中国机械工程

刘昌华, 骆广进, 何卫, 胡旭晓

2010, 21(06): 631-635.

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以某主轴系统为研究对象,用热网络法建立了该主轴系统的热平衡方程组;针对主轴系统的结构件、轴承转速、冷却液温度等给定的工况建立了热阻、功率损失、对流传热的计算模型;通过MATLAB求解热平衡方程组,计算出主轴系统的稳态温度场分布;考虑了轴承转速、冷却液温度、润滑剂黏度大小对主轴系统中关键节点温度的影响,为该主轴系统的瞬态热分析提供了有效的初始条件。

金属橡胶环和磁悬浮阻尼器对磁轴承转子系统不平衡振动的影响

谢振宇, 牟伟兴, 窦忠才, 黄佩珍

2010, 21(06): 635-638.

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在磁悬浮轴承柔性转子系统中同时引入金属橡胶环和磁悬浮阻尼器,通过理论计算和系统高速旋转实验分析了金属橡胶环和磁悬浮阻尼器对系统不平衡振动的影响。研究结果表明：在一定范围内,转子在第一阶弯曲模态频率处的振动随金属橡胶环刚度和阻尼的变化而明显改变;同时引入金属橡胶环和磁悬浮阻尼器可显著减小转子在前两阶弯曲临界转速运行时的振幅,有助于简化磁轴承的控制策略,保障系统安全稳定的运行。

基于自适应最优邻域的散乱点云降噪技术研究

梁新合, 梁晋, 郭成, 曹巨明

2010, 21(06): 639-643.

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在分析已有滤波技术的基础上,计算点的法向矢量和法向局部方差。采用与法向局部方差有关的自适应角度阈值的截断函数限制邻域点的选择,获得与表面特征有关的自适应最优邻域;采用改进的三边滤波方法实现法向矢量滤波和位置滤波。实验验证了该方法的可行性,与其他滤波方法相比,该算法能更有效地保持细节特征,同时获得光顺的离散表面。

复合地层中掘进的盾构机刀盘动态驱动转矩研究

张凯之, 余海东, 来新民

2010, 21(06): 643-647.

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复合地层掘进扭矩载荷突变是造成盾构机掘进过程中堵转停机的直接原因,考虑盾构机刀盘驱动变频调速电机特性、转矩传递过程中齿轮啮合刚度及齿侧间隙等非线性因素,建立冗余驱动的盾构机刀盘切削系统机电耦合动力学模型;针对典型复合地层地质条件,对盾构机在上软下硬地层掘进过程中刀盘驱动转矩动态特性进行仿真分析。结果表明,在软土体积百分比为70%复合地层中,掘进扭矩载荷显著高于50%软土百分比复合地层;盾构机在由50%软土百分比地层掘进进入70%软土百分比地层过程中,刀盘驱动电机负荷瞬间增大,甚至超出其工作极限,电机无法稳定工作,容易导致堵转发生,该结果可以部分解释我国昆明上公山隧道施工中频繁出现堵转事故的原因,为盾构机复杂地质条件下顺应性设计提供指导。

激光冲击处理发动机叶片的固有频率测试

邹世坤, 曹子文, 杨贺来

2010, 21(06): 648-651.

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对叶片激光冲击处理工艺的质量保证技术进行了研究,选择叶片固有频率变化值作为冲击处理质量的表征参数,提出了一种高效、实时、无损的发动机叶片激光冲击强化质量检测新方法。建立了频率测试的试验装置,可以检测工件在激光冲击强化处理时的固有频率改变,实验结果表明：一阶、二阶固有频率随着激光冲击次数的增多而增大,以此作为检测指标对激光冲击强化处理的质量进行判断。

用于驾驶机器人的车速跟踪多机械手协调控制方法

陈刚, 张为公, 龚宗洋, 孙伟

2010, 21(06): 651-655.

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提出一种用于驾驶机器人的车速跟踪多机械手协调控制方法。建立了驾驶机器人车速跟踪多机械手/腿控制模型,在此基础上设计了驾驶机器人车速跟踪协调控制器,通过油门/离合器协调控制器实现了车辆的平稳起步和平顺换挡,通过发动机/制动器切换控制器实现了驾驶机器人对给定车速的准确跟踪。实车试验结果表明,提出的方法能合理地协调控制驾驶机器人的油门、制动、离合机械腿和换挡机械手,

实现对目标车速的跟踪控制,驾驶机器人完全能够代替试验人员进行各种汽车试验。

超高压压缩机及管线系统的振动分析与控制

李峰, 王德国, 刘录, 赵杰

2010, 21(06): 656-659.

