当期目录

2014年 第25卷 第3期    刊出日期：2014-02-10
上一期    下一期
版权页和目次
2014, 25(3):  0. 
摘要 ( )   PDF (348KB) ( )  
相关文章 | 计量指标
机械基础工程
乙醇圆柱射流雾化破碎过程的PIV试验研究
姚春德, 侯亚帮, 贾丽冬, 刘军恒, 魏立江
2014, 25(3):  285-290. 
摘要 ( )   PDF (661KB) ( )  
参考文献 | 相关文章 | 计量指标
在喷雾容弹上利用PIV激光测试系统，研究了容弹背压、容弹温度和喷射脉宽对乙醇圆柱射流破碎雾化的影响。试验结果表明：容弹背压升高，乙醇圆柱射流贯穿距离减小，射流锥角变大;温度由20℃变为60℃时，乙醇运动黏度变小，射流贯穿距离增大，射流锥角略有增加;喷射脉宽的改变对乙醇圆柱射流贯穿距离和射流锥角影响很小，然而大脉宽的乙醇射流雾化困难。
钠钙玻璃微磨削表面粗糙度试验研究
温雪龙, 巩亚东, 程军, 武治政
2014, 25(3):  290-294. 
摘要 ( )   PDF (520KB) ( )  
参考文献 | 相关文章 | 计量指标
针对硬脆材料钠钙玻璃进行了一系列的微尺度磨削试验研究，主要探讨不同磨削因素对工件加工表面质量的影响。从理论上探讨微尺度磨削的加工机理，研究微磨削过程中的最大未变形切屑厚度、工件的弹性恢复等对加工过程的影响。根据微尺度磨削加工的特点，选用不同的加工参数对钠钙玻璃材料进行正交试验和单因素试验，得到微磨削加工后工件表面粗糙度变化的一般规律。针对200号与500号两种磨粒微磨棒进行试验研究，得出不同加工条件与工件表面粗糙度的关系，进而确定不同加工参数对表面质量的影响规律。
阳极振动往复运丝微细电解线切割试验研究
于洽, 曾永彬, 徐坤, 曲宁松, 朱荻
2014, 25(3):  295-299. 
摘要 ( )   PDF (528KB) ( )  
参考文献 | 相关文章 | 计量指标
电解加工产物的及时输运是微细电解线切割加工中亟待解决的问题。提出通过线电极往复运动和工件低频振动共同强化加工间隙内传质过程来提高微细电解线切割的切缝质量的方法;构建了线电极往复运丝、工件振动的微细电解线切割试验系统;采用正交试验方法，分析了线电极运丝幅值、运丝频率、工件振动幅值和振动频率4个因素对切缝平均宽度和切缝轮廓均匀性影响的主次和趋势，并筛选出了优化的线电极运丝和工件振动参数;采用优化参数加工出了结构清晰、完整的微梁结构。
智能制造
复杂曲面五轴加工干涉检查的研究
王国勋, 舒启林, 王军, 王宛山
2014, 25(3):  299-303. 
摘要 ( )   PDF (532KB) ( )  
参考文献 | 相关文章 | 计量指标
针对复杂曲面五轴数控加工刀具干涉检测算法复杂且效率低的问题，提出了基于空间三维坐标系变换原理的刀具干涉检查方法，即通过计算曲面上的点在刀具局部坐标系中刀具投影区域内的坐标值与刀具的位置关系来判断是否发生干涉。该方法能够同时检查局部干涉和全局干涉，大大减少计算量，提高检测效率和数控加工效率。为避免干涉，针对不同的干涉形式给出了不同的刀具姿态调整旋转轴和旋转角。通过实例验证了所提方法的可行性和有效性。
机械基础工程
增压式喷油器设计参数对换向阀性能影响研究
温占永, 杨雨田, 战强, 苏万华
2014, 25(3):  304-310. 
