中国机械工程

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2011, 22(23): 0.

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数控重型曲轴铣车复合加工机床旋风刀架有限元分析

高思煜1, 富宏亚1, 倪焱2

2011, 22(23): 2773-2778.

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针对数控重型曲轴铣车复合加工机床旋风刀架的结构特点，利用UG软件建立其三维模型，对旋风刀架恒流静压导轨的油膜刚度进行了计算，采用ANSYS软件建立了旋风刀架有限元模型，并进行了静力和模态分析，得到了其应力分布图、结构变形图以及前6阶固有频率和模态振型。对计算结果的分析表明：旋风刀架具有良好的静力特性和动态特性，能够满足设计要求。指出了旋风刀架结构设计的薄弱环节，并为其结构优化设计提供了一些参考数据。旋风刀架;

基于混合非线性规划的混合式齿轮减速器离散优化设计

张争艳, 陈定方, 沈文胜, 胡吉全, 金升平

2011, 22(23): 2778-2783.

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以工程实例(弧齿锥齿轮-斜齿圆柱齿轮三级减速器)为研究对象，构建混合式齿轮减速器优化模型，该模型中含有离散型变量(模数)、整型变量(齿数)和连续型变量(齿宽、螺旋角等)，是一种复杂的混合非线性规划问题。在优化求解中，提出了一种新的优化求解算法，该算法实现了模数、齿数等变量的离散取值，弥补了以往优化设计中将离散变量作为连续变量求解的不足。优化结果表明：优化方案符合工程设计的需要，并在减小减速器体积、节省材料等方面具有显著的现实意义。该离散优化算法在上海振华港机的齿轮箱设计中得到成功应用，并作为相关设计的重要参考资料。

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基于活动定义的机械产品变型设计过程研究及其应用

黄铁群, 徐新胜

2011, 22(23): 2784-2790.

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为了在产品变型设计过程中有效重用各类零件资源，提出从设计活动的角度对机械产品变型设计过程进行建模，并给出了变型设计过程建模的框架结构。首先，基于大规模定制生产对零件的分类分析了不同类型零件的变型设计模式，并在零件结构参数层构建了零件之间的尺寸约束关系网络图;接着，给出了三元组的变型设计活动定义，以此为基础构建了变型设计活动的逻辑结构模型;然后，从活动和零件两个不同的层次，定义了机械产品变型设计过程的配置规则，由此可以派生出不同定制产品的变型设计过程，实现对不同类型零件资源的重用;最后，通过实例进行了验证。

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可调减振器阻尼特性试验研究

张莹1, 朱思洪1, 王家胜2

2011, 22(23): 2790-2793.

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研制了基于旁通节流孔的新型节流孔可调减振器样机，试验研究了复原阀系活塞孔口直径、复原阀片数、限位阀外径、旁通节流孔直径对减振器阻尼力的影响。试验结果表明：活塞节流孔直径的减小、复原阀片数的增加和限位阀外径的增大都会导致减振器阻尼力增大，其中，活塞节流孔直径和限位阀外径对阻尼力影响较大。在旁通节流孔直径为0~4mm范围内，减振器阻尼力随着旁通节流孔直径的增大而减小，当旁通节流孔直径大于4mm后，减振器的阻尼力变化不大。压缩阻尼力受旁通节流孔直径的影响较小。试验研究结果为旁通节流孔式阻尼可调减振器的设计提供了依据。

一种预判插补时间的S形加减速插补算法

唐小琦1, 何王勇1, 2, 李勇波2

2011, 22(23): 2794-2797,2801.

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在分析S形加减速控制7段模型的基础上，为实现加速度和加加速度限制下插补后位移、速度、加速度同步为零，提出了一种预判S形加减速各段插补时间的算法, 并对算法的实现进行了详细的论述。对任意位移、速度组合线段进行测试表明：算法正确、运算效率高，适合插补前加减速控制。

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基于复合式同步控制策略和模糊PID控制算法的振动打桩机的智能控制器研究

汤炳新, 王小虎, 麻岳军, 王雪琴, 朱灯林

2011, 22(23): 2798-2801.

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将同步控制思想应用在振动打桩机中，实现在线无级调频调矩，从而提高打桩效率。针对电液伺服系统存在的非线性、时变性以及模型不确定性等特点，利用单片机的计算优势，融合复合式同步控制策略和模糊控制理论，构成一种智能型模糊PID参数同步控制系统。实验结果表明：模糊PID控制器可以改善系统的动态特性，控制效果明显优于常规PID控制器。

基于电力声类比线路法的次级声源建模

聂永红, 程军圣

2011, 22(23): 2802-2805.

