实现对曲面的周期控制变形。实验结果表明,该方法计算简单、易于控制,可以得到丰富的变形效果,适用于几何造型、计算机动画、CAD/CAM等领域。

    材料工程
    热态内高压成形工艺中粉末传压介质性能研究
    金成柱, 占戈
    2012, 23(15):  1865-1867. 
    摘要 ( )   PDF (400KB) ( )  
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    为了研究硅微粉和六方氮化硼复合粉的传压性能,利用压力机对不同质量分数的复合粉在不同温度下施加压力,并利用耐高温压力传感器测量了筒壁上分布的压力。实验结果证实,加入的六方氮化硼的质量分数在2%时复合粉的传压效果最佳,同时发现温度对复合粉的传压性能影响不显著,高温下传压性能保持稳定。将该复合粉作为传压介质在500℃下进行了40Cr合金钢管件的热态内高压成形试验,获得了满意的内高压成形件。

    金刚石表面的膜层沉积处理及其感应钎焊的研究
    马伯江, 蔡啸, 于庆先
    2012, 23(15):  1868-1822. 
    摘要 ( )   PDF (607KB) ( )  
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    将热丝化学气相沉积(HFCVD)处理的金刚石作为磨料感应钎焊制作金刚石工具。HFCVD处理试验中,混合气为H2和CH4(体积流量比为100∶1.5),炉内压力为2.0kPa,700℃下处理45min后,在金刚石表面沉积了一层非晶碳膜。感应钎焊HFCVD处理的金刚石显示,出露部分的金刚石棱边能保持良好的锋利性;浸没在钎料层下面的金刚石表面形成了有均匀孔隙且形状不规则的铬碳化合物,液态钎料充填这些化合物孔隙之间,能够增强钎料对金刚石的把持强度。3种金刚石磨料感应钎焊制作的金刚石磨盘的高效重负荷石材磨削试验显示,HFCVD处理的金刚石的整体破碎率和脱落率最低。

    车辆工程
    主动转向干预时EPS助力修正控制策略与评价
    魏建伟1, 2, 魏民祥1, 李玉芳1
    2012, 23(15):  1873-1876. 
    摘要 ( )   PDF (426KB) ( )  
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    针对主动转向干预时转向盘力矩发生突变的问题,提出了助力电机前馈助力修正策略。为验证所提出的两种助力修正方案的控制效果,进行了主动转向干预时转向盘力矩阶跃仿真试验。借鉴阶跃响应瞬态特性的评价方法,提出了主动转向干预时助力修正方案的评价指标。两种助力修正控制方案的仿真和评价分析结果表明,与基于二自由度整车模型修正方案相比,基于扭矩传感器输出修正方案的助力修正控制能更好地满足转向路感的要求。

    四轮驱动混合动力轿车经济性换挡规律研究
    赵治国, 杜建, 顾佳鼎, 余卓平
    2012, 23(15):  1877-1884. 
    摘要 ( )   PDF (957KB) ( )  
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    考虑电机和电池系统的影响,对四轮驱动混合动力汽车进行了经济性换挡规律的研究。通过计算瞬时输出功率下各动力源的等效燃油消耗,让车辆行驶在综合等效油耗率最低的挡位,从而实现了整车燃油经济性最优的目标。运用MATLAB建立整车模型,仿真分析了整车各种驱动模式下的经济性换挡规律,并通过实车试验验证了所提出的经济性换挡规律的有效性。

    基于模糊矢量及弱磁扩速机理的电动汽车控制研究
    程博1, 2, 叶敏1, 2, 李雪1, 曹秉刚2
    2012, 23(15):  1884-1889. 
    摘要 ( )   PDF (739KB) ( )  
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    在电动汽车用内置式永磁同步电机矢量控制算法的基础上,完成了Fuzzy-PI控制器的设计,并将其嵌入矢量控制中。借鉴专家经验和对电机响应曲线的分析,结合车辆运行状况,制定了模糊控制规则表;以同时考虑转速和变调率的双判断条件确定是否进行弱磁控制,实现以转折速度为阈值的分段式矢量控制策略,完成了算法的仿真。电机运转实验证明,该算法能有效提高电机的响应特性和运行平稳性,拓宽了电机可控速度范围,提高了车辆的驾驶性能。 