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2012年 31卷 第7期
2012, 31(7): 1033-1036.
摘要
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摘要:
大型客机过道宽度尺寸是影响应急撤离时间和客舱布置的一个重要因素,本文的主要内容是研究大型客机过道宽度对应急撤离时间的影响。建立了模拟大型客机客舱一部分的实验平台,通过在实验平台上做一系列基础实验,获取了不同客舱过道宽度下不同人群及混合人群应急撤离的时间。运用数理统计和方差分析的方法对实验数据进行了处理和分析,得到了当大型客机过道宽度尺寸在一定范围内变化时,对应急撤离时间的影响不存在显著性差异的结论。
大型客机过道宽度尺寸是影响应急撤离时间和客舱布置的一个重要因素,本文的主要内容是研究大型客机过道宽度对应急撤离时间的影响。建立了模拟大型客机客舱一部分的实验平台,通过在实验平台上做一系列基础实验,获取了不同客舱过道宽度下不同人群及混合人群应急撤离的时间。运用数理统计和方差分析的方法对实验数据进行了处理和分析,得到了当大型客机过道宽度尺寸在一定范围内变化时,对应急撤离时间的影响不存在显著性差异的结论。
2012, 31(7): 1037-1041.
摘要:
针对盘式电机型飞轮储能装置的飞轮风损情况,采用自抽真空飞轮储能装置来减少飞轮风损,设计了飞轮储能装置的内置分子泵,再用计算流体动力学法模拟内置分子泵转子螺旋槽内的气体粘滞流、滑移流,分析其抽真空性能,最后进行自抽真空方式与普通外置真空系统对飞轮储能装置抽真空时间对比。结果表明:自抽真空飞轮储能装置的内置分子泵螺旋槽入口与出口总存在压力差,在12 000 r/min～60 000 r/min范围内抽真空性能较好,达到0.01 Pa所需时间仅为外置真空系统抽气时间的1/20左右,表明此装置抽气时间短并切实可行。
针对盘式电机型飞轮储能装置的飞轮风损情况,采用自抽真空飞轮储能装置来减少飞轮风损,设计了飞轮储能装置的内置分子泵,再用计算流体动力学法模拟内置分子泵转子螺旋槽内的气体粘滞流、滑移流,分析其抽真空性能,最后进行自抽真空方式与普通外置真空系统对飞轮储能装置抽真空时间对比。结果表明:自抽真空飞轮储能装置的内置分子泵螺旋槽入口与出口总存在压力差,在12 000 r/min～60 000 r/min范围内抽真空性能较好,达到0.01 Pa所需时间仅为外置真空系统抽气时间的1/20左右,表明此装置抽气时间短并切实可行。
2012, 31(7): 1042-1045.
摘要:
提出了一种新型三自由度完全解藕并联机构,机构动平台具有一维移动和两维转动自由度。首先进行了自由度的计算和主动副的选取。然后列出位置方程,推导出位置正、逆解;对位置方程求一阶导数,推导出正、逆雅克比矩阵和速度;根据影响系数法推导出二阶影响系数和加速度。此外,由于全局雅可比矩阵是下三角矩阵,表明该机构的运动完全解藕,简化了机构的动力学分析和控制。最后给出了实际算例,应用Matlab软件进行了运动学曲线分析。
提出了一种新型三自由度完全解藕并联机构,机构动平台具有一维移动和两维转动自由度。首先进行了自由度的计算和主动副的选取。然后列出位置方程,推导出位置正、逆解;对位置方程求一阶导数,推导出正、逆雅克比矩阵和速度;根据影响系数法推导出二阶影响系数和加速度。此外,由于全局雅可比矩阵是下三角矩阵,表明该机构的运动完全解藕,简化了机构的动力学分析和控制。最后给出了实际算例,应用Matlab软件进行了运动学曲线分析。
2012, 31(7): 1046-1049.
