当期目录

    2017年 第28卷 第14期    刊出日期:2017-07-25
    版权页和目次
    2017, 28(14):  0. 
    摘要 ( )   PDF (347KB) ( )  
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    机械基础工程
    开式泵控非对称缸负载容腔独立控制耦合特性
    姚静1,2,3;王佩3;董兆胜3;孔祥东1,2,3
    2017, 28(14):  1639-1645. 
    摘要 ( )   PDF (728KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    为解决闭式泵控非对称缸系统的流量不对称的问题,设计了开式泵控非对称缸负载容腔独立控制系统,并针对其非对称缸两腔采用不同控制算法时的参数耦合问题进行研究。以位置-压力组合控制为例,建立该系统数学模型并分析其耦合特性,进而提出位置前馈补偿解耦方法。基于600kN开式泵控油压机实验平台,验证其耦合及解耦特性。结果表明:在位置正弦扰动下,当频率分别为1Hz、1.25Hz时,位置前馈补偿算法对其耦合作用的抑制率分别为16.4%和14.8%。
    小型航空二冲程煤油发动机小负荷试验研究
    贝太学1;魏民祥1;刘锐1;杨光2;杨白凡1
    2017, 28(14):  1646-1651. 
    摘要 ( )   PDF (722KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    将1台点燃式二冲程气道喷射汽油机改造为缸内直喷煤油发动机,在3000r/min小负荷工况下进行了点火提前角、喷气结束角、过量空气系数对性能影响的试验研究。结果表明,喷气结束角为50°和80°(上止点前)时,适当增大点火提前角,能使功率增加、油耗降低,但点火提前角不宜过大,否则会造成HC和CO排放量的增加;点火提前角为15°和30°(上止点前)时,适度提前喷气结束时刻,可以使功率增加、油耗和排放降低;另外,偏浓混合气有利于提高功率输出,偏稀混合气有利于降低排放。
    高压流体入射角对节流阀材料的冲蚀预测及验证
    王国荣1;钱权1;楚飞2;张晓莉3
    2017, 28(14):  1652-1657,1663. 
    摘要 ( )   PDF (643KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    针对钻井作业中高压流体携带的固相颗粒高速撞击阀芯曲面,导致阀芯轮廓冲蚀严重及节流阀使用寿命缩短这一技术性难题,运用欧拉-拉格朗日法和离散相模型,预测了颗粒在不同入射角度下对40Cr钢的冲蚀磨损量、冲蚀速率和冲蚀形貌分布,并将其与相关实验进行了对比。对比结果表明:当粒子入射角由15°增大到90°时,预测冲蚀斑坑深度、冲蚀质量损失和冲蚀速率先增大、再减小,冲蚀表面形貌由椭圆形逐渐向圆形变化;当粒子入射角为45°时,材料质量损失达到最大。因此,在进行节流阀的优化设计时,应尽量避免粒子入射角为45°以减缓粒子对阀芯的冲蚀。
    计入运动副间隙的汽车制动摆振动态响应分析
    姜俊昭1;卢剑伟1;李金辉1;杨士钦2
    2017, 28(14):  1658-1663. 
    摘要 ( )   PDF (587KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    建立了考虑制动过程中参数时变特性,并计入转向系运动副间隙耦合作用的七自由度非自治摆振系统的动力学模型。通过MATLAB数值算例,对制动过程中转向轮摆振的动态响应进行了分析。考察了轴荷转移、车速、间隙、轴距等因素对系统瞬态响应的影响。研究结果表明:制动过程中,轴荷转移等时变特性及运动副间隙的耦合作用对摆振系统动力学行为有重要影响,在建模时应予以考虑。相关规律与试验结果基本吻合,验证了模型的准确性。
    基于转矩优化分配的电动汽车横摆稳定性研究
    杨慎1;欧健1;杨鄂川2;胡经庆1;张勇1
    2017, 28(14):  1664-1668. 
    摘要 ( )   PDF (557KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    以四轮轮毂电机驱动电动汽车为研究对象,针对车辆稳定性问题,提出了基于横摆角速度和质心侧偏角联合控制的横摆力矩模糊控制方法。确立了分层控制结构,上层控制器基于模糊控制理论得到控制所需的附加横摆力矩,下层控制器应用加权最小二乘方法并联合轮毂电机与液压制动系统进行力矩优化分配。实时仿真实验结果表明:联合轮毂电机与液压制动系统的优化分配控制策略有效提高了车辆的稳定性。
    径向磁轴承磁路耦合对磁力的影响及其解耦控制策略
    景轩1;谭援强2;朱杰3
    2017, 28(14):  1669-1676. 
