中国机械工程

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2018, 29(07): 0.

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高性能精密制造

郭东明

2018, 29(07): 757-765.

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高性能制造是高端装备和产品的关键零部件以性能精准保证为目标的几何和性能一体化制造，体现了由几何尺寸及公差要求为主的传统制造向高性能要求为主的先进制造的跃升。从制造的现状、需求和发展趋势出发，阐明了高性能零件的内涵、高性能制造的特点、面临的问题及其分类体系，并结合实例给予了深入分析和说明，为高端装备中一大批关键零部件的精密制造难题提供了可行的解决策略和途径。

改进粒子群优化-Elman算法在发动机曲轴脉宽预测中的应用

孟蓉歌1,2张春化1梁继超1

2018, 29(07): 766-770.

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针对发动机曲轴脉宽难以预测的问题，提出了改进粒子群(PSO)优化Elman神经网络预测的方法。采用Elman神经网络建立脉宽预测模型，根据网络陷入局部最优的代数与迭代次数动态更新网络惯性权重使PSO算法得到改进，利用改进的PSO算法对Elman神经网络的权值和阈值进行优化。对YC6G270-30型增压中冷柴油机曲轴信号脉宽的预测结果表明，改进的PSO-Elman算法比最小二乘、Elman、PSO-Elman算法具有更高的预测精度，收敛速度更快，验证了所提出方法的有效性与实用性。

基于支持向量机的电火花加工8418钢表面粗糙度预测模型

余剑武;胡其丰;文丞;柳波;沈湘

2018, 29(07): 771-774,793.

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由于电火花加工过程的复杂性，单纯通过电火花加工实验方法研究各种放电参数及非电参数对工件表面粗糙度Ra的影响不但耗费大量时间，而且实验成本较高,为此基于支持向量机提出了一种适用于电火花加工表面粗糙度预测的模型。利用遗传算法对该模型中的各参数进行优化，预测不同电火花加工参数组合下的表面粗糙度；以电火花加工8418模具钢为例，将预测值与实验值进行对比，并且通过实验验证了电火花加工8418钢表面粗糙度预测模型参数的准确性；最后进行了误差分析，模型的最大误差值为2.27%。

车载设备对地铁车厢地板振动影响及评估方法

王永胜1;丁杰1,2;臧晓斌1;刘海涛1;赵清良1;曾亚平1

2018, 29(07): 775-780.

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通过对某地铁车辆辅助变流器分别进行装车通电测试和车间台架通电测试，确定了导致车厢地板振动过大的原因，证明了当前车载设备振动评估指标的不合理性；在此基础上，提出了一种可在车间或实验室评估变流器等车载设备对地铁车厢地板振动影响的方法。试验测试结果表明，该评估方法误差在10%左右。该方法能够指导变压器、风机等车载设备的选型及避免大批量装车振动故障的出现，具有较高的工程应用价值。

基于自导向副弹塑性变形的深孔轴线偏斜研究

庞俊忠;李鹏飞;黄晓斌

2018, 29(07): 781-785.

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基于自导向机理，分析了导向副的载荷以及接触状态，借助Hertz接触理论、弹塑性变形理论，建立了自导向副的变形模型以及深孔轴线偏斜的数学预测模型。结合理论模型和钻削实验确定了钻削过程中导向副的实际接触状态，并研究了导向条滞后量和工件材料对轴线偏斜的影响。研究表明：滞后量越大，轴线偏斜越大；材料刚度越小，轴线偏斜越大。

基于中国人体尺寸的假人头部模型质心参数设计

颜凌波1;张伟锋1;曹立波1;汤骏2;戴宏亮1;张恺1

2018, 29(07): 787-793.

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基于中国人体头部尺寸参数，采用非均一线性缩放方法对混合Ⅲ型(Hybrid Ⅲ)假人头部模型进行缩放获得了符合中国50百分位人体尺寸的假人头部模型。利用该模型建立头部标定试验仿真模型，研究了假人头部模型质心设计参数对中国假人头部模型在标定试验中动态响应的影响，通过与Hybrid Ⅲ假人头部标定试验响应的对比，探讨了基于中国人体尺寸的假人头部模型质心参数设计依据。结果表明，缩放所得中国假人头部模型合成加速度峰值较Hybrid Ⅲ假人头部模型大8.6%；质心参数对中国假人头部模型合成加速度峰值的影响比Hybrid Ⅲ假人头部模型明显；当前Hybrid Ⅲ假人头部模型质心偏差要求不适用于中国假人头部模型质心参数设计，中国假人头部模型的生产应制定更严格的质心偏差要求。

多级载荷累积损伤下结构的动态可靠性分析

孙剑萍1,2;汤兆平1,2;罗意平2

2018, 29(07): 794-803.