摘要:
阐述了FE-SEA混合方法基本理论,建立了圆柱结构FE-SEA混合方法模型,利用FEM-BEM方法对模型中的耦合损耗因子给予修正。在白噪声激励条件下,预测了复杂圆柱结构辐射声场。在模拟声激励及力激励条件下完成了飞机舱段内声场的实验测量,同时使用仿真模型进行腔内噪声预测,并与实验结果进行对比。结果表明:使用FEM-BEM方法修正耦合损耗因子,可以提高预测精度,使预测结果在中频范围内的绝对误差小于5 dB。
阐述了FE-SEA混合方法基本理论,建立了圆柱结构FE-SEA混合方法模型,利用FEM-BEM方法对模型中的耦合损耗因子给予修正。在白噪声激励条件下,预测了复杂圆柱结构辐射声场。在模拟声激励及力激励条件下完成了飞机舱段内声场的实验测量,同时使用仿真模型进行腔内噪声预测,并与实验结果进行对比。结果表明:使用FEM-BEM方法修正耦合损耗因子,可以提高预测精度,使预测结果在中频范围内的绝对误差小于5 dB。
2012, 31(7): 1050-1054.
摘要:
设计了一种基于柔性铰链的单级对称式微位移放大机构,用于对超磁致伸缩驱动器的微位移输出进行放大。对放大机构的结构形式、结构几何参数、刚度特性进行了分析,研究了提高放大效率的方法,分析了放大机构静态位移输出特性,计算了放大机构的刚度。使用有限元方法进行了放大机构性能仿真,并对放大机构静态位移输出特性、刚度特性进行了实验验证。实验结果表明,本文设计的微位移放大机构位移损失小,负载能力较强,输出效率较高。
设计了一种基于柔性铰链的单级对称式微位移放大机构,用于对超磁致伸缩驱动器的微位移输出进行放大。对放大机构的结构形式、结构几何参数、刚度特性进行了分析,研究了提高放大效率的方法,分析了放大机构静态位移输出特性,计算了放大机构的刚度。使用有限元方法进行了放大机构性能仿真,并对放大机构静态位移输出特性、刚度特性进行了实验验证。实验结果表明,本文设计的微位移放大机构位移损失小,负载能力较强,输出效率较高。
2012, 31(7): 1055-1061.
摘要:
提出并研究了直线型混流装配线的平衡调度优化问题,同时从工序分配及产品排序两个方面最小化临时工工作时间。给出了此问题的数学模型,设计了一种基于免疫克隆选择算法的混合策略。算法先单独考虑混流装配线平衡问题,得到工序分配的初始解。再调用局部搜索算法对初始解进行调整,以获得针对特定产品序列的最佳工序分配。eM-PLANT的仿真结果也证明了同时考虑混流装配线的平衡与调度可以得到更低的临时工工作时间。
提出并研究了直线型混流装配线的平衡调度优化问题,同时从工序分配及产品排序两个方面最小化临时工工作时间。给出了此问题的数学模型,设计了一种基于免疫克隆选择算法的混合策略。算法先单独考虑混流装配线平衡问题,得到工序分配的初始解。再调用局部搜索算法对初始解进行调整,以获得针对特定产品序列的最佳工序分配。eM-PLANT的仿真结果也证明了同时考虑混流装配线的平衡与调度可以得到更低的临时工工作时间。
2012, 31(7): 1062-1065.
摘要:
为了研究移动机器人CyCab的转向系统,本文对该系统进行了键合图建模,得到了电机和皮带构成的子系统的模型方程。为了对模型中的未知参数进行精确辨识,提出了一种将最小二乘法与BP神经网络相结合的方法,将最小二乘法辨识结果作为BP神经网络训练的初始权值,并且引入权重因子以改善训练过程的收敛性。利用最小二乘法和改造后的BP神经网络对模型中的未知参数进行了辨识,实验结果表明经过改造的BP神经网络辨识算法对系统模型未知参数具有更高的辨识精度。
为了研究移动机器人CyCab的转向系统,本文对该系统进行了键合图建模,得到了电机和皮带构成的子系统的模型方程。为了对模型中的未知参数进行精确辨识,提出了一种将最小二乘法与BP神经网络相结合的方法,将最小二乘法辨识结果作为BP神经网络训练的初始权值,并且引入权重因子以改善训练过程的收敛性。利用最小二乘法和改造后的BP神经网络对模型中的未知参数进行了辨识,实验结果表明经过改造的BP神经网络辨识算法对系统模型未知参数具有更高的辨识精度。
2012, 31(7): 1066-1070.
