当期目录

2010年 第21卷 第14期    刊出日期：2010-07-27
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机械基础工程
一种基于位置同步的非连续卷绕进给方法
陈建魁, 尹周平, 熊有伦
2010, 21(14):  1639-1642. 
摘要 ( )   PDF (2921KB) ( )  
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针对非连续进给工况下柔性基材输送系统对定位精度的需求,提出了一种基于位置同步控制方法的四轴卷绕进给策略。该方案采用两套视觉系统对柔性基材间歇进给工况中的定位误差进行监测和反馈,并运用迭代、同步计算的方法保持4台卷绕电机的进给位置指令的同步,最后通过可编程多轴控制卡协调实现对多轴卷绕系统的非连续精确定位进给控制。实验设备的运行数据表明,该控制方法可以较好地实现柔性基材非连续进给中的精确定位,满足RFID封装设备中天线基材输送系统的精确进给需求。
基于振动响应场的结构形状优化方法研究
臧献国, 于德介, 姚凌云
2010, 21(14):  1643-1646. 
摘要 ( )   PDF (2791KB) ( )  
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建立了基于有限元网格的参数化形状优化模型,提出一种基于振动响应场的结构形状优化方法,以控制结构振动。该方法选取一组振动峰值处的振动响应场作为结构形状参数化模型的向量场,用一组向量场的线性组合定义修改区域的形状优化函数,以振动响应场的系数为设计变量,结合遗传算法优化结构形状以减小结构振动。研究了外部激励下的结构形状优化。数值算例表明该方法可以有效控制结构振动。
一种带附加气室的空气悬架剪式座椅振动特性理论分析
刘委, 朱思洪, 王家胜, 朱星星
2010, 21(14):  1647-1650. 
摘要 ( )   PDF (2892KB) ( )  
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将带有附加气室的空气弹簧应用于一种剪式座椅中,建立了该空气悬架座椅系统运动微分方程,推导出了系统的等效垂向刚度、等效阻尼系数、固有频率及阻尼比的计算公式,分析了该空气悬架座椅系统的影响因素,并以ContiTech公司的SK37-6型膜式空气弹簧和HY-Z04型剪式座椅为例,计算出了不同簧载质量、不同节流孔开度条件下系统的等效刚度、等效阻尼系数及固有频率,分析了其变化规律。研究结果表明,随着节流孔开度的增大,系统的固有频率逐渐减小;可以通过调节节流孔开度的大小,改变系统的固有频率,以适应不同的驾驶员体重和路况,进一步改善座椅的乘坐舒适性。
基于有限元法的楔环参数概率约束优化
杜宏伟, 姚进, 羊海涛
2010, 21(14):  1651-1654. 
摘要 ( )   PDF (2931KB) ( )  
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提出有限元概率约束优化设计综合方法,采用Monte Carlo方法模拟随机输入变量分布来进行楔环非线性有限元接触分析,以最小二乘法拟合设计区间的输出响应面,利用一次二阶矩法将概率约束转化为确定性约束进行楔环优化设计。计算结果表明,在满足强度及刚度可靠度指标的条件下,楔环厚度减小40%,取得满意的优化效果。
 
燃气轮机齿轮耦合转子系统动力学特性分析
李国云, 秦大同
2010, 21(14):  1655-1660. 
摘要 ( )   PDF (4359KB) ( )  
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为了降低燃气轮机齿轮转子系统不平衡响应,采用了耦合转子动力学方法对系统进行分析评价,在考虑齿轮啮合及轴承动力特性系数的基础上,利用传递矩阵法分别建立了两单轴转子的弯曲振动分析模型,推导了人字齿轮耦合单元的传递矩阵,应用整体传递矩阵建立了人字齿轮转子系统的弯扭耦合振动分析模型,对某燃气轮机齿轮-转子-轴承系统进行了振动特性分析。通过数值计算与分析,获得单轴转子以及齿轮耦合转子的不平衡响应。研究结果表明,该齿轮耦合使转子系统不平衡响应增大,同时传动系统的工作转速远离临界转速,系统处于安全稳定状态。
新型Hy-Vo齿形链异型导板的设计与实验研究
孟繁忠, 曲绍朋, 宋婷婷
2010, 21(14):  1660-1663. 
