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2012年 第23卷 第13期    刊出日期：2012-07-10
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2012, 23(13):  0. 
摘要 ( )   PDF (336KB) ( )  
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机械基础工程
面向装备健康管理的监测参数选择与健康评估方法研究
杨述明, 邱静, 刘冠军
2012, 23(13):  1513-1517. 
摘要 ( )   PDF (547KB) ( )  
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针对装备健康管理中监测参数选择缺乏定量方法和健康评估中参数权重确定过于主观的问题，提出了基于模糊层次分析法的监测参数选择方法和基于粗糙集的健康评估方法。该方法在常规层次分析法基础上，引入三角模糊数构造判断矩阵，克服了判断矩阵中元素的不平衡性，符合专家对评判对象判断存在模糊性和不确定性的客观事实。给出了监测参数选择的详细步骤，基于所选监测参数，把健康评估问题描述成典型的多属性决策问题，利用粗糙集属性重要度确定参数客观权重。航空发动机中的应用结果表明，该方法具有较好的有效性和可行性。
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基于二维需求空间的产品质量特性定位
王洋, 段桂江
2012, 23(13):  1518-1523. 
摘要 ( )   PDF (670KB) ( )  
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为降低产品进入市场的风险，提出了一种基于二维需求空间的产品质量特性定位方法。首先在市场调研的基础上，基于Kano模型和模糊C均值聚类分析确定产品的纵向和横向系列划分，从而形成产品二维需求空间;然后基于二维需求空间，通过质量特性顾客意向和产品分布调查，筛选出可行需求区域;最后基于质量特性重要度和满意度调查，评估企业开发资源与能力，确定产品目标需求区域，实现产品质量特性的定位。最后通过空调需求空间划分及质量特性定位的案例验证了该方法的有效性。
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基于振动响应的一般平面机构动平衡方法
曾梁彬, 孙宇, 彭斌彬, 王栓虎
2012, 23(13):  1524-1528. 
摘要 ( )   PDF (471KB) ( )  
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针对一般高速机构的动平衡问题，提出了一种普遍适用的基于振动响应的动平衡优化方法。与传统动平衡方法不同，该方法直接以降低振动响应为目标。通过频域内的振动响应分析，构造了系统的广义激振载荷向量和广义振动特征矩阵，建立了一个以构件质量参数为设计参数、以机座振动响应为目标函数的动平衡优化模型。
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一种机器人化飞行器柔性工装系统研究
詹立新, 周凯
2012, 23(13):  1529-1533. 
摘要 ( )   PDF (595KB) ( )  
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提出了一种机器人化飞行器柔性工装系统，该系统通过双机器人的协同工作实现支撑点阵的X、Y轴定位，精简了全数字化柔性工装的机械结构，提高了飞行器大型薄壁曲面工件的支撑密度，有效减小了工件在加工中的受力变形。介绍了该系统的总体方案及工作原理，并对系统控制结构进行了分析，提出了一种混合式递阶控制结构。此外，详细阐述了控制系统的硬软件设计。

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协方差驱动子空间模态参数辨识方法改进分析
李永军, 马立元, 王天辉, 李世龙
2012, 23(13):  1533-1536. 
摘要 ( )   PDF (420KB) ( )  
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针对协方差驱动子空间模态参数辨识方法难以识别弱小模态的问题，提出了一种根据数据有效率选择数据块的改进方法。该方法采用数据有效率来选择协方差矩阵块，以提高自相关能量在协方差矩阵中的比例，从而实现对弱小模态的识别。对该方法进行了仿真实验验证，验证结果表明，这一方法可以有效提高弱小模态的辨识质量。
挖掘机合成式先导压力正流量控制系统研究
张建卓, 李康康, 关丽喆, 祝天姿
2012, 23(13):  1536-1541. 
摘要 ( )   PDF (571KB) ( )  
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在分析了挖掘机正流量控制液压系统工作原理的基础上，设计了一种新型合成式先导压力正流量控制系统，建立了其液压系统模型，得到减压阀调压弹簧压缩量和变量泵流量之间的传递函数，并通过MATLAB与传统的正流量控制系统进行了比较仿真研究。仿真结果表明，合成式先导压力正流量控制系统响应时间短、最大超调量小、系统稳定，与传统正流量控制系统相比，流量匹配精度和功率利用率更高、能量损失更小。
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传扭转接盘高速铣削变形分析与控制
林爱琴1, 王松涛2, 佟勇2, 郑敏利1, 宋继光1
2012, 23(13):  1541-1545. 
