当期目录

2010年 第21卷 第9期    刊出日期：2010-05-10
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机械基础工程
汽车链滚子元件的高速多冲抗力研究
王淑坤, 冯立, 孟繁忠
2010, 21(9):  1009-1013. 
摘要 ( )   PDF (15097KB) ( )  
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通过台架和道路行驶试验,利用扫描电镜微观分析了汽车链在正常服役条件下的失效形式。试验结果表明:汽车链传动中滚子元件的失效形式主要表现为冲击疲劳破坏,并伴有疲劳点蚀、磨粒磨损现象。根据试验结果,探讨了合理选择滚子零件的材料及热处理工艺、合理设计滚子的成形工艺和外廓形状等措施,以提高汽车链的抗多冲疲劳断裂和耐磨损的能力。
分形理论在齿轮接触应力分析中的应用研究
陈奇, 赵韩, 黄康, 徐顺
2010, 21(9):  1014-1017,1057. 
摘要 ( )   PDF (4249KB) ( )  
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综合研究齿面间的宏观因素和微观因素对齿轮接触面间的应力状态的影响,建立轮齿齿面间的应力分析与计算分形模型,该模型能准确计算齿面的接触应力,并能解决微线段齿轮内接触的应力计算问题。分析了各参数对模型计算结果的影响趋势,给出了一对渐开线齿轮接触强度计算的三种理论方法对比分析,结果证明了分形理论应用于齿轮接触强度计算的有效性。
三坐标测量机测端动态有效作用直径影响因素分析
张梅, 费业泰, 盛立
2010, 21(9):  1018-1021. 
摘要 ( )   PDF (3023KB) ( )  
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在对三坐标测量机测端动态有效作用直径影响机理分析的基础上,构建了加法模型和乘法模型,通过对两种模型进行比较分析发现:考虑自变量交互效应的加法模型较好地反映了移动速度、触测速度和逼近距离对测端动态有效作用直径的影响。模型结果表明:移动速度越大,有效作用直径越小;触测速度偏离其最优值越多,有效作用直径就越大;逼近距离越大,有效作用直径越小。
分散剂在电火花小孔加工中的作用机理及试验研究
曹明让, 杨胜强, 李文辉, 杨世春
2010, 21(9):  1022-1024,1039. 
摘要 ( )   PDF (4378KB) ( )  
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从研究水分散剂的分散机理入手,分析研究了水分散剂对电火花小孔加工的排屑、加工速度和加工质量的影响。通过电火花小孔加工中采用自来水工作液和分散剂工作液的加工效果对比,发现在电火花小孔加工的水基工作液中加入一定比例的分散剂后,不仅使电火花小孔加工的加工速度提高、电极相对损耗降低,而且有效脉冲数增加,二次放电数明显减少,工具电极作用端和被加工孔的锥度变小,加工质量提高。
高低双速走丝电火花线切割工艺试验研究
王振兴, 刘志东, 程国柱, 魏为, 徐安阳, 张艳
2010, 21(9):  1025-1029. 
摘要 ( )   PDF (5785KB) ( )  
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阐述了高低双速走丝电火花线切割机的设计概念、实现方式和特点。通过一次高速走丝大能量切割、多次单向低速走丝切割并加大电极丝张力等措施,与高速走丝多次切割（中走丝）方式进行了对比试验。结果表明高低双速走丝的切割精度、腰鼓形均比中走丝切割方式有明显改善,而表面粗糙度值则略有提高。
一种改进的齿轮多体系统动力学模型
刘雷
2010, 21(9):  1029-1033. 