摘要 ( )   PDF (3018KB) ( )  
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在分析导板对新型Hy-Vo齿形链装配与受力影响的基础上,提出可以通过合理设计导板形状及参数的方法有效补偿链条的装配间隙。分析研究了在拉伸过程中不同形状导板的伸长变化量,提出了蝴蝶状导板的设计方法,并通过实验验证了蝴蝶状导板能够使链条在承受较小拉力作用下有效补偿装配间隙,使销轴与工作链板充分接触、共同承载,从而改变新型Hy-Vo齿形链的受力状态。研究结果证明了新的设计方法的合理性,为导板的设计提供了重要依据。
 
滚珠丝杠副转速对摩擦力矩波动影响的分析与测试
康献民, 傅卫平, 王大承, 王建生, 马俊
2010, 21(14):  1664-1668. 
摘要 ( )   PDF (3618KB) ( )  
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根据赫兹接触理论分析了丝杠副滚珠接触的弹性变形量以及由弹性变形所造成的弹性势能。对滚珠进入丝杠滚道的受力过程进行了分析,认为滚珠进入滚道所引起的摩擦力矩变化的波动量与丝杠转速有关,当滚珠速度小于临界速度时,丝杠的摩擦力矩波动较大;当滚珠速度大于临界速度时,丝杠的摩擦力矩波动呈减小趋势。实验数据验证了丝杠在不同速度下摩擦力矩波动随转速变化的分析结果。
6-CRS并联机器人机构及其位置分析
车林仙, 何兵, 程志红
2010, 21(14):  1669-1675. 
摘要 ( )   PDF (4773KB) ( )  
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提出一种新型6-CRS广义Stewart并联机器人机构,建立了其几何模型。应用螺旋理论分别分析了以圆柱副中的转动和线性移动作为主动输入的合理性,研究了相应的机构位置正反解问题。为提高差分进化算法(DE)的寻优效率,将其改进为自适应逃逸差分进化算法(AEDE),可有效克服早熟收敛并提高计算精度。建立了以转动输入为主驱动的机构位置正解非线性方程组,并应用AEDE求其解;推导了以移动输入为主驱动时的位置正解封闭表达式。数值实例表明,AEDE能快速求出以转动输入为主驱动时的全部高精度位置正解,并通过位置反解验证了位置正解的正确性。
双质量飞轮的弧形弹簧角刚度计算及优化设计
 
陈德民, 黄正, 凌超, 孙伟
2010, 21(14):  1676-1682. 
摘要 ( )   PDF (5240KB) ( )  
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针对汽车传动系扭转振动的减振问题,根据某C级轿车性能参数,通过推导并运用弧形螺旋弹簧的角刚度公式,提出了以角度为主要变量的弧形螺旋弹簧优化设计方法;考察了双质量飞轮各参数对传动系统固有特性的影响,并通过仿真,分析了在典型工况下各参数对减振效果的影响;设计了适合该型车的双质量飞轮式扭振减振器,建立了仿真模型,通过扭振仿真对所设计的双质量飞轮进行了分析;最后,在实验台上进行了扭振减振测试实验,结果表明减振效果达到了设计要求。
基于形状记忆高分子材料的产品主动拆卸设计方法研究
刘志峰, 李新宇, 张洪潮
2010, 21(14):  1682-1686. 
摘要 ( )   PDF (3488KB) ( )  
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介绍了形状记忆高分子材料（SMP）的形状记忆机理,给出了基于SMP的主动拆卸结构设计方法,并提出了SMP主动拆卸结构在产品设计中的应用准则。利用这些设计方法和准则对遥控器产品进行重新设计,对比试验表明,基于SMP设计的遥控器的拆卸效率比改进前明显提高,比应用记忆合金主动拆卸结构的产品成本大幅降低。
制造业的新理念——闭环产品生命周期管理
王旭, 李文川
2010, 21(14):  1687-1693. 