    摘要 ( )   PDF (829KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    由于磁路在磁轴承定子磁极间的耦合,磁力的分布会发生变化,致使理论模型推导的控制电流难以提供准确的回复力。基于Boit-Savart定理建立了磁场分布模型并分析了磁路耦合的影响因素;建立了考虑磁路耦合的磁力等效模型;分析了磁路耦合对磁力误差的影响,并提出了解耦控制策略;进行了电磁场仿真,验证了解耦控制的正确性;通过磁轴承稳态悬浮实验,验证了解耦控制策略的有效性。
    基于RBF神经网络的隧道掘进机推进自适应PID控制
    宋立业;万应才
    2017, 28(14):  1676-1682. 
    摘要 ( )   PDF (679KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    针对全断面隧道掘进机的推进压力和推进速度的匹配问题,应用RBF神经网络算法设计了使推进压力和推进速度匹配且推进速度能快速跟随设定目标的自适应控制器。先在MATLAB中建立推进控制系统仿真模型,分析控制器自适应控制效果,然后在AMESim中建立推进系统液压控制模型,并与MATLAB联合仿真。联合仿真验证该控制器能在刀盘负载压力波动突变的情况下,使刀盘推进速度和推进压力跟随设定目标。试验证明,该控制器对负载大范围扰动有很好的抑制能力,能明显提高推进速度和推进压力耦合度并减小两者的波动范围。
    基于免疫算法的四驱插电式混合动力汽车控制策略多目标优化
    王永宽1,2;钱立军1;牛礼民2
    2017, 28(14):  1683-1690. 
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    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    为改善四驱插电式混合动力汽车的燃油经济性和排放性能,构建了基于规则的能量管理控制策略,并建立了整车仿真模型;将多种群协同进化的思想引入免疫算法,提出多种群免疫算法,并运用该算法对四驱插电式混合动力汽车的控制策略进行了多目标优化;在dSPACE实时仿真系统上对优化前后的控制策略进行了硬件在环仿真实验。结果表明:优化后的控制策略控制效果良好,且发动机的燃油消耗降低了12.71%,HC、CO以及NOx的排放分别下降了15.74%、15.92%和12.69%。
    基于响应面方法的微型车车门模态分析与优化
    秦训鹏1,2;冯佳伟1,2;王永亮1,2;金磊1,2
    2017, 28(14):  1690-1695. 
    摘要 ( )   PDF (565KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    应用灵敏度分析方法和响应面法,优化车门结构模态。建立车门的有限元数值仿真模型,并通过约束模态测试对仿真模型进行标定。对车门第三阶模态频率关于车门板件厚度的灵敏度进行了研究,筛选出高敏板件并以这些板件的厚度为设计变量,运用面心复合设计方法获取样本点,构建了车门第三阶模态频率的二阶显式响应面函数。基于此响应面函数进一步建立了优化模型,结果显示改进车门厚度后,车门和白车身模态分离,同时实现省材5.83%。
    S形折叠式柔性铰链结构设计
    闫凯1,2,3;张静1,2,3;寇子明1,2,3
    2017, 28(14):  1696-1700. 
    摘要 ( )   PDF (542KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    为了减小柔性铰链的转动刚度,依据串并联关系,设计了S形折叠式柔性铰链。使用伪刚体法和能量法,建立了S形柔性铰链的刚度模型。利用ANSYS建立了该柔性铰链的有限元模型,对铰链进行了刚度和应力分析,并将其与理论值进行了比较,得到刚度误差约为3%,验证了刚度模型的准确性。当转角达到最大值±35°时,安全系数为4,符合设计要求。
    电液半主动馈能悬架非线性建模与协调性优化
    寇发荣;杜嘉峰;王哲;范二军;李冬
    2017, 28(14):  1701-1707. 
