当期目录

2010年 第21卷 第13期    刊出日期：2010-07-10
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机械基础工程
基于键合图的失谐叶盘系统振动试验方法研究
王艾伦, 黄惠繁
2010, 21(13):  1513-1518. 
摘要 ( )   PDF (4576KB) ( )  
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以适用于多能域系统建模的键合图为工具,提出了一种能应用于复杂叶盘系统动力学特性研究的模拟试验方法,建立了叶盘系统的键合图模型和相应的动力学试验模型,利用该方法在指导叶盘系统动力学模拟试验时,能快速、简便而又直观地得到系统动力学特性研究结果,从而为工程中复杂叶盘系统的动力学研究提供了新的方法和思路。
减小变速器轴承支反力的齿轮位置布局优化
张喜清, 项昌乐, 刘辉
2010, 21(13):  1518-1522. 
摘要 ( )   PDF (3485KB) ( )  
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以减小某车辆动力换挡变速器不同挡位下轴承座处的支反力为目标,对该变速器变速传动部分进行模型简化,建立齿轮位置布局优化的模型;基于变速器各挡位工作时间分配百分比,利用线性加权法构造出可以综合反映变速器各挡位下箱体支反力的综合优化目标函数,选择MATLAB优化工具箱中求解非线性规划问题的fmincon函数进行求解,结果证明该布局优化方法是可行的,可以为变速器齿轮布局的改进设计提供参考。
微小型零件螺纹连接中预紧力的精确控制
宋莎, 王晓东, 罗怡
2010, 21(13):  1523-1527. 
摘要 ( )   PDF (3619KB) ( )  
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针对不同的螺纹副间摩擦力不确定,仅靠提高扭矩的控制精度无法保证预紧力一致性的问题,提出了一种预紧力控制方法——扭矩/时间控制法。该方法基于螺栓弹性变形范围内预紧力与扭矩、转角的关系,根据恒定转速下扭矩随时间变化的斜率关系以及系统的刚度,对每对螺纹副施加不同的拧紧力矩,以提高预紧力的一致性。仿真模拟带碟形弹簧垫圈的螺纹副拧紧螺母的装配过程,按照扭矩/时间控制法进行分析,结果表明,刚度与扭矩斜率比在±0.02%内波动时,预紧力控制精度为2.94%,说明扭矩/时间控制法具有较好的精度。
高速数控机床新型工具系统连接性能研究
周秦源, 周志雄, 任盈晖
2010, 21(13):  1527-1530. 
摘要 ( )   PDF (3033KB) ( )  
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以高速数控机床新型工具系统结构特性为研究对象,通过理论研究、实验研究和数值计算等方法,在准确构建新型工具系统非线性接触有限元模型的基础上,分析和研究了夹紧力、过盈量和旋转速度等参数对其连接性能的影响。研究结果为高速数控机床新型工具系统在实际加工中参数的选取提供了依据和指导。
基于SOM和HMM结合的刀具磨损状态监测研究
吕俊杰, 王杰, 王玫, 吴越
2010, 21(13):  1531-1535. 
摘要 ( )   PDF (3601KB) ( )  
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针对端面铣刀磨损状态的识别问题,提出了基于自组织特征映射神经网络和隐马尔可夫模型结合的方法。该方法对铣削力信号进行预处理和相关特征提取,用自组织特征映射对信号特征矢量进行量化编码,所得码本作为隐马尔可夫模型的输入向量,分别训练三个不同磨损阶段的隐马尔可夫模型来对未知的刀具磨损状态进行监测与识别。实验结果表明,该方法能够对刀具磨损状态进行准确的识别,对自动化生产具有现实意义。
AS41镁合金在不同温度的摩擦学行为
黄伟九, 林强, 郭源君, 张小彬
2010, 21(13):  1536-1541. 