摘要 ( )   PDF (684KB) ( )  
参考文献 | 相关文章 | 计量指标
为改善大功率柴油机排放性能、减少燃油消耗率，开发了一款新型增压式喷油器，阐述了其功能、结构组成及工作原理。分析发现液力换向阀的响应时间是影响增压压力曲线形状建立的关键因素。利用一维流体仿真软件FlowMaster建立了增压型喷油器的仿真模型，并通过实验验证了模型的正确性。在发动机转速1000r/min、控制脉宽3ms下，仿真计算了量纲一参数A1、A2，共轨压力pr,换向阀间隙燃油泄漏系数λ对换向阀响应特性的影响。结果表明：在其他条件不变的情况下，液力响应时间to2、to3随着A1、A2的增大而增大，tc2、tc3随着A1、A2的增大而减小;液力响应时间to2、tc2随着pr的增大保持恒定，to3、tc3随着pr的增大而减小;液力响应时间to2随着λ的增大保持恒定，to3随着λ的增大小幅增大，tc2、tc3随着λ的增大而减小。
金属橡胶恢复力的迟滞模型研究
曹凤利, 白鸿柏, 任国全, 范红波
2014, 25(3):  311-314,320. 
摘要 ( )   PDF (515KB) ( )  
参考文献 | 相关文章 | 计量指标
依据金属橡胶变形的主要特征，对金属丝螺旋卷的空间位形、接触模式进行了分析。提出了基于变长度曲梁的细观结构单元和接触作用模型，考虑摩擦接触点分布规律，建立了金属橡胶恢复力的迟滞模型，实现了金属橡胶在不同变形幅值下的加卸载恢复力的预测。通过不同相对密度的金属橡胶试件对所建模型进行了试验验证，发现理论计算结果和试验结果有较好的一致性。
基于相对距离尺度TOPSIS法的机床结构优选设计研究
陈永亮, 韩瑶, 庞锦平, 刘谱, 潘高星
2014, 25(3):  315-320. 
摘要 ( )   PDF (546KB) ( )  
参考文献 | 相关文章 | 计量指标
为了合理、高效地进行结构改进及优选设计，提出了采用相对距离尺度的改进TOPSIS评价方法，以对多种备选方案进行综合分析和优选。首先确定评价指标，建立原始数据矩阵;然后得出各评价指标的权重系数，根据可适应设计原则建立多个评价目标，并基于三种距离尺度的综合性能进行评价，总结三种距离尺度方法的特点;最后以某大型立式磨床的横梁设计方案为例，将它的12种变型作为评价目标，采用有限元分析，将其质量及动静热态特性作为评价指标，计算出三种方法下的12种评价目标的评价结果向量，并通过对比，选出综合考虑三种方法的最优评价方案。实践表明，基于相对距离尺度的TOPSIS方法能明确区分方案优劣，且与实际生产所选择方案相符合。
三维编织复合材料渐进损伤及拉伸强度数值预测
张芳芳, 刘才
2014, 25(3):  321-326. 
摘要 ( )   PDF (563KB) ( )  
参考文献 | 相关文章 | 计量指标
基于区域叠合技术和与材料断裂能相关的损伤演化模型对三维四向编织复合材料的渐进损伤演变过程及拉伸强度进行数值预测。结合基于Fortran语言编写的单胞增强相网格提取算法，实现了参数化单胞增强相网格模型的快速建立。基于Murakami损伤理论建立了正交各向异性损伤本构模型，利用等价位移控制相应模式下损伤的演变发展，分别模拟了典型大小编织角三维四向编织复合材料的细观损伤起始、扩展和最终失效过程。数值预测结果与实验结果吻合较好。
锥形永磁轴承磁力解析模型
田录林, 李鹏
2014, 25(3):  327-332. 
摘要 ( )   PDF (574KB) ( )  
参考文献 | 相关文章 | 计量指标
为了解决锥形永磁轴承缺乏磁力解析模型问题，基于平面点磁荷的磁场和虚功原理，结合两块平行矩形截面永磁体及锥形永磁轴承结构特点，建立了锥形永磁轴承的磁力解析模型，用ANSYS仿真验证了该解析模型的正确性，分析了锥形永磁轴承悬浮磁力与其结构参数之间的关系。研究结果表明：锥形永磁轴承磁力与磁环的平均周长和磁环磁通密度的平方成正比，磁力随着磁环径向宽度的增大而增大，小尺寸范围内随磁环截面长度的增大而增大;轴向磁力随磁环锥角的增大而减小，随轴向偏移的增大而减小。该研究模型为锥形永磁轴承设计计算及其结构参数优化提供了技术支持。
步进电机矩角关系连续测试方法的研究
余方玉, 赵美蓉, 林玉池, 黄银国
2014, 25(3):  333-336. 