摘要:
提出一种面向高频伺服阀的新型超磁致伸缩执行器驱动结构。采用有限元法对所设计超磁致伸缩执行器磁场分布进行了数值模拟,分析了驱动与偏置电流、超磁致伸缩棒尺寸、永磁体及输出杆结构形式等因素对执行器磁场分布的影响,揭示了其影响与作用规律。以数值模拟结果为依据对执行器结构形式与设计参数进行了优化,数值模拟及其优化结果与实验曲线基本吻合。
提出一种面向高频伺服阀的新型超磁致伸缩执行器驱动结构。采用有限元法对所设计超磁致伸缩执行器磁场分布进行了数值模拟,分析了驱动与偏置电流、超磁致伸缩棒尺寸、永磁体及输出杆结构形式等因素对执行器磁场分布的影响,揭示了其影响与作用规律。以数值模拟结果为依据对执行器结构形式与设计参数进行了优化,数值模拟及其优化结果与实验曲线基本吻合。
2012, 31(7): 1071-1074.
摘要:
水下等离子体声源作为一种大功率水下脉冲声源,具备诸多优点,对于海洋资源开发及海上军事防务具有重要的战略意义。介绍了水下等离子体声源的基本原理、产生方式及定向聚焦技术,给出了水下等离子体声源的试验装置,详细地研究了系统各部件的设计原则和各个部件的参数配置,展望了水下等离子体声源的发展前景。本文结果来源于大量的水下等离子体声源设计经验。
水下等离子体声源作为一种大功率水下脉冲声源,具备诸多优点,对于海洋资源开发及海上军事防务具有重要的战略意义。介绍了水下等离子体声源的基本原理、产生方式及定向聚焦技术,给出了水下等离子体声源的试验装置,详细地研究了系统各部件的设计原则和各个部件的参数配置,展望了水下等离子体声源的发展前景。本文结果来源于大量的水下等离子体声源设计经验。
2012, 31(7): 1075-1078.
摘要:
应用多体系统动力学理论,在ADAMS/View中建立了某卡车四连杆非独立空气后悬架的虚拟样机模型,以车架质心位置响应的加权加速度均方根值作为平顺性评价指标,对其进行了平顺性分析。在此基础上,以车架质心处垂向加权加速度均方根值最小为目标函数,建立了其优化设计模型。对其进行试验设计分析以后,选取四连杆导向机构中各杆件的长度及其连接件橡胶衬套的刚度和阻尼为设计变量,应用序列二次规划算法进行优化分析。结果表明,选择合适的导向机构结构参数及橡胶衬套来匹配悬架结构中的空气弹簧,可以有效地提高车辆的平顺性。
应用多体系统动力学理论,在ADAMS/View中建立了某卡车四连杆非独立空气后悬架的虚拟样机模型,以车架质心位置响应的加权加速度均方根值作为平顺性评价指标,对其进行了平顺性分析。在此基础上,以车架质心处垂向加权加速度均方根值最小为目标函数,建立了其优化设计模型。对其进行试验设计分析以后,选取四连杆导向机构中各杆件的长度及其连接件橡胶衬套的刚度和阻尼为设计变量,应用序列二次规划算法进行优化分析。结果表明,选择合适的导向机构结构参数及橡胶衬套来匹配悬架结构中的空气弹簧,可以有效地提高车辆的平顺性。
2012, 31(7): 1079-1084.
摘要:
三维打印技术(three dimension printing,3DP)作为一种重要的固体无模成型(solid free formfabrication,SFF)方法以其成型速度快、无环境污染、可制作材料多而得到快速的发展和应用。本文以ZP310三维打印机为实验平台,研究制件的放置位置、铺粉层厚以及饱和度水平等打印参数对制件表面微观形貌和精度的影响。采用全因子实验方法,获得不同打印参数下的长方体制件,然后使用三维轮廓仪测量制件的表面形貌。结果表明:对于使用ZP130粉末制造的制件,铺粉层厚为0.1 mm饱和度为70%在制造室左侧放置时获得的制件表面形貌最好。
三维打印技术(three dimension printing,3DP)作为一种重要的固体无模成型(solid free formfabrication,SFF)方法以其成型速度快、无环境污染、可制作材料多而得到快速的发展和应用。本文以ZP310三维打印机为实验平台,研究制件的放置位置、铺粉层厚以及饱和度水平等打印参数对制件表面微观形貌和精度的影响。采用全因子实验方法,获得不同打印参数下的长方体制件,然后使用三维轮廓仪测量制件的表面形貌。结果表明:对于使用ZP130粉末制造的制件,铺粉层厚为0.1 mm饱和度为70%在制造室左侧放置时获得的制件表面形貌最好。
2012, 31(7): 1085-1089.