摘要 ( )   PDF (592KB) ( )  
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针对航空发动机典型件传扭转接盘在加工过程中因易变形而导致面型误差大、成品率低的问题，利用有限元模拟、力系平衡理论和铣削试验相结合的方法分析了自重、切削力、夹具及装夹方式、加工顺序4个方面对工件变形的影响。结果表明：自重对工件变形有一定影响，利用压板夹具装夹，其装夹力对工件变形影响较大;随着切削力的增大，工件变形增大，在相同切削力变化区间内，铣削工件正面两端凸台面时切削力对工件变形影响最大;利用圆柱销和沉头螺钉装夹方式设计的夹具能够减小装夹力和自重对加工变形的影响，选用正反面反复铣削加工方法可以有效地降低工件变形程度。
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行波微泵驱动参数对驱动效果的影响
张冲1, 魏守水1, 魏长智1, 2
2012, 23(13):  1546-1550. 
摘要 ( )   PDF (570KB) ( )  
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提出一种新型的无阀机械微泵,它依靠微泵管道顶部铺设的压电薄膜阵列产生的超声行波来驱动微管道中的流体。根据超声行波驱动微流体的原理对微泵进行ANSYS有限元建模和CFX流固耦合计算，得到了选定模态下内边长为200μm的方形微泵管道中流体的动力黏度与微泵驱动能力的关系,以及驱动电压幅值和频率对管口流速的影响曲线。结果表明：驱动电压的幅值大小与管口流速成正比,且当驱动频率等于共振频率时驱动效果最明显;当流体动力黏度小于0.001Pa·s时微流体流速随黏度增大而线性增大，之后则缓慢减小。此外，通过CFX后处理得到了微管道中的截面流速矢量图，由矢量图可以看出，在行波驱动作用显著的部分流速分布呈现自微管顶部向下逐渐减慢的特点，而在行波驱动作用极微弱的部分则流速分布近似呈抛物线形状。
基于RFID管控一体化系统设计、实现与应用
庄淑君, 葛运旺
2012, 23(13):  1551-1555. 
摘要 ( )   PDF (628KB) ( )  
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为实现上层管理层与底层过程自动控制层的有机无缝连接，将RFID技术融合于MES系统，针对农机涂装制造过程多品种、小批量的特点，设计了满足水性漆涂装要求的管控一体化系统。农机大轮拖底盘涂装线生产实际应用表明，该系统实现了全面生产管理(TPM)与智能自动控制的一体化，涂装上漆率提高，漆膜厚度均匀一致，涂层厚度增加，单车用漆减少，显著提高了农机底盘涂装线水性漆喷涂效率和生产管理决策能力。
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硬质合金立铣刀高速铣削铝合金切削力实验研究
仇健1, 李晓飞2, 马晓波1, 林剑峰1, 仝建1
2012, 23(13):  1555-1560. 
摘要 ( )   PDF (705KB) ( )  
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采用试验分析和经验建模相结合的方法对硬质合金立铣刀高速切削铝合金时的切削力及其变化规律进行了研究，重点分析了切削用量对切削力的影响规律。同时通过建立切削力在不同主轴转速下的时频信号间的联系，进一步揭示切削力对切削机理、表面质量和切削效率等的作用规律。建立了基于现场的7075铝合金切削力经验模型，试验结果表明，利用该经验模型对切削力进行预测，结果精确可靠。
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信息技术
支持大批量定制的知识管理方法研究
鲁玉军1, 邓心伟1, 王春青2
2012, 23(13):  1561-1566. 