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针对石化企业中超高压压缩机及管线系统普遍存在振动大、噪声污染严重的问题,根据振动特性方程,运用参数化的设计思路建立了在役超高压压缩机及管线系统一体化的有限元分析模型,并依据现场测试数据修正参数化模型,复原振动现场;同时进行了系统动力特性分析,提出了振动控制的优化方案。方案实施后管线振动能量分布趋于均匀,振动位移大幅减小,说明这种建立在一体化模型基础上的有限元分析方法是进行超高压压缩机及其管线系统振动控制改造的有效方法。

基于贝叶斯理论的结构系统可靠性优化设计

贺向东, 聂超

2010, 21(06): 660-662.

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提出一种新的可靠性优化设计方法来解决小样本可靠性优化设计问题。首先用贝叶斯理论进行结构可靠性预测,给出贝叶斯可靠度的概念;然后建立贝叶斯可靠性优化设计的数学模型,提出贝叶斯可靠性优化设计的数值方法。数值算例验证了所提方法的有效性和正确性。

精密丝杠副摩擦力矩波动及滚珠冲击的试验研究

康献民, 傅卫平, 王大承, 王建生, 马俊

2010, 21(06): 663-667.

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为了研究滚珠丝杠副摩擦力矩波动及滚珠冲击的影响因素,对不同型号的丝杠摩擦力矩波动与滚珠的冲击响应进行了测试分析,结果表明：摩擦力矩的波动频率与滚珠对返向器的冲击频率之间存在频率相等、相位滞后的对应关系;丝杆转速的増大使得返向器内前后滚珠间速度差减小,滚珠进出滚道的加速度冲击响应与丝杠转速呈相反趋势;预紧力的大小对丝杠的冲击有较大的影响。

基于分级自适应技术车身结构多参数大规模问题快速计算方法研究

雷飞, 韩旭

2010, 21(06): 668-671,689.

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提出一种基于分级自适应技术的车身结构多参数大规模问题快速计算方法。该方法可以在保证数值稳定性的基础上得到较高的计算精度;在单元水平上对结构的刚度矩阵进行参数化分解,得到显式表达的参数化有限元格式;将该有限元格式通过事先构造的近似子空间进行缩减,得到快速计算模型。通过对比贪婪算法和直接正交法在构造近似子空间上的数值计算特性,提出分级自适应子空间构造技术。该计算方法是减基法在结构分析领域的扩展,可以大幅度提高多参数条件下大规模问题反复计算的效率。

面向设备维护联盟的知识安全管理研究

郭建文, 于德介, 刘坚, 曾威

2010, 21(06): 672-679.

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为使维护联盟中的知识资源能够在权限的约束下共享,结合基于上下文的安全管理和知识管理技术,提出了基于维护业务上下文的访问控制(MBCBAC)模型。与传统的基于角色的访问控制(RBAC)模型相比,MBCBAC模型以维护业务上下文作为访问控制的授权中介来实现业务驱动的知识安全管理,通过维护知识空间来实现知识对象粒度上的访问控制。基于MBCBAC模型构建的知识安全管理组件已成功应用于某e-维护联盟的知识管理系统中。

钣金零件反求数据分层处理算法研究

唐先智, 刘飞, 李绪武

2010, 21(06): 679-682.

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针对钣金零件在反求过程中由于变形而引起的扫描点云杂乱层叠现象,提出了一种新的点云层叠处理算法,将层叠点云沿同一个方向切片,找到合适的起始位置,构建最优化的二维多边形曲线,通过曲线构建曲面,将点云分成两部分以有利于层叠点云的处理,减小所构建模型的形状误差。将该算法应用到某汽车底盘的层叠点云处理中,应用结果证明该算法是有效的。

振动切削过程表面轮廓的高阶谱特性研究

陈丙三, 黄宜坚, 蔡奇志

2010, 21(06): 683-689.