摘要:
为了解决移动机器人路径规划智能方法易陷入局部最优问题,提出一种自适应变步长、变拥挤度因子和变视野域的自适应人工鱼群算法,并将该算法引入清罐移动机器人全局路径规划问题之中。针对人工鱼群算法的不足,通过自适应调整因子调整人工鱼的可视域、移动步长和拥挤度因子,使算法在清罐移动机器人路径规划中的遍历性得到改善,既可获得全局最优路径,又可以实现局部搜索,避免了传统人工鱼群算法局部寻优能力弱的缺点。仿真结果表明:基于自适应人工鱼群算法的清罐移动机器路径规划方法,能快速获得全局最优路径、提高算法的收敛速度和精度,与人工鱼群算法相比,具有收敛速度快,计算效率高的优点。
为了解决移动机器人路径规划智能方法易陷入局部最优问题,提出一种自适应变步长、变拥挤度因子和变视野域的自适应人工鱼群算法,并将该算法引入清罐移动机器人全局路径规划问题之中。针对人工鱼群算法的不足,通过自适应调整因子调整人工鱼的可视域、移动步长和拥挤度因子,使算法在清罐移动机器人路径规划中的遍历性得到改善,既可获得全局最优路径,又可以实现局部搜索,避免了传统人工鱼群算法局部寻优能力弱的缺点。仿真结果表明:基于自适应人工鱼群算法的清罐移动机器路径规划方法,能快速获得全局最优路径、提高算法的收敛速度和精度,与人工鱼群算法相比,具有收敛速度快,计算效率高的优点。
2012, 31(7): 1090-1093.
摘要:
从弹射座椅联锁装置的工作原理及其各组成机构工作顺序入手,分析联锁装置的打火机构提前工作的原因,建立联锁装置中的关键零件锁臂的有限元分析模型。通过仿真分析,明确了锁臂上的最大变形量出现的部位,并找到了锁臂上强度薄弱的危险部位,提出了在保留原联锁装置的各组成不变的前提下的锁臂结构尺寸改进方案,对改进后的锁臂进行变形及应力分析。结果表明,锁臂端部的最大变形量较改进前有所减小,强度薄弱部位的应力明显降低,验证了文中提出的改进方案的有效性,为联锁装置关键零部件的优化设计提供参考。
从弹射座椅联锁装置的工作原理及其各组成机构工作顺序入手,分析联锁装置的打火机构提前工作的原因,建立联锁装置中的关键零件锁臂的有限元分析模型。通过仿真分析,明确了锁臂上的最大变形量出现的部位,并找到了锁臂上强度薄弱的危险部位,提出了在保留原联锁装置的各组成不变的前提下的锁臂结构尺寸改进方案,对改进后的锁臂进行变形及应力分析。结果表明,锁臂端部的最大变形量较改进前有所减小,强度薄弱部位的应力明显降低,验证了文中提出的改进方案的有效性,为联锁装置关键零部件的优化设计提供参考。
2012, 31(7): 1094-1099.
摘要:
提出了一种能实现空间两维转动和沿Z轴移动的机构模型——空间3-SPS/CR并联机器人机构模型,其中SPS支链为驱动支链,CR为恰约束从动支链。利用构型演变与约束综合理论对该并联机构进行了型综合,采用螺旋理论分析了3-SPS/CR并联机构实现空间两转一移运动的机构学原理,计算了其自由度,给出了其位置正解和反解的方法,导出了Jacobian矩阵,分析了工作空间;提出了以该机构的灵巧度、承载力性能的加权综合最优为目标函数,采用遗传算法对该机构的结构参数进行了优化,并将优化结果运用到该机构的设计中,通过算例与仿真验证了该优化方法的正确性。
提出了一种能实现空间两维转动和沿Z轴移动的机构模型——空间3-SPS/CR并联机器人机构模型,其中SPS支链为驱动支链,CR为恰约束从动支链。利用构型演变与约束综合理论对该并联机构进行了型综合,采用螺旋理论分析了3-SPS/CR并联机构实现空间两转一移运动的机构学原理,计算了其自由度,给出了其位置正解和反解的方法,导出了Jacobian矩阵,分析了工作空间;提出了以该机构的灵巧度、承载力性能的加权综合最优为目标函数,采用遗传算法对该机构的结构参数进行了优化,并将优化结果运用到该机构的设计中,通过算例与仿真验证了该优化方法的正确性。
2012, 31(7): 1100-1103.