摘要 ( )   PDF (811KB) ( )  
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针对知识管理现状，提出了以PDM系统为平台的支持大批量定制的知识管理方法，阐述了知识管理中采用大批量定制的设计技术和产品数据管理技术的原理。结合某汽车制造企业的实际数据，搭建了企业知识库。实践证明，该方法实现了知识重用，提高了企业实施大批量定制的能力。
基于启发式搜索策略的牙齿生物特征线提取技术
张长东1, 戴宁1, 廖文和1, 闫国栋1, 孙玉春2, 王勇2, 吕培军2
2012, 23(13):  1567-1571,1586. 
摘要 ( )   PDF (583KB) ( )  
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牙齿生物特征线的提取是数字化口腔修复体设计的关键环节，针对现有的全局特征提取算法难以准确实现生物特征线提取的局限，提出了一种基于启发式搜索策略的牙齿生物特征线提取技术。首先分析牙齿预备体三角网格模型的特征信息;其次在提取过程中设计启发函数评估最优特征点，自适应地提取生物特征线，并对提取结果进行形态优化以保证提取质量;最后通过对100余例临床牙齿预备体数据进行生物特征线提取实验，验证了算法的有效性和实用性。
装载机液压系统半物理仿真平台的研究
林少芬1, 林福泉2
2012, 23(13):  1572-1576. 
摘要 ( )   PDF (639KB) ( )  
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针对在EASY5设计的液压系统仿真模型基础上实现半物理仿真系统设计中存在的相关问题，采用EASY5和MATLAB/Simulink的联合仿真模型，在MATLAB/Simulink环境中调用Windows API的多媒体定时器的方式实现实时仿真控制，以克服EASY5不能实时仿真的不足;采用TCP/IP网络通信实现仿真机和测控机的数据交互;用Visual Basic设计仿真机的人机界面，实现对半物理仿真试验的数据设置和仿真启动。从试验图可以看出半物理仿真试验效果良好。
基于研制阶段试验数据的复杂装备测试性评估
常春贺1, 曹鹏举1, 杨江平1, 胡亮2
2012, 23(13):  1577-1581. 
摘要 ( )   PDF (461KB) ( )  
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针对当前测试性评估方法中，经典方法无法利用历史测试性试验信息，且在小样本量下，评估结论置信度低、风险大的问题，提出了一种基于研制阶段试验数据的复杂装备测试性评估模型。在对经典评估方法进行建模与分析的基础上，运用Bayes理论，建立了综合利用研制阶段历史试验信息和现场试验数据的Bayes测试性评估模型;该模型结合验前信息与现场信息的相容性给出了一种混合验前分布，并利用拟合优度检验确定继承因子。最后开展了案例应用研究，结果表明，在相同的现场试验条件下，该模型能给出较高置信度的测试性评估结论，比经典评估方法更合理。
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机械基础工程
SMA柔性扭转驱动器的结构设计与优化研究
邹秀清, 董二宝, 张世武, 许旻, 杨杰
2012, 23(13):  1582-1586. 
摘要 ( )   PDF (493KB) ( )  
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设计了一种基于柔性结构的SMA扭转驱动器，通过加热SMA丝收缩带动柔性结构变形从而实现驱动器的扭转输出。柔性结构在SMA丝拉力作用下的变形情况对驱动器的转角输出有很大的影响，为获得最大的输出转角，需对柔性结构的形状和SMA丝的作用点位置进行优化设计。采用三次B样条曲线描述柔性结构的形状，通过有限元法分析柔性结构的变形，并应用遗传算法进行柔性结构的形状优化和SMA丝作用点位置优化。实际算例表明，利用优化方法可快速有效地获得使SMA柔性扭转驱动器输出转角最大的柔性结构形状与SMA丝作用点位置。
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基于产品可靠性和时效性的闭环供应链系统策略研究
李翀, 刘思峰, 方志耕
2012, 23(13):  1587-1592. 
摘要 ( )   PDF (561KB) ( )  
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通过分析闭环供应链系统的产品内在逻辑关联特征，从产品可靠性和时效性两方面揭示了老产品及其零部件的再利用与再制造对新产品质量的影响，并构建了闭环供应链系统中产品质量的系统演变模型。在此基础上，引入不同的闭环供应链策略，深入分析再制造策略对最终产品质量的影响。为产品质量分析提供了新的方法，也为闭环供应链系统的策略分析与管理提供了定量分析依据。
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基于自适应参数域遗传算法的机油泵性能曲面研究
甘屹, 兰连旺
2012, 23(13):  1593-1597,1602. 