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进行有源噪声控制系统仿真时，为减少次级通路传递函数估计的失配，提出了基于电力声类比线路法的次级声源建模方法，并以滤波-X LMS算法为例，对采用该次级声源模型的控制系统收敛范围和降噪效果进行了研究。结果表明，该次级声源模型与通常的理想模型在幅值和相位两方面都存在较大差别，该次级声源模型系统的降噪效果远低于理想模型系统，同时低频收敛范围增大，高频收敛范围减小。该模型的建立为深入开展有源噪声控制系统仿真研究提供了一种新的次级声源建模方法。

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含Alford力的非线性转子-滚动轴承系统动力分析

成玫1, 孟光2

2011, 22(23): 2806-2812.

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将非线性滚动轴承力模型与Alford力模型相结合，建立了转子系统的动力学模型，并研究了Alford力和非线性滚动轴承力共同作用下转子系统的非线性动力学特性。其中，将滚动轴承的实际接触角考虑进滚动轴承的模型中，并将改进后的滚动轴承模型与已有的结论作比较，达到了较好的一致性，说明用该模型来分析转子系统的动特性是可行的。继而针对角速度等因素对耦合系统动态响应的影响进行了仿真计算，给出了系统响应随转子角速度变化、滚动轴承间隙变化和转子偏心变化的分岔图，以及一些典型的Poincare截面映射图和功率谱图。数值仿真表明，在Alford力与滚动轴承力的共同作用下，系统呈现了复杂的动力学行为，产生了周期、拟周期和混沌等丰富的振动现象。

油缸运动与臂架变幅转动映射关系分析

滕儒民, 朱苛娄, 张志刚

2011, 22(23): 2812-2816.

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针对通过油缸伸缩来控制臂架转动变幅在工程机械中的广泛应用，研究在不对安装、制造和油缸控制做任何理想化假设的前提下，给出双液压油缸伸缩运动与臂架转动之间的映射关系，以解释臂架有害摆动产生的原因。通过数值算例阐述了所得结果在安装、制造和系统控制方案上的实用价值。

基于热网络的中腰导轨移动式立柱热流强度的反求研究

刘日明1, 胡旭晓2, 何卫3, 骆广进3, 王立辉3, 毛磊1

2011, 22(23): 2817-2821,2882.

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以杭州机床集团有限公司生产的MKL7120数控成形磨床的中腰导轨移动式立柱为研究对象，根据立柱的结构特点构建立柱的热网络模型，通过实验测量立柱热稳态下特殊点处的温度值并结合所建的热网络模型反求出流入立柱的热流强度。利用仿真软件Multisim11，将反求结果作为已知的热流源代入所建立的热网络电路中，仿真得到热网络中所有节点的温度数据，并与实验数据进行对比，其误差小于2%，从而进一步验证了模型的正确性和合理性。利用该模型对主轴转速和磨头滑块移动速度进行了相关的特性分析，为进一步研究立柱瞬态温度场和热变形提供了重要的数据。

多品种小批量机加工车间关键工序动态SPC研究及应用

曹军, 尹超, 刘飞, 李进才, 尹胜

2011, 22(23): 2822-2827.

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针对多品种小批量机加工车间关键工序因质量数据实时采集困难且样本数据量不足，导致质量统计过程实时控制困难和难于实现质量状态预警等问题，提出了一种集生产现场质量数据实时采集、小样本数据转化处理、质量状态在线控制及预警为一体的多品种小批量关键工序动态SPC（statistical process control）三层技术实现框架，并对其中基于多功能信息交互终端的车间现场质量数据实时采集、多图联合的小样本数据SPC质量控制、基于BP(back propagation)神经网络的质量状态预警等实现方法和技术进行了研究。最后，将该方法在一多品种小批量机加工车间进行了应用，取得了良好的效果。

面向用户需求的制造资源服务模糊聚类研究

韦韫, 李东波, 童一飞

2011, 22(23): 2828-2833.

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通过分析用户需求偏好和资源灰色关联度，建立资源模糊相似矩阵并构建资源模糊聚类树。以复合值模糊聚类树为基础，以资源类内聚合度、资源类间分离度和用户需求满意度为目标，构建资源聚类优化数学模型，然后运用遗传算法进行优化。算法采用了交叉概率和变异概率自适应的重构策略和保优操作，避免了算法的早熟，增强了算法的寻优能力和搜索效率。通过实例仿真验证了算法的有效性。

基于JIT的多目标总装准时物料配送方法研究

葛茂根, 刘明周, 钱芳, 扈静, 蒋增强, 张铭鑫

2011, 22(23): 2834-2838.

