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2018年 第29卷 第01期    刊出日期：2018-01-10
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2018, 29(01):  0. 
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专稿
未来可期    踏实起步——2018年主编寄语
董仕节
2018, 29(01):  1. 
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机械基础工程
考虑磨损误差的端齿盘分度精度的动态可靠性及灵敏度研究
王新刚;张恒;王宝艳;皇甫一樊
2018, 29(01):  2-7. 
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数控机床刀架系统中端齿盘分度精度的高低会直接影响整个刀架的分度精度。分析了端齿盘的多种加工误差和齿厚磨损误差，建立了多误差因素下端齿盘的分度误差模型,并计算出其可靠度。以端齿盘的分度误差模型为基础，结合可靠性灵敏度分析方法，建立了端齿盘分度精度的动态可靠性灵敏度的数学模型,给出了端齿盘各随机参数的灵敏度变化规律，分析了各随机参数的变化对端齿盘分度精度可靠性的影响程度。研究表明，端齿盘分度精度的可靠度随加载和卸载过程的累积作用而逐渐降低，各设计参数的敏感度在同一时间内变化趋势各不相同，对敏感参数加以控制可提高端齿盘分度精度的可靠度。
RV减速器模态特性分析
孟聪;陈川;杨玉虎
2018, 29(01):  8-13. 
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为了揭示针齿圈刚度对RV减速器固有特性的影响规律，建立了考虑针齿圈支承刚度、轴承刚度、轮齿啮合刚度和曲柄轴弯曲刚度等多种影响因素的平移-扭转耦合动力学模型。以某型号RV减速器为例，仿真分析了系统的固有频率及振型，归纳得到了两种典型振动模式，并讨论了针齿圈支承刚度和轴承刚度对减速器固有频率的影响。结果表明：随着针齿圈支承刚度的变化，RV减速器系统中存在模态跃迁和相交的现象。研究结果为该类RV减速器的参数优化设计提供了参考。
一种3T1R并联机构设计及运动学性能分析
朱伟;顾开荣;王传伟;刘晓飞
2018, 29(01):  14-21. 
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设计了一种能实现三维移动和一维转动的4自由度并联机构。分析了机构的拓扑结构及自由度特征。建立了机构位置正反解数学模型，并采用二维搜索法进行数值验证。分析了机构的工作空间、雅可比矩阵以及机构的奇异位形特征。设计了SPS和RRR两种冗余驱动支链，结果表明RRR冗余支链可在保持机构工作空间不变的前提下，有效消除机构的内部正解奇异。
一种管道机器人的自适应主动螺旋式驱动机理分析
闫宏伟;焦彪彪;马建强;崔子梓;汪洋
2018, 29(01):  21-29. 
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对变径管道的机器人爬行工况进行分析，提出了一种由液压驱动的主动螺旋式自适应爬行结构。该驱动系统分别实现了驱动轮及其螺旋转角的三轴差速运动，并通过限流系统限制了驱动轮打滑和空转时的功率输出，使系统保持稳定的驱动力。提出了以系统内部压力感知机构运动的负载变化，并通过控制各驱动轮转角来调节整体负载能力的机理，实现了由传统驱动到螺旋式驱动的相互转化。最后通过虚拟样机技术对提出的负载调节和差速运动过程进行了数值模拟。
磨粒在线监测装置及其试验研究
张海聪;刘同冈;李林宁;邱先明
2018, 29(01):  30-35. 
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针对磨粒在线监测方案实施复杂、抗干扰能力差等问题，设计了一种基于磁场力测量的快速磨粒监测装置。对该装置磁场中的磨粒进行了运动学分析，并利用MATLAB求得了磨粒沉积轨迹的数值解。在此基础上，试验研究了磁场强度、油液黏度及输送速度对磨粒沉积的影响，并对监测装置的线性度、相关性、重复性、定量误差、灵敏度和磨粒捕捉范围进行了测试。结果表明：该磨粒在线监测装置性能稳定，符合监测要求，能够有效地捕捉粒度大于10μm的铁磁性磨粒，可实现对设备初期故障的快速预报。
单自由度复杂平面连杆机构的奇异性分析
王君1;牛克佳1;聂良益2;何红秀1;陈智龙1;汪泉1;任军1
2018, 29(01):  36-40. 
