当期目录

    2018年 第29卷 第10期    刊出日期:2018-05-25
    版权页和目次
    2018, 29(10):  0. 
    摘要 ( )   PDF (418KB) ( )  
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    机械基础工程
    改进熵权逼近理想解排序法的航空发动机限寿件模糊风险评估
    李元斌1,2;孙有朝1;李龙彪1
    2018, 29(10):  1135-1140. 
    摘要 ( )   PDF (713KB) ( )  
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    以航空发动机限寿件典型故障模式为评估对象,将风险指标模糊化,并以信息熵权作为属性权重,对逼近理想解排序(TOPSIS)方法进行改进,提出一种新的限寿件风险评估方法。以故障模式的严重度、发生频度和被检测难易度这3个参数为主要风险指标,建立三角模糊数决策矩阵,并进行规范化处理;在限寿件故障数据为小子样的情况下,运用熵权法,集成相关专家和工程人员的决策信息计算风险指标的熵权,并作为加权向量对规范决策矩阵进行修正;利用TOPSIS法进行评估。应用实例分析与计算,用正负理想解、欧氏距离和相对接近度等数据对5种故障模式进行模糊风险评估。结果表明,改进熵权TOPSIS的模糊风险评估方法可以实现评估对象的精确排序,比危害性矩阵作图法分析效率更高,能够为故障模式影响分析(FMEA)方法中制定预防措施和降低风险提供可靠依据。
    纹理表面滑动摩擦稳态摩擦学性能
    李万钟1,2;徐颖强1;孙戬1;刘楷安1;吴正海1
    2018, 29(10):  1141-1146. 
    摘要 ( )   PDF (718KB) ( )  
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    基于稳态滑动摩擦系统模型,采用球-盘摩擦副定量分析研究法向载荷、滑动速度、初始表面纹理和摩擦副材料对稳态摩擦因数的影响,得到稳态摩擦因数在不同工况下的变化规律。结果表明:滑动摩擦的稳态摩擦因数与磨损率正相关,周向纹理表面的稳态摩擦因数最大,无纹理表面的稳态摩擦因数次之,径向纹理表面的稳态摩擦因数最小;无论何种初始表面形貌,随着转速的增加,稳态摩擦因数先减小后增大,随着法向载荷的增大,稳态摩擦因数呈增长趋势;较深较宽的表面纹理具有更大的稳态摩擦因数和更大的瞬时波动;稳态摩擦因数也与摩擦副材料的选取有关。
    弹性地基上转动功能梯度材料Timoshenko梁自由振动的微分变换法求解
    滕兆春;昌博;付小华
    2018, 29(10):  1147-1152. 
    摘要 ( )   PDF (747KB) ( )  
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    基于Timoshenko梁理论研究弹性地基上转动功能梯度材料(FGM)梁的自由振动。首先确定功能梯度材料Timoshenko梁的物理中面,利用广义Hamilton原理推导出该梁在弹性地基上转动时横向自由振动的两个控制微分方程。其次采用微分变换法(DTM)对控制微分方程及其边界条件进行变换,计算了弹性地基上转动功能梯度材料Timoshenko梁在夹紧-夹紧、夹紧-简支和夹紧-自由三种不同边界条件下横向自由振动的量纲一固有频率,与已有文献的计算结果进行比较,退化后结果一致。最后讨论了不同边界条件、转速、弹性地基模量和梯度指数对功能梯度材料Timoshenko梁自振频率的影响。结果表明:功能梯度材料Timoshenko梁的量纲一固有频率随量纲一转速和量纲一弹性地基模量的增大而增大;在量纲一转速和量纲一弹性地基模量一定的情况下,梁的量纲一固有频率随着功能梯度材料梯度指数的增大而减小。
    基于镜面反射的手眼标定方法
    张旭1;贾君慧1;张刚2
    2018, 29(10):  1153-1158,1165. 