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针对振动切削过程中振动信号非平稳性特点,将三谱切片分析方法与自回归模型相结合,提出自回归三谱切片的加工工件表面特征评估方法。采集不同铣削用量下的铣削加工工件的表面轮廓信号,分析不同状态下的三谱切片特征,提取铣削非线性力学系统特征的信号幅值和频率曲线,得到不同铣削用量对表面粗糙度的影响结果。通过对Q235A钢的表面轮廓信号进行分析,表明利用三谱切片能够很好地分析振动与表面粗糙度之间的因果关系。

基于多重相关特征质量损失函数的并行公差设计

彭和平, 刘晓军, 蒋向前

2010, 21(06): 690-693,697.

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基于多变量质量损失函数,推导了多重相关特征产品的质量损失与有关零件工序公差的函数关系,建立了基于制造成本-质量损失的并行公差设计的优化综合模型,其目的是寻求制造成本和质量损失之间的平衡,以实现相关特征产品的设计公差与工序公差并行优化分配,达到提高产品质量和降低成本的目的。圆锥齿轮装配的并行公差设计实例验证了所提方法的有效性。

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超声振动辅助电火花微小孔加工中超声参数对加工效率的影响

胡建华, 汪炜

2010, 21(06): 694-697.

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利用研制的超声振动辅助电火花微小孔加工系统进行加工试验,研究了超声波激励电压的频率、幅值、脉宽与脉间对复合加工微孔的影响。为了考察加工效果,与传统电火花微孔加工试验进行了对比。试验结果表明,超声能显著改善极间工作液的循环,占空比为1/2时加工效率最高,超声激励电压、激励频率与加工时间成浴盆曲线关系,合理选择超声波参数可以有效提高加工效率。

基于载荷-强度干涉模型的零件可靠性分析

高鹏, 谢里阳

2010, 21(06): 698-702.

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分析了随机载荷大小对强度退化的影响,提出考虑强度退化和载荷作用次数的可靠度计算模型。该模型通过计算当量载荷,将随机载荷作用下的强度退化过程等效为确定性载荷作用下的退化过程,得到零件可靠度与载荷作用次数的关系,在此基础上,通过分析不同载荷出现次数与时间的关系,得到多个载荷共同作用下零件可靠度随时间的变化规律。

微细电解加工的过程检测及精度控制

张朝阳, 毛卫平, 陈飞, 王耀民

2010, 21(06): 702-706.

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超短脉冲微细电解加工时,极间加工间隙很小,加工过程的稳定性是影响加工精度的重要因素。在所建立的加工控制系统中,采用两步短路对刀法精确定位电极初始间隙,利用霍尔电流传感器实时检测平均加工电流,动态控制电极的进给运动速度,从而保持不同加工条件下稳定加工的最小加工间隙。进行了微细结构的电解加工试验,通过检测加工过程的状态,保证了加工的稳定性,实现了线宽只有25μm的微细结构加工。

一种基于形状的机械零件模型检索方法

王家乐, 姜波

2010, 21(06): 707-710.

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分析了经典D2形状描述符的原理。针对经典D2描述符的不足,提出利用三维模型面片的法向量方向分布特征构造一个具有旋转不变性的形状描述符N2,并用一种相关反馈算法将N2描述符和D2描述符组合起来以获得更好的检索准确度。该方法充分利用了机械模型自身的特点,实验表明其检索准确性显著高于经典D2描述符,同时具有良好的计算效率。

基于LS-SVM的传感器阵列多维信号智能提取方法研究

孙林, 杨世元

2010, 21(06): 711-714,720.

摘要 ( )

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传感器阵列可同时对多个信号进行测量,而对多个输入信号进行解耦和并行提取是其关键。提出一种基于最小二乘支持向量机(LS-SVM)的传感器阵列输入信号逆向提取智能方法,该方法基于结构风险最小化,能够逼近任意复杂的非线性关系且泛化能力强。仿真试验表明,该方法具有拟合精度高、运算速度快、容易实现等优点,适用于对传感器阵列多个输入信号进行解耦和并行提取。

Plug-in混合动力汽车能量管理策略全局优化研究

张博, 李君, 高莹, 杨成宏, 尹雪峰

2010, 21(06): 715-720.