摘要 ( )   PDF (4209KB) ( )  
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研究了AS41镁合金在不同温度时的力学和摩擦学性能及摩擦学机理。研究结果表明：随着试验温度升高,AS41镁合金的抗拉强度和屈服强度降低、延伸率增大;当温度超过150℃时,抗拉强度和屈服强度显著下降。随着载荷增大,不同试验温度的摩擦因数均呈减小趋势,而磨损率则呈增大趋势;随着滑动速度增大,不同试验温度的摩擦因数变化不大,而磨损率则呈增大趋势。在不同载荷和滑动速度下,均呈现试验温度越高,摩擦因数越小,磨损率越大的现象;在试验温度较高时,导致磨损机制由轻微磨损向严重磨损转换的载荷减小。在载荷为50N时,不同温度AS41镁合金的磨损机理分别是：室温时主要为氧化磨损和磨粒磨损,150℃时为剥层磨损和黏着磨损,而200℃时主要为材料塑性变形引起的熔融磨损。
一种多指抓取运动学可行性分析方法
刘玉旺, 周维佳, 王洪光
2010, 21(13):  1541-1547. 
摘要 ( )   PDF (5360KB) ( )  
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基于对多指手运动学、物体和多指手外表面方程的分析,提出了一种判定多指手抓取运动学可行性的新方法。通过选择合理的剖分方式,将三维空间问题转换到二维空间中分析,进而推导了判定抓取干涉的算法,提出了相应的判定准则,最后通过算例验证了所提方法的正确性和有效性。该方法具有通用性较好、计算效率较高的特点,可用于分析不规则形状手指和手掌抓取任意表面形状的物体的可行性问题。
铣削加工磨牙冠的表面粗糙度分析
雷小宝, 廖文和, 张霖, 戴宁
2010, 21(13):  1548-1552. 
摘要 ( )   PDF (3572KB) ( )  
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以口腔修复中具有代表性的磨牙冠为例,对数控加工中影响加工件表面质量的理论因素给予了详细的分析,并结合实际加工条件，选择合适的加工参数加工出实物。用三维形貌仪测量工件的表面粗糙度，并对数值进行分析，结果表明磨牙冠的加工符合设计要求。该分析方法对其他同样复杂的零件的加工具有参考价值。
基于LS-SVM的非线性系统直接逆模型控制
胡良谋, 曹克强, 李小刚, 徐浩军, 董新民
2010, 21(13):  1553-1556. 
摘要 ( )   PDF (3136KB) ( )  
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针对非线性系统逆模型建立难的问题,提出了基于最小二乘支持向量机(LS-SVM)的非线性系统逆模型辨识建模的方法,在此基础上,提出了基于LS-SVM的非线性系统直接逆模型控制的方法。仿真试验结果表明,采用LS-SVM建立的非线性系统逆模型具有很高的建模精度和较强的泛化能力,基于LS-SVM的直接逆模型控制方法的控制效果好,简单易行,从而验证了这两种方法的有效性和先进性。
面向动态订单的产品BOM模型构建与求解方法研究
程好秋, 费少梅, 张树有
2010, 21(13):  1556-1561. 
摘要 ( )   PDF (4200KB) ( )  
参考文献 | 相关文章 | 计量指标
为了快速响应客户订单定制要求,提出了一种面向动态订单的产品BOM模型构建方法。该方法首先根据客户性能需求与零部件实例的关系,设计了相关度矩阵,计算出理想的产品零部件;其次根据主要需求参数,从数据库中检索出可选配置产品;最后利用效用函数,求解出与客户订单需求相似度最大的产品。该模型的实际应用表明,它不仅能快速配置出订单型BOM,还有利于提高产品设计的效率和质量。
基于Multi-Agent的快速扩散制造资源的优化配置
杨柳, 郭宇, 安波
2010, 21(13):  1562-1567. 
