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2019年 第30卷 第20期    刊出日期：2019-10-25
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机械基础工程
钛合金深窄槽可控振动辅助电解加工试验研究
王峰1,2;赵建社1;刘鼎明1;范延涛1;田宗军1
2019, 30(20):  2395-2402. 
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为提高TB6钛合金深窄槽电解加工精度,基于电场仿真分析方法,研究了不同加工方式深窄槽侧壁电流密度和电化学溶解速度分布规律,并采用工艺试验方法对持续进给、振动进给、脉冲与振动耦合3种加工方式进行对比研究。试验结果表明：振动频率和持续进给速度固定时,提高振幅能够显著降低槽宽标准差,提高深窄槽加工一致性；持续进给速度相同时,脉冲与振动耦合的平均槽宽和槽宽标准差均较小,加工精度更高。采用脉冲与振动耦合加工方式,深窄槽入口处平均槽宽为2.62 mm,沿深度方向平均槽宽为2.73 mm,入口处槽宽标准差为0.05 mm,沿深度方向槽宽标准差为0.03 mm。
考虑结合面因素的模台振动系统动态特性
宜亚丽1;向健1;刘达1;甄红卫2;金贺荣1
2019, 30(20):  2403-2411. 
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为提高混凝土振动密实性与均匀性，着眼于流水生产线中振动台当前振动系统设计，将结合面作为影响因素，用以分析振动子系统间的运动趋势。基于Simulink将振动系统离散为四自由度串联振动系统，建立理论响应模型，分析振动子系统位移响应幅值随面压变化规律，汇总36组振动子系统相邻振幅差率。基于Workbench对模台振动系统进行谐响应分析，理论计算结果与仿真值最大误差为13.3%。基于振动子系统邻近振幅差率值较小，同时混凝土的振幅符合极限幅值的参数选取原则，从中选择3组结合面压力作为工况参数，进行预制构件生产制备，对制品外形几何尺寸进行测量，并进行加载试验，预制构件性能满足行业验收标准，从而为混凝土预制构件生产设置合理工况参数提供了参考。
轴交角误差对内齿轮刮齿加工精度的影响分析
吴震宇1;王思明1;赵大兴1;李佗普2;邓应诚2
2019, 30(20):  2412-2423. 
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针对内齿轮刮齿加工过程中，由于轴交角误差的存在而影响齿轮加工精度的问题，为了提高刮齿机的加工精度，首先建立了无进给、刀具进给和工件进给三种运动方式下刀具与工件之间的运动学模型；其次，通过分析不同轴交角误差方向下刀具和工件之间的相对运动关系，研究了内齿轮齿廓加工误差的产生机理；然后，通过建立多因素耦合关系模型，分析了不同轴交角误差方向对刮齿加工误差的影响程度，获得了最佳的轴向进给方式和轴交角误差方向；最后，通过样机试切实验验证了理论分析的有效性，样机满足6级加工精度要求。
DN63位移随动式超高压比例插装阀的建模
张晋1,2,3;薛雄伟1;寇成浩1;姚静1,3;孔祥东1,3;李昊4
2019, 30(20):  2424-2430,2438. 
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以DN63位移随动式超高压比例插装阀为研究对象，考虑摩擦力与伺服阀阀口流量，对其先导部分与主阀部分进行机理建模。通过分析压力和温度变化引起的油液密度和黏度的变化规律来修正机理模型参数，从而提高模型的准确性。利用Simulink对模型进行仿真和试验测试,结果显示两者基本一致，从而验证了模型的正确性。
乏油环境下不同掺杂GLC膜的摩擦学行为
李迎春1,2;邹春生1;邱明1;庞晓旭1;程蓓1
2019, 30(20):  2431-2438. 
