当期目录

2016年 第27卷 第23期    刊出日期：2016-12-10
上一期    下一期
版权页和目次
2016, 27(23):  0. 
摘要 ( )   PDF (344KB) ( )  
相关文章 | 计量指标
机械基础工程
双偏心驱动结晶器非正弦振动波形及工艺参数研究
张兴中, 周超, 刘平飞, 关杰
2016, 27(23):  3125-3129,3135. 
摘要 ( )   PDF (602KB) ( )  
参考文献 | 相关文章 | 计量指标
针对连铸结晶器构造了一种新型非正弦振动波形函数，给出了采用机械驱动实现此非正弦振动的方案；对此波形函数及实现方案的优越性进行了分析，给出了波形偏斜率的合理取值范围及负滑动时间、负滑动率、负滑动量、正滑动时间、最大相对速度差等多个工艺参数的计算方法，绘制了多工艺参数等值曲线，为拉速-频率同步控制模型的建立及实际生产应用提供参考。
平行连杆式操作机悬挂系统刚度与阻尼参数研究
杨晓波, 刘艳妍, 杨晋, 高俊峰
2016, 27(23):  3130-3135. 
摘要 ( )   PDF (576KB) ( )  
参考文献 | 相关文章 | 计量指标
为合理设计操作机悬挂系统的缓冲装置以减小惯性冲击的影响，针对平行连杆式锻造操作机，简化了设备模型，分析了制动工况下悬挂系统各杆件的受力状态和运动规律，并利用牛顿-欧拉法综合各杆件的动力学分析，建立了悬挂系统在制动时的动力学模型，提出了缓冲装置刚度及阻尼参数确定的思路。以300kN锻造操作机为例，在MATLAB中求解操作机悬挂系统动力学微分方程，分析了缓冲刚度、阻尼对吊杆摆角、钳杆质心运动规律的影响。结果表明，利用牛顿-欧拉法建立模型确定缓冲刚度与阻尼参数的方法是可行的与合理的，从而为平行连杆式操作机悬挂系统缓冲装置的刚度与阻尼设计提供了理论依据。
阀体焊接机器人运动性能分析
许勇, 程浩, 章兵, 王春燕, 吴永博, 曹银冬
2016, 27(23):  3136-3141. 
摘要 ( )   PDF (656KB) ( )  
参考文献 | 相关文章 | 计量指标
基于弗莱那-雪列（Frenet-Serret）矢量理论，获得了离散焊点处的切向、法向和次法向矢量，据此可求得焊枪-焊点间的相对位姿。基于变位机-机器人主从运动链末端的耦合约束关系，提出以船型焊为最佳焊位时的协同焊接运动学模型及参数求解流程。在求解焊接机器人工作空间的基础上，依据球形手腕六关节串联机器人处于奇异位形的几何条件，归纳得出焊接机器人的10种独立的奇异位形。协同焊接阀体密封面的运动仿真和现场试验表明，该变位机-机器人焊接系统能够平稳、准确地完成预期焊接任务，证实了提出的协同焊接运动学模型及参数求解方法正确可行。
机械加工表面轮廓分形维数对数小波谱计算方法
张学良, 王余松, 温淑花, 范世荣, 陈永会, 兰国生
2016, 27(23):  3142-3148. 
摘要 ( )   PDF (628KB) ( )  
参考文献 | 相关文章 | 计量指标
为了提高接触表面的建模精度，利用小波的多尺度分析能力，对表面轮廓进行多尺度小波分解，提出了计算机械加工表面轮廓分形维数的对数小波谱法以及有效分解尺度概念，并认为轮廓只在有效分解尺度上具有分形特征；通过M-B函数模拟生成不同分形维数、不同采样区间的分形轮廓；应用对数小波谱法计算了模拟轮廓的分形维数，进而与功率谱密度法（PSD法）等5种方法的计算结果进行了分析比较，结果表明：对数小波谱法能很好地处理分形的多尺度特征，并且选用sym4小波时计算精度最高，误差在0.15%以内；最后应用对数小波谱法对一实际机械加工表面轮廓分形维数进行了计算,说明了其实用性。
离合器操纵机构扭转弹簧参数优化
朱文博, 赵熙熙, 甘屹, 陈龙
2016, 27(23):  3149-3156. 