摘要 ( )   PDF (1277KB) ( )  
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在快速扩散制造模式下,为确保能够快速准确地找到合适的扩散制造资源,设计并实行了基于Multi-Agent的柔性结构来支持扩散制造资源的发现和选择,探讨了扩散制造资源优选模型、各Agent之间的协商协议以及信息交互协议,并在JADE平台上开发了一个具体系统,进行了实例验证。
 
 
信息技术
飞机结构件拓扑不固定特征的自动识别
闫海兵, 李迎光, 韩雄
2010, 21(13):  1567-1571. 
摘要 ( )   PDF (2503KB) ( )  
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针对飞机结构件特征拓扑不固定而无法有效建立预定义特征库的问题,提出了一种基于层的特征识别算法。算法在总结飞机结构件特征拓扑不固定特点的基础上,利用其拓扑面具有方向性和层次式分布的特点,以层作为特征识别的基础,通过层的识别和组合获得飞机结构件拓扑不固定特征。该算法以添加虚边的方式处理层的相交,以此来解决特征的相交问题,并依据特征中层的关联关系产生符合加工工艺的特征解释。基于CATIA V5开发的特征识别系统已在某大型航空企业中得到应用。
基于小波分析和SVM的控制图模式识别
吴常坤, 赵丽萍
2010, 21(13):  1572-1576. 
摘要 ( )   PDF (3540KB) ( )  
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为提高控制图模式尤其是混合控制图模式的识别精度,提出了基于小波分析和支持向量机（SVM）的控制图模式识别方法。该方法通过对工序质量特征数据进行小波包分解,提取低频逼近序列和各频带能量信息,并以此作为SVM分类器的输入,分别识别控制图模式中的趋势信号、阶跃信号和周期信号,最后通过合并这些信号以确定控制图的模式。通过仿真实验的验证,表明该方法相比传统的控制图模式识别方法,具有较好的识别精度。
机械基础工程
共晶界面复合陶瓷刚度的尺度效应
倪新华, 刘协权, 李宝峰, 钟国辉, 赵磊, 孙涛
2010, 21(13):  1577-1581. 
摘要 ( )   PDF (3708KB) ( )  
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首先应用四相模型法确定了棒状共晶体内的有效应力场和柔度增量张量的隐性表达式;然后利用Taylor展开得到共晶体弹性常数的解析表达式,共晶体为横观各向同性,有5个独立的弹性常数;最后将棒状共晶体看作具有随机方位的横观各向同性夹杂,将棒状共晶体边界处的基体颗粒看作球形的各向同性夹杂,对共晶复合陶瓷的刚度进行了预报。结果表明,共晶复合陶瓷的弹性模量和泊松比对纤维夹杂直径具有明显的尺度效应。
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石英微流体器件制备仪的研制与实验研究
穆莉莉, 丽雅, 章维一
2010, 21(13):  1581-1585. 
摘要 ( )   PDF (3602KB) ( )  
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为获得良好微流动特性的耐高温透明微流体器件,设计了一种制备石英玻璃材质的透明微流体器件的多功能制备仪。利用玻璃材料加热到热熔融状态可进行塑形的特点对石英玻璃毛细管进行拉制、锻制、开孔、焊接,制备出微米级的微针、微管道、微三通等微流体器件。在样机上进行了基于温度、拉力二因素的实验,分析了各参数对微流体器件几何尺寸的影响。该仪器结构简单、成本低廉、功能多样化。
基于概率加权矩的无模型抽样
赵新攀, 吕震宙, 张峰
2010, 21(13):  1586-1590. 
摘要 ( )   PDF (485KB) ( )  
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为了提高可靠性分析的精度,提出了一种改进的基于概率加权矩的无模型抽样方法。该方法同时以样本的概率加权矩和经验分布函数为约束条件来产生大样本,从而保证了目标样本局部统计信息和全局统计信息与原始观测样本信息的一致。所提方法还对目标样本初始点的选择方法进行了改进,使得目标样本能更快收敛于真解。数值算例验证表明,在拟合经验分布函数时,基于概率加权矩的无模型抽样在局部统计信息、全局统计信息的一致性以及收敛速度方面均优于传统的无模型抽样。
高速运行条件下静压气浮导轨摩擦力分析
李鹏飞, 刘宏昭, 陈洪波, 余守旗
2010, 21(13):  1590-1593. 