摘要 ( )   PDF (1117KB) ( )  
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针对传统产品生命周期管理的不足,引入了闭环产品生命周期管理的概念。讨论了闭环产品生命周期管理的内涵、运作机制和研究内容,建立了闭环产品生命周期管理的技术体系框架,并对其关键技术、核心功能和典型应用进行了阐述。在分析国内外对闭环产品生命周期管理研究现状的基础上指出了当前研究与实践中的不足以及未来发展趋势。
基于灰色理论的制造任务分配服务研究
张卫, 潘晓弘, 田景红, 祝勇, 张勇
2010, 21(14):  1694-1697,1703. 
摘要 ( )   PDF (3498KB) ( )  
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通过对制造服务中产品制造任务和企业制造资源的定义以及基于物料清单的数据流分析,建立了一种智能化制造任务分配模型。该模型基于ASP模式,采用移动Agent技术构建,包含制造任务静动态分配和分配策略。利用灰色理论设计了制造任务分配Agent,建立了评价指标量化表,采用层次分析法确定了评价指标的权重系数,并利用灰色关联度进行了求解。通过具体实例的应用,表明了采用灰色分析优化的制造任务分配策略的可行性和优越性。
变胞机构的构态变换矩阵与运动副方位变胞
李树军, 戴建生
2010, 21(14):  1698-1703. 
摘要 ( )   PDF (4241KB) ( )  
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针对邻接矩阵不能用于运动副方位变胞的问题,构建了一种描述变胞机构结构拓扑和构型演化的构态变换矩阵。该矩阵提供了运动链连接状况、运动副类型和运动副方位特征信息,使各类运动链都可应用该构态变换矩阵进行描述。给出了基于该构态变换矩阵的运动副方位变胞的基本原理和方法。首先构造平面运动链的构态变换矩阵,然后构造对应的带有消极自由度的平面运动链的构态变换矩阵,进而改变矩阵中某些运动副的轴线方位,构造出变胞后的运动链的构态变换矩阵,最后根据构态变换矩阵的拓扑信息,构造对应的机构结构简图,实现运动副方位变胞。实例表明,给出的构态变换矩阵结构简单,便于构造,信息量大;提出的变胞方法便捷可行。
装备自主维修保障技术体系研究
徐玉国, 刘冠军, 邱静, 苏永定
2010, 21(14):  1704-1708. 
摘要 ( )   PDF (1298KB) ( )  
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针对装备维修保障系统在精确性与复杂性方面的特点,提出了装备自主维修保障技术体系的研究思路。在分析装备维修保障需求与发展的基础上,概括了装备自主维修保障体系的框架结构、运行特点与技术体系结构,总结了装备自主维修保障系统的核心是装备故障预测与维修保障网络结构,并分别从维修保障网络建模与分析、维修保障行为触发与响应策略、维修决策优化以及维修保障资源网络的动态重构与资源配置方面对其技术体系进行了分析。
基于多刚体动力学和规则协调的汽车EPS与ASS建模与控制
王其东, 秦炜华, 陈无畏
2010, 21(14):  1709-1714. 
摘要 ( )   PDF (4560KB) ( )  
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应用多刚体系统动力学理论,建立了装备电动助力转向和主动悬架系统的整车多刚体动力学模型。并根据转向和悬架两个系统之间的运动耦合关系,分别设计了EPS和ASS各子控制器,以及基于规则的中央控制器,对子系统监督和协调。在MATLAB下对整车的平顺性和操纵稳定性进行了仿真,结果表明多刚体模型运用在汽车底盘集成控制研究中是方便可行的;采用的控制策略有效改善了车辆的平顺性和操纵稳定性。
飞机起落架高强度钢内螺纹冷挤压成形金属流动规律研究
缪宏, 左敦稳, 张敏, 汪洪峰
2010, 21(14):  1714-1718. 