摘要 ( )   PDF (753KB) ( )  
参考文献 | 相关文章 | 计量指标
为了评估某品牌汽车离合器性能，构建了离合器系统台架测试平台，通过模拟离合器系统在整车上的安装状态进行测试，得到踏板特性曲线及相关试验数据。针对台架测试中出现最大踏板力过大、预紧力过小、踏板下降力过小等问题，对离合器操纵机构进行力学建模，并分析影响离合器性能的相关因素。从工程实用的角度提出优化扭转弹簧的结构参数来改变踏板力学特性，保证离合器系统满足性能要求。对扭转弹簧进行运动分析并建立其力学模型，以扭转弹簧能够达到最大助力效果为原则，优化扭转弹簧安装角度；根据离合器设计约束条件，以扭转弹簧疲劳安全系数最大为目标函数，优化弹簧线径、中径、臂长和圈数等参数。将改进后的扭转弹簧重新装入踏板总成，通过测试平台验证了优化方案的可行性和合理性。
CNC机床动态特性与S形试件轮廓误差映射关系分析
宋智勇, 李晴朝, 姜忠, 康文俊, 杜丽, 王伟
2016, 27(23):  3157-3161,3166. 
摘要 ( )   PDF (608KB) ( )  
参考文献 | 相关文章 | 计量指标
以双摆头五轴数控机床为研究对象建立了仿真模型，并对其准确性进行了实验验证。然后通过仿真分析揭示了S形试件轮廓误差在试件各分区的表现规律。基于机床动态特性与S形试件轮廓误差的映射关系，可以为实际加工中五轴数控机床动态性能参数的调整、机床性能评价及加工误差的溯源和辨识提供指导依据。
钢绳环式无级变速器钢绳环轴向偏移分析
郭卫, 许晓彬, 张武, 路正雄
2016, 27(23):  3162-3166. 
摘要 ( )   PDF (520KB) ( )  
参考文献 | 相关文章 | 计量指标
针对钢绳环式无级变速器(WR-CVT)在传动比变化过程中钢绳环的轴向偏移限制了CVT速比变化范围和承载能力这一问题，以钢带环轴向偏移为参考，建立了钢绳环轴向偏移量计算模型，计算结果显示最大偏移量为0.6369mm，最大偏移角为0.23°，该最大偏移量、最大偏移角较相同参数及条件下金属带式无级变速器（MB-CVT）钢带环的相应参数分别减小15.8%和0.04°。钢绳环在金属块鞍面圆弧槽内的滚动致使其承载能力优于钢带环。
金属橡胶静刚度特性及其力学模型研究
余慧杰, 刘文慧, 王亚苏
2016, 27(23):  3167-3171. 
摘要 ( )   PDF (510KB) ( )  
参考文献 | 相关文章 | 计量指标
对金属橡胶成形机理和静刚度特性影响因素进行分析，运用螺旋弹簧刚度理论建立了金属橡胶微元弹簧理论模型，并根据试验结果对其进行模型修正。通过理论模型与试验的比较，发现理论模型值与试验值较接近，可以较全面地反映金属橡胶静刚度特性，从而为金属橡胶减振器的设计和金属丝工艺参数的确定提供理论依据。
智能制造
基于双目视觉和约束条件的行人目标定位
杨志光, 张永林, 谢经明, 陈幼平
2016, 27(23):  3171-3175. 
摘要 ( )   PDF (545KB) ( )  
参考文献 | 相关文章 | 计量指标
针对行人检测中计算量大、训练分类器耗时和无法满足实时性要求等问题，提出了一种基于双目视觉的行人目标定位方法。该方法利用图像处理技术获取候选轮廓，将轮廓的几何特征作为约束条件来筛选候选轮廓;利用双目视觉获取轮廓的深度信息后，将深度信息作为约束条件对候选轮廓进行进一步筛选。通过深度信息和几何信息的共同约束，识别出行人的头部轮廓，从而实现对行人目标的定位。实验结果表明，该方法减小了计算量，提高了检测精度。
物联网环境下机械产品装配过程多源信息感知与交互标准
马永敬, 刘明周, 文勃, 凌琳
2016, 27(23):  3176-3183. 