摘要 ( )   PDF (607KB) ( )  
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以静压气浮导轨为研究对象,对导轨气浮块底部气体压力的二维分布规律及影响摩擦力的因素进行了理论分析。在气浮块气膜受力分析的基础上,推导了单孔和多孔矩形气浮块底部气体压力的二维分布方程、气浮导轨摩擦力方程,获得了速度与摩擦力之间的关系。以三坐标测量机为实例进行仿真,结果表明高速运行条件下静压气浮导轨的摩擦力降低了三坐标测量机的定位精度,且其对系统运动速度的影响不可忽略。
立式轧环机传动机构力学分析和优化设计
汪小凯, 华林
2010, 21(13):  1594-1597,1604. 
摘要 ( )   PDF (3408KB) ( )  
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以立式轧环机传动系统为对象,建立了有限元分析的实体模型。应用ANSYS/LS-DYNA分析了传动系统在极限工况下的应力随时间分布变化情况,结果表明,轴叉头的尖角处应力较大,中间球体的应力呈中心对称分布。应用ANSYS优化设计模块和参数化程序语言APDL对输入轴进行了优化设计,使其质量减小31.3%,应力下降57.9％,刚度提高40.37％。分析结果为立式轧环机传动系统的设计制造和应用提供了技术依据。
航天电连接器的空间环境效应和失效模式分析
高亮, 陈文华, 刘娟, 周升俊, 卢献彪
2010, 21(13):  1598-1604. 
摘要 ( )   PDF (4519KB) ( )  
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从卫星对某型电连接器的功能要求和电连接器在轨运行时所面临的空间环境出发,分析了电连接器的空间环境效应和相应的失效模式。首先,分析了电连接器在轨工作时面临的应力;然后,分析了这些应力对电连接器的电性能、密封性能和电磁屏蔽性能的影响,以及由此导致的失效模式。分析表明:几乎每一个空间环境因素都能对电连接器的性能造成影响而导致电连接器失效;电连接器在空间环境综合作用下的失效模式十分复杂,有的空间环境因素会同时导致多种失效,而不同的失效模式之间会形成竞争失效甚至相关失效。
弓丝弯制机器人运动轨迹规划
杜海艳, 贾裕祥, 张永德, 刘怡
2010, 21(13):  1605-1608. 
摘要 ( )   PDF (2811KB) ( )  
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介绍了基于Motoman UP6的弓丝弯制机器人的轨迹规划方法,弓丝弯制机器人的主要作业目的是弯制口腔医学临床使用的对错颌畸形进行矫正的矫正弓丝。根据矫正弓丝的实际形状要求,确定了在笛卡儿空间内的机器人轨迹规划方法,并选取合适的点位控制节点,插入相应的控制操作。控制节点的选取和分布决定了轨迹规划的合理性,同时也直接关系机器人作业的效率,通过限定弯制最大偏差研究了机器人控制节点的选取方式,并编写了节点计算程序。
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材料工程
区间不确定多目标优化算法在薄板冲压成形中的应用研究
李方义, 李光耀, 李洪周, 崔付刚
2010, 21(13):  1609-1613. 
摘要 ( )   PDF (2125KB) ( )  
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提出一种薄板冲压成形不确定多目标优化方法,该方法将冲压成形中的摩擦因数作为不确定参数,采用区间描述,以厚度不均最小和起皱最小为目标函数,以压边力和拉深筋阻力作为设计变量。基于非线性区间数值规划将不确定多目标优化问题转换为确定的多目标优化问题。采用Kriging近似模型提高优化效率,基于多目标遗传算法和序列二次规划算法的混合优化算法取得Pareto解集。应用算例说明了该算法的有效性。
电极力对差厚异质高强钢点焊质量的影响
梁彩平, 田浩彬, 刘晓航
2010, 21(13):  1614-1617. 