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针对机械产品总装过程中的准时物料配送问题，从优化目标、约束条件及影响因素三方面考虑，提出以物料运输成本、物料运输时间、线旁库存三者综合为优化目标的多目标准时物料配送模型。给出优化目标的计算方法，并设计了混合粒子群算法，给出了使用此算法求解模型的具体实现过程。最终求解得到物料配送单用于指导配送，使决策者能够根据实际情况选择优化的偏好值。通过一个总装车间准时物料配送问题的实例验证了此模型和算法的有效性。

基于相关性的扩散制造任务规划方法研究

安波1, 廖文和1, 郭宇1, 孙卫红2

2011, 22(23): 2839-2844.

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针对扩散制造这种面向复杂武器装备批量生产的网络制造模式，提出了基于相关性的扩散任务规划方法。通过对比扩散制造与一般网络化制造的不同，分析了扩散任务规划的必要性;然后，定义了扩散制造两维相关性概念及面向扩散制造的相关性评价准则，建立了扩散任务相关性模型，用以描述扩散制造过程中任务间物料转移，结构、功能以及工序相关性等复杂关系;在此基础上，提出了粒子群聚类优化分解算法，实现了“内紧密，外松散”的任务集划分;最后，通过实例讨论了扩散任务规划的应用过程。

多项目环境下复杂产品开发资源动态分配技术

孙清超1, 孙伟1, 郭钢2

2011, 22(23): 2844-2848,2852.

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首先建立了多项目环境下资源分配问题的数学模型，将资源匹配关系分为粗匹配和细匹配;进而提出了开发能力需求分析（development capacity requirements analyzing, DCRA）方法，用于分析各时段资源需求的可行性，并建立了基于DCRA的资源动态分配模型;为了适应多时段、多类型的资源细匹配需求，以“保证项目进度”和“平衡资源负荷”为目标，提出了一种改进遗传算法。最后结合实例验证了模型及方法的有效性。

微型液压动力系统的PWM控制研究

韩家威, 刘白雁, 莫文锋

2011, 22(23): 2849-2852.

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对一种用于石油自动垂直钻井工具的微型液压动力系统进行脉宽调制控制研究，以实现在垂直钻井中对纠斜力的连续调节。针对这种具有微小容积、极小流量、单柱塞泵驱动的微型液压动力系统的特点，提出了一种非连续的脉宽调制控制方法，即通过合理确定PWM控制的脉宽周期、占空比、启动与结束时间，可在一定范围内利用两位两通电磁换向阀实现对执行机构输出力的连续控制。借助AMESim软件对该系统进行了仿真分析，并通过实验进行了验证。

基于时间序列的时栅数控转台动态建模研究

陈自然1, 彭东林1, 2, 刘小康2, 郑永2, 郑方燕2

2011, 22(23): 2853-2857.

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时栅运用到全闭环数控转台作位置检测传感器时，需采用时空变换算法将时栅的时域信息转换成空域信息。利用时间序列对时栅数控转台的动态特性进行建模，依据一系列过去测量值预测下一采样时刻角位移，将原本等时采样的绝对式角位移转换为全闭合数控系统需求的等空间增量式连续脉冲。介绍了动态模型选择标准、参数估计、模型检验的原理和算法。采用当前预测值对上一次预测误差进行实时修正，以消除累计误差保证测量精度。实验证明了采用动态模型预测算法能保证动态数控角位移测量误差控制在±3″以内，实现了精密动态全闭环角位移测量。

基于模糊目标规划的应急物流多目标随机规划模型

詹沙磊, 刘南

2011, 22(23): 2858-2862.

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研究了多出救点、多受灾点、多应急物资的应急设施选址、物资配送问题。同时考虑需求及配送路径的不确定性，从多目标的角度，建立了应急物流的多目标随机规划模型。模型的特点为：物资配送路径具有随机畅通性，且出救点对受灾点有覆盖范围限制。通过将模型设计成带补偿的两阶段随机规划来消除不确定性。提出了基于“加权排序法”的模糊目标规划求解多目标问题。算例证明了模型与解法的有效性。

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芯片冷却用微通道散热结构热流耦合场数值研究

徐尚龙, 秦杰, 胡广新

2011, 22(23): 2863-2866.

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对4种微通道散热结构(平行结构、网格结构、螺旋结构和树型结构)在相等传热面积、相同边界条件下的流场与温度场进行数值研究。通过热流耦合场数值分析，得出了不同微通道散热结构的电子芯片温度分布和微通道内的速度场，分析了微通道拓扑结构对电子芯片散热效果的影响。使用平行微通道散热的芯片温度均低于80℃，其中有81%的面积在60℃以下;使用网格和螺旋散热结构的芯片最高温度均在90℃以上，其中温度在20~60℃之间所占比例分别约为62%和61%;使用树型微通道散热的电子芯片温度均低于70℃，其中有94%的面积在60℃以下，且温度分布最均匀。此外，芯片微通道内的流体平均流速大的微通道系统能带走更多的热量。

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2-RRR+RRS球面并联机构超静定力学全解

刘喜平, 侯雨雷, 邱雪松, 周玉林

2011, 22(23): 2867-2872.