摘要 ( )   PDF (3882KB) ( )  
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研究了飞机起落架内螺纹冷挤压成形过程,并通过对材料的金相分析,得到了牙顶、牙侧和牙底三个位置沿层深的组织变化规律。结果表明,牙顶处金属材料受到丝锥棱齿的压力相对较小,并且金属流向牙顶两侧上方的区域时受到的阻力最小;牙底部分受到丝锥棱齿的压力最大,因此,其变形最大,形成拉长纤维组织的密度也最大。同时,挤压过程中材料硬度和强度显著增加,而塑性和韧性出现下降,产生加工硬化现象,这大大提高了冷挤压内螺纹的表面质量和机械强度。
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基于公共光学基准的大尺寸空间角度测量误差研究
姚江伟, 张国雄, 裘祖荣, 胡文川, 李杏华
2010, 21(14):  1718-1721. 
摘要 ( )   PDF (2994KB) ( )  
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根据所提出的基于公共光学基准的大尺寸空间的角度测量原理,提出了相应的测量系统的精度设计方法、测量系统主要器件位姿误差的检测与调整方法,并提出了测量准确度的评定方法;借助水平仪的监测,在大尺寸空间内建立标准角度并对其进行测量,实现了对测量准确度的评定。
 
卵形非圆锥齿轮传动特性研究
林超, 侯玉杰, 冉小虎, 丘华
2010, 21(14):  1722-1725,1731. 
摘要 ( )   PDF (3659KB) ( )  
参考文献 | 相关文章 | 计量指标
针对相交轴间的变速比运动,提出了一种新型卵形非圆锥齿轮传动形式。从齿轮啮合原理的角度,建立了卵形非圆锥齿轮节锥面的啮合坐标系,推导了传动比、位移等的计算公式;分析了偏心率对移动量、转角关系、节锥接触母线摆动关系、周期性等运动特性的影响;并进行了相应的实验研究。通过理论分析与实验研究,获得了卵形非圆锥齿轮传动的运动规律及变化关系,验证了卵形非圆锥齿轮传动的特性。
材料工程
振动摆动辗压成形实验分析
蔡改贫, 姜志宏
2010, 21(14):  1726-1731. 
摘要 ( )   PDF (4086KB) ( )  
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为了验证对振动摆动辗压成形所作的理论分析的正确性,在确定摆辗力检测方法的基础上,结合成形工艺参数和振型参数,采用正交试验法设计了实验方案,并分别得到了不同实验参数条件下摆辗件单位面积上的变形抗力及其变形特征;分析了振型参数(频率和振幅)和工艺参数(摆头转速、每转进给量和成形温度)对摆辗件成形时间和变形抗力的影响;同时,还分别将普通摆辗件和振动摆辗件的形状、实际摆辗件和有限元模拟件的变形特征进行了对比。实验分析与比较表明,与普通摆辗相比,振动摆辗的成形力小、成形时间短、成形质量高,且所取得的实验结果与理论分析及其有限元模拟结果一致。
6061铝合金杯形件挤压成形模拟分析及实验研究
董洪波, 王高潮, 常春
2010, 21(14):  1732-1735. 
摘要 ( )   PDF (3177KB) ( )  
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以6061铝合金杯形挤压件为研究对象,分别使用Deform-3D及MSC.Superform软件构建三维和二维弹塑性有限元模型,预测成形缺陷,分析了缺陷产生的机理并提出了提高模拟精度的方法,并进行了实验验证。结果表明,几种规格的铝合金杯形件均存在成形缺陷,主要表现为充填不足、折叠和裂纹。对于该轴对称问题,二维有限元模型的计算结果优于三维模型的计算结果,模拟结果与实验结果较吻合。
复合材料孔隙形貌特征对超声波散射衰减影响的分析
张翔, 陈军, 林莉, 李喜孟
2010, 21(14):  1735-1741. 