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针对复杂连杆机构因复杂的构成方式和多样性的原动力输入方式而存在的运动奇异性复杂问题，利用连杆机构运动瞬心以及连杆机构的特点，提出了运用等效四连杆机构来分析和解释单自由度复杂平面连杆机构奇异性问题的方法。该方法所采用的等效四杆机构死点时的几何特性还可用来分析更复杂单自由度平面连杆机构如双蝶形八连杆机构的奇异性问题。
基于博弈论的有害功能识别方法研究
宋若飞1,2;曹国忠1,2;郭志斌1,2;刘震辉1,2
2018, 29(01):  41-48,56. 
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为了对有害功能的事前处理提供行为决策依据，提出了基于博弈论的有害功能动态识别方法。基于TRIZ中的效应研究有害功能的形成原因并对有害功能进行分类；建立效应空间博弈模型，确定各效应的效用函数，提出一种有害功能动态识别算法；应用该方法完成ATM机纠偏模块的设计。研究表明，该方法较好地完成了有害功能的动态识别，具有一定有效性与可行性。
面向故障诊断的行星齿轮扭振信号测量与分析
王轩1,2;王细洋1
2018, 29(01):  49-56. 
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行星齿轮箱的运行状态对直升机飞行安全非常重要。行星齿轮箱常工作在恶劣的条件下，容易出现磨损或疲劳裂纹等故障。为实现基于扭振信号的行星齿轮传动故障诊断，采用基于增量式编码器的扭振信号测量方法，分别测量了输入轴和输出轴的扭振信号，并分析对比了信号对齿轮故障的敏感性,结果表明，输入轴信号较输出轴信号能更准确地诊断故障。分析比较了负载对信号的影响，认为在重载情况下输出轴扭振信号比输入轴扭振信号对故障特征更加敏感。
基于遗传算法与最小最大优化方法的六自由度放疗床参数辨识方法
李松1,2;杨诗怡1,2;张峰峰1,2;孙立宁1,2
2018, 29(01):  57-62. 
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为了对放疗床进行结构标定，以提高放疗床的定位精度，提出了一种遗传算法与最小最大优化方法相结合的参数辨识方法。根据机构的运动学逆解建立了放疗床的标定模型;结合遗传算法与最小最大优化方法的优点对放疗床的60个参数进行参数辨识，有效减小了目标函数的残差;以激光跟踪仪作为测量工具，对若干组任意位姿进行绝对定位精度实验和重复定位位置精度实验，以验证参数辨识结果。实验结果表明，经过标定后放疗床的绝对定位精度的位置误差小于0.3mm，姿态误差小于0.1°；重复定位位置精度的位置误差小于0.01mm。故所提出的参数辨识方法能够实现对放疗床的标定，且标定精度能够满足放疗床的使用要求。
高速动车组轴温测量用特种结构薄膜传感器的研制
崔云先;胡晓勇;薛帅毅;刘义;牟瑜
2018, 29(01):  63-69. 
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针对高速动车组轴箱轴承温度变化迅速的特点，研制了一种以NiCr/NiSi薄膜为敏感材料的特种结构薄膜传感器。采用自行开发的标定系统对直流脉冲磁控溅射技术制备的薄膜传感器进行动静态特性标定，结果表明所研制的薄膜传感器在30~400℃内具有良好的线性度，其塞贝克系数为37.84μV/℃，非线性拟合误差小于0.7%，动态响应时间为53.72ms。特种结构薄膜传感器磨损实验结果表明：传感器测温端的磨损对其温度测试的动静态特性影响很小，即测温端部分磨损不影响其测温性能。
平面低速重载机构位姿误差分析中的转动副间隙等效计算方法
邓傲然;孙启鹏;张炎;李刚炎
2018, 29(01):  69-74. 
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针对平面低速重载机构的结构和特点，综合考虑构件的结构误差、位置误差和转动副间隙对位姿误差的影响，基于微分原理，提出了一种将转动副间隙等效到结构误差和位置误差上的间隙等效计算方法，并建立了统一的位姿误差数学模型。利用ADAMS和MATLAB仿真，得到了机构的位姿误差曲线，为零件的公差设计和机构的误差分析提供参考。
可持续制造
基于响应面模型的白车身多目标轻量化设计
王震虎1,2;周巧英1,2;刘开勇1,2;方向东3;李落星1, 2
2018, 29(01):  75-81. 
