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2011年 第22卷 第9期    刊出日期：2011-05-10
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2011, 22(9):  0. 
摘要 ( )   PDF (340KB) ( )  
相关文章 | 计量指标
机械基础工程
一种航空发动机性能衰退预测的优化算法
张营, 左洪福, 任淑红, 朱磊
2011, 22(9):  1009-1013. 
摘要 ( )   PDF (528KB) ( )  
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针对航空发动机性能衰退预测问题,采用基于过程神经网络的优化算法来对发动机的燃气温度裕度(EGTM)进行预测。为克服过程神经网络学习速度慢的缺点，提出一种基于Tent映射的混沌粒子群优化算法对网络进行训练，建立预测模型。采用某航空公司的EGTM监测数据进行验证，分析结果表明,基于Tent映射的混沌粒子群优化算法具有较高的收敛速度和预测精度，可为航空发动机视情维修决策提供支持。
 
 
基于混沌理论的碰摩声发射特征分析与源定位
成新民, 胡峰, 邓艾东, 赵力
2011, 22(9):  1013-1017. 
摘要 ( )   PDF (518KB) ( )  
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根据混沌信号处理理论，研究分析了关联维数、最大Lyapunov指数和Kolmogorov熵等转子碰摩声发射源的非线性动力学特征量的特性。并将这些特征量作为神经网络的输入，研究了碰摩声发射源的定位问题。实验结果表明，该方法能较好地解决碰摩声发射源定位问题，为转子碰摩故障诊断提供依据。
 
风荷载作用下接触网结构动力可靠性分析
曹树森, 柯坚, 刘晓红, 邓斌, 马佳俊
2011, 22(9):  1018-1022. 
摘要 ( )   PDF (514KB) ( )  
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针对直接利用Monte Carlo方法进行接触网结构抗风可靠性分析耗时长的缺点，将有限元数值分析、高性能的RBF神经网络和Monte Carlo方法有机结合，提出了分析接触网结构抗风可靠性的FE-RBF-Monte Carlo方法，并用实例证明了该方法的可行性。分析表明：该方法精度高、简便易行，有效解决了直接利用Monte Carlo方法耗时长的问题，为复杂的接触网结构动力可靠性分析提供了一条新途径。
确定高度偏差和支承率的分形轮廓合成方法研究
周超, 高诚辉
2011, 22(9):  1022-1025. 
摘要 ( )   PDF (478KB) ( )  
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基于分数布朗运动和离散傅里叶变换，针对分形轮廓样本的传统表征参数进行研究。研究结果表明：给定采样点数时，若假定分形轮廓的双对数功率谱为理想直线，那么可根据Parseval定理，获得轮廓均方根偏差与分形参数之间的定量关系;受相位谱随机性的影响，分形参数相同的分形轮廓样本，其支承率和算术平均偏差各不相同，但可通过多次随机试验，合成具有给定分形参数、均方根偏差、支承率以及算术平均偏差的分形轮廓。
基于SolidWorks的钣金成形快速分析系统开发
秦宁, 章志兵, 许恒建, 柳玉起
2011, 22(9):  1026-1030. 
摘要 ( )   PDF (627KB) ( )  
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在SolidWorks平台上，开发了一套面向冲压工艺的坯料展开模拟系统SW-BEX，该系统基于有限元逆算法，具有完整的前后处理功能。阐述了SW-BEX的设计和开发流程，详细研究了在SolidWorks环境中进行网格剖分、约束定义等系统实现的关键技术。以典型的钣金件为例，应用SW-BEX进行展开分析，说明了系统具有易操作性和实用性。模拟结果与实验结果的比较，验证了系统具有很高的模拟精度。SW-BEX完全集成于SolidWorks环境中，避免了传统CAD和CAE软件间模型转换带来的数据损失，实现了真正意义上的CAD/CAE的无缝集成。
基于实时位置补偿交叉耦合控制与重复控制的直接驱动XY平台系统设计
王丽梅, 李兵
2011, 22(9):  1030-1034. 