摘要 ( )   PDF (4871KB) ( )  
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采用有限差分正演模拟方法,针对基于统计学原理建立的复合材料二维随机孔隙模型,在保持孔隙率不变的前提下,计算了孔隙形状、取向及数量等因素单一变化及孔隙形貌特征多因素随机变化下的超声波衰减系数,并以0.03%～4.62%孔隙率的碳纤维复合材料为例,比较了超声波衰减系数的理论计算结果和实验测试结果。研究表明,孔隙形状（宽长比）、取向和数量均对超声波衰减系数有影响,且孔隙形貌的随机性会引起超声波衰减系数的波动。
车辆工程
乘用车－货车追尾碰撞事故分析及其试验与仿真研究
 
白中浩, 马伟杰, 曹立波, 张前斌
2010, 21(14):  1742-1747. 
摘要 ( )   PDF (4279KB) ( )  
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对湖南省内高速公路追尾碰撞事故案例进行了统计分析;对高速公路上货车安装后下部防护架的情况进行了道路抽样测量,结果表明现有后防护装置约三分之二不符合法规要求,易发生钻入碰撞,造成乘用车乘员的严重伤亡。开展了槽钢、矩形钢管和钢板折弯三种结构后防护装置的实车追尾碰撞试验,建立了乘用车－货车和刚性MB追尾碰撞有限元模型,进行了不同车速和不同离地高度下的动态仿真计算。研究表明,现有的后防护架结构整体刚度设计不合理,GB 11567.2-2001不能完全满足目前的道路运行条件,应该开展相应的修订研究工作。
单斜臂式悬架刚度与阻尼特性设计计算与仿真
胡甚林, 陈辛波
2010, 21(14):  1747-1751. 
摘要 ( )   PDF (3661KB) ( )  
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基于空间机构理论中的坐标系变换方法,对单斜臂式悬架绕空间轴线旋转的斜臂进行了运动学分析,并详细推导了悬架等效刚度及阻尼系数与悬架弹性元件刚度和减振器阻尼系数之间的关系,得到了悬架等效刚度和阻尼系数特性在车轮弹跳过程中的变化规律,在此基础之上编写了计算程序用以方便地进行悬架设计的工作。为验证计算结果的正确性,采用虚拟样机技术建立了悬架结构模型进行仿真。
学科发展
自保护药芯焊丝韧化机理及电弧特性的研究进展
 
宋绍朋, 栗卓新, 李国栋
2010, 21(14):  1752-1757. 
摘要 ( )   PDF (3883KB) ( )  
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在回顾自保护药芯焊丝发展历程的基础上,重点介绍了自保护药芯焊丝焊缝金属的韧化机理。夹杂物对焊缝韧性的影响主要取决于夹杂物的形状和尺寸,尺寸在0.2~1.0μm之间的圆形夹杂物易成为针状铁素体（AF）的形核中心,有利于提高焊缝的韧性;高铝焊缝保持较高韧性的最佳铝氧比约为0.84;在药芯中加入适当的Li、Zr、Ti、B、Ni、Ce等元素,可改善焊缝的冲击韧性。此外,概括了自保护药芯焊丝的熔滴过渡模式和飞溅形成机理。
微细切削刀具及其相关技术研究进展
刘志兵, 王西彬
2010, 21(14):  1758-1763. 
摘要 ( )   PDF (1685KB) ( )  
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微细切削是实现金属、合金、复合材料、陶瓷、玻璃、硅等多种工程材料微小型结构件微细加工的有效技术途径,微细切削刀具的设计与制造是其中的基础性关键技术。结合国内外关于微细切削及其刀具的研究进展,从刀具材料、刀具设计思想、刀具精确成形方法、表面涂层处理等方面分析了微细切削刀具设计与制造技术的发展现状。同时介绍了刀具安装调整、变形补偿、切削状态监控、刀位路径优化,以及刀具磨损和破损失效特征、机理与预报等微细切削刀具相关技术。
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