中国机械工程

版权页和目次

2013, 24(02): 0.

摘要 ( )

PDF (344KB) ( )

相关文章 | 计量指标

加工中心托盘自动交换装置液压系统的可靠性分析

张根保, 李岳, 柳剑, 涂林

2013, 24(02): 143-149.

摘要 ( )

PDF (589KB) ( )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

针对现有可靠性预测技术不能很好地反映不同工况下的加工过程对系统可靠性的影响、忽略可靠度和失效率随使用时间变化的规律等问题,将灰色系统理论引入到GO法可靠性分析中，建立起一种考虑加工中心各功能部件在不同工况下的动态可靠性预测模型。以加工中心托盘自动交换装置液压系统为例，首先归纳总结了该装置液压系统的基本结构模型，建立此液压系统可靠性的GO图模型。在此基础上把灰色系统理论中的GM(1,1)模型引入到GO法可靠性分析中，完成了对液压系统可靠度的灰色动态预测。最后通过与传统的静态GO法和FTA计算结果的比较，验证了该模型在液压系统可靠性分析中的可用性与准确性，为预防和控制托盘自动交换装置液压系统故障的发生、改进系统可靠性与安全性、制定安全控制措施提供理论依据。

纸盆结构在压电式合成射流驱动器上的应用

张立1, 王帮峰1, 周勇2

2013, 24(02): 149-152.

摘要 ( )

PDF (498KB) ( )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

将扬声器纸盆结构引入到压电式合成射流驱动器中，并制作了试件。使用热线风速仪测量了驱动器出口附近的时均速度、最大速度及沿中心线的射流分布。将实验结果与传统压电式合成射流驱动器的性能相比较,比较结果显示，驱动器在频响各区域射流特征不同，频率越高，正向射流越强烈;无论是从时均速度频响曲线还是从最大速度频响曲线上看,采用了纸盆结构的驱动器的驱动性能都有明显的提升;同时射流下游影响范围也有明显增大。总体来看，将纸盆结构引入到驱动器的设计中取得了较好的效果。

一种欠定位水下机器人的目标搜索研究

申雄1, 徐国华1, 余琨2, 颜明重3

2013, 24(02): 153-158.

摘要 ( )

PDF (647KB) ( )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

论述了一种在水底起伏较大情况下的欠定位水下机器人执行水底小目标搜索任务的策略。该策略主要基于作业区域的等深线地图对水下机器人进行路径规划，在搜索过程中应用水下机器人的航向、深度、离底高度等多传感器信息和等深线地图对欠定位水下机器人导航。初步应用声纳图像识别技术对水下特征物进行了识别。通过在漳河水库的重复实验,验证了该策略可有效运用到欠定位水下机器人的小目标搜索任务中。



微注塑保压时间对平面透镜相对折射率的影响

杨灿, 尹晓红

2013, 24(02): 158-162.

摘要 ( )

PDF (513KB) ( )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

针对透明器件对光学性能要求很高的现实，提出通过调控相对折射率来实现光学性能调控的方法。以微注塑薄壁透镜为例，对平行激光光源通过光学透镜后的波阵面进行检测与重建;接着推导出了波阵面检测结果与相对折射率的理论关系，并计算了透镜内部相对折射率的分布;最后考查了微注塑过程中保压时间对透镜相对折射率分布的影响。实验结果表明：当微注塑保压时间从1s延长至3s时,相对折射率分布均匀度明显提高，折射率的极差从6.1×10-3减小到2.9×10-3。该相对折射率表征方法能有效调控光学制品性能。

面向供应链基于博弈的并发协商模型研究

胡小建, 陈启萍

2013, 24(02): 163-168.

摘要 ( )

PDF (528KB) ( )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标


针对汽车供应链对用户需求的响应灵活性与及时性，将多Agent技术和博弈运用于汽车供应链系统环境中,提出了一种有时间限制和不完全信息约束的多Agent并发协商的博弈模型。该模型在多Agent环境中，通过资源需求者和资源提供者之间的讨价还价研究多Agent多议题的连续并发协商，由博弈矩阵和效益比较寻求使得协商参与者共赢的解决方案。通过汽车制造过程验证了并发协商模型的可行性和有效性,相较于多阶段协商模型,该模型具有优越性。


含呼吸式裂纹的失谐叶盘系统响应特性研究

王艾伦, 李帅

2013, 24(02): 169-174.