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针对2-RRR+RRS球面并联机构，利用拆杆法建立其4次超静定的静力学平衡方程;考虑构件弹性，利用小变形叠加原理，建立机构的4个变形协调方程。基于所建方程，利用MAPLE软件分析求得在不同输入力和力矩情况下，机构构件所受力与机构位姿关系曲线图，明晰了不同外力或外力矩输入情况下对机构影响的差异。研究结果为该机构的工程设计及实际应用提供了静力学理论基础和依据。

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UOE成形中X60管线钢板的力学性能反推模型

郭宝峰, 赵石岩, 王林锋, 金淼

2011, 22(23): 2873-2878.

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针对大直径直缝埋弧焊管线钢管在UOE成形及之后的试样压平过程中板料力学性能的变化问题，为实现从钢管力学性能确定毛坯钢板力学性能的反向计算，以X60管线钢为例，应用有限元数值模拟方法分析了不同规格钢管在UOE成形过程中重要特征部位的弯曲变形，采用4点弯曲方法制作了具有相同等效应变的弯曲试件，依据API标准关于管体试样力学性能压平试验方法，分析了X60管线钢在弯曲及压平变形后的力学性能变化规律，给出了等效应变在0.0104~0.0586区间的X60管线钢的屈服强度反向计算近似方法。

T6热处理对SiCp/Al复合材料高速铣削加工性的影响

葛英飞1, 徐九华2, 傅玉灿2

2011, 22(23): 2878-2882.

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使用聚晶金刚石（PCD）刀具，在切削速度为1200m/min下对碳化硅颗粒增强铝基（SiCp/Al）复合材料进行铣削加工试验，研究SiCp/Al复合材料经T6热处理后对其高速铣削加工性的影响。结果表明：经T6热处理后，切削力/切削温度明显高于未热处理材料，切屑锯齿形明显，加工过程不稳定性增加，刀具承受冲击作用增大，导致PCD刀具发生较严重的崩刃、剥落、冲击裂纹等磨损形式，从而刀具使用寿命显著低于高速铣削未热处理材料。T6热处理材料高速铣削表面粗糙度Ra/Rz值一般低于未热处理材料，其加工表面变质层深度也显著低于未热处理材料，加工表面存在较少的坑洞、微裂纹、基体撕裂、基体涂覆等加工所致缺陷。

后悬对正碰车身加速度的影响研究

赵敏1, 钟志华1, 董立强1, 陈涛1, 王经梁2

2011, 22(23): 2883-2886.

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针对同一车型的高配车与低配车正碰法规试验结果差异明显的情况，应用有限元仿真技术，进行了时间分解、空间分解、碰撞力分解，绘制了正碰耐撞性能图谱，对造成试验结果差异的后悬总成进行子系统动态分析，研究结果表明，发动机前置后驱式车辆的底盘传力对正碰有重要影响，五杆螺旋弹簧式后悬比钢板弹簧式后悬纵向刚度更大，导致第二时间段内高配车车身加速度明显高于低配车，在此基础上提出了相应的解决方案。

基于广义预测控制的汽车EHB压力控制仿真研究

王其东1, 2, 黄鹤1, 陈无畏1, 刘翔宇1

2011, 22(23): 2887-2892.

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在考虑高速开关电磁阀饱和和死区效应等因素的基础上，联合AMESim与Simulink仿真软件建立电子液压制动(electro-hydraulic brake system,EHB)液压系统仿真模型。通过系统辨识获得了预测模型，在广义预测控制理论基础上设计了制动压力控制器。为了验证该控制器的工作性能，进行了基于EHB系统的轮缸压力控制仿真实验和汽车防抱死制动仿真实验。结果表明：在系统参数时变的情况下应用该算法是可行有效的，该控制算法较一般的PID控制进一步提高了汽车的制动性能。

随机路面下菱形客车平顺性研究与优化

张义, 莫旭辉, 钟志华, 闫晓磊

2011, 22(23): 2892-2897.

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根据菱形客车独特的底盘布置方式，建立其十五自由度整车平顺性模型，利用MATLAB软件进行相应的分析和求解，并以各个乘员的垂向加权加速度均方根值为优化目标，各个悬架的动行程和各个车轮的相对动载为约束条件，运用遗传算法NSGA-Ⅱ对悬架参数进行了优化设计。优化结果表明，菱形客车平顺性在较大程度上得到了提高,优化后,各设计变量的取值具有很好的工程参考意义。

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