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利用磁控溅射技术制备了类石墨碳膜(GLC)、掺杂金属Cr的类石墨碳膜(GLC/Cr)及掺杂WC的类石墨碳膜（GLC/WC），考察了不同掺杂物对薄膜结构及其在乏油环境下摩擦学性能的影响。结果表明：掺杂Cr、WC使GLC薄膜中sp2键结构含量增加，促进了GLC膜的石墨化，降低了GLC薄膜的硬度及弹性模量；在乏油环境下，3种薄膜的摩擦因数相差不大，但表现出不同的抗磨损能力，其磨损寿命由高到低依次是GLC/Cr、GLC、GLC/WC。研究结果为提高航空发动机主轴轴承在超常工况下的寿命和可靠性提供了理论和试验依据。
甚高频共振式脉冲源放电蚀除
王锋;张勇斌;刘广民;王卿;袁伟然;胡波
2019, 30(20):  2439-2446. 
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针对传统微细电火花脉冲电源普遍存在的放电频率低、脉宽较大、纳米级高效蚀除能力难以日益提高的问题，设计出了一种基于电路共振原理的甚高频微能脉冲源,该脉冲源可产生放电频率55 MHz、电压峰峰值220 V的开路电压波形，电压脉宽可压缩至9.1 ns。进行了不同开路电压下的放电实验，获得了各实验条件下的放电波形。实验结果证明所设计的甚高频微能脉冲源具有良好的加工工艺性能。
基于齿向修形的航空渐开线花键副抗微动磨损研究
薛向珍1;霍启新1;郑甲红1;陈曦2;秦利云2
2019, 30(20):  2447-2455,2479. 
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分析了航空渐开线花键副轴向载荷的分布规律,建立了其微动磨损量预估流程,提出了一种航空渐开线花键副齿向修形方法。研究结果表明：不同扭转刚度、剪切模量、剖面抗扭模量、结合长度时，花键副沿轴向的载荷均增大；修形前后的花键副微动磨损量均随载荷循环次数的增加而增大；修形后，轴端花键齿接触区域的最大磨损量为51 μm，轴中间接触区域的最大磨损量为96μm，轴末端接触区域的最大磨损量为78 μm。
基于多字典-共振稀疏分解的脉冲故障特征提取
王霄1,2;谢平1;郭源耕1;武鑫1;江国乾1;何群1
2019, 30(20):  2456-2462,2472. 
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针对信号共振稀疏分解(RBSSD)方法中因字典单一导致其在处理低信噪比信号时存在分解不完全，以及因参数繁多选取困难而使其在实际工程中存在应用局限的问题，提出了多字典-共振稀疏分解(MD-RBSSD)方法。该方法在RBSSD调Q字典的基础上添加了Symlet8字典和正弦字典，通过对RBSSD分解后的低共振分量进行再次分离来实现对故障脉冲的增强提取。同时，引入相关峭度指标对提取结果进行量化评价，以验证分解结果的可靠性。算法仿真、实验分析和工程实例结果均表明，与传统RBSSD方法相比，所提出的MD-RBSSD方法能够更加准确有效地提取故障冲击成分，降低了RBSSD参数选择的难度，从而增加了RBSSD方法在工程领域的适用性。
智能制造
基于改进关联规则的卸船机故障预测模型
叶永伟;程毅飞;赖剑人;任设东
2019, 30(20):  2463-2472. 
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为使桥式抓斗卸船机安全稳定运行，针对大量监测数据利用率低、故障诊断不及时等问题，提出了基于兴趣度关联规则的卸船机故障预测模型方法。采用传感器监测和时域分析方法获取卸船机运行参数空间，利用聚类离散算法将监测数据根据其属性值域离散为非线性聚类区间，获取卸船机关联规则组，提取状态数据关联维的权重系数，构建状态监测数据关联规则指向性特征约束函数模型，通过预测模型中关联规则状态的改变实现故障预测。实验结果表明，该方法能有效表征卸船机运行状态监测的关联内部特征信息，实现对卸船机故障类别的预测，降低卸船机故障发生的频率。
基于多向波前法的岛屿孔洞修补
李松;马聪聪;陆帆;曹菁菁;周勇
2019, 30(20):  2473-2479. 