摘要 ( )   PDF (562KB) ( )  
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永磁直线同步电动机直接驱动XY平台系统在跟踪自由曲线时，由于轨迹的时变性，系统存在较大的轮廓误差，而系统的端部效应及摩擦力造成的周期性扰动也会影响轮廓加工的精度。针对该问题，采用适用于多轴非线性轮廓控制的实时轮廓误差计算法则，建立可用于自由曲线跟踪的XY平台的实时轮廓误差模型，采用实时位置补偿与交叉耦合控制相结合的方法，得到的系统轮廓误差趋近于零。单轴控制器采用重复控制与伪微分前馈反馈速度控制相结合的复合控制器。理论推导与仿真结果表明，该方案能够有效地提高系统的轮廓精度，同时可较好地抑制系统周期性扰动的影响。
 
基于碳足迹的生产过程分级递阶控制技术研究
孙群, 张为民
2011, 22(9):  1035-1038,1111. 
摘要 ( )   PDF (533KB) ( )  
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针对企业生产过程资源环境属性分析中缺乏统一量化评价指标的问题，提出将碳足迹作为衡量生产过程资源环境属性重要指标的思想，探讨了生态环境限制与生产过程资源环境属性的映射关系。以碳足迹作为生产控制优化的衡量指标，建立了制造任务参数优化的过程模型，在数据库、模型库和知识库的支持下，构建了基于碳足迹的生产过程分级递阶控制系统，为生产过程资源环境属性的定量评价及控制优化提供了理论支持。
重复折展锁解式太阳翼展开动力学建模与仿真
胡明, 陈昌足, 陈文华, 潘骏, 武秋红
2011, 22(9):  1039-1044. 
摘要 ( )   PDF (645KB) ( )  
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以具有重复折展锁解功能的太阳翼为研究对象，根据重复折展锁解关节铰的传动顺序进行太阳翼展开运动学分析;借助Kane动力学方程建立太阳翼展开动力学模型;基于ADAMS建立其仿真模型，并利用原理样机结构参数计算太阳翼各关节铰所需的驱动力矩理论值与仿真值。通过对比研究，验证了重复折展锁解式太阳翼展开动力学模型建立的正确性。 
工程装备测试性综合评价方法研究
朱春生, 张琦, 冉红亮, 焦玉民
2011, 22(9):  1044-1048. 
摘要 ( )   PDF (488KB) ( )  
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运用层次分析法建立了工程装备的测试性综合评价影响因素分析模型，得到了不同设计阶段影响因素的组合权重;采用模糊综合评判方法建立了模糊评判模型，计算了最终的评判权值并给出了评价结果。实例表明，该方法将层次分析法和模糊综合评判方法相结合，可以对各影响因素进行综合权衡分析，从而有效地对工程装备的测试性做出综合评价。
一种新型永磁驱动操作机构及其控制方案
宋澜, 王法, 邵长星, 王永
2011, 22(9):  1049-1053. 
摘要 ( )   PDF (520KB) ( )  
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回顾了采用电磁驱动、永磁保持原理的永磁电动操作机构的发展历程及最新研究进展。鉴于典型永磁电动操作机构在分合闸过程中容易加速，不易减速，分合闸特性不够理想，而改进型的永磁电动操作机构结构较为复杂，可靠性不高的特性，从操作机构的原理出发，提出了一种永磁驱动、永磁保持的新型永磁驱动操作机构，并阐述了其工作原理，分析了其静态特性，给出了其控制方案。与永磁电动操作机构相比，新型永磁驱动操作机构结构更简单、控制方案更灵活。
角接触球轴承柔性多体接触动力学分析
姚廷强, 谭阳, 王里达
2011, 22(9):  1054-1059. 