摘要:
用速度瞬心法对机构进行速度分析首先必须确定两构件之间的速度瞬心。对于某些简单机构,有时单凭所分析的机构中构件之间的关系却不能确定两构件之间的速度瞬心。为了解决这类问题,提出了机构扩展法用于解决不定速度瞬心的问题。机构扩展法就是将原机构进行扩展,机构中的构件数增加,能够用于三心定理的三构件组合数增多;同时,保证扩展后的机构与原机构等效,由扩展后的机构确定原机构中两构件之间不能确定的速度瞬心的方法。本文通过实例分析,介绍了这种方法的应用,为机构的运动综合提供了一种新的方法。
用速度瞬心法对机构进行速度分析首先必须确定两构件之间的速度瞬心。对于某些简单机构,有时单凭所分析的机构中构件之间的关系却不能确定两构件之间的速度瞬心。为了解决这类问题,提出了机构扩展法用于解决不定速度瞬心的问题。机构扩展法就是将原机构进行扩展,机构中的构件数增加,能够用于三心定理的三构件组合数增多;同时,保证扩展后的机构与原机构等效,由扩展后的机构确定原机构中两构件之间不能确定的速度瞬心的方法。本文通过实例分析,介绍了这种方法的应用,为机构的运动综合提供了一种新的方法。
2012, 31(7): 1104-1109.
摘要:
在对相关文献路感概念及人对车辆操控心理感受强度特性分析的基础上,提出了考虑方向盘力矩及转角大小的综合路感强度概念。以韦伯-费希纳定律为指导,利用综合路感强度与车辆转向响应强度的对应关系给出了方向盘理想力矩的计算方法,并进行了实例计算。对计算转矩与文献试验驾驶员方向盘力矩偏爱数据进行了对比分析,探讨了车辆转向响应强度的改进计算方法。计算数据与文献试验数据的对比分析表明本文提出的方向盘理想力矩的理论计算方法是合理可行的。
在对相关文献路感概念及人对车辆操控心理感受强度特性分析的基础上,提出了考虑方向盘力矩及转角大小的综合路感强度概念。以韦伯-费希纳定律为指导,利用综合路感强度与车辆转向响应强度的对应关系给出了方向盘理想力矩的计算方法,并进行了实例计算。对计算转矩与文献试验驾驶员方向盘力矩偏爱数据进行了对比分析,探讨了车辆转向响应强度的改进计算方法。计算数据与文献试验数据的对比分析表明本文提出的方向盘理想力矩的理论计算方法是合理可行的。
2012, 31(7): 1110-1114.
摘要:
应用小波分析法兰螺栓联接结构不同测点的振动信号,提取能识别螺栓联接松动状况的特征量并考察不同测点的监测结果。基于NI数据采集设备搭建实验平台,定性地分析了螺栓联接松动的变化过程和响应信号的频谱图,选择合适的小波函数并进行小波分层;在此基础上对响应信号进行小波分解,得到随着预紧力的变化均匀布置的各测点细节系数的等高线图及其幅值大小和范围、敏感层的有效值。结果表明:对法兰盘上均匀分布的各测点的响应信号进行DWT结合统计分析,其特征量均随着预紧力的变化有明显差别,能较好的识别螺栓联接状态。
应用小波分析法兰螺栓联接结构不同测点的振动信号,提取能识别螺栓联接松动状况的特征量并考察不同测点的监测结果。基于NI数据采集设备搭建实验平台,定性地分析了螺栓联接松动的变化过程和响应信号的频谱图,选择合适的小波函数并进行小波分层;在此基础上对响应信号进行小波分解,得到随着预紧力的变化均匀布置的各测点细节系数的等高线图及其幅值大小和范围、敏感层的有效值。结果表明:对法兰盘上均匀分布的各测点的响应信号进行DWT结合统计分析,其特征量均随着预紧力的变化有明显差别,能较好的识别螺栓联接状态。
2012, 31(7): 1115-1120.