摘要 ( )   PDF (820KB) ( )  
参考文献 | 相关文章 | 计量指标
在机械产品装配过程中信息的产生具有多源异构性，装配过程中产生的大量多源信息给信息交互带来了很大的困难。在分析机械产品装配过程信息通信中存在的信息交互困难和应用多源信息感知技术的基础上，提出了一种适用于机械产品装配过程信息的交互标准，重点阐述了该交互标准的交互形式、交互结构以及该交互标准在装配过程中的通信过程；最后，结合该交互标准在某汽车发动机装配过程中的应用，展现了该交互标准在实际应用中所表现出来的特点，证明了该信息交互标准具有可应用性。
机械基础工程
基于噪声辅助局部波动特征分解的齿轮裂纹故障定量诊断方法
吴家腾, 彭晓燕, 杨宇, 张亢, 程军圣
2016, 27(23):  3190-3196. 
摘要 ( )   PDF (674KB) ( )  
参考文献 | 相关文章 | 计量指标
将齿轮故障机理研究与故障诊断方法相结合，提出了一种新的基于噪声辅助局部波动特征分解的齿轮裂纹定量诊断方法。首先，建立了带裂纹齿轮系统动力学模型，获得不同裂纹程度下的动力学响应，从中提取对故障敏感而与工况无关的特征参数构成特征向量矩阵，输入到支持向量回归机中，建立了特征参数与齿轮裂纹程度之间的映射关系。然后，通过这种映射关系，对实际的齿轮裂纹信号采用噪声辅助LOD方法进行特征提取，实现了齿轮裂纹的定量诊断。
智能制造
液压缸非线性刚度作用下的轧机辊系振动行为及控制
刘彬, 李鹏, 刘飞, 刘浩然, 姜甲浩
2016, 27(23):  3190-3196. 
摘要 ( )   PDF (674KB) ( )  
参考文献 | 相关文章 | 计量指标
针对液压系统动态特性影响下的轧机振动问题，建立一种液压缸非线性刚度约束下的轧机辊系振动模型，采用平均法求得系统的幅频响应。在Lyapunov第二方法的基础上，设计了系统的反馈控制器。以轧机实际参数为例，仿真分析轧机辊系中非线性刚度系数、外激励和无杆腔初始位移等参数对幅频响应的影响，并研究外激励幅值和无杆腔初始位移等参数发生变化时的动态分岔特性，发现随着这些参数的变化，轧机辊系振动在周期运动、倍周期运动和混沌运动等多种运动状态之间交替变化；同时在系统中引入反馈控制，通过对比控制前后的时域曲线和相平面曲线，验证了反馈控制器的有效性。研究结果为提高轧机辊系稳定性提供了理论参考。
机械基础工程
磁场中轴向变速运动载流梁的参强联合共振
胡宇达, 戎艳天
2016, 27(23):  3197-3207. 
摘要 ( )   PDF (1159KB) ( )  
参考文献 | 相关文章 | 计量指标
研究磁场环境中轴向变速运动载流梁在简谐激励作用下的参强联合共振问题，应用弹性力学理论、电磁场基本理论以及哈密顿变分原理，得到轴向变速运动载流梁的非线性磁弹性耦合振动方程。利用伽辽金积分法对其进行时间变量和空间变量的离散化，进而运用多尺度法以及坐标变换的方法求得系统主共振-主参数共振的幅频响应方程。通过算例，得到了系统随不同参数变化的幅频响应曲线图、时间历程图、相轨迹图、庞加莱映射图和共振系统的动相平面轨迹图，分析了轴向速度、轴向拉力、磁感应强度、电流密度及强迫激励对系统主共振-主参数共振特性的影响，结果表明系统呈现典型的非线性振动特征和复杂的动力学行为。
超声振动辅助固结磨粒抛光硅片表面形成机理及实验
曾一凡, 杨卫平, 吴勇波, 刘曼利
2016, 27(23):  3208-3214. 