摘要 ( )   PDF (702KB) ( )  
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在考虑套圈结构弹性变形和边界条件的影响下，提出并系统地研究一种以多体动力学方法和有限元方法相结合的角接触球轴承动力学混合计算分析方法。应用ADAMS软件编制了动态接触力和约束方程的用户自定义计算程序，建立了运转过程中考虑钢球和套圈动态接触关系的角接触球轴承柔性多体接触动力学分析模型。在承受不同载荷以及考虑转速、接触角和离心力影响的条件下，分别计算讨论了动态接触力、接触角、振动位移和套圈动态接触应力的变化规律。动力学分析模型较好地模拟了角接触球轴承的柔性多体接触动力学特性，为重载荷、冲击载荷或其他复杂载荷作用下的角接触球轴承的设计、寿命预测和工程应用提供了参考方法。
信息技术
基于分层实例推理的车身焊装顺序规划方法
刘海江, 潘振华
2011, 22(9):  1059-1066. 
摘要 ( )   PDF (681KB) ( )  
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针对车身装配顺序规划，提出基于分层实例推理(hierarchical case based reasoning,HCBR)方法。首先，建立车身装配信息模型，定义装配顺序规划的实例;然后,通过装配信息知识的分层表示与组织，建立实例库贝叶斯网络的索引结构，提出综合相似度算法检索最相似的重用实例;最后,通过实例匹配和修改,得到目标实例的可行装配顺序。车身前纵梁部件装配实例验证结果和算法对比表明了该方法的有效性。
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基于渐近式权值小波降噪和Adaboost算法的液压泵故障诊断
李胜, 张培林, 吴定海, 徐超
2011, 22(9):  1067-1070,1075. 
摘要 ( )   PDF (466KB) ( )  
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为了解决液压泵早期故障诊断难的问题，提出了一种基于渐近式权值小波降噪和Adaboost算法的液压泵故障诊断方法。针对早期故障特征难以有效提取的问题，根据最优化理论，通过对传统小波分析方法得到的信号进行渐近式权值的选择，得到了信噪比较好的降噪信号，并从中选取了最优特征集。同时，针对神经网络过学习和欠学习的现象，采用Adaboost算法对最优特征进行训练，实现了对不同故障类型的识别。实验结果表明，渐近式权值小波降噪能有效地去除噪声，提高信噪比，较为有效地提取最优故障特征;与BP神经网络相比，Adaboost算法具有更高的故障识别精度。
 
基于范例的推理在管件焊接柔性夹具设计系统中的应用研究
 
张胜文, 李霞, 吴春桥
2011, 22(9):  1071-1075. 
摘要 ( )   PDF (569KB) ( )  
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根据焊接管件之间存在一定相似性的特点，提出将基于范例的推理(CBR)技术应用于管件焊接夹具设计系统中，管件焊接夹具的相似性从工件特征和夹具特征两方面来考虑。利用机械设计规则和空间坐标转换技术,并结合Solid Edge的二次开发技术，实现对实例的修改，达到自动装配的目的。研究结果表明，将基于知识的算法应用于实例的检索、修改和储存,可大幅度地提高夹具设计知识的重用率，从而解决了新对象的夹具设计需重新求解导致的智能化程度不高的问题。
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基于克隆选择和邻域搜索的改进阴性选择算法
胡荣华, 楼佩煌, 唐敦兵, 赵鹏
2011, 22(9):  1076-1080. 
摘要 ( )   PDF (486KB) ( )  
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在研究基于拟随机序列和遗传变异搜索的阴性选择算法的基础上，针对其早熟收敛以及生成的检测器集不是N维空间最优的问题，引入了免疫机制中的克隆选择来实现检测器集的全局搜索。将生成的拟随机序列作为克隆选择搜索空间，通过克隆和变异选择操作获得空间中的优化检测器集，然后对该检测器集引入高斯变异算子，通过邻域搜索获得整个N维空间里的优化检测器集。该检测器集能很好地覆盖非我空间，而且检测器集数量相对于普通阴性选择算法也大幅减少，克服了普通阴性选择算法的局限性。最后，通过实例应用验证了算法的有效性。
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机械基础工程
基于刀倾法的螺旋锥齿轮齿面误差修正算法研究
陈书涵, 严宏志
2011, 22(9):  1080-1084. 