摘要:
可靠并且完备的装配模型是装配序列评价和优选的前提;赋时Petri网为装配序列的优化选择提供了一种有效的工具,但前提是装配赋时Petri网模型包含可靠并且完备的可行装配序列。本文给出了一种基于赋时Petri网的装配建模方法。该方法通过逐层分析所有的可能装配操作保证装配模型的完备性,通过判断局部装配几何可行性保证装配模型的可靠性。最终建立的装配赋时Petri网模型为进一步的装配序列评价、优化和选择提供了支撑。
可靠并且完备的装配模型是装配序列评价和优选的前提;赋时Petri网为装配序列的优化选择提供了一种有效的工具,但前提是装配赋时Petri网模型包含可靠并且完备的可行装配序列。本文给出了一种基于赋时Petri网的装配建模方法。该方法通过逐层分析所有的可能装配操作保证装配模型的完备性,通过判断局部装配几何可行性保证装配模型的可靠性。最终建立的装配赋时Petri网模型为进一步的装配序列评价、优化和选择提供了支撑。
2012, 31(7): 1121-1127.
摘要:
设计了中机身自动调姿定位器,针对中机身调姿运动学特点,给出了中机身三次多项式轨迹拟合算法,研究了基于调姿基准点的单台激光跟踪仪辅助中机身位置和姿态跟踪测量方法。将中机身调姿划分为横滚、俯仰、偏转和位置调整四个阶段,建立了调姿动态系统的函数模型,给出了调姿基准点无偏卡尔曼滤波和外推迭代算法,实现调姿过程中测量坐标最佳估值,利用最佳估值求解中机身动态位姿,从而实现了中机身位置和姿态实时修正。提出了基于托架式定位器、动态位姿测量和调姿软件集成系统的中机身位姿精确自动调整方法。仿真实验表明:由于驱动实时修正,调姿过程中驱动曲线存在微小波动,但自动调姿过程能保持平稳,易实现;中机身位置和姿态均能达到较高跟踪精度。
设计了中机身自动调姿定位器,针对中机身调姿运动学特点,给出了中机身三次多项式轨迹拟合算法,研究了基于调姿基准点的单台激光跟踪仪辅助中机身位置和姿态跟踪测量方法。将中机身调姿划分为横滚、俯仰、偏转和位置调整四个阶段,建立了调姿动态系统的函数模型,给出了调姿基准点无偏卡尔曼滤波和外推迭代算法,实现调姿过程中测量坐标最佳估值,利用最佳估值求解中机身动态位姿,从而实现了中机身位置和姿态实时修正。提出了基于托架式定位器、动态位姿测量和调姿软件集成系统的中机身位姿精确自动调整方法。仿真实验表明:由于驱动实时修正,调姿过程中驱动曲线存在微小波动,但自动调姿过程能保持平稳,易实现;中机身位置和姿态均能达到较高跟踪精度。
2012, 31(7): 1128-1131.
摘要:
研究热噪声载荷作用下薄壁结构非线性动态响应特性,分析了薄壁结构热屈曲前后模态阵型及模态频率变化。进一步计算了热-噪声载荷联合作用下薄壁结构的横向位移响应,分析薄板中点位移概率密度,指出热屈曲板在强噪声载荷作用下,可围绕着两个平衡位置振动,发生跳变响应,且其响应频率随着声压级增大而增大。最后计算横向位移功率谱密度,研究结构几何非线性对结构刚度的影响,得出由于热及噪声对结构动态响应贡献不同,其共振频率及相应的功率谱密度发生规律性变化。
研究热噪声载荷作用下薄壁结构非线性动态响应特性,分析了薄壁结构热屈曲前后模态阵型及模态频率变化。进一步计算了热-噪声载荷联合作用下薄壁结构的横向位移响应,分析薄板中点位移概率密度,指出热屈曲板在强噪声载荷作用下,可围绕着两个平衡位置振动,发生跳变响应,且其响应频率随着声压级增大而增大。最后计算横向位移功率谱密度,研究结构几何非线性对结构刚度的影响,得出由于热及噪声对结构动态响应贡献不同,其共振频率及相应的功率谱密度发生规律性变化。
2012, 31(7): 1132-1135.