摘要 ( )   PDF (721KB) ( )  
参考文献 | 相关文章 | 计量指标
基于超声加工所具有的加工效率和加工表面质量高等特性，提出了一种超声振动辅助固结磨粒化学机械复合抛光硅片新技术。对抛光工具及复合抛光实验系统的建立进行了描述，在此基础上开展硅片抛光表面形貌及材料去除机理的理论及实验研究，得到不同抛光力下的研究结果。所建立的理论模型及实验结果表明，超声振动辅助固结磨粒抛光有利于硅片表面质量及材料去除率的提高，且随着抛光力的增大，抛光表面质量下降，材料去除效果提高。
基于IEGF-AHP算法的机床精度评价
要小鹏, 黄华川, 殷国富, 李光明
2016, 27(23):  3215-3220. 
摘要 ( )   PDF (551KB) ( )  
参考文献 | 相关文章 | 计量指标
针对数控机床精度评价过程中定性指标不清晰、量化指标不准确等缺点，提出了一种基于区间可拓灰色模糊算法的机床精度评价方法。该方法通过建立机床各评价指标的可拓判断矩阵，求取相应的权重系数，利用灰色模糊综合评价法进行逐次分析，获得综合评价值。以VXC-960型机床为例，对不同时间段的机床精度进行反复检测与评价，以获取机床精度的演化规律与主要影响因素，提出相应的应对措施。实验结果证明了该方法的有效性和可行性。
智能制造
柔性作业车间中基于工序分批的调度问题与求解
徐本柱, 吉靖, 费晓璐
2016, 27(23):  3221-3229. 
摘要 ( )   PDF (756KB) ( )  
参考文献 | 相关文章 | 计量指标
考虑到柔性作业车间分批调度中不同工序具有各自合适批量大小，提出了基于工序分批调度的概念，建立了以关键路径工序为中心的分批调度模型。该模型动态更新可加工工序子批集，同时更新可选加工机器，及时调整加工路线，为不同工序安排大小合适的批量，以达到优化完工时间、有效降低总加工批次的目的。实验结果表明，相比基于工件分批的调度，该模型在优化最长完工时间、提高机器利用率的同时，大幅减少了总加工批次数量(42%)，降低了车间调度管理的复杂度。
先进材料加工工程
6063铝合金在冲击载荷下的尺寸效应及数值模拟
叶拓, 李落星, 郭鹏程, 李健, 李荣启
2016, 27(23):  3229-3234. 
摘要 ( )   PDF (670KB) ( )  
参考文献 | 相关文章 | 计量指标
采用霍普金森压杆(SHPB)在不同冲击压力下对不同尺寸的6063铝合金圆柱试样进行压缩实验。结果表明：在相同压力冲击下，材料的应变率随着试样高径比和横截面的增大而减小。不同尺寸试样在相同的应变率下得到的应力-应变曲线基本吻合。尺寸(直径×高度)为φ8mm×4mm与φ8mm×5mm的试样能获得较广的应变率响应范围。采用ABAQUS有限元软件对铝合金的SHPB动态冲击实验进行了数值模拟，通过二波法计算得到的应力-应变曲线与拟合结果及实验结果吻合较好。
机械基础工程
拉伸载荷下304L/533B爆炸复合板界面损伤的原位观察
刘丽丽, 轩福贞
2016, 27(23):  3235-3240. 
摘要 ( )   PDF (695KB) ( )  
参考文献 | 相关文章 | 计量指标
针对304L/533B爆炸复合钢板，进行了扫描电镜下外加载荷的原位实验，观察分析了界面及其缺陷的演化规律。结果表明：304L/533B爆炸复合钢板界面呈周期性循环波形状态，界面处存在孔洞、未融合和夹杂初始缺陷，界面304L侧产生的细晶区导致纳米硬度升高，533B侧的脱碳区导致硬度减小。平行和垂直界面加载条件下，界面孔洞和未融合缺陷均发生沿加载方向的形变和边缘微裂纹，而夹杂缺陷的变化不明显。然而界面缺陷均未对试样的宏观强度产生影响，垂直界面方向拉伸载荷下试样的断裂源于界面533B侧等轴晶区的塑性形变，而平行于界面方向拉伸载荷下试样的破坏源于304L侧的微裂纹。剪切载荷下界面孔洞和未融合缺陷形成了沿界面的微裂纹，其与剪切主裂纹的合并导致了试样在533B侧发生剪切破坏。
碳钢超疏水表面制备及其耐腐蚀性研究
李晶, 李红, 于化东, 杜锋
2016, 27(23):  3241-3246. 