    摘要 ( )   PDF (727KB) ( )  
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    针对Eye-on-Hand机器人手眼系统的标定问题,提出一种基于镜面反射的手眼标定方法。通过镜面反射获取图像,根据镜像原理,通过线性求解算法确定机器人末端执行器和相机坐标系的位姿关系。与以往的标定方法不同,该方法只需要3次改变平面镜的姿态,就能同时获得相机的内参数和手眼视觉系统的位姿关系,不会引入传统标定方法中利用机器人运动参数而产生的机器人运动误差。最后将其与Halcon手眼标定算法进行对比,验证了所提方法的正确性和可行性。
    二通插装阀非线性动力学行为
    张永顺1,2;姜万录1;苏晓1;雷亚飞1
    2018, 29(10):  1159-1165. 
    摘要 ( )   PDF (833KB) ( )  
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    为研究二通插装阀主阀芯在压力脉动条件下开启过程中的非线性振动问题,考虑管道容积效应,建立了插装阀主阀芯动态过程的非线性动力学模型,利用MATLAB/Simulink进行了数值仿真。首先根据模型中油源压力不存在脉动项和存在脉动项两种情况,通过时域图以及相图研究了插装阀主阀芯的开启特性;然后,在考虑油源压力脉动的条件下,分析了油源的不同压力等级对插装阀主阀芯动力学行为的影响;最后,针对不同管道长度,研究了管道长度对插装阀主阀芯动力学行为的影响。结果表明:油源压力脉动会引起插装阀主阀芯出现振动行为;在相同油源压力脉动条件下,随油源压力增大,主阀芯振动行为减弱,不易发生碰撞行为;泵出口到阀组间管道长度越长,主阀芯越容易发生非线性振动行为,并伴随着阵发性振动行为的产生。研究结果为探究大型插装阀的失稳机理提供了理论依据。
    加窗插值快速傅里叶变换在滚动轴承故障诊断中的应用
    李心一1;谢志江1;罗久飞2
    2018, 29(10):  1166-1172. 
    摘要 ( )   PDF (751KB) ( )  
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    针对滚动轴承故障信号强噪声背景和非线性等特点,为精确识别滚动轴承的故障特征频率,在最小熵解卷积和Teager能量算子解调基础上,提出了一种基于Hanning窗插值快速傅里叶变换的滚动轴承故障诊断新方法。该方法首先利用最小熵解卷积对轴承故障信号进行降噪,再结合Teager 能量算子对降噪后的故障振动信号进行解调,经傅里叶变换后得到信号的Teager解调谱;然后采用Hanning窗对解调谱进行加权处理;最后利用信号频点附近三根离散频谱的幅值做插值处理,从而得到精确的故障特征频率。轴承实测振动信号的分析结果表明:与传统的Teager 能量算子解调方法相比,在选取较少分析点的基础上,大多数情况下所提方法仍能精确识别轴承故障特征频率。
    一种三自由度可重构并联机构优化设计及性能分析
    邹琦;曲海波;郭盛
    2018, 29(10):  1172-1178. 
    摘要 ( )   PDF (783KB) ( )  
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    提出了一种新型的具有无穷对称位置的平面3自由度可重构并联机构。利用闭环矢量方程进行正逆运动学分析,借助蒙特卡罗方法,以综合工作空间、雅可比矩阵条件数及其波动程度的函数为目标通过遗传算法进行杆件优化,之后应用一种离散边界搜索算法计算了相应的定姿态工作空间。通过雅可比矩阵分析机构奇异性,并讨论了可重构机构如何规避位置奇异区域,提出了一种评价机构转动性能的指标并用其检验了机构的转动能力,分析了部分关节故障下的可达工作空间,对比结果验证了新型的可重构并联机构的优越性。
    球面两自由度冗余驱动并联机器人弹性动力学分析
    李永泉1,2;佘亚中2,3;万一心1,2;张立杰2,3
    2018, 29(10):  1179-1185. 