摘要:
介绍了滚筒旋转式递纸机构反求设计时凸轮廓线修正的数据分析方法。由测绘所得的凸轮实际廓线的离散数据,推导出凸轮理论廓线值,应用数值分析方法计算出凸轮从动件的角位移及类加速度。将类加速度与期望类加速度值进行比较,得出类加速度误差,进而求得凸轮角位移误差。通过剔除角位移误差,对凸轮理论廓线进行修正,进而推导出所需的凸轮实际廓线值。误差修正后的凸轮廓线更接近原始设计。
介绍了滚筒旋转式递纸机构反求设计时凸轮廓线修正的数据分析方法。由测绘所得的凸轮实际廓线的离散数据,推导出凸轮理论廓线值,应用数值分析方法计算出凸轮从动件的角位移及类加速度。将类加速度与期望类加速度值进行比较,得出类加速度误差,进而求得凸轮角位移误差。通过剔除角位移误差,对凸轮理论廓线进行修正,进而推导出所需的凸轮实际廓线值。误差修正后的凸轮廓线更接近原始设计。
2012, 31(7): 1136-1139.
摘要:
在外场可靠性分析中,部件小修故障数据流失情况比较严重,给真实使用条件下的部件可靠性评估工作带来了一定误差。针对此类外场数据缺失情况,利用混合Gamma分布建立部件寿命分布模型,利用改进的极大似然法进行参数估计,并对母体分布特征进行了统计推断,结合部件物理失效机理分析,得出了较为合理的寿命分布。
在外场可靠性分析中,部件小修故障数据流失情况比较严重,给真实使用条件下的部件可靠性评估工作带来了一定误差。针对此类外场数据缺失情况,利用混合Gamma分布建立部件寿命分布模型,利用改进的极大似然法进行参数估计,并对母体分布特征进行了统计推断,结合部件物理失效机理分析,得出了较为合理的寿命分布。
2012, 31(7): 1140-1144.
摘要:
为方便预报含裂纹板的振动疲劳寿命,建立了一种含裂纹板的振动疲劳耦合分析模型。首先,利用附加外载荷替代结构裂纹,基于力学平衡原理推导含裂纹项的板振动方程;而后,利用Rice和Levy得到的应力关系式形成方程的裂纹项,通过Galerkin法把双边悬臂裂纹板简化为单自由度系统,并基于中面应变表达式形成振动方程的二、三次非线性项;最后,通过多尺度法求解含裂纹板非线性振动方程。分析表明,应用该模型可较好地研究含裂纹板的振动疲劳耦合效应。
为方便预报含裂纹板的振动疲劳寿命,建立了一种含裂纹板的振动疲劳耦合分析模型。首先,利用附加外载荷替代结构裂纹,基于力学平衡原理推导含裂纹项的板振动方程;而后,利用Rice和Levy得到的应力关系式形成方程的裂纹项,通过Galerkin法把双边悬臂裂纹板简化为单自由度系统,并基于中面应变表达式形成振动方程的二、三次非线性项;最后,通过多尺度法求解含裂纹板非线性振动方程。分析表明,应用该模型可较好地研究含裂纹板的振动疲劳耦合效应。
2012, 31(7): 1145-1149.
摘要:
"N-2-1"定位原理被广泛应用于柔性薄板件的定位过程中,第一基准面上定位点数N的数目和位置是柔性薄板件定位设计的关键。当前,工厂和企业大多靠经验来设计定位,这样往往带来定位精度不够的问题。作者提出了一种适合柔性薄板冲压件定位位置优化设计的方法。该方法利用APDL语言基于遗传算法开发了定位点优化布置计算方法,研究了平面及曲面零件在重力作用下定位点的分布情况,分析了曲面零件定位误差在观测点的放大情况,完善了考虑工件制造误差的定位点布置的分析方法。
"N-2-1"定位原理被广泛应用于柔性薄板件的定位过程中,第一基准面上定位点数N的数目和位置是柔性薄板件定位设计的关键。当前,工厂和企业大多靠经验来设计定位,这样往往带来定位精度不够的问题。作者提出了一种适合柔性薄板冲压件定位位置优化设计的方法。该方法利用APDL语言基于遗传算法开发了定位点优化布置计算方法,研究了平面及曲面零件在重力作用下定位点的分布情况,分析了曲面零件定位误差在观测点的放大情况,完善了考虑工件制造误差的定位点布置的分析方法。
2012, 31(7): 1150-1155.