摘要 ( )   PDF (606KB) ( )  
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通过对机油泵工作特性进行分析，建立机油泵工作特性曲面的数学模型。分别采用单种群基本遗传算法和自适应域多种群遗传算法求解了所建立的机油泵工作特性曲面模型的关键参数。通过计算和试验表明，自适应域多种群的遗传算法根据解的离散程度或集中程度动态调整参数域，使得求解空间收敛，搜索最优解的收敛速度较快，且所获得的解的质量更高，从而使机油泵工作特性曲面模型的预测精度更高。
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基于NSGA-Ⅱ的多目标遗传算法通用涡旋盘的优化设计
张贤明1, 牟瑛1, 王立存1, 2, 陈国强1, 李萍1, 陈彬1
2012, 23(13):  1598-1602. 
摘要 ( )   PDF (514KB) ( )  
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利用非劣排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)对通用涡旋压缩机的动静涡旋盘涡旋体高度、涡旋盘主轴转角、涡旋型线基圆渐开角、涡旋型线基圆半径基本参数进行优化设计,使涡旋盘的径向气体力、切向气体力、倾覆力矩、自转力矩、能效比达到最优。给出了优化设计的遗传算法计算方法、数学模型、基于遗传算法数学模型、程序流程图、多目标优化结果。较其他优化方法，NSGA-Ⅱ能较好解决多目标非线性优化问题，最后用优化后的数据验证了该方法的有效性。
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基于E-CBP的机电产品可持续概念设计方法
王美焰1, 沈连婠1, 邓益民2, 束学道2
2012, 23(13):  1603-1607. 
摘要 ( )   PDF (499KB) ( )  
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在传统概念设计方法的基础上，引入可持续设计理念，提出基于E-CBP(extended casual behavioral process)模型的可持续概念设计方法。通过对行为的特性研究，提出了相应的可持续设计指导原则。根据这些原则对E-CBP模型进行优化，并以电动抛光机为实例验证了该方法的可行性。
电子齿轮比对轮廓误差及加工效率影响的研究
滕福林, 李宏胜, 温秀兰, 黄家才
2012, 23(13):  1607-1610. 
摘要 ( )   PDF (459KB) ( )  
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电子齿轮比仅考虑了在尺寸、加工速度上实现目标值与实际值的匹配，而忽视了插补加速度与交流伺服系统实际最大加速度能力的匹配。当电子齿轮比调节为偏离1较多的数值时，会对数控机床的轮廓误差和加工效率产生较大的不利影响，提出电子齿轮比和插补加速度优化算法，以减小电子齿轮比对数控机床轮廓误差和加工效率的影响。实验结果证明该算法是可行的。
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三种管壳式换热器传热与流阻性能对比实验研究
古新, 董其伍, 王珂, 刘敏珊
2012, 23(13):  1611-1615. 
摘要 ( )   PDF (571KB) ( )  
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弓形折流板换热器壳程流体横向冲刷换热管时存在流动阻力大和传热死区大等缺点，折流杆换热器壳程流体纵向流动，但当壳程流体雷诺数Re较小时传热性能不佳。为克服上述缺点，研究开发了一种新型高效节能的斜向流管壳式换热器，该换热器壳程流体总体呈纵向流动，局部区域流体倾斜冲刷换热管束。对斜向流换热器与折流板换热器和折流杆换热器传热与流阻性能的对比实验研究表明，在同等壳程流体流量下，斜向流管壳式换热器的传热系数、压降和综合性能均介于折流板换热器
与折流杆换热器之间。研究结果为管壳式换热器升级换代提供了一种新技术和新装备,也为热力系统中换热器选型和结构优化设计提供了重要依据。
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基于功能结构树的工艺子装配体识别及其装配约束关系的分析
赵姗姗1, 赵宏1, 高亮2, 李飞3
2012, 23(13):  1615-1619. 
