当期目录

    2017年 第28卷 第15期    刊出日期:2017-08-10
    版权页和目次
    2017, 28(15):  0. 
    摘要 ( )   PDF (337KB) ( )  
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    机械基础工程
    欠驱动弹跳机器人最优运动姿态的驱动器配置
    孟祥艳;葛文杰
    2017, 28(15):  1765-1770. 
    摘要 ( )   PDF (572KB) ( )  
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    研究了具有一个被动关节的三关节单腿欠驱动弹跳机器人的轨迹规划问题。首先建立欠驱动机器人在着地阶段的动力学模型;然后采用数值迭代的方法,以主动关节驱动力矩最小为优化目标,得出了机器人各关节转角的运动规律;最后通过仿真得到三种驱动器配置情况下机器人的关节转角运动规律、姿态图以及驱动力矩,并对其进行了分析比较。结果表明:所提出的运动规划方法是可行的,采用髋关节和踝关节驱动是三种驱动器配置中最合理的情况。
    基于工况影响的插电式混合动力汽车控制策略优化
    高建平1;张磊敏1;孙中博2;郗建国1
    2017, 28(15):  1770-1777. 
    摘要 ( )   PDF (870KB) ( )  
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    根据其城市公交车的运营线路、运行类型及线路覆盖区域,选取20条代表性公交线路上对应的20辆公交车,采集一个月的行驶数据,利用短行程分析法结合主成分分析及优化的K均值聚类算法实现各片段的合理分类,从而拟合出反映这一城市公交车运行特点的行驶工况。利用AVL-Cruise整车仿真平台验证该工况合成的有效性和必要性,同时引入Isight优化平台实现针对该城市公交车整车控制策略关键参数的优化标定。结果表明,控制参数优化后整车综合油耗降低8.7%,与RCP测试的仿真结果相对误差仅为2%,验证了优化后的控制策略的有效性。
    轮廓法测试残余应力中的数据处理
    谢国贞1,2,3;吴运新1,2,3;龚海1,2,3;李晨4;刘瑶琼1,4;姬浩4;张伟4
    2017, 28(15):  1778-1783. 
    摘要 ( )   PDF (667KB) ( )  
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    使用轮廓法测量铝合金T形构件淬火残余应力,重点研究了测量误差的数据处理。采用包络处理、左右轮廓平均、Gauss混合模型拟合以及节点插值处理后,得到最终轮廓值,并将其作为边界条件反向加载到应力重构有限元模型中,得到待测面应力场。使用X射线衍射法对待测面边界处应力进行修正。将测量结果和有限元模拟淬火结果进行对比,利用统计学方法分析对比结果。结果表明:轮廓法和X射线衍射法结合可以很准确地描述T形构件淬火残余应力场。T形构件淬火残余应力最大拉应力出现在筋条和腹板交界处,靠近腹板一侧。
    基于离散模型的内超环面齿轮干涉检验方法
    洪玫;姚立纲
    2017, 28(15):  1784-1789. 
    摘要 ( )   PDF (649KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    针对内超环面齿轮齿面加工局部和全局干涉现象,提出一种干涉检验方法,有效地避免了加工干涉。通过干涉检验面簇的引入和干涉检验线簇的构造,将内超环面齿轮齿面和刀具扫掠体离散化。运用内超环面齿轮齿面和刀具扫掠体离散模型,通过截平面处刀具中心的求解,确定内超环面齿轮齿面加工局部和全局干涉区域。通过实例分析进一步验证了内超环面齿轮齿面加工干涉检验方法的可行性。
    半转翼悬停和前进飞行升力估算方法
    王孝义;张玉华;董银萍;邱晗;陈富强;邱支振
    2017, 28(15):  1789-1795. 
    摘要 ( )   PDF (639KB) ( )  
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    在分析半转翼运动模型和翼面气流特点的基础上,建立了悬停和前进两种飞行状态下的半转翼升力计算模型。根据半转翼的运动特性,推导出适合半转翼运动的升力计算解析表达式。结合半转翼样机参数,应用导出的理论公式和基于CFD软件的数值仿真模型,分别计算不同飞行条件下半转翼的升力,获得半转翼悬停和前进两种飞行状态下升力变化规律。理论计算与数值仿真所得升力曲线的对比验证了升力估算解析法的有效性和可行性。研究结果可为半转翼飞行器的参数设计与升力预估提供理论指导。
    基于盲数理论的萤火虫神经网络失效征候结构可靠度预测
    董青;徐格宁
    2017, 28(15):  1796-1805. 