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应用动态规划全局优化算法,针对并联式Plug-in混合动力汽车在不同行驶里程下的能量管理策略进行了全局优化研究。结果表明：车辆的行驶里程小于55km时应使用电动机为主的能量管理策略,当车辆的行驶里程大于55km时应使用发动机为主的能量管理策略;在动态规划最优控制下,车辆行驶里程为55km时整车经济性能最佳,行驶里程小于110km时整车平均等价油耗为2.7L/100km,相对于原型车经济性提高了近58%。

白车身质量块安装点动刚度分析与优化

高云凯, 汪翼, 林典, 余海燕

2010, 21(06): 721-724.

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建立了某A级车白车身的有限元模型,对白车身的各质量块安装点分别进行动刚度分析,得到质量块安装点的源点加速度响应（IPI）曲线,并且判断出动刚度相对较小的频率段。通过对IPI曲线峰值产生原因进行分析,分别选择尺寸优化和拓扑优化的方法对质量块安装点的动刚度进行优化。结果表明,采用尺寸优化和拓扑优化的方法进行优化设计可提高质量块安装点的动刚度。

四轮独立驱动电动汽车等转矩转弯试验及滑动率分析

马雷, 赵云, 王连东, 赵明慧, 杨志安, 李宁

2010, 21(06): 725-728.

摘要 ( )

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针对研制的四轮独立驱动电动试验样车4WID EV,建立了稳态转向动力学模型。按等转矩模式分配四轮驱动力,进行了不同条件下的转弯试验。采用坐标网格法测绘了样车的行驶轨迹,得到了四轮转弯半径及整车转弯半径的变化情况。转弯试验揭示出驱动轮存在滑动,推导了滑动率的计算公式,并分析了转向轮转角及车速对滑动率的影响规律。结果表明,采用等转矩模式分配四轮驱动力,各轮间存在相互拖拽现象,从而产生功率内循环。

多学科优化设计在热成形车架轻量化中的应用

胡朝辉, 成艾国, 钟志华

2010, 21(06): 728-732.

摘要 ( )

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采用最优拉丁方试验设计方法进行样本数据设计,采用移动最小二乘响应面方法构建白车身扭转刚度、白车身关键区域强度、整车正碰多学科系统的近似模型。利用连续二次规划优化方法对此近似模型进行优化,将热成形板的前中后大梁厚度、大梁内部加强板厚度作为设计变量,在满足正碰设计要求、白车身强度刚度要求的同时,显著减小了车架的质量。 

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多工步制造过程的变异流研究进展

张志胜, 何博侠, 史金飞, 刘国良, 张佳阳, 刘飏

2010, 21(06): 733-741.

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总结多工步制造过程中变异流理论相关研究的成果。阐述变异流理论研究的起源,并将该理论的发展过程划分为两个阶段：多种技术的探索和发展阶段;统一理论的形成和完善阶段。基于状态空间模型的变异流理论利用状态空间法,把产品的质量特征和过程参数联系起来,以描述质量特征变异在各个工步中的传递过程,该理论能有效解决复杂多工步制造过程的传感器布局、制造质量诊断、制造过程优化等系统设计和制造监控中的质量控制问题。最后,结合变异流研究发展趋势,指出变异流理论有待解决的四个重要问题。

模型驱动的复杂产品系统设计建模综述

刘玉生, 蒋玉芹, 高曙明

2010, 21(06): 741-749.

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复杂产品系统的功能复杂性与设计分布性大大增加,基于文件的系统工程已越来越不能满足复杂产品系统设计时建模的要求,模型驱动的系统设计建模方法正成为学术界和工业界关注的重点。由于该问题本身的难度,模型驱动的复杂产品系统设计建模仍然存在许多不足与问题。从模型驱动的角度出发,对面向复杂产品系统设计的建模语言进行了分析;对现有的四种模型驱动的复杂产品系统建模方法进行了较为全面的分析与评述。对模型驱动的复杂产品系统设计建模存在的不足与问题进行了分析与讨论,并探索给出其可能的发展方向。

ELID镜面磨削加工技术研究进展

尹韶辉, 曾宪良, 范玉峰, 朱勇建, 唐昆

2010, 21(06): 750-755.

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在线电解修整(ELID)镜面磨削技术作为一种低成本高效率的超精密镜面加工技术,广泛应用在现代超精密加工领域中。综述了ELID镜面磨削技术的历史发展和研究现状,介绍了该技术的加工机理和镜面形成过程,重点讨论了在不同条件下几种不同ELID镜面磨削的形式,最后就该技术的深入研究工作作了展望并指出了产业化推广需要解决的问题。

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