摘要 ( )   PDF (4121KB) ( )  
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运用多体动力学理论建立了齿轮多体系统模型,该模型由可沿圆周转动的轮齿、弹性单元和齿轮本体组成,轮齿和齿轮本体虽然仍是刚体,但它们以转动弹簧-阻尼器相连接。采用了迟滞接触力模型分析轮齿间的啮合,为了验证该模型,分别以该模型、有限元模型和其他文献的模型研究单对渐开线直齿圆柱齿轮的啮合过程,对比分析表明:该模型的计算结果更接近于有限元方法,非常适用于齿轮系统的多体动力学分析。
聚晶金刚石的Nd:YAG激光切割与电火花线切割损伤分析
吴煜, 张高峰
2010, 21(9):  1034-1039. 
摘要 ( )   PDF (11536KB) ( )  
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采用近红外Nd:YAG激光切割方法与电火花线切割方法进行了聚晶金刚石（polycrystalline diamond compacts,PDC）切割加工实验,并分别利用细砂纸打磨、金刚石微粉抛光以及王水腐蚀等表面处理方法对试件进行了表面处理,通过扫描电镜显微观察与拉曼光谱分析等方法对试件进行了显微观察与分析。经分析发现:尽管近红外Nd:YAG激光切割速度较快,然而因脉宽较大导致热损伤大,加工表面存在明显的残留层,而且金刚石与硬质合金层界面存在明显的裂纹;电火花线切割表面质量好于激光切割加工,但金刚石界面处存在材料过量去除现象,而且切割速度比近红外激光切割加工小得多。为获得较好的PDC切割质量与切割效率,需采用脉宽更短的Nd:YAG激光或紫外激光。
 
一种泵、马达双用火炮随动系统负载仿真策略研究
王红平, 曹国华, 王振宏, 赫赤
2010, 21(9):  1040-1045. 
摘要 ( )   PDF (4470KB) ( )  
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基于目前双联液压马达/泵的工作方式提出一种新型的泵、马达双用工作方式,以模拟火炮随动系统在实际不同运行过程中的各种负载情况。建立了泵、马达工作状态的数学模型,研究了基于干扰观测器和非线性PID控制器的电液模拟加载控制方法,有效地抑制了干扰力矩,提高了系统的跟踪性能。仿真结果表明:泵、马达双用控制策略能够有效地模拟各种力矩,且在观测器补偿与PID控制器并用控制时能够取得较好的载荷谱跟踪性能。
一种基于制造过程信息传播关系网的生产进度提取和跟踪方法
鄢萍, 王东强, 陈国荣, 刘飞, 赵静
2010, 21(9):  1046-1052. 
摘要 ( )   PDF (5358KB) ( )  
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针对定制型企业生产进度提取和订单跟踪困难的问题,建立了一种基于复杂网络的制造系统网络模型——制造过程信息传播关系网（information spreading relationship network in manufactory process, ISRNMP）,该网络由任务分派网、任务完成反馈网、纯粹信息传递网互联和交织而成。首先定义了一种描述ISRNMP节点之间关系的数据结构,用于描述任务分派网、任务完成反馈网、纯粹信息传递网的生成机制;其次定义了基于ISRNMP的任务完成率和任务完成不确定性来描述制造任务的完成情况;基于上述定义,给出了ISRNMP的演化算法,并在此基础上推导出了基于网络节点的生产进度的提取方法。实例证明该方法可有效地解决定制型企业从微观到宏观全过程的订单进度提取和跟踪困难的问题（即既能解决单个生产工人、工段的进度获取,又能解决整个生产系统的进度跟踪问题）。
 
基于微粒群算法的柔性流水车间调度优化
周辉仁, 唐万生, 魏颖辉
2010, 21(9):  1053-1057. 
摘要 ( )   PDF (3328KB) ( )  
参考文献 | 相关文章 | 计量指标
为了有效地解决柔性Flow-shop调度问题,提出用改进的微粒群算法进行求解,给出了一种能够保证个体合法性的编码方法;提出速度的计算公式采用自适应惯性权重和收缩因子相结合的方法。最后以某汽车发动机厂金加工车间的生产调度实例进行仿真,比较结果表明该算法的效果较好。
信息技术
轴承故障动态检测的迭代交叉信息熵方法
丁建明, 林建辉, 尹燕莉, 杨强
2010, 21(9):  1058-1061. 