    摘要 ( )   PDF (1005KB) ( )  
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    在任意可行性工况下,针对大型臂架失效征候结构的载荷效应与抗力的多种不确定因素导致结构可靠度难以确定的问题,通过构建盲数失效征候结构可靠度模型(BNFSSRM)、串行式萤火虫神经网络预测模型——缺陷结构远场应力预测子模型(STFNN-DSSSPSM)与缺陷结构可靠度预测子模型(STFNN-DSRPSM)串联,提出了基于盲数理论的萤火虫神经网络失效征候结构可靠度预测方法。以应力-强度干涉模型为基础,萤火虫神经网络为预测方法,根据裂纹失稳扩展准则,将不确定性问题盲数化的思想引入裂纹强度因子与断裂韧性的干涉模型,通过试验仿真与STFNN-DSSSPSM,得到典型工况下裂纹缺陷结构的可靠度;再以此为扩展样本的目标输出、裂纹扩展尺寸为扩展样本的输入,通过BNFSSRM、STFNN-DSRPSM,实时预测不同工况下缺陷结构的可靠度,评估抵抗失效的能力以及不同工况退出可行性工况域的先后顺序。以QY130流动式起重机再制造臂架结构为例,验证了该方法的有效性,为结构再制造准入期实时判断以及再制造方案的选择提供了理论指导。
    装载机工作装置疲劳试验载荷谱编制方法
    万一品1;宋绪丁1;员征文2;郁录平1
    2017, 28(15):  1806-1811. 
    摘要 ( )   PDF (592KB) ( )  
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    为研究装载机工作装置疲劳性能,提出了一种考虑分段载荷均值特性的工作装置疲劳试验程序载荷谱的编制方法,采集了4种典型物料铲装作业时工作装置的销轴载荷信号,并将销轴载荷转化为铲斗斗尖处的当量载荷。根据载荷特性,将每个作业周期分为空载行进、物料铲装、满载运输和物料卸载4段,完成了载荷的平稳性检验。采用雨流计数法分析各个作业段载荷的均幅值分布特性,结果表明:4个作业段的载荷均值服从正态分布,幅值服从三参数威布尔分布,且均值和幅值分布相互独立。对载荷进行频次外推和合成,并根据均幅值概率分布函数和波动中心法,编制了工作装置8级二维载荷谱和变均值疲劳试验程序加载谱。提出的载荷谱编制方法和结果可为装载机工作装置结构寿命预测及疲劳可靠性台架试验提供参考。
    基于情境约束的知识个性化推送
    王有远1;赵璐2;张乐恩3
    2017, 28(15):  1812-1819. 
    摘要 ( )   PDF (684KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    对面向产品设计的情境信息进行语义描述和分析,将情境概念之间的关联信息作为限制性条件,提出了基于情境约束的知识聚类方法。采用贝叶斯理论对聚类知识进行语义标注,对标注概念与需求概念的综合语义相似度和相关度进行计算,扩展了检索概念范围。实验结果表明,该研究方法可有效提高知识查询与推送的精确度和效率。
    正交磁场对电火花单脉冲放电间隙的影响
    贾建宇;王燕青;杨胜强;李文辉
    2017, 28(15):  1820-1825,1847. 
    摘要 ( )   PDF (717KB) ( )  
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    通过普通电火花单脉冲放电(EDM)与磁场辅助电火花单脉冲放电(MF-EDM)放电间隙对比试验,分析得出不同磁感应强度、开路电压、放电电容及电极外伸端长度对磁场辅助电火花加工放电间隙的影响规律。试验发现:随着磁感应强度的增大,放电间隙增大;开路电压和放电电容对放电间隙的影响较小;随着电极外伸长度的增大,放电间隙变小。最后对试验数据进行部分析因分析,得出磁场辅助电火花加工中影响放电间隙的主要因素为磁感应强度、电极外伸长度及其交互耦合作用。
    三瓣式气体箔片径向轴承的静动态特性
    冯凯;胡小强;赵雪源;李文俊
    2017, 28(15):  1826-1835. 