摘要 ( )   PDF (821KB) ( )  
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针对某车型地板梁差厚异质钢板点焊过程中存在的焊接质量差、飞溅现象严重等问题,研究运用伺服焊枪焊接时,恒定电极力及变电极力对异质高强钢焊接强度的影响规律。研究结果表明,电极力是影响高强钢点焊质量的重要因素,但在焊接过程中采用变化的电极力对异质高强钢质量的影响并不显著。研究结果为伺服焊枪电极力控制在高强钢点焊方面的研究提供参考。
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车辆工程
汽车碰撞事故判断与新型碰撞吸能装置控制系统研究
曹立波, 唐明福, 蒋彬辉, 白中浩, 陈缓, 丁海建
2010, 21(13):  1618-1623. 
摘要 ( )   PDF (1652KB) ( )  
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通过实车试验研究发现,紧急制动时车辆加速度信号与其他工况有明显区别,可利用车辆的加速度信号识别驾驶员的紧急制动行为以预测碰撞事故。因此,基于制动加速度和移动窗积分算法,研制了一种可用于主被动结合新型碰撞缓冲吸能装置的自动控制系统。实车试验表明,该系统能够有效识别驾驶员的紧急制动行为并预测碰撞事故,能向主被动结合新型碰撞缓冲吸能装置发出正确的触发指令,且工作稳定。
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基于实时调度与图分割的汽车网络结构设计研究
王跃飞, 韩江洪, 张建军, 彭浩
2010, 21(13):  1623-1626,1637. 
摘要 ( )   PDF (603KB) ( )  
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为满足多网段结构汽车网络设计需要,分析了网络中消息传输的调度机制,推导出了网络可调度判定条件;以该判定条件为网络实时性约束条件,把网络结构设计转化为子图划分问题,给出了汽车网络结构设计的优化模型;将小生境和自适应策略引入到遗传算法中,建立了该模型求解的小生境自适应遗传算法。实例应用证明了该方法的可行性,它不仅可以降低网段间数据传输的负载量,而且可以确保网络消息传输的实时性。
车身“精细”碰撞仿真的三维应力应变网格映射方法
胡斯博, 胡平
2010, 21(13):  1627-1631. 
摘要 ( )   PDF (3469KB) ( )  
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针对“精细”碰撞模拟中引入应力和应变分布这一问题,以一步逆成形有限元方法为基础,提出了一种快速有效的三维应力应变网格映射方法,采用该方法能够在碰撞模拟中更真实反映冲压成形残余应力和应变效应。使用LS-DYNA软件建立了移动壁障与某车的侧面碰撞仿真模型,并以其主要吸能装置B柱为例,验证了该方法能够准确有效地在碰撞模拟中引入成形零件的应力应变空间分布。碰撞模拟结果表明：不同冲压因素对B柱耐撞性的贡献略有差异,应力分布对其吸能效果影响最大。因此在“精细”碰撞仿真过程中,更应考虑引入应力的三维因素。
双侧电传动履带车辆小半径转向控制策略
陈泽宇, 张承宁, 李军求, 武小花
2010, 21(13):  1632-1637. 
摘要 ( )   PDF (1413KB) ( )  
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分析了双侧电传动履带车辆的小半径转向理论,研究了在给定两侧电机力矩的情况下的转向特性,结果表明原地起步小半径转向工况可以分为三个阶段,第一阶段为固定转向半径的加速转向,第二阶段降半径转向,第三阶段为固定转向半径的匀速转向;有初速的小半径转向工况在转向初期转向半径从无穷大迅速降低并达到稳定值,之后的变化特性便与原地起步转向完全相同。在理论分析的基础上,设计了小半径转向控制策略,在MATLAB/Simulink中进行了转向动力学仿真,表明转向控制策略有效。
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