摘要 ( )   PDF (3434KB) ( )  
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将小波包变换和迭代交叉信息熵有机结合,从检测信号信息量差异性的角度出发,提出一种设备故障动态检测的新方法。该方法的核心是动态选取时间相邻的两帧振动信号,对两帧信号作小波包分解得到等频宽的分解信号,计算分解信号不同时间段的能量,得到信号的尺度分段时间能量矩阵,以尺度分段时间能量矩阵作为一种信息的划分,计算两帧信号的迭代交叉熵,用熵值来表征信号的差异性而检测出故障。检测实例验证了该方法的有效性,检测的实时性好、准确性高。
货车焊接结构疲劳寿命预测系统开发与关键技术
李向伟, 王剑, 黄永生, 兆文忠, 于连友
2010, 21(9):  1061-1065. 
摘要 ( )   PDF (3480KB) ( )  
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基于AAR、BS、IIW、ASME等疲劳分析标准,研发了铁路货车焊接结构疲劳寿命预测专用软件。软件被规划为Verity法、结构应力反求法等7个核心模块,并协同网络数据库系统及通用标准支持系统,构成了软件系统的关键要素。软件中嵌套了基于网格不敏感结构应力技术和主S-N曲线数学模型的最新Verity方法;推导了基于AAR标准的反求结构应力解析式,定义了载荷作用强度及结构损伤因子的数学表达;运用SQL-Server、Access数据库及 ADO技术实现了网络数据库支持。最后以钳夹车四轴焊接转向架为例,证明了该软件系统的有效性及实用性。
集装箱装船顺序问题的启发式算法研究
朱明华, 范秀敏, 程奂翀, 何其昌
2010, 21(9):  1066-1070. 
摘要 ( )   PDF (3717KB) ( )  
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针对集装箱堆场快速、高效装船作业的实际需求,结合集装箱码头作业状况深入分析了倒箱产生的原因。基于给定的堆场集装箱堆存状态和集装箱装船配载图,研究堆场集装箱装船顺序确定问题,提出了一种以最小化倒箱量为目标的集装箱装船顺序的启发式算法,建立了基于规则的改进策略。最后用实例证明了算法的准确性和实用性,能够为集装箱码头装船作业提供决策依据,从而提高其作业效率和服务质量。
基于粒子群优化的电磁离合器模糊控制研究
吴晓刚, 王旭东, 余腾伟, 张宇
2010, 21(9):  1071-1077. 
摘要 ( )   PDF (5060KB) ( )  
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针对车辆起步过程中应用传统模糊控制存在的精度不高、自适应能力有限等问题,提出了应用粒子群算法优化模糊控制器量化因子的方法。优化的量化因子随环境变化以及负载变化实时跟踪模糊控制器的参数变化,使得模糊控制器的鲁棒性和控制精度都得到了提高。仿真与实验结果表明,在车辆起步过程中,与传统的模糊控制算法相比基于粒子群优化的模糊控制算法能够在减小冲击度的同时有效减小滑摩功,具有较为理想的起步效果。
机械基础工程
规则波作用下起重船吊重动力学仿真
王学林, 尤心一, 胡于进
2010, 21(9):  1077-1082. 
摘要 ( )   PDF (3993KB) ( )  
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在考虑吊重空间摆动和船体运动的耦合以及流体动力学效应、波浪力、锚索的非线性恢复力等条件下,建立了锚泊起重船动力学模型。分析了起重船在规则波作用下吊重的摆动特征,当外部波浪频率趋近于吊重特征频率时,吊重会发生大的晃动。比较了船舶在理想简谐运动条件下与在规则波条件下吊重的摆动特征。分析结果表明:作用在船体上的非线性载荷对船舶和吊重的运动影响比较明显。
螺旋槽干气密封系统非线性动力学行为分析
丁雪兴, 张伟政, 俞树荣, 韩明君, 杜兆年
2010, 21(9):  1083-1087. 