摘要 ( )

PDF (650KB) ( )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

含张开式裂纹的叶盘系统无法准确地反映其受迫振动响应特性,为此,基于细梁理论和线弹性断裂力学理论建立了含呼吸式裂纹的失谐叶盘系统数学模型，对比分析了呼吸式裂纹、张开式裂纹对失谐叶盘系统固有特性和振动响应的影响，揭示了呼吸式裂纹对叶盘系统振动响应局部化的影响规律。研究表明:呼吸式裂纹使得振动响应呈现复杂的非线性特征;此外，与张开式裂纹模型相比，基于呼吸式裂纹模型的叶盘系统对失谐更敏感。


基于粒子群优化神经网络的机器人精度补偿方法研究

周炜1, 廖文和1, 田威1, 万世明2, 刘勇2

2013, 24(02): 174-179.

摘要 ( )

PDF (606KB) ( )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标


针对工业机器人应用于飞机柔性化自动装配时绝对定位精度不能满足装配精度的问题,在机器人空间网格精度补偿方法的基础上,综合考虑环境温度的变化对机器人的绝对定位精度的影响,提出了基于神经网络的机器人综合精度补偿方法。为了防止神经网络在训练中陷入局部极值,采用粒子群优化方法对它的初始权值和阈值进行了优化。实验结果表明，当温度在20~30℃范围内变化时,机器人的绝对定位误差由补偿前的1~3mm,提高到补偿后的绝对定位误差最大值为0.32mm,平均值为0.194mm,精度较未补偿前有了大幅提高,可以满足飞机自动化装配的高精度的要求。



高强度梁类件回弹及补偿的二维截面法修正

聂昕1, 申丹凤2

2013, 24(02): 180-185,194.

摘要 ( )

PDF (666KB) ( )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

针对现有的二维截面法预测、补偿回弹时无法有效地解决高强度汽车梁类件在成形后出现的纵向回弹及冲压负角问题,提出了修正算法对原算法进行修正及补充。修正后的算法充分考虑了各个关键截面的纵向回弹，针对迭代效率及精度，在补偿算法基础上引入了材料系数及能动系数来保证算法的合理性和可行性。根据侧壁角度回弹及卷曲回弹的不同变形模式,对补偿算法进行了考虑冲压负角的修正及补充。以某典型拼焊板汽车梁类件为例，对修正前后的二维截面算法进行了对比，实验结果证明了修正算法的可行性。


锥形凸轮式无级变速器设计与仿真

张晋西, 杨新军, 郭学琴

2013, 24(02): 186-189.

摘要 ( )

PDF (468KB) ( )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

提出一种锥形结构机械式无级变速器,该变速器具有较好的无级变速性能。利用凸轮等速运动规律,以单向超越离合器为圆心,对称布置三个凸轮和摆杆，经单向超越离合器转换运动后，可获得完全的匀速输出。用SolidWorks2010 Motion进行运动和动力仿真模拟,获得了良好的效果。

基于双谱熵的齿轮裂纹故障特征提取

周雁冰1, 柳亦兵1, 李宏2, 滕伟1, 李状1

2013, 24(02): 190-194.

摘要 ( )

PDF (531KB) ( )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

针对裂纹故障导致齿轮振动信号非高斯性变化这一特点，提出采用双谱熵对信号非高斯成分在双频域内的分布形态进行定量描述，并据此提取故障信息，得到裂纹产生期、扩展期的特征趋势。结果表明，双谱熵不基于信号能量信息，受非故障因素影响小，而且能有效抑制高斯噪声，同时又对微弱故障十分敏感。研究结果为后续故障诊断与趋势预测提供了新的有效方法。

局部特征尺度分解方法及其分量判据研究

杨宇, 曾鸣, 程军圣

2013, 24(02): 195-201,208.