摘要 ( )   PDF (461KB) ( )  
参考文献 | 相关文章 | 计量指标
处于保持状态下的步进电机的矩角关系呈正弦变化，这导致传统的力矩转角测试方法无法实现对步进电机矩角关系的连续测试。对此，应用力矩平衡的思想，分析力矩传动和角度传递的机理，提出一种新的测试方法来进行矩角关系的连续测试，并据此设计了一套保持状态下步进电机矩角关系的连续测试系统。实验结果表明，所得矩角关系曲线接近正弦变化，与理论分析结果相符。
圆柱凸轮侧向传动机构圆柱凸轮廓面研究
董明望, 吴林, 戴明辉, 罗嗣铭
2014, 25(3):  337-340. 
摘要 ( )   PDF (501KB) ( )  
参考文献 | 相关文章 | 计量指标
重点介绍了一种新型无齿减速器，结合图解法与解析法并利用简单的空间几何与运动方法，对无齿减速器的核心传动件圆柱凸轮侧向传动机构廓面进行研究。利用半径为Rj的圆柱面截取凸轮的螺旋面得到圆柱面上螺旋线，求解螺旋线方程。通过对圆柱面半径Rj在一定区间范围内连续取值，利用连续变化螺旋线反求螺旋面方程。再利用该方程通过数学工具Mathematica进行圆柱凸轮螺旋线求解与圆柱凸轮轮廓造型。通过数控机床对样品进行试制从而验证研究的可行性。结果表明：圆柱凸轮廓面计算实际可行，圆柱凸轮侧向连续传动机构传动平稳。
智能制造
服务型制造车间关键任务调度的Stackelberg博弈研究
周光辉, 程元森, 肖忠东, 苗发祥, 王蕊
2014, 25(3):  341-345,416. 
摘要 ( )   PDF (507KB) ( )  
参考文献 | 相关文章 | 计量指标
针对服务型制造车间关键任务调度问题，提出了两层次嵌套的Stackelberg博弈调度模型。该博弈模型由Stackelberg子博弈与非合作静态子博弈构成。其中Stackelberg子博弈模型用于解决关键任务与非关键任务的之间的调度决策问题，非合作静态子博弈模型则用于实现非关键任务之间的调度决策。在该博弈调度模型中，将关键任务映射为领导者，将其余非关键任务映射为追随者，将与各任务包含的工序集所对应的可选加工设备映射为可行方案集，将各任务的综合成本指标映射为收益函数。为实现对模型的Stackelberg均衡点的有效求解，设计了基于爬山搜索的混合自适应遗传算法。算例仿真结果验证了所提出的模型与解算方法的正确性。
产品服务化供应链信息共享激励的博弈分析
和征, 陈菊红, 姚树俊,
2014, 25(3):  346-351. 
摘要 ( )   PDF (449KB) ( )  
参考文献 | 相关文章 | 计量指标
产品服务化供应链信息共享能够减少企业之间的信息不对称所造成的不良影响。但是，企业参与供应链信息共享是需要付出成本的，可能会出现收益和投入不成比例的情况，造成部分企业不愿意参与供应链信息共享，这就需要建立一种激励机制来促使企业主动参与供应链信息共享。分析了产品服务化供应链信息不共享的原因，建立了产品服务集成商主导的产品服务化供应链两级合作的信息共享激励的博弈模型，并作均衡分析。然后，给出一些产品服务化供应链信息共享的激励策略。最后，通过实例说明了该模型的可行性。
制造系统
一种新的基于直觉模糊集的制造云服务优选方法
蔡坦;刘卫宁;刘波
2014, 25(3):  352-356,421. 