摘要 ( )   PDF (524KB) ( )  
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针对螺旋锥齿轮齿面偏差识别方程的特点及采用最小二乘法求解此方程的不足，提出采用截断奇异值分解(TSVD)法与L曲线法进行求解，并且将此方法和最小二乘法进行了比较。研究表明：对小轮凹面，采用TSVD法与L曲线法，方程求解误差为0.051 571，而采用最小二乘法，方程求解误差为0.895 63;对小轮凸面，采用TSVD法与L曲线法，方程求解误差为0.043 882，而采用最小二乘法，方程求解误差为0.353 76。采用TSVD法与L曲线法求解此齿面偏差识别方程更精确，且得到的解都有意义。
耗散结构意义上的产品数字化系统结构有序度评价
艾彦迪, 刘子建, 万晶晶
2011, 22(9):  1085-1090. 
摘要 ( )   PDF (608KB) ( )  
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论述了耗散结构与有序度的关系，指出在产品数字化系统中，存在与系统结构有序性密切相关的信息时效熵和信息准确熵，可以用其来衡量系统结构序的有序程度，从而成为评价产品数字化系统结构序的两种重要的序参量。给出了信息时效熵、信息准确熵、系统结构有序度的计算方法以及产品数字化系统的结构有序度计算模型。引入面向模型设计模式的新型产品数字化设计系统和传统模式的产品数字化系统分别完成金属薄板冲压模具设计实例，对两种系统的结构有序度进行了计算分析，验证了系统结构有序度计算模型的正确性，为基于耗散结构理论定量研究产品数字化系统的演化特性提供了理论借鉴。
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电火花线切割单晶硅变质层与裂纹分析
高连, 刘志东, 邱明波, 田宗军, 汪炜
2011, 22(9):  1090-1095. 
摘要 ( )   PDF (691KB) ( )  
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以电火花线切割的单晶硅为研究对象，建立了传热学数学模型，利用ANSYS仿真软件进行模拟计算，得到了放电区域的瞬态温度场和应力场分布。对电火花线切割后的硅片表面沿纵向进行了分层择优腐蚀试验，观察腐蚀表面形貌沿纵向的变化情况，确定了变质层厚度，总结出了放电参数对硅片表面变质层厚度的影响规律，并与模拟计算结果进行了对比，证明了所建模型的正确性。研究结果表明：放电电压和脉冲宽度是影响变质层厚度的主要因素;出现在变质层中的裂纹会随着放电能量的增加而急剧扩展，能量增大到一定程度后可扩展至晶体区,可以认为此时裂纹的深度即是变质层厚度。
直驱式主轴系统的动刚度分析
黄强, 陈坤, 张根保
2011, 22(9):  1096-1099. 
摘要 ( )   PDF (507KB) ( )  
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为提高YK3610滚齿机直驱式工件主轴系统的抗振性能，提出了一种新的结构分析与综合优化方法。以系统动刚度为优化目标，利用目标系统的三维有限元模型，分析了几个重要设计参数对主轴系统动刚度的影响规律，并针对性地分析了这些设计参数与系统动刚度的相关性，其中关于转子合理位置和设计参数相关性的分析结论，对制定直驱式主轴系统的整体优化方案具有重要的指导意义。
基于区间的不确定多目标优化方法及应用
李新兰, 姜潮, 韩旭
2011, 22(9):  1100-1106. 
摘要 ( )   PDF (688KB) ( )  
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基于非线性区间分析方法，提出了一种区间多目标优化方法。利用非线性区间分析方法求出每一个目标函数和约束在每一设计矢量下的上下界，采用目标函数的中点值来计算多目标优化问题的非劣解，同时，通过数学转换模型区间可能度处理约束问题，将非线性区间多目标优化问题转化为确定性多目标优化问题，利用微型多目标遗传算法(μMOGA)对转换后的确定性多目标问题进行求解。最后,将该方法应用于数值算例以及十杆桁架结构和商用车车架，计算结果证明了该方法的有效性和工程实用性。
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柔性抛光工具与工件接触区应力的测量方法与分布规律研究
计时鸣, 郑高安, 金明生, 张利, 张伟东, 侯海鹏
2011, 22(9):  1107-1111. 