摘要 ( )   PDF (3630KB) ( )  
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建立了轴向振动下气膜-密封动环系统动力学模型,利用Maple程序求解了轴向振动方程,获得了螺旋槽结构参数响应的振动相轨图、Poincaré映射图和时间历程图,进而分析了螺旋槽干气密封系统非线性动力学行为。研究结果表明:在特定的螺旋槽结构参数范围内存在着振动混沌现象,通过选择合理的螺旋槽结构参数可以控制混沌,为干气密封动态优化设计提供了理论基础。
多体动力学模型的Modelica语言建模
刘俊, 黄运保, 陈立平, 王启富
2010, 21(9):  1088-1093. 
摘要 ( )   PDF (4240KB) ( )  
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对Adams多体模型结构及Modelica模型的转换方法进行了研究。对多体动力学模型结构及建模方式进行分析,根据Adams多体模型结构设计了对应的Modelica多体模型结构。研究了Adams多体模型各组件包含的信息,以及与Modelica模型的异同,提出了各多体组件的转换方法。最后给出了多体模型转换验证实例与结果。该研究有助于提高多领域仿真系统的多体建模效率及与传统多体系统的兼容性。
灰色模型在不确定性疲劳寿命预测中的研究
龙双丽, 聂宏, 王旭亮
2010, 21(9):  1093-1097. 
摘要 ( )   PDF (3451KB) ( )  
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考虑影响疲劳寿命因素的不确定性,应用灰色理论进行疲劳寿命预测。提出了基于线性GM(1,1)模型和非线性灰色Verhulst模型预测构件疲劳寿命的新方法。利用试验数据进行分析和计算,结果表明:基于传统Miner方法的疲劳寿命预测误差为61.4%;基于线性GM(1,1)模型的预测误差为24.1%;基于非线性灰色Verhulst模型的预测误差降低到17.5%。基于灰色模型预测的结果均偏向安全,说明灰色模型在不确定性疲劳寿命预测中具有较好的预测精度和潜在的工程实用价值。
液压挖掘机上车结构参数与液压缸摩擦力参数辨识
龚文, 王庆丰
2010, 21(9):  1098-1100,1105. 
摘要 ( )   PDF (2765KB) ( )  
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在液压挖掘机上车机械臂的动力学分析基础上,提出利用液压缸平稳低速运行时的动力学特性建立与摩擦力无关的挖掘机臂动力学模型,并运用该模型通过离线辨识确定臂的结构参数。基于经典摩擦力模型建立液压缸的辨识模型,通过在线辨识实验得到了液压缸的摩擦力参数,为深入研究液压挖掘机的动力学特性、建立可靠的系统仿真模型及实现臂运动的精确控制提供了依据。
基于构型演变和李群理论的2T2R型四自由度并联机构型综合
范彩霞, 刘宏昭, 张彦斌
2010, 21(9):  1101-1105. 
摘要 ( )   PDF (3346KB) ( )  
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基于构型演变和李群理论提出一类2T2R型四自由度并联机构型综合的系统方法。将6R平面机构某构件两端的R副替换为U副,并添加2条具有六自由度的支链SPS,演变成一个空间并联机构2RRU2SPS;运用李群理论,综合出等效支链,构造一类2T2R型四自由度并联机构。对一种新型2RPU2SPS机构,运用单开链法进行自由度的计算和主动副的选取,结果表明所提出的型综合方法正确可行。
 
金刚石串珠绳锯切温度的理论研究
国宁, 黄辉, 徐西鹏
2010, 21(9):  1106-1110. 