摘要 ( )

PDF (727KB) ( )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标


在研究内禀时间尺度分解(ITD)方法的基础上提出了一种新的自适应时频分析方法——局部特征尺度分解(LCD)方法，该方法可以自适应地将一个复杂的多分量信号分解为若干个瞬时频率具有物理意义的内禀尺度分量(ISC)之和。对LCD方法的基本原理进行了阐述，并对其分量判据进行了研究,
将经验模态分解(EMD)方法中的标准差判据应用于LCD方法。标准差判据的阈值会因自适应时频分析方法的不同而有所差异，因此标准差判据不具有自适应性,针对标准差判据的这一缺陷，提出了一种新的具有自适应性的分量判据——极值单调性判据，该判据无需设定任何阈值。信号分析结果表明了这两种判据的有效性，而极值单调性判据的适用性更强，可直接应用于EMD方法。另外，对比分析了LCD方法和EMD方法的计算效率，分析结果表明LCD方法在计算效率方面要优于EMD方法。

基于特征加工元的复杂箱体类零件工艺路线优化

徐立云, 史楠, 段建国, 李爱平

2013, 24(02): 202-208.

摘要 ( )

PDF (744KB) ( )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

针对工艺设计过程中工艺路线的优化问题，通过分析复杂箱体类零件特征，并将其细分为加工元，在考虑优化过程中存在的问题和相关工艺约束的基础上，将工艺路线的优化转化为加工元的优先排序。以机床、夹具和刀具变换次数最少建立目标优化模型，利用改进的遗传算法进行求解，避免了遗传算法“早熟”的缺陷。以某型号缸体为研究对象验证该改进算法的有效性,结果表明该算法具有很好的收敛性。

基于知识地图的复杂产品虚拟维护训练方法

杨延璞, 余隋怀, 陈登凯, 冯青

2013, 24(02): 209-214.

摘要 ( )

PDF (735KB) ( )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

为了提高复杂产品维护训练的效率，降低维护训练成本，提出了一种应用知识地图对复杂产品维护知识进行管理的方法。通过分析复杂产品维护知识的种类和构成形式，利用维护知识信息元对复杂产品的知识进行表征，并以此作为知识节点组成知识地图系统。以知识地图为基础构建了复杂产品虚拟维护训练系统，提出了基于知识地图的浏览式自学习、多媒体课程交互学习和虚拟装配训练的复杂产品虚拟维护方法，并以飞机的虚拟维护训练为例进行了系统实现与验证。


随机共振消噪和局域均值分解在轴承故障诊断中的应用

张超1, 2, 陈建军2

2013, 24(02): 214-219.

摘要 ( )

PDF (651KB) ( )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

针对实际机械故障诊断中强噪声背景下难以提取故障特征的情况，提出了一种基于随机共振消噪(SR)和局域均值分解(LMD)的轴承故障诊断方法。首先，将轴承振动信号进行随机共振消噪，利用噪声增强振动信号的信噪比;然后，将消噪的信号再进行LMD分解，通过求取乘积函数(PF)幅值谱从而发现轴承故障频率。实验结果表明，该方法可以提高信噪比，实现微弱信号的检测,可有效地应用于轴承的故障诊断。


基于漂移瓶颈的制造车间生产批量/提前期研究

刘明周1, 凌琳1, 唐娟2

2013, 24(02): 220-225.

摘要 ( )

PDF (495KB) ( )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

制造车间中存在的大量不确定性因素（如设备状态变化、人员变动和紧急插单等）导致车间物料流瓶颈频繁漂移，使得产品生产批量和提前期设置难以适应实时工况,为此,在物料流漂移瓶颈研究基础上，提出了产品批量和提前期的设定方法。利用瓶颈指数和瓶颈漂移指数表征实时变化的制造单元成为瓶颈的能力;采用排队论方法，并以最小化非增值加工时间和相邻制造单元加工速率差异为目标，计算出适应实时工况的最优生产批量和提前期;最后，通过对某一制造车间内瓶颈工序生产批量和提前期的计算，验证了该方法的有效性和实用性。

统计分组装配技术及其应用

张宇, 尹言虎, 杨慕升, 隋文涛, 袁光明

2013, 24(02): 226-233.