摘要 ( )   PDF (516KB) ( )  
参考文献 | 相关文章 | 计量指标
为了在制造云服务候选集中优选出服务质量最佳的制造云服务，提出了制造云服务优选问题，并设计了求解方法。将制造服务质量特征分为可量化和不可量化两种类型，分别用综合加权法来分析可量化服务质量特征，用直觉模糊集运算法分析不可量化的服务质量特征。提出了“制造服务有效期”的概念，更加贴切地表现制造服务性能动态变化的特点。在充分考虑用户需求的同时，针对不同用户的个性化选择，提出了一种交互式的服务质量特征权重分析方法。
机械基础工程
基于改进自适应遗传算法的固定结合面动态特性参数优化识别
朱坚民, 张统超, 李孝茹, 周冬儿
2014, 25(3):  357-365. 
摘要 ( )   PDF (764KB) ( )  
参考文献 | 相关文章 | 计量指标
针对固定结合面传统建模方法精度较低和结合面的动态特性参数难以确定的问题，改进了基于弹簧阻尼单元的建模方法，提出了基于实验模态分析和改进自适应遗传算法的固定结合面动态特性参数的优化识别方法。该方法以有限元计算的理论固有频率和阻尼比与其对应实验模态分析结果的相对误差最小为目标函数，使用改进的自适应遗传算法优化识别固定结合面的刚度和阻尼参数。以自行设计制作的固定结合面模型为研究对象进行了建模、实验、参数识别等分析，分析结果表明：所提出的方法是正确的、有效的，参数识别误差在5%以内，达到了较高的识别精度。
智能制造
基于双网分流的工程机械设备数据网络构架研究
杨栋, 陈小华, 熊俊
2014, 25(3):  366-371. 
摘要 ( )   PDF (620KB) ( )  
参考文献 | 相关文章 | 计量指标
针对已有工程机械设备数据网络在资源共享能力差、高负载率下丢包率高等问题，以及工程机械智能化程度日益增高、部件数量日益增多的应用需求，结合CAN总线可靠性高和工业以太网吞吐量大、资源共享能力强等优点，构建了一种用于工程机械设备数据传输的双网分流构架(DNSA)。实验证明，DNSA丢包率低，能很好地实现监控网络间的资源共享和利用。
一种辨识磨粒群分形无标度区的新算法
张怀亮, 邹佰文, 肖雷
2014, 25(3):  371-376. 
摘要 ( )   PDF (555KB) ( )  
参考文献 | 相关文章 | 计量指标
针对磨粒群分形维数计算精度偏低，且无标度区辨识过程中容易出现局部最优的问题，提出了一种辨识无标度区的新算法。首先利用模拟退火K-means算法对磨粒群r～N(r)(尺度~测度)双对数曲线的一阶局部导数聚类，剔除一阶导数为0及波动很大的区间，然后利用模拟退火K-means算法对曲线的二阶局部导数聚类，识别出精确的无标度区间。应用新算法对典型的分形图形进行了分形维数计算，计算结果与理论值吻合度较高;同时应用新算法对磨粒群的分形无标度区进行了辨识。研究表明：磨粒群的分形无标度区较宽，新算法对磨粒群等多孔图形的无标度区辨识效果较好，能显著提高磨粒群分形维数的计算精度。
机械基础工程
含压电谱单元及其在板结构中Lamb波传播模拟中的应用
冯朝辉, 王鑫伟
2014, 25(3):  377-382. 
摘要 ( )   PDF (598KB) ( )  
参考文献 | 相关文章 | 计量指标
结合压电材料本构方程及Lamb波数值模拟中的谱有限元方法，建立了含压电驱动器/传感器板的谱单元，并将其应用于Lamb波的激发、在板结构中的传播和接收的数值模拟中。将模拟结果与其他文献中的数值模拟结果及采用商用有限元软件ANSYS的数值模拟结果进行了对比，验证了所建立单元的正确性，且在计算精度相差不大的情况下，该方法较传统有限元方法更为高效。最后和以前不含压电的模拟过程进行比较，压电效应使得驱动器施加在节点上的力并不那么单一，并且传感器能够将多个自由度复杂的位移信号转换为单一的电信号，这使得考虑压电片与不考虑压电片的模拟结果之间有一定的差别。
基于流固耦合的滑动轴承非线性油膜动特性研究
毛文贵, 韩旭, 刘桂萍
2014, 25(3):  383-387,403. 