摘要 ( )   PDF (3565KB) ( )  
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针对金刚石绳锯的长锯切弧区及大断续比的加工特点,参考已有的大切深断续磨削温度模型的研究成果,利用移动热源法,建立了金刚石绳锯加工弧区的温度场理论模型。推导出在均布热源和三角形热源作用下的绳锯加工弧区理论温度场。研究结果表明:金刚石绳锯加工弧区内温度呈波动上升趋势;随绳锯转速和进给速度增大,锯切弧区的温度呈上升趋势;断续比值增大,锯切弧区温度随之上升。
发动机进气系统声学性能动态优化设计
岳贵平, 张义民
2010, 21(9):  1111-1114. 
摘要 ( )   PDF (2870KB) ( )  
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基于管道声学理论,提出了发动机进气系统噪声仿真方法——噪声仿真简易法。首先,应用噪声仿真简易法,进行发动机进气系统声学性能的试验设计分析;其次,通过多项式拟合,获得主要阶次噪声的响应面表达式;最后,经过设计参数优化,确定最优设计参数。通过发动机进气系统声学性能动态优化设计,能够迅速准确地获得进气系统声学性能优化信息,可为进气系统声学性能设计提供定量依据。
材料工程
响应面法与遗传算法相结合的注塑工艺优化
孙宝寿, 吴真繁, 陈哲
2010, 21(9):  1115-1118. 
摘要 ( )   PDF (2853KB) ( )  
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应用田口方法进行试验设计,应用计算机辅助工程技术对注塑成形过程进行了分析,建立了注塑成形工艺参数与翘曲度关系的代理模型——响应面模型,对模型进行了验证研究,将响应面法与遗传算法相结合进行了注塑工艺参数优化。结果表明,响应面模型是准确可靠的,将响应面法和遗传算法相结合,可有效提高运算速度和优化效率。
可变管径绕弯模具弯管的理论与实验研究
温彤, 陈霞, 裴春雷
2010, 21(9):  1119-1122. 
摘要 ( )   PDF (2894KB) ( )  
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针对传统的一副绕弯模具只能弯制一种外径管材的限制,提出了一种通过调节弯曲型槽的形状而实现在一副绕弯模具上弯制多种外径管材的思路。利用数值模拟与实验研究了不同外径管材在该可变管径绕弯模具上进行弯制时的变形特点,以及不同型槽和弯曲角度对管材弯曲截面形状和壁厚变化的影响。研究表明,通过合理调节绕弯模具的型槽形状,完全能够在同一副模具上弯制具有不同外径且满足质量要求的管件。
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车辆工程
基于DMC-PID串级算法的起步离合器MAP图控制
黄智明, 张建武, 鲁统利, 向玉德, 刘金刚
2010, 21(9):  1123-1128. 
摘要 ( )   PDF (4262KB) ( )  
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分析了机械式自动变速器(AMT)车辆起步时离合器的接合过程。以降低起步冲击度和减小离合器滑摩功为目标,由油门开度、发动机转速、怠速目标转速以及一轴转速等参数提出了起步离合器MAP图控制策略。采用DMC-PID串级预测控制算法对离合器位置进行了动态跟踪,充分发挥了DMC算法的超前预测性、强鲁棒性以及PID控制算法的抗干扰能力。在上海华普AMT样车上进行了起步离合器道路试验,所提出的起步离合器MAP图控制策略得到了成功应用。
汽车双质量飞轮扭振减振器性能仿真分析与匹配
王登峰, 宋继强, 刘波
2010, 21(9):  1128-1133. 
摘要 ( )   PDF (4342KB) ( )  
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通过三维实体建模、试验和计算获取的所研究车型动力传动系动力学参数,分别建立了动力传动系在怠速和行驶工况下的扭转振动仿真分析模型,分析了双质量飞轮扭振减振器对动力传动系固有特性及强迫振动响应特性的影响,并对双质量飞轮扭振减振器的主要性能参数进行了设计匹配,该项研究为双质量飞轮扭振减振器的设计匹配提供了参考。
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