摘要 ( )   PDF (445KB) ( )  
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针对复杂产品工艺子装配体识别的问题，提出了一种基于功能结构树的工艺子装配体识别方法。首先给出了产品的功能子装配体和工艺子装配体的定义和性质，给出了判断功能子装配体间干涉关系的算法;然后通过分析功能子装配体间的干涉关系和稳定性，提出了识别工艺子装配体和生成装配工艺结构树的算法，并给出了工艺子装配体装配约束关系方程组的计算步骤，最后通过实例验证了所提出方法的正确性和可行性。该方法简化了子装配体的识别过程，为提高大规模装配体的装配效率提供了条件。
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材料工程
纳米Si2N2O-Sialon陶瓷齿轮超塑性锻造研究
顾勇飞1, 骆俊廷1, 温雅丽2, 徐艳霞1, 李洪波1
2012, 23(13):  1620-1622,1628. 
摘要 ( )   PDF (487KB) ( )  
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采用Deform有限元软件对纳米Si2N2O-Sialon陶瓷超塑性锻造成形过程进行模拟，较直观地预测了齿轮成形过程中齿形充填情况。在1550℃，纳米Si2N2O-Sialon陶瓷显示出良好的超塑性成形性能，通过试验，超塑性锻造成形出了质量良好的齿轮零件。在模拟与试验的基础上，通过与金属齿轮的齿形充填情况进行对比，建立了陶瓷齿轮齿形充填模型，得到了纳米陶瓷齿轮超塑性锻造成形的基本规律：陶瓷齿轮锻造过程中齿形充填过程分为5个基本阶段，与金属齿轮锻造成形充填过程相比，齿形前端的鼓形量和齿形侧面的鼓形量明显较小。
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丝杠冷滚打成形过程金属流动规律研究
张璐, 李言, 杨明顺, 李玢
2012, 23(13):  1623-1628. 
摘要 ( )   PDF (785KB) ( )  
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通过数值模拟与试验相结合的方法研究了丝杠冷滚打成形过程中的金属流动规律，论述了丝杠冷滚打成形原理，建立了丝杠冷滚打成形过程的数值模拟方案;根据对应力场、应变场数值模拟结果的分析，进行了丝杠冷滚打成形试验，对试验获得的丝杠工件金相组织变形、硬度分布及硬化层分布进行分析研究。结果表明：成形工件的齿槽底部最先滚打的点相比最后滚打的点变形量小;齿槽底部硬度增大，沿其底部法线方向有一定深度的硬化层，使材料硬度和强度得以提高;初步获得冷滚打过程中的金属流动规律，为进一步揭示丝杠冷滚打成形工艺的成形机理以及精确参数控制提供指导。
车辆工程
机车车辆疲劳强度仿真分析平台架构研究
唐兆, 邬平波, 丁国富
2012, 23(13):  1629-1633. 
摘要 ( )   PDF (580KB) ( )  
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从机车车辆行业对关键零部件疲劳仿真和疲劳可靠性分析的需求出发，阐述了基于虚拟样机技术和云计算理论体系的机车车辆零部件疲劳仿真分析一般方法。在自行研制的机车车辆线路动应力试验数据处理系统和机车车辆疲劳仿真系统基础上，集成现有成熟的商业软件，搭建了机车车辆关键零部件疲劳强度分析平台，将铁道行业常用的评价体系和计算流程固化到平台中，提出基于云计算的疲劳仿真分析平台架构体系，重点讨论了试验与仿真集成方法、不同学科之间的协同交互问题、数据集成和数据交换方法。该平台具有友好开放的用户接口和良好的可扩展性。
基于有限元法和HAM法的转向系统优化
周冠1, 徐飞云2, 成艾国1, 顾纪超1, 王国春1
2012, 23(13):  1633-1637. 
摘要 ( )   PDF (506KB) ( )  
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针对某款国产微车转向盘怠速抖动问题，在应用有限元技术进行分析找出主要原因后，首先基于转向系统的模态振型和相关工程经验通过修改相关结构来提高系统的一阶模态，然后利用基于混合近似模型的自适应全局最优化方法（HAM法）在系统总质量基本不增加的前提下优化部件的厚度，进一步提高整体的一阶模态。通过有限元仿真和试验验证，转向盘怠速抖动问题得到了改善。研究结果表明，优化设计中有效结合有限元法和HAM法具有较好的工程应用前景。
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