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基于MSC/NASTRAN软件平台建立了某多用途汽车（MPV）白车身有限元模型。首先，利用相对灵敏度分析方法选取了19个白车身零部件壁厚作为轻量化设计变量；然后，采用拉丁超立方试验方法和一阶响应面模型方法建立白车身质量、弯扭刚度、一阶弯扭模态的近似模型，模型的复相关系值R2都接近1.0，模型精度高；最后，以白车身质量最小和扭转刚度最大为优化目标函数，弯曲刚度和一阶弯扭模态为约束条件，采用非支配排序遗传算法对白车身进行多目标优化。优化结果表明，轻量化后的白车身弯扭刚度、一阶变扭模态变化均小于1.0%，且在不改变用材的前提下，实现白车身减重6.4kg。
复合式电磁作动器设计及特性试验
彭虎1;张进秋2;刘义乐2;彭志召2;张建2;张立君3
2018, 29(01):  82-88. 
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为回收车辆悬挂振动能量，解决减振及馈能之间的矛盾，提高悬挂系统可靠性，以某型军用轮式越野车辆为基础，设计了一款旋转电机与磁流变减振器(MRD)并联的复合式电磁作动器。以齿轮齿条作为运动转换装置，利用多目标遗传算法（MOGA）对MRD进行了优化设计，并对电机、减速机进行了参数计算和选型。加工试制了原理样机，分别对该复合式电磁作动器基础阻力、主动出力特性、馈能特性及MRD示功特性进行了试验研究。结果表明：该复合式电磁作动器可实现最大主动出力1930N，悬挂相对运动速度0.52m/s条件下馈能电压可达43V，而MRD部分2A电流下最大阻尼力为1100N，可调倍数接近6，各项指标满足设计要求，适用于车辆工程领域。
球面并联机构功耗比评价指标及性能分析
侯雨雷;魏晓晨;周治宇;曾达幸
2018, 29(01):  89-94,103. 
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运动过程中能耗传递效率较低是制约仿生机构应用于实际的主要问题之一。提出功耗比性能评价指标，并以两种三自由度球面并联机构——3PSS/S并联机构和3RRR并联机构为研究对象，建立其功耗比数学模型。设定运动姿态角范围，分别计算两并联机构理论功耗比，并绘制曲线图比较其功耗传递性能。开展3PSS/S并联机构功耗比实验，绘制实验功耗比曲线，并与理论分析所得曲线进行对比，以验证功耗比性能指标的合理性和实用性。
先进材料加工工程
基于小波消噪和优化支持向量机的板形模式识别
吴忠强;康晓华;于丹琦
2018, 29(01):  95-103. 
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提高板形模式识别的精度利于得到高精度的控制效果。针对实测的板形信号中混有噪声信号的问题，利用双变量阈值小波去噪，克服了软硬阈值函数在处理小波系数方面存在的缺点，使得去噪的效果更好。将去噪后的板形信号离散化，作为支持向量机的学习样本，建立识别模型。引入布谷鸟算法优化支持向量机的参数。仿真结果表明，相比于粒子群和遗传算法，布谷鸟优化算法所需匹配的参数少，而获得的最优解更好。
激光冲击强化对TC4钛合金单面修饰激光焊接接头疲劳性能的影响
黄潇1,2;曹子文2;常明1;邹世坤2
2018, 29(01):  104-109. 
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对TC4钛合金单面修饰激光焊接接头进行激光冲击强化，对比强化前后焊接接头的疲劳寿命，在光学显微镜和扫描电镜下观察断口疲劳断裂特征，并从焊接接头的显微硬度、微观组织、残余应力分布等方面综合分析激光冲击强化对TC4钛合金单面修饰激光焊接接头的强化机理。试验结果表明：未强化和强化试样均在焊缝咬边处萌生疲劳裂纹，强化试样疲劳寿命是未强化试样疲劳寿命的3.77~9.15倍，强化试样焊缝咬边处马氏体细化，显微硬度提高，焊缝表面呈残余压应力分布，焊缝咬边处残余压应力达-564.37±9.85MPa。晶粒细化和高幅值残余压应力综合作用下抑制了焊缝咬边处疲劳裂纹的萌生，且增大了裂纹扩展阻力，从而提高了焊接接头疲劳性能。
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数字虚体，智能革命的助推器——解读《三体智能革命》
赵敏
2018, 29(01):  110. 
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第七届“上银优秀机械博士论文奖”获奖论文
2018, 29(01):  120-125. 
摘要 ( )   PDF (298KB) ( )  
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英文目次
2018, 29(01):  126. 
摘要 ( )   PDF (83KB) ( )  
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