    摘要 ( )   PDF (721KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    为了协调电液半主动馈能悬架的减振性能与馈能性能,建立了基于电液作动器的半主动馈能悬架的非线性模型,开展了力学特性试验,并采用最小二乘递推算法对系统模型进行了参数辨识。分析了电液作动器主要参数对悬架减振性能和馈能性能的影响,采用遗传算法对电液作动器主要参数进行了优化,并进行了台架试验。试验结果表明,频率2Hz、幅值30mm的正弦路谱输入下,优化后的电液半主动悬架簧载质量加速度降低22.23%,馈能功率提高40.51%,在保证满足一定的车辆乘坐舒适性和行驶安全性的要求下,悬架馈能性能得到明显提高。
    液压集成块湍流模型修正及内流特性分析
    胡建军1,3;陈进3;权凌霄1,2;张晋1,2;孔祥东1,2
    2017, 28(14):  1708-1713. 
    摘要 ( )   PDF (631KB) ( )  
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    基于粒子图像测速技术(PIV)建立了带有刀尖角容腔的直角转弯流道流场的数值计算模型,并进行三维流场仿真。通过将数值计算得到的典型涡系结构与实验结果进行对比,考察了工程上常用的7种湍流模型对带有刀尖角容腔直角转弯流场的预测性能。通过定义权重误差K,筛选出S-A模型作为基础湍流模型并对其进行了参数修正。结果表明,当S-A模型Cb1取值从默认值0.1355修正为0.17时,出流方向正对刀尖角容腔模型权重误差值上升25.0%,入流方向正对刀尖角容腔模型权重误差值下降34.7%,修正后的S-A湍流模型对两种直角转弯流场的综合预测精度有所提高。运用筛选修正后的S-A湍流模型分析了4种典型直角转弯流道的内流特性,结果表明圆弧过渡直角转弯流道相比于带有刀尖角容腔的转弯流道具有更小的压力损失。
    结构参数对提升阀性能的影响
    范宜霖1;张继伟1;胡春艳1;李树勋2
    2017, 28(14):  1714-1717. 
    摘要 ( )   PDF (489KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    针对电站锅炉中蒸汽吹灰器低能耗、高效率的要求,基于浸入实体方法,研究了提升阀阀座入口收缩角α及出口扩大角β对提升阀开启过程动态特性的影响,获得了不同收缩角及不同扩大角所对应的流量特性曲线。结果表明:α由20°增大至50°时,阀门小开度下的出口流量增加了23%;β由0°增大至15°时,阀门大开度下出口流量增加了56%;结构允许范围内,增大收缩角可提高阀门小开度下的流量,增大扩大角可提高阀门大开度的流量。
    智能制造
    考虑切削力干扰的多轴联动伺服系统仿真分析
    张全彪;王国锋;宋庆月;吴丽蕊;杨星焕
    2017, 28(14):  1718-1723. 
    摘要 ( )   PDF (625KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    基于机床伺服系统性能分析需求,建立了X轴、Y轴的伺服控制系统模型。在此模型的基础上,将四象限插补算法引入到控制系统模型的仿真中,研究了多轴联动情况下PID参数对圆弧插补指令偏差的影响。考虑加工过程中切削力因素的影响,将加工过程中采集的实际力信号添加到多轴联动仿真模型中。仿真结果表明:实际的切削力因素对控制系统特性的影响显著,在PID参数优化时考虑实时切削力的影响具有一定必要性。
    基于灵敏度分析的三维结构等几何形状优化方法
    陈龙;张高朋
    2017, 28(14):  1723-1729. 
    摘要 ( )   PDF (564KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    以等几何分析为数值分析方法,针对三维结构的线弹性问题,以优化边界控制点坐标为设计变量,通过Coons体插值方法得到插值控制点对优化边界控制点的坐标导数,推导了单元刚度矩阵对控制点坐标变量的形状优化灵敏度方程,并对应力灵敏度和位移灵敏度方程进行了推导。数值算例证明该方法具有较高的优化效率,优化结果良好。
    智能三坐标测量机的零件位姿识别
    韩振华;刘书桂;高礼圳;余飞
    2017, 28(14):  1730-1734,1741. 
    摘要 ( )   PDF (550KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    提高三坐标测量机对零件检测的智能化,实现零件的位姿识别是非常必要的。提出了一种新的视觉识别零件及位姿的方法,该方法首先比较全面地提取实际零件的三维特征信息,然后根据零件三维特征在虚拟空间中寻找匹配组合,并根据匹配组合计算旋转平移矩阵,最后根据实际和虚拟的零件成像轮廓的相似度进行位姿识别。实验表明新方法能够对零件及位姿进行识别,并且最大误差不超过1mm。
    基于耦合算法的类人机器人模仿学习控制方法
    李文华1;杨子凝1;王来贵2
    2017, 28(14):  1735-1741. 