    摘要 ( )   PDF (908KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    建立了球面2-DOF冗余驱动并联机器人弹性动力学模型。将机器人系统的6个空间弯杆划分为6个子结构,考虑空间弯杆的弯曲、拉伸和扭转变形,基于有限元法求出了各子结构的弹性动力学模型;根据转动副的约束特点以及各分支与输出轴的变形协调约束关系,将子结构组装成3个分支并进行装配,得到系统的弹性动力学模型;将理论计算与有限元仿真得到的机构在初始位置时的固有频率进行对比,验证了系统弹性动力学模型的正确性。通过对比分析球面2-DOF非冗余与冗余驱动并联机器人输出端的动态响应,验证了冗余驱动的引入可以明显减小机器人输出端的最大弹性位移。研究结果为含有空间弯杆并联机器人的结构优化设计以及振动分析提供了理论依据。
    高强度Helmholtz声源的声学特性研究
    乔正辉;董卫;程梅;周树青
    2018, 29(10):  1186-1192. 
    摘要 ( )   PDF (791KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    为研究Helmholtz声源的声学特性,设计并制作了一款由扬声器和Helmholtz共振器组成的Helmholtz声源,并对其等效声阻抗、两端电压、输出声压值和电声转换效率随信号频率变化的响应特性进行了初步探索。结果表明,Helmholtz声源的声学特性与扬声器和Helmholtz共振器的相互作用有关,Helmholtz声源的声学阻抗特性主要由Helmholtz共振器决定;扬声器的谐振或Helmholtz共振器的共振能够增强Helmholtz声源的声波辐射能力,可以有效提高声源的电声转换效果;在选定的实验条件下,Helmholtz声源的最大输出声压值约是扬声器的22倍,此时Helmholtz声源的电声转换效率高达113%。
    智能制造
    非稳态云制造服务过程资源异常管理方法
    董元发;吴正佳;杜轩;查靓;袁庆松
    2018, 29(10):  1193-1200. 
    摘要 ( )   PDF (903KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    为降低云制造服务过程中由于云制造资源动态变化导致的服务不确定性,构建了非稳态云制造服务过程管理框架,定义了云制造服务与云制造资源之间的关联约束关系,对云制造资源异常事件进行分类定义并建立了单源、多源制造资源异常事件的传播算法与响应机制,开发了非稳态云制造服务过程管控原型系统。在某钢琴制造企业样机试制云服务过程中进行了原型验证应用,结果表明,所提方法能够对影响服务时效的资源异常事件及时作出响应,具有较好的可行性。
    基于深度置信网络的大数据制造过程实时智能监控
    周昊飞1;刘玉敏2
    2018, 29(10):  1201-1207,1213. 
    摘要 ( )   PDF (822KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    针对基于浅层学习模型的过程监控方法难以对大数据制造过程运行状态进行实时智能监控的问题,提出了基于深度置信网络的大数据制造过程实时智能监控方法。利用灰度图建立大数据制造过程质量图谱,以精准表达其过程的运行状态;构建用于识别大数据制造过程质量图谱的深度置信网络;应用离线训练好的深度置信网络模型对当前监控窗口内的过程质量图谱进行识别,实现大数据制造过程实时智能监控。最后,应用该方法对某注塑件大数据制造过程进行实时质量智能监控,结果表明:所提方法的识别性能明显优于基于主成分分析与BP神经网络、支持向量机的识别模型,能有效应用于大数据制造过程实时质量智能监控。
    流向图在行星齿轮箱故障诊断中的应用
    于军1,2;于德水1
    2018, 29(10):  1208-1213. 
    摘要 ( )   PDF (722KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    针对行星齿轮箱诊断过程复杂和诊断结果准确率低的问题,提出了一种基于流向图的行星齿轮箱故障诊断方法。该方法通过流向图构建算法直观地表示行星齿轮箱的故障诊断知识,利用流向图约简算法删除不必要的征兆属性节点,以简洁的形式表示属性之间的因果关系,利用流向图分类决策算法确定待诊实例的故障类型。仿真和实验结果证明了该方法的准确性和直观性,为行星齿轮箱的故障诊断提供了一种新颖的解决思路。
    大型结构物模块对接新型装置及多缸同步控制
    成思铭;章青
    2018, 29(10):  1214-1219,1226. 