    摘要 ( )   PDF (931KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    针对一种新型三瓣式气体箔片轴承,考虑接触界面库仑摩擦后提出了相应的刚度计算模型,并通过求解动压气体润滑Reynolds方程,计算并分析了轴承的静态特性和动态特性。研究了转速、载荷、轴承预载和轴承安装角对该轴承静动态特性的影响。静态特性方面,轴承预载可以较大程度地提高承载能力,且高转速下承载能力更强;安装角度对承载能力的影响呈正/余弦规律变化,且随着转速增大,最大承载能力所对应的安装角不断减小,并最终稳定在70°。动态方面,轴承动态直接刚度随预载增大而显著增大,阻尼变化较小;轴承动态刚度和阻尼随安装角的变化也表现为正/余弦规律,且随安装角的增大,两直接刚度和两直接阻尼分别呈异步变化趋势。
    多适应性轮履复合载物移动系统的设计
    王淑坤;曹晓捷;张连青;朱人杰;张博
    2017, 28(15):  1835-1841. 
    摘要 ( )   PDF (810KB) ( )  
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    针对复杂的非结构化工作环境,为提高载物移动能力,提出了一种具有多适应性的新型轮履复合式移动系统。该移动系统由变径步行轮和履带系统组成,既发挥了轮式结构平地行走的转弯灵活性和运动高效的特点,又结合了履带式结构爬坡时良好的稳定性和适应性。同时,为进一步提高爬坡时货物的安全性,设计了自适应载物升降平台,通过陀螺仪运用卡尔曼算法进行平台倾角的闭环控制,实现了平台的水平载物。运用RECURDYN软件进行动力学仿真,并制作了实物模型实施了验证,结果表明:该移动系统具有较好的复杂工作环境的适应性和载物的平稳性。
    基于BB算法的左截断威布尔分布可靠性分析
    孔祥芬1;张凯奇1;张俊2;张飞2
    2017, 28(15):  1842-1847. 
    摘要 ( )   PDF (557KB) ( )  
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    针对寿命分布类型和参数估计方法问题,对国内某航空公司现役机型B737-800飞机主起落架减振支柱漏油故障数据进行可靠性分析。结合数据类型特点,初步预判其寿命分布类型可能为左截断两参数威布尔分布、对数正态分布、指数分布。基于极大似然估计法分别估计三种分布的未知参数,并利用根据BB算法改进的柯尔莫哥洛夫-斯米尔诺夫假设检验(K-S检验)法判断其寿命分布类型。实证分析结果表明,采用左截断两参数威布尔分布来拟合是合适的,并提出了具体维修建议。
    基于集总经验模态分解和极坐标表示的瞬时转速诊断方法
    王帅1,2;向阳1,2;王磊1,2
    2017, 28(15):  1848-1853,1861. 
    摘要 ( )   PDF (744KB) ( )  
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    为解决瞬时转速方法在诊断多缸中高速V型机发生失火故障时,存在的特征参数难以提取、诊断精度不高等问题,以发火间隔角不均匀的某V12柴油机为对象,进行了基于集总经验模态分解(EEMD)和极坐标表示的诊断方法研究。结果表明:构成本征模态函数IMF6分量的主频率为8.3Hz(0.5谐次),经过EEMD分解提取了0.5谐次成分,其幅值可作为判别单缸失火故障的特征值;将0.5谐次相位及其变化规律与极坐标表示结合,能够直观准确地定位故障。
    可持续制造
    基于混合博弈的产品多学科柔性设计决策
    陈亮;李廖平
    2017, 28(15):  1854-1861. 