摘要 ( )   PDF (572KB) ( )  
参考文献 | 相关文章 | 计量指标
针对采用传统静态滑动轴承动力特性系数分析转子从启动到稳定在平衡位置这段时间内瞬态响应的误差较大的问题,提出了采用有限变分法和Newmark-β法相结合的非线性油膜动特性动态分析方法。该方法首先采用有限变分法计算非线性油膜动力特性系数, 解决了采用有限差分法时多次迭代的时效问题,大大提高了计算效率;然后根据计算得到的非线性油膜动力特性系数，通过Newmark-β法分析转子系统的瞬态响应，用学科间迭代方法实现了非线性油膜动力特性系数与转子瞬态响应之间的流固耦合;最后以Jeffcott转子系统为例，对比研究了传统静态分析方法与动态分析方法。结果证明，采用动态分析方法得到的转子系统瞬态响应幅值更小，精度更高。
智能制造
混合型加减速前瞻规划的多节NURBS曲线插补策略
王丽梅, 刘瑞
2014, 25(3):  388-392. 
摘要 ( )   PDF (579KB) ( )  
参考文献 | 相关文章 | 计量指标
为满足复杂型面零件的高速高精加工要求，将造型功能强大的NURBS曲线插补方法作为指定加工曲线的路径给定。为解决伺服系统中指令的不连续及起始速度（或加速度）超越伺服电机的极限，导致实际机械系统无法跟上所给命令的问题，采用了混合多节NURBS曲线前加减速前瞻运动规划。该方法在汲取了传统方法与直接卷积方法两者优点的同时，有效地规避了传统方法中无法降低转角误差和直接卷积方法中加工时间过长的缺点。仿真结果表明，所提出的策略能够使整个插补过程具有高度的柔性和连续性，进而能够满足高速高精加工的要求。
机械基础工程
柔性转子滚动轴承系统混沌行为研究
崔立, 郑建荣
2014, 25(3):  393-398. 
摘要 ( )   PDF (580KB) ( )  
参考文献 | 相关文章 | 计量指标
研究了滚动轴承支承的柔性转子系统的混沌行为。考虑空间Euler-Bernoulli杆单元、刚性圆盘、圆柱滚子轴承非线性接触力、不平衡力，使用有限单元法建立了柔性转子轴承系统的非线性动力学方程组。根据FPA修正法确定求解周期，采用Runge-Kutta法、Newton-Raphson法求解非线性动力学方程组，用获得的系统最大Lyapunov指数判断系统的混沌行为。以某滚子轴承柔性转子系统为例，研究了该类转子系统在径向间隙、不平衡力、转轴刚度比对柔性转子系统混沌特性的影响规律，发现随着轴承径向间隙的增大，系统的混沌区间逐渐增大、变多。不平衡力的存在使得系统混沌的转速及范围变大。随着刚度比增大，振幅峰值及对应的转速均逐渐增大，系统混沌区间也增多，轴承非线性振动对柔性转子系统非线性行为的影响逐渐增强。
某起落架收放联动机构故障分析及改进设计
魏小辉, 王钰龙, 印寅, 聂宏, 倪华近
2014, 25(3):  399-403. 
摘要 ( )   PDF (656KB) ( )  
参考文献 | 相关文章 | 计量指标
结合某起落架收放试验中出现的收放机构变形卡滞问题，分析了机构受载情况并得出了机构故障机理。分别利用ADAMS和LMS virtual.lab建立了起落架刚柔耦合模型，采用刚柔耦合动力学仿真方法分析了装配间隙对结构变形的影响。研究表明，机构设计造成的附加弯矩和装配间隙是造成收放机构变形卡滞的主要原因。提出了改进设计方案并进行了刚柔耦合仿真验证分析。结果表明：新方案很好地解决了机构中传动部件受力不合理的问题，且关键部件的变形也减小到不足0.05mm，解决了该收放机构的变形卡滞问题。
基于键合图理论的斜直井管柱上扣/卸扣系统设计与仿真
任福深, 陈素丽, 王威
2014, 25(3):  404-409. 