    摘要 ( )   PDF (863KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    针对海洋工程中大型结构物模块三维重载对接的要求,设计了一种新型的重载对接装置,并提出了一种多缸耦合的同步控制方法,从而实现机电一体化;其耦合控制思想为某时刻输入控制器的信号不仅要考虑自己的跟随误差,还应考虑与其相邻两液压缸之间的误差;对耦合器进行设计,由于液压系统具有非线性特性,因此采用模糊PID算法获取耦合系数;通过AMESim和MATLAB联合同步仿真,并将仿真结果同主从同步控制方式进行对比,表明该方法不仅解决了因主从控制产生的位移滞后问题,避免了系统加减速时产生的波动,而且同步控制精度也得到提高。
    基于改进快速扩展随机树算法的双机械臂协同避障规划方法
    陈波芝;陆亮;雷新宇;赵萍
    2018, 29(10):  1220-1226. 
    摘要 ( )   PDF (884KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    提出了一种基于改进RRT算法的双机械臂协同避障运动规划方法。针对静态障碍物对主臂进行避障运动规划,寻找主臂可行路径。将主臂每一时刻的运动位姿视为规划从臂运动时的动态障碍物,为从臂规划可行运动路径。为提高算法的搜索效率,利用节点剪枝择优和设置目标区域的方式使算法快速收敛。在MATLAB程序建模实验的基础上,在ADAMS中进行仿真实验,验证了该算法的有效性和可行性。
    先进材料加工工程
    粉末冶金Ti-22Al-25Nb合金的真空热压烧结工艺
    杨越1;贾建波1;刘文超1;徐岩1;陈晨1;刘鑫刚1;骆俊廷1, 2
    2018, 29(10):  1227-1233,1239. 
    摘要 ( )   PDF (889KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    以气雾化法获得的Ti-22Al-25Nb(at.%)预合金粉末为初始原料,采用真空热压烧结工艺方法制备组织致密、成分均匀的粉末冶金Ti-22Al-25Nb合金。应用有限元软件MSC.Marc对Ti-22Al-25Nb(at.%)预合金粉末的致密化过程进行数值模拟,分析了温度和压力对Ti-22Al-25Nb粉末致密化过程的影响,揭示了粉末相对密度随温度和压力变化的规律,得到优化的烧结工艺参数,以指导热压实验烧结。通过热压烧结实验制备了组织致密、成分均匀的Ti-22Al-25Nb合金,发现1 050 ℃/35 MPa/1 h条件下烧结的合金具有最优的室温和650 ℃高温综合力学性能。
    纤维增强复合薄壳固有特性计算及验证
    周正学1;李晖1;薛鹏程1;吴怀帅1;陈姝瑶2
    2018, 29(10):  1234-1239. 
    摘要 ( )   PDF (764KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    对悬臂纤维增强复合薄壳的固有特性进行了计算及实验验证。针对纤维增强复合薄壳的结构特点,对其进行了理论建模;通过Rayleigh-Ritz法获得了复合薄壳的固有频率和振型结果;以T300碳纤维/树脂基复合薄壳为例,通过实验测试获得了前8阶固有频率和模态振型。验证结果表明求解的纤维增强复合薄壳固有频率计算结果与实验结果的误差在2.2%~9.3%之间,且两种方法获得的振型结果也吻合,验证了所提出的计算方法的正确性。
    基于瞬态传热的含裂缝环形锻件传热模型
    张玉存;田孟奇;李亚彬
    2018, 29(10):  1240-1247. 
    摘要 ( )   PDF (862KB) ( )  
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    针对目前热态锻件存在的裂缝问题,提出了一种基于传热理论的含裂缝锻件传热模型。首先,基于微元体的传热特性,推导满足微元体热平衡关系的导热微分方程,并以瞬时热流量为中介变量,对传热系数、热导率进行了修正。其次,设定环形锻件内外环境边界条件、裂缝有限空间自然对流边界条件,进而建立了多边界条件下含裂缝的热态环形锻件传热模型,利用分离变量法求解该传热模型。最后,应用有限元软件对含不同尺寸裂缝的环形锻件传热模型进行模拟,通过试验验证了仿真分析及传热模型的可行性。
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    工业互联网的体系框架与关键技术——解读《工业互联网:体系与技术》
    夏志杰
    2018, 29(10):  1248-1259. 
    摘要 ( )   PDF (700KB) ( )  
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    2018, 29(10):  1260. 
    摘要 ( )   PDF (129KB) ( )  
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