    摘要 ( )   PDF (639KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    针对产品多学科多目标的设计决策问题,给出了一种融合博弈论和柔性机制进行建模和求解的方法。通过混合博弈来表征学科之间及目标之间的耦合关系,提出了混合博弈模型框架及求解方法。考虑到不确定性和变化的影响,为使产品设计决策具有柔性,引入性能水平满意度函数来柔性表达设计要求,并寻求设计变量的柔性范围解来替代固定值的点解,从而增加产品的柔性;柔性范围解处于可行设计空间内,使各学科性能处于满意水平并靠近期望值,且具有较好的稳定性。利用概率分布对相应的性能变化进行建模,引入设计偏好指数对柔性设计方案进行评价。最后通过减速器算例的设计来验证该方法的可行性和有效性。
    离心压缩机叶轮主动再制造设计和时机调控方法
    宋守许;卜建;柯庆镝
    2017, 28(15):  1862-1869,1878. 
    摘要 ( )   PDF (787KB) ( )  
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    针对目前再制造中零部件经常出现的“滞后再制造”或“提前再制造”问题,提出了离心压缩机叶轮主动再制造设计和时机调控方法。选取关键零部件特征结构,结合疲劳寿命理论和叶轮设计基础,建立结构与服役性能的映射模型,实现关键零部件的主动再制造设计。通过优化特征结构参数,改变零部件服役寿命和再制造临界点,并与产品综合性能劣化拐点相匹配,完成零部件主动再制造时机调控。以PCL8L型叶轮为例,基于构建的叶轮特征结构(出口安放角、入口安放角和后缘厚度)与寿命之间的量化关系模型,在当前定期维护需求下,通过理论计算和仿真分析,验证了主动再制造设计和时机调控方法的可行性。
    面向绿色航空的客机机翼外形和飞行条件设计
    王宇1;邓海强1;杨振博1;张帅2
    2017, 28(15):  1870-1878. 
    摘要 ( )   PDF (725KB) ( )  
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    从环境影响、航空公司运营、乘客体验多个角度,基于多学科分析框架,提出综合研究机翼参数和飞行条件对进场噪声、起降循环期间污染气体排放量、温室气体总排放量、直接运营成本和航时等性能的影响。分析表明,减少襟翼开缝有助于降低噪声,但需要增大机翼面积来弥补气动性能损失;降低巡航高度可以降低温室气体排放量,却伴随着直接运营成本和航时的增加;加大进场坡度可以降低进场噪声和起降循环的排放量。综合经济性和环保性进行多目标优化,获得了两种典型的飞机构型及对应的飞行条件。
    先进材料加工工程
    六面体单元在压印成形模拟中的应用
    易国锋1;李巧敏2;钟文2;柳玉起2
    2017, 28(15):  1879-1883,1889. 
    摘要 ( )   PDF (597KB) ( )  
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    针对动力显式压印成形模拟系统COINFORM中单点积分单元的沙漏问题,建立了一种采用多点积分方案的八节点六面体单元。推导了体积闭锁和剪切闭锁的产生机理,采用假设应变法,成功消除了单元在近似不可压缩变形中的体积闭锁和弯曲变形中的剪切闭锁。将建立的六面体单元与COINFORM相结合,对银999纪念币压印成形模拟算例进行了分析。研究结果表明,提出的多点积分六面体单元在压印模拟中不存在闭锁现象,且比COINFORM原有单元具有更高的计算精度。
    超声塑化注射系统环形间隙的设计与仿真
    李霞;田海港;张伟伟;张三川
    2017, 28(15):  1884-1889. 
    摘要 ( )   PDF (620KB) ( )  
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    为获得较优的超声塑化注射系统环形间隙,首先进行超声工具头与塑化腔环形间隙的理论研究,获得环形间隙泄漏量和超声工具头摩擦力的理论公式;然后建立超声工具头与塑化腔环形间隙的有限元模型,利用ANSYS CFX模块研究环形间隙的泄漏量和工具头摩擦力的理论值和仿真值并进行比较,分析环形间隙大小与入口总压力对泄漏量和工具头摩擦力的影响规律。研究结果表明,当超声工具头与塑化腔之间的环形间隙为0.1~0.15mm、入口总压力为10~20MPa时,环形间隙的泄漏量和工具头摩擦力都较小。
    英文目次
    2017, 28(15):  1890. 
    摘要 ( )   PDF (73KB) ( )  
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