摘要 ( )

PDF (646KB) ( )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

对保证分组适配率和配合质量目标的分组装配技术及实现方法进行了研究,提出一种基于面向质量目标的统计公差技术的统计分组装配技术;对影响配合质量指标和分组适配率的因素进行了分析，提出具有可操作性的保证配合质量目标和分组适配率的统计公差数学建模和设计方法。结合案例研究，给出这一新技术的三种典型应用，包括根据配合零件批的统计参数对分组装配后的配合质量进行预测，基于并行设计思路的分组装配统计公差设计和基于配合质量指标和先加工批统计参数的配合尺寸统计公差协调设计及控制。



任务负载竞争下制造资源配置的非合作博弈方法

陈冰, 刘凯, 杨挺

2013, 24(02): 233-239.

摘要 ( )

PDF (530KB) ( )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

在制造资源配置过程中,针对不同生产设备为了追求任务负载而存在的自由竞争关系，引入博弈论描述设备之间在任务负载上的相互制约关系。提出基于非合作博弈的制造资源优化配置方法,把生产设备映射为非合作博弈制造资源优化配置模型的局中人，建立局中人的策略及其收益函数。利用模糊聚类分析的方法对博弈局中人进行聚类，进行Nash均衡的求解。通过实例与遗传算法、禁忌搜索、粒子群算法进行比较，结果表明基于非合作博弈的制造资源优化配置方法获得的任务负载策略能够保证生产设备总体具有更高的利用率,由此,验证了算法的有效性和正确性。


气体挤压膜轴承的性能分析及其控制器的研究

朱达云, 马希直

2013, 24(02): 240-244.

摘要 ( )

PDF (604KB) ( )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

为了有效克服传统气体轴承的缺点,基于超声激励的气体挤压膜机理，研制了一种新型的气体挤压膜轴承。为了获得关键结构尺寸及相关的控制参数，采用有限元法对压电换能器进行了模态分析和谐响应分析;应用数值解法从理论上证明了轴承的悬浮能力;通过压电换能器的模态实验,确定了其工作频率;同时采用有限元法对所设计的轴承产生的超声波声压进行了分析。在此基础上,设计制作了基于STC单片机的数字控制器硬件电路，编写了不完全微分PID控制程序并在实验台上进行了验证。研究结果表明,该类轴承在超声激励下能够实现悬浮支承。

游梁式抽油机井皮带滑动效率的仿真研究

邢明明, 董世民

2013, 24(02): 245-251.

摘要 ( )

PDF (622KB) ( )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

针对游梁式抽油机皮带传动装置负载扭矩波动大的特点，研究了游梁式抽油机皮带的纵向振动特性、皮带与带轮之间的相对滑动速度以及皮带传动的瞬时滑动效率。将皮带简化为纵向振动的弹性体，建立了皮带在交变摩擦力激励下的纵向振动力学模型与波动方程形式的数学模型;应用振型叠加法建立了皮带纵向振动的数值仿真模型;建立了皮带相对于带轮的瞬时滑动速度、瞬时滑动效率的仿真模型;仿真分析了抽油机曲柄扭矩波动幅值、皮带预紧力对皮带滑动效率的影响。仿真结果表明：抽油机曲柄扭矩波动会降低滑动效率;当抽油机曲柄扭矩存在负扭矩时,皮带滑动效率明显降低;在预紧力能保证皮带传动正常工作的情况下，再增加皮带预紧力会增大皮带的传动效率。



面向产品创新设计的功能模块动态划分方法研究

陈继文1, 2, 张进生1, 王志1, 黄波1, 王发凯1

2013, 24(02): 251-257.

摘要 ( )

PDF (740KB) ( )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

针对面向产品创新设计的功能模块划分中没有考虑技术进化的问题，从客户需求、流、技术的角度出发，研究功能模块动态划分方法。以产品的功能结构为基础，建立了功能相关矩阵。基于模糊等价矩阵的动态聚类分析，动态划分产品的功能模块。以模块内平均聚合度和模块间平均分离度来评价不同模块划分结果。多绳金刚石串珠锯功能模块动态划分实例说明了该方法具有较强的分辨性,可以进行面向产品创新设计的功能模块动态划分。


板形模式识别的多输出最小二乘支持向量回归机新方法

张秀玲1, 2, 张少宇1, 赵文保1, 徐腾1

2013, 24(02): 258-263.