摘要 ( )   PDF (599KB) ( )  
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提出一种用于测量柔性抛光工具与被加工工件之间接触区应力分布的方法。该方法通过柔性橡胶球头与工件试样之间的振动接触提升接触区温度，借助红外测温技术获得接触区温度分布，从而得到接触区的应力分布。基于热弹性效应和Hertz接触理论，推导出试样材料特性、接触区应力分布和接触区温度变化三者间的关系，并以旋转体橡胶球头和刚性平面试样接触为例进行了试验验证。研究结果表明：在接触区内，温度与应力变化均呈“M”形分布，其中温度变化与主应力正相关，同时还与热扩散系数、热膨胀系数以及热导率等材料特性相关。
散热结构拓扑优化目标函数的讨论
乔赫廷, 张永存, 刘书田
2011, 22(9):  1112-1117,1122. 
摘要 ( )   PDF (662KB) ( )  
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将几何平均温度作为最高温度的近似引入到散热结构拓扑优化中,建立了新的散热结构拓扑优化模型，采用伴随法推导了与该函数对应的灵敏度分析列式，并通过比较最高温度、最大温度梯度以及温度方差(衡量温度场均匀程度的指标)等特征指标来研究基于几何平均温度的优化模型与两个传统优化模型在散热结构拓扑优化设计中的差异以及各自适用的设计范围。
修正渐开线齿廓滚子链链轮设计及其动态特性研究
季德生, 黄雪红, 王勇
2011, 22(9):  1118-1122. 
摘要 ( )   PDF (567KB) ( )  
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通过对渐开线链轮齿廓的修正，导出了修正渐开线链轮齿廓方程的一般表达式。在发动机仿真计算软件中建立了汽油机的双顶置凸轮轴配气正时链传动系统的多体动力学仿真模型，实现了模型从低速到高速的动态仿真。比较使用GB1244-76链轮、DIN8196链轮和修正渐开线链轮的仿真结果发现：使用修正渐开线齿廓链轮，可有效减小啮入冲击及链条与传动部件间的摩擦力，降低噪声，提高链条与链轮的使用寿命。 
车辆工程
因子分析在汽车行驶工况构建过程中的应用
石琴, 郑与波
2011, 22(9):  1123-1127. 
摘要 ( )   PDF (572KB) ( )  
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针对汽车行驶工况构建过程，提出了因子分析结合模糊聚类的工况构建方法，并利用该方法建立了城市道路代表性行驶工况。采用因子分析法对大量运动学片段的特征参数进行压缩，选出能代表原始片段大部分特征信息的3个公因子来进行模糊聚类分析;由聚类分析的结果，根据相关系数理论从每一类片段中提取代表性片段来构建典型行驶工况。合肥市行驶工况试验数据分析结果表明：典型行驶工况的速度-加速度矩阵与试验数据的平均误差为13.01%,构建工况能综合反映合肥市道路的交通状况。
基于田口鲁棒设计的乘员约束系统性能优化
裴磊, 成艾国, 李铁柱, 高晖
2011, 22(9):  1128-1133. 
摘要 ( )   PDF (605KB) ( )  
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利用MADYMO软件建立了某微型客车驾驶员侧正碰约束系统的分析模型，并验证了其正确性;将试验设计和稳健性理论及田口鲁棒设计方法相结合，构造了乘员约束系统的稳健性优化设计方法;与仅采用试验设计得出的确定性优化结果相比较，采用该方法既实现了对设计目标的优化，同时也大幅度提高了设计变量的可靠性和目标函数的稳健性。
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