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在服役环境中的各种不确定性因素及时间因素的共同作用下，结构将产生强度退化与累积损伤，进而严重影响到可靠性。传统的可靠性模型不能很好地反映载荷作用次序与强度退化等因素对可靠性的影响。利用区间理论，考虑应力作用次序不同而导致疲劳损伤的不同非线性演化过程,研究了多级载荷的等效转化问题;为承受多级载荷的强度退化下的结构，建立了动态非概率可靠性预测模型，构造了一种区间模型的动态可靠性分析方法;通过算例对多级载荷累积损伤作用下的结构动态可靠性进行了分析，并验证了方法与模型的有效性。

汽车侧风稳定性动态耦合方法研究

罗泽轩1;谷正气1,2;黄泰明1;丰成杰1;李舒雅1

2018, 29(07): 804-810.

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针对静态耦合方法对汽车侧风稳定性预测不足等问题，通过对流体仿真分析软件FLUENT中动网格及UDF技术的研究，结合双向耦合数据通信技术，提出了一种动态耦合数值仿真计算方法，实现了空气动力学与汽车动力学之间的动态耦合，并将该方法与静态耦合数值计算方法进行了对比分析。利用动态耦合数值计算方法分析了不同侧风风速条件对汽车侧风稳定性问题的影响，结果表明:动态耦合下汽车侧风稳定性较静态耦合下汽车侧风稳定性差；随侧风风速的增大,汽车侧风稳定性降低。

润滑状态下导轨结合面法向动态接触刚度实验研究

任鹏;王立华;汪纯锋

2018, 29(07): 811-816.

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建立了圆柱微凸体的接触模型，该模型在微观层面上以圆柱形微凸体的接触代替两平面的接触，更加符合磨削加工的实际表面。在动态信号测试系统中，测试了直线滑动导轨结合面的动态特性参数，准确获得了法向接触动态刚度，并分析了载荷、速度、有无润滑对动态刚度的影响规律。实验结果表明：增加润滑油膜、降低滑动速度、增大载荷都可以增大导轨结合面的法向动态接触刚度。

PDC钻头切削断面对破岩效率的影响

祝效华;易勤健

2018, 29(07): 817-823.

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基于弹塑性力学和岩石力学，以Drucker-Prager 准则作为岩石的本构关系，采用剪切失效准则，在验证岩石模型及PDC齿破岩建模方法可行性的基础上，建立了PDC齿切削3种典型断面岩石的三维有限元模型，并针对井底不同围压，研究了切削断面的面积、切削齿的后倾角及侧转角对破岩效率的影响。结果表明：不论何种围压，减小切削断面的面积有利于岩石的破碎，且应多采用宽切削断面进行PDC钻头径向布齿；切削齿后倾角对岩石破碎效率影响大于切削齿的侧转角对岩石破碎效率影响，切削齿最优破岩后倾角在低围压下为5°，在高围压下为20°。

动车组受电弓系统失效风险分析

齐金平1,2;李兴运1

2018, 29(07): 824-828.

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针对系统失效风险分析过程中数据缺失、多源异构和认知不确定的实际情况，提出了利用模糊故障树构建多态模糊贝叶斯网络来对系统失效风险进行分析，根据各根节点模糊故障率计算出中间节点和叶节点不同故障状态的模糊可能性，同时对各根节点灵敏度进行分析，并对其实际意义进行了说明,最后根据所提方法对动车组受电弓系统进行了失效风险分析。分析结果表明，网压互感器破损、疲劳性裂纹、控制阀板风管破损为高风险事件，与实际情况一致，同时该方法也扩展了贝叶斯网络在实际工程中的应用。

感应钎焊温度对立方氮化硼砂轮磨削性能的影响

任慧中;李奇林;雷卫宁;丁凯;张锁荣

2018, 29(07): 829-834,841.

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利用超高频感应钎焊在不同钎焊温度条件下制备立方氮化硼(CBN)砂轮，采用扫描电子电镜（SEM）和能量分散谱仪（EDS）对磨粒表面新生化合物进行观察与分析,并通过与电镀CBN砂轮进行比较，对感应钎焊CBN砂轮的磨削性能进行评价。结果表明：CBN磨粒界面新生化合物主要组成元素有N、B、Ti三种，活性元素Ti发生扩散并与N和B发生化合反应；当感应钎焊温度为940℃时，磨粒表面生成物致密覆盖在表面，且所制备的CBN钎焊砂轮的磨削力和磨削比能较小。在相同磨削用量下，对电镀CBN砂轮和感应钎焊CBN砂轮的磨损形式进行对比分析发现，电镀CBN砂轮的磨损形式为黏附磨损，钎焊CBN砂轮的磨损形式为破碎磨损。

基于最小二乘支持向量机的压电作动器迟滞非线性建模及参数辨识

钱承;胡红生

2018, 29(07): 835-841.