摘要 ( )

PDF (580KB) ( )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

为了克服最小二乘支持向量回归机(LS-SVR)算法不能直接应用于多输入多输出(MIMO)系统建模的缺点，通过在目标函数中加入样本绝对误差项，提出了一种多输出最小二乘支持向量回归机(MLSSVR)新算法。将MLSSVR算法应用于板形模式识别研究，提出了一种基于MLSSVR的板形模式识别新方法，将该方法与LS-SVR合成识别方法进行对比实验，并对MLSSVR识别模型的识别能力进行了测试和分析，
结果证明了MLSSVR算法的有效性。MLSSVR板形模式识别方法不仅避免了LS-SVR合成方法的复杂组合运算，具有更高的识别速度，而且具有更高精度和很强的泛化能力。


轨道车辆切削式吸能装置吸能特性研究

雷成1, 2, 肖守讷1, 罗世辉1

2013, 24(02): 263-267.

摘要 ( )

PDF (494KB) ( )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标


针对利用金属薄壁结构轴向切削过程吸收能量的吸能装置，采用多元线性回归分析的方法，建立了吸能装置切削吸能过程的界面力稳定值、能量预测模型。采用方差分析的方法对该模型的回归方程和系数进行了显著性检验。研究了刀具前角、切屑圆心角、切削深度和切削速度对切削式吸能过程的影响程度。研究结果表明，预测模型的回归方程是显著的，刀具前角和切屑圆心角对界面力稳定值的影响显著，切削深度和切削速度对界面力稳定值的影响不显著;刀具前角、切屑圆心角和切削深度对吸能的影响显著，切削速度对吸能的影响不显著。

多流道螺旋静态混合器混合性能的数值模拟研究

王宗勇, 陈超

2013, 24(02): 268-273,279.

摘要 ( )

PDF (672KB) ( )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

采用多相流混合模型对层流状态下两种物性接近的流体在多流道螺旋静态混合器内的混合性能进行研究。研究结果表明,流道数增多提高了流体混合速度，缩短了达到相同混合效果所需要的混合元件长度,但同时也增大了系统能量消耗。在混合元件长度要求较长的情况下，从能量消耗角度应优先选用两通道螺旋静态混合
器，而受到设备空间限制等原因混合元件长度需要较短时，应优先选用四通道螺旋静态混合器。

基于DIC技术和硬度试验的焊缝材料参数识别新方法

付磊1, 刘迪辉1, 孙光永1, 2, 李光耀1, 徐峰祥1, 陈水生1

2013, 24(02): 274-279.

摘要 ( )

PDF (716KB) ( )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标


提出了一种基于数字图像相关(digital image correlation,DIC)技术和硬度试验的焊缝材料参数识别方法。首先根据金相试验和硬度试验将拼焊板分为焊缝区、热影响区和母材区,并采用DIC技术和硬度试验分别获取拼焊板各区域的主次应变值和硬度值。然后根据塑性力学理论推导出应变硬化指数n与主次应变值的计算公式以及强度系数K与硬度值的计算公式。通过推导出的理论计算公式，分别求出焊缝区和两个热影响区的材料参数。实例验证表明，该方法比传统方法具有更高的精度。



304不锈钢薄板微塑性成形尺寸效应的研究

孟庆当1, 李河宗2, 董湘怀1, 彭芳1, 王倩1

2013, 24(02): 280-283.

摘要 ( )

PDF (455KB) ( )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

针对五种厚度304不锈钢薄板进行了单向拉伸试验和微弯曲试验,测得的屈服应力和回弹角均随板厚减薄而增大,表现出“越薄越强”的尺寸效应现象。通过在Hall-Petch公式中引入相对厚度项对公式进行修正,使得对屈服应力的预测与试验结果更吻合。采用修正的Nix-Gao应变梯度强化模型预测了回弹角与板厚的关系，预测结果与试验结果吻合。



英文目次

2013, 24(02): 284.

摘要 ( )

PDF (79KB) ( )

当期目录