摘要 ( )   PDF (640KB) ( )  
参考文献 | 相关文章 | 计量指标
针对斜直井齿轮齿条钻机的管柱自动处理问题，采用顶驱和轨道钳联合作业的方式，设计了一套能够实现管柱紧扣、冲扣和旋扣等动作的自动化作业装置及其液压控制系统。采用键合图理论，建立了动力水龙头旋扣系统和轨道钳系统的键合图模型，并推导出每个键合图模型的系统动态方程。基于20-sim仿真平台，对键合图模型进行了动态仿真分析，通过对比分析，验证了各键合图模型的合理性，为斜直井石油钻机上扣/卸扣机构系统的研制提供技术支持和理论指导。
柱塞泵机液动态耦合仿真与实验研究
薄纪康, 吴小锋
2014, 25(3):  410-416. 
摘要 ( )   PDF (853KB) ( )  
参考文献 | 相关文章 | 计量指标
为解决机液耦合条件下斜盘式轴向柱塞泵的数字化设计问题，采用基于机械与液压系统联合仿真的方法对柱塞泵进行建模与解耦分析。基于功率键合图理论建立了柱塞泵液压模型，并定义了柱塞泵柱塞腔流体对柱塞端面的压力为耦合变量，利用拉格朗日法建立了柱塞泵刚体动力学模型，将液压模型耦合变量作为动力学模型的输入，定义动力学模型的实际转速测量为液压模型的输入，从而构成一个完整机液耦合仿真模型，通过解析对柱塞泵进行了机液解耦设计。最后，搭建了实验平台，以泵出口的流量和压力为检测量，比较了仿真结果与实验结果，从而验证了该方法的正确性与可行性，为柱塞泵的一体化设计奠定了基础。
融合助力转向功能的新型主动转向系统LQG控制策略
赵万忠, 李怿骏, 于蕾艳, 赵婷, 谷霄月, 王春燕
2014, 25(3):  417-421. 
摘要 ( )   PDF (485KB) ( )  
参考文献 | 相关文章 | 计量指标
在传统主动转向系统基础上，集成电动助力转向技术，开发出一种新型主动转向系统，使其同时融合主动转向和电动助力转向功能，不仅解决了汽车低速转向轻便与高速转向稳重的矛盾，而且可以实现驾驶员路感和汽车主动安全性的完美结合。推导出新型主动转向系统动力学方程，考虑系统中可能存在的各种干扰和噪声，构建了新型主动转向系统LQG控制模型，设计了新型主动转向系统LQG控制策略，并对转向路感和系统鲁棒性进行了仿真分析。仿真结果表明，基于LQG控制的新型主动转向系统，具有较好的系统鲁棒性能和鲁棒稳定性，可有效抑制路面随机激励、转矩传感器量测、模型参数不确定所引起的各种干扰和噪声，使驾驶员获得满意的转向路感。
汽车爆胎附加横摆力矩模型研究
陈庆樟, 李学智, 郭立书, 何仁
2014, 25(3):  422-425. 
摘要 ( )   PDF (448KB) ( )  
参考文献 | 相关文章 | 计量指标
在对爆胎车辆动力学特性进行分析的基础上，建立了爆胎车辆产生附加横摆力矩预估计算模型，并结合车辆电控液压制动系统中进液电磁阀开启时间与制动轮缸压力的相关特性，把附加横摆力矩预估值转化为制动轮缸增压时间，以直接控制车辆各轮缸增压时间来实现差动制动，从而产生相应的抗爆胎附加横摆力矩以平衡车辆。设计了相关试验系统，试验结果表明，该预估计算模型基本可以近似计算车辆爆胎后所需的抗爆胎横摆力矩，为提高汽车爆胎应急自动制动系统响应能力，进一步精准控制爆胎车辆运动轨迹提供了先行条件。
英文目次
2014, 25(3):  426. 
摘要 ( )   PDF (80KB) ( )  
相关文章 | 计量指标
上一期    下一期