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为了辨识压电作动器应用中迟滞非线性特性，采用Preisach模型与最小二乘支持向量机（LS-SVM）的混合建模法构建压电作动器模型以表征其迟滞非线性。在Preisach模型基础上采用一阶回转曲线法求得α-β平面内的迟滞单元加权系数，以迟滞单元形心和加权系数作为训练模型的输入输出，利用遗传算法对模型参数进行了辨识。数值仿真验证了建立的模型能精确描述压电作动器迟滞非线性特性，仿真结果与实验结果的相对误差在0.12%~2.01%之间，证实了模型的有效性。

基于自适应动态无偏最小二乘支持向量机的刀具磨损预测建模

肖鹏飞1;张超勇1;罗敏1;林文文2

2018, 29(07): 842-849.

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由于训练样本数量有限，滑动时间窗长度以及监测模型不能自适应调整和更新等因素，传统基于机器学习的刀具磨损预测模型存在精度和效率较低等问题，因此提出了一种基于自适应动态无偏最小二乘支持向量机（ADNLSSVM）的刀具磨损预测模型。采用公开数据库中的铣削加工数据集，通过时频域分析和小波包分解等手段从振动信号中提取特征量，并进一步利用相关性分析从中选择有效特征量作为模型输入。试验结果表明该方法所建模型具有较高的建模效率和预测精度。

基于多色集合理论递阶系统的网络化制造资源优化配置

刘晓阳;刘恩福;方忆湘;刘振宇;靳江艳

2018, 29(07): 850-859.

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面向网络化制造资源优化配置，提出了一种基于多色集合理论（TPS）递阶系统的资源优化配置方法。将TPS递阶系统分为递阶关系层和递阶推理层，递阶关系层对制造任务信息、制造资源信息以及两者的匹配关系信息进行描述，并通过TPS建立统一的数学模型，递阶推理层进行数据计算和优化，借助于多色集合模糊数学模型相关表达和推理机制，利用粗集-层次分析法进行多目标决策的制造资源优化配置。最后，通过实例验证了该方法的可行性与有效性。

电磁驱动式无针注射器设计及力学和运动仿真

陈添禹1;王明娣1;陈洁2

2018, 29(07): 859-863.

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针对目前广泛使用的机械式和气动式无针注射器存在的不能持久使用和结构笨重等缺点，设计了基于使用直流电电源的电磁驱动无针注射装置，介绍了一种新的设计方案。将电磁式无针注射系统按电磁动力部分和流体部分分别建立数学模型，推导出相应的公式。分别对电磁动力部分及流体部分进行仿真分析，绘制了电流、铁芯相对位置及其所受电磁力大小的关系图，安瓿杆推力与喷射口压力、流体速度的关系图。结果表明：无针注射器的动力部分符合推力的设计要求，安瓿的喷射压力与射流速度达到了刺入人体表层皮肤的要求。

铝钢电阻单元焊冲裁过程建模

何冠中1,2;楼铭1,2;马运五1,2;李永兵1,2

2018, 29(07): 864-869,881.

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针对铝钢异种材料电阻单元焊工艺的铆钉冲裁过程，建立了冲裁过程二维轴对称有限元仿真模型，对冲裁过程中接头的几何形貌演化以及应力分布特征进行了分析，并利用该模型研究了铆钉头部形貌、铆钉腿部形貌、落料模凸台宽度、落料模凸台高度和铆钉与落料模间隙等五个几何特征对冲裁过程及冲裁接头质量的影响规律，提出了铆钉和模具几何形貌的优化建议。

Q235/AA5052复合凸环管颗粒介质胀形工艺研究

董国疆;陈孟杰;朱良金;杜建;刘志雷

2018, 29(07): 870-878.

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钢/铝复合管内衬的AA5052挤压铝管成形性能极差，室温下难以与外覆钢管协调变形至目标管件的形状要求。基于此，提出了挤压铝管退火处理、复合装配、颗粒介质胀形的工艺流程，使复合管胀形比达到1.40，成功制备了厚径比为3/102的复合凸环管件，最大减薄率不超过20%，满足产品技术要求。试验研究表明，AA5052挤压管材采取加热440℃保温60min的退火处理后成形性能最优，延伸率提高了3倍以上；复合管胀形过程中的壁厚分布规律与管层间摩擦因数相关，降低管层间摩擦作用能够抑制内衬铝管减薄，有利于复合管胀形极限的提高。颗粒介质胀形工艺对胀形管坯的尺寸精度要求较低，可采用通用设备和简便的模具装置实现成形工艺。

《物理冶金学》 ——跨越半个世纪的材料科学经典著作

彭超群1,2

2018, 29(07): 879-881.

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