    摘要 ( )   PDF (802KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    为提高类人机器人模仿学习的准确性及效率,建立了一种改进的粒子群算法优化超限学习机的模仿学习模型。采用非线性动态系统对示教时的相关数据进行建模;以动态自适应策略改进粒子群算法的惯性权重,并利用改进后的粒子群算法对超限学习机的网络参数进行寻优;利用该耦合学习模型对模仿学习动态系统的参数进行学习,并重现了模仿学习动作。实验结果表明,该耦合算法应用在类人机器人模仿学习方面具有很好的拟合精度、自适应性及泛化能力,重现模仿学习动作时的平均误差为0.0172。
    基于软竞争Yu范数自适应共振理论的轴承故障诊断方法
    慕海林, 王志刚, 徐增丙
    2017, 28(14):  1742-1746,1763. 
    摘要 ( )   PDF (555KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    传统自适应共振理论网络模型利用硬竞争机制对故障类边界处的样本进行分类时易造成误分类,为此,提出了基于软竞争Yu范数自适应共振理论的轴承故障诊断方法。将基于模糊竞争学习的软竞争方法引入Yu范数自适应共振理论模型中,根据模式节点与输入样本间隶属度的大小,对竞争层多个节点进行训练和学习。通过对轴承故障试验数据的诊断分析可知,该方法不但能有效识别不同类型的故障,而且能识别不同严重程度故障,且诊断精度优于自适应共振理论模型和模糊C均值聚类模型。
    基于全矢融合与多维经验模态分解的滚动轴承退化过程频谱结构研究
    马艳丽;金兵;张学欣;韩捷
    2017, 28(14):  1747-1752. 
    摘要 ( )   PDF (681KB) ( )  
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    为了识别滚动轴承退化过程,提出一种多维经验模态分解和全矢融合相结合的方法。首先对不同状态的多通道信号同时进行多维经验模态分解,得到一系列多元固有模态函数分量,然后利用互相关系数准则选取最敏感的一阶固有模态函数分量进行全矢包络分析来提取信号的特征。为了验证该方法的有效性,分别对模拟信号和实际信号进行了分析。结果表明此方法在出现故障时,能够很好地表征频谱结构的变化;随着故障严重程度的增加,频谱结构变得复杂,且呈现出了规律性。
    材料工程
    双频振动载荷下带V形槽铝合金棒料的断裂行为
    化春键1, 2;陆云健1, 2;袁浩1, 2
    2017, 28(14):  1753-1758. 
    摘要 ( )   PDF (581KB) ( )  
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    针对金属棒料低应力分离过程中裂纹萌生扩展速率低的问题,提出一种基于双频振动的加载方法,探究带V形槽7A09铝合金棒料的断裂行为。研究了双频振动对带V形槽金属棒料裂纹萌生扩展的作用机理,通过研发双频激振装置,对带V形槽7A09铝合金棒料进行了实验研究。实验结果表明,相对于单频振动加载方法,双频振动载荷能够大幅缩短带V形槽7A09铝合金棒料的分离时间,有效提高裂纹萌生扩展的速率与稳定性,棒料断面几何精度高。
    连续退火机组炉内炉辊辊型综合优化技术
    白振华1,2;王云祥1;王瑞1;崔亚亚1;李小峰1;郭振胜3
    2017, 28(14):  1759-1763. 
    摘要 ( )   PDF (543KB) ( )  
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    为解决连续退火过程中带材跑偏、瓢曲等问题,结合单锥度辊及双锥度辊在防治带材跑偏与瓢曲方面的优势与不足,并考虑炉辊热凸度的影响,设计了一套全新的炉辊辊型曲线。以带钢稳定通板作为辊型优化设计的目标函数,建立了一套适用于连续退火炉内炉辊辊型的优化模型。试验结果表明:优化后的辊型使带钢跑偏距离及瓢曲指数明显下降,保证了机组高速、稳定的连续生产。
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    2017, 28(14):  1764. 
    摘要 ( )   PDF (76KB) ( )  
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