摘要 ( )   PDF (622KB) ( )  
参考文献 | 相关文章 | 计量指标
通过喷砂与电刷镀相结合的方法在碳钢表面制备出未经修饰的微纳双尺度复合结构的超疏水表面。利用扫描电子显微镜（SEM）、接触角测量仪、电化学工作站对表面形貌、动静态接触角以及耐腐蚀性进行观测。结果表明:采用该结合方法制备的疏水表面在晶粒簇直径为25～40μm，且分布均匀时，具有优异的超疏水性能；当制备电压在14V时，接触角达到152°，同时在自然时效状态下，试样能够长时间保持表面的疏水特性；结合方法制备的疏水表面与基底抛光表面相比，耐腐蚀性能提高。
先进材料加工工程
充液压制成形汽车桥壳后盖区开裂分析及预成形管坯形状优化设计
吴娜, 王连东, 沈亚坤, 张蒙
2016, 27(23):  3246-3251. 
摘要 ( )   PDF (684KB) ( )  
参考文献 | 相关文章 | 计量指标
针对目前生产中胀压成形桥壳后盖区存在开裂的现象，通过对两种极端情况下预成形管坯压制成形变形的分析，揭示了后盖区开裂的原因；提出了预成形管坯后盖冠顶最大纵向轮廓形状的设计方法，给出了轮廓基准系数K0和渐变系数K1的定义。针对某载重5t的汽车桥壳，采用ABAQUS有限元分析软件对多组不同后盖尺寸的预成形管坯压制成形过程进行了数值模拟，确定了轮廓基准系数K0和渐变系数K1的取值范围。进行了压制成形实验，结果表明：优化设计后的预成形管坯充液压制时成形效果好，后盖区壁厚减薄率低、无开裂。
机械基础工程
电动汽车车身的回传射线矩阵刚度链分析方法
陈毅强, 刘子建
2016, 27(23):  3252-3258,3265. 
摘要 ( )   PDF (801KB) ( )  
参考文献 | 相关文章 | 计量指标
基于LifeDrive纯电动汽车模块化结构形式，通过拓扑优化得到一款纯电动汽车车架结构；建立了基于梁单元的车架结构回传射线矩阵计算模型；由模型得到车架梁单元尺寸以及车身与车架之间的多个耦合力，以更合理的刚度链方法优化了车身简化模型的主断面参数；利用有限元方法计算了车身与车架的承载度。结果证明设计的车架与车身结构满足目标承载度和刚度性能的要求，该方法为非承载式电动汽车车身及车架的概念设计提供了参考。
基于滑模变结构理论的车辆主动横向稳定杆控制
陈松, 夏长高, 孙旭
2016, 27(23):  3259-3265. 
摘要 ( )   PDF (688KB) ( )  
参考文献 | 相关文章 | 计量指标
为实现对车辆的侧倾控制，自主设计了主动横向稳定杆（AARB）装置。针对车辆在侧倾中存在的非线性、时变性特点，采用滑模变结构控制理论建立了滑模控制器从而实现对理想侧倾角的跟踪，并采用鱼钩与双移线转向工况进行了仿真试验。仿真结果表明，该主动横向稳定杆装置与传统被动横向稳定杆装置相比，能有效减小车辆的侧倾，同时具有良好反馈特性以，有利于驾驶员对车身姿态的判断，从而大大提高了车辆行驶的安全性与乘坐舒适性。
英文目次
2016, 27(23):  3266. 
摘要 ( )   PDF (78KB) ( )  
相关文章 | 计量指标
上一期    下一期