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针对现有孔洞修补算法对复杂孔洞修补效果差的问题，提出了一种适用于岛屿类孔洞修补的新型多向波前法。首先检测孔洞边界与岛屿边界并对其进行预处理，以孔洞边界与岛屿边界为波前，插入顶点与三角面填充孔洞；然后对新增顶点与新增三角面进行合理性检验；最后根据法矢与曲率调整新增顶点，使其最大程度拟合原有曲面特征。实验结果验证了所提算法的可行性和有效性。
拟人腕关节机构的动载协调分配优化
李研彪1,2;王林1,2;罗怡沁1,2;徐梦茹1,2;郑航1,2
2019, 30(20):  2480-2488. 
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针对拟人腕关节机构，提出了一种动载协调分配优化方法。基于拉格朗日方法和虚功原理建立动力学模型，推导了机构的动力学性能评价指标和力映射性能评价指标;采用加权求和法定义了综合性能评价指标，并通过Dijkstra算法得到了性能最优的运动轨迹;考虑时间、能耗、平稳性，采用遗传算法求解得到最优的广义时间;数值算例验证了该优化方法的可行性。
基于A*算法和人工势场法的移动机器人路径规划
王洪斌1;郝策1;张平1;张明泉1;尹鹏衡1;张永顺2
2019, 30(20):  2489-2496. 
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针对复杂非结构化环境下移动机器人的路径规划问题，提出了将全局与局部规划算法相融合的路径规划方法。首先，对传统A*方法进行了有效的改进，新的A*算法能够完成机器人的路径规划任务，利用二次A*搜索方法得到了优化后的路径点，缩短了移动机器人的行驶路径。进一步，动态切点法可以有效地对已规划路径进行平滑处理；然后，综合考虑路径和环境的情况，采用改进的人工势场方法对移动机器人进行了局部路径规划，通过增设虚拟子目标的方法解决局部极小值问题，利用自适应步长调节算法对移动机器人的步长进行了动态优化；最后，针对不同场景，利用数值仿真将该算法与传统算法进行比较，结果表明该算法在不同环境路径规划的问题上具有一定的先进性和优越性。
面向混批加工的装夹方案选择与线平衡集成优化方法
张恒;李爱平;傅翔;邵焕;刘雪梅
2019, 30(20):  2497-2504. 
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针对一类多种箱体类同族零件混批加工的装夹方案选择与线平衡问题，提出一种集成优化方法。考虑操作优先关系和生产线产能约束，以节拍、夹具种类、平衡率和整线平滑系数为优化目标，分析了不同装夹组合下的各零件生产指标。引入多零件批量比重系数，并采用改进遗传算法对模型进行求解。最后，以某企业两缸体混批生产线为例，验证了该方法的有效性和高效性。
工程前沿
航空发电机风阻实验及匹配冷却风扇设计
赵彦辰1;王掩刚1;刘汉儒1;秦江平2;张荣荣2
2019, 30(20):  2505-2511,2519. 
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为研究航空发电机匹配风扇设计的实用性方法，通过相应的实验装置，对某型航空发电机进行了风阻特性实验。通过强迫通风实验测得发电机不同状态下的风阻、流量及温升，根据实验结果及该发电机设计要求，利用正交设计方法设计出一种宽弦、大转折角、高稠度的轴流冷却风扇，同时设计了特殊的扩张轮毂结构，以进一步提高冷却性能。对加装设计风扇的发电机进行实验，验证了该风扇适用于该发电机冷却系统的高压差、小流量工况。
基于试验设计方法的双级CNG减压阀结构改进
彭育辉1;吴智洲1;黄育鹏1;雷祥雨2
2019, 30(20):  2512-2519. 
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通过构建某车用双级CNG减压阀各个腔体的仿真分析模型，获得了影响出口压力响应过程稳定性的8个影响因子。采用试验设计方法对上述影响因子进行敏感度分析，并对影响最显著的3个因子的对应结构进行改进。通过构建的减压阀工作测试平台进行结构改进前后减压阀的对比试验，结果表明：改进后的减压阀在小流量工况下的流量特性的稳定性能提高了25%，输出压力特性的稳定性提高了80%；在大流量工况下的流量特性的稳定性能提高了50%，输出压力特性的稳定性提高了77.8%。
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2019, 30(20):  2520. 
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