摘要:
全路面起重机底盘的油气悬架和多桥电液辅助转向系统集成了机械结构、液压传动、电气控制等各子系统,这种复杂机电系统的开发,通常涉及机械、控制、电子、液压、气动和软件开发等多个领域,是一个多领域交叉的系统工程,需要进行多领域建模和仿真。本平台以液压仿真软件AMESim、控制器设计软件Matlab/Simulink、动力学仿真分析软件Adams为二次开发平台,建立起重机油气悬架系统及多桥转向系统多学科联合仿真分析平台,试验与仿真结果的对比,验证了平台的有效性。
全路面起重机底盘的油气悬架和多桥电液辅助转向系统集成了机械结构、液压传动、电气控制等各子系统,这种复杂机电系统的开发,通常涉及机械、控制、电子、液压、气动和软件开发等多个领域,是一个多领域交叉的系统工程,需要进行多领域建模和仿真。本平台以液压仿真软件AMESim、控制器设计软件Matlab/Simulink、动力学仿真分析软件Adams为二次开发平台,建立起重机油气悬架系统及多桥转向系统多学科联合仿真分析平台,试验与仿真结果的对比,验证了平台的有效性。
2012, 31(7): 1156-1160.
摘要:
利用Wavelet-Galerkin方法对求解微机械谐振器件的挤压膜阻尼进行计算。首先选定一个微谐振器件挤压膜阻尼的模型,并列出它的微分方程和边界条件,系统在设定一个已知输入的情况下,对系统的流体压力响应用Daubechies小波基进行展开,利用Galerkin法求解相应的展开系数,以得到方程的近似解。由于Daubechies小波不存在解析表达式且具有强烈的震荡性,因此在Galerkin法中需要涉及到的小波的求导和积分,即所谓的关联系数,本文中也做了相应计算。利用上述方法,对给定参数的模型进行分析计算,计算结果说明该方法子分析分析挤压膜阻尼方面是有效的。
利用Wavelet-Galerkin方法对求解微机械谐振器件的挤压膜阻尼进行计算。首先选定一个微谐振器件挤压膜阻尼的模型,并列出它的微分方程和边界条件,系统在设定一个已知输入的情况下,对系统的流体压力响应用Daubechies小波基进行展开,利用Galerkin法求解相应的展开系数,以得到方程的近似解。由于Daubechies小波不存在解析表达式且具有强烈的震荡性,因此在Galerkin法中需要涉及到的小波的求导和积分,即所谓的关联系数,本文中也做了相应计算。利用上述方法,对给定参数的模型进行分析计算,计算结果说明该方法子分析分析挤压膜阻尼方面是有效的。
2012, 31(7): 1161-1165.
摘要:
航空钣金零件制造数据集设计过程中三维建模、工程图工艺信息标注存在效率低、易出错、规范性差的问题。基于CATIA二次开发提出了参数化建模和快速标注弯边外形斜角值的方法。针对工艺耳片参数化设计,通过对耳片外轮廓上的关键点坐标进行尺寸约束建立耳片几何模型,实现工艺耳片的快速化参数化建模;求取零件弯边角度采用了法向辅助截面法,计算得到零件弯边外形斜角值,调用CAA接口函数将角度值标注在弯边相应位置;二维展开数据集设计过程中,在三维空间结构树中获得工艺信息并将其转化为二维信息标注在工程图上。完成了钣金件制造数据集快速设计软件,并集成到CATIA环境中,软件已在国内某大型航空企业中得到成功应用。
航空钣金零件制造数据集设计过程中三维建模、工程图工艺信息标注存在效率低、易出错、规范性差的问题。基于CATIA二次开发提出了参数化建模和快速标注弯边外形斜角值的方法。针对工艺耳片参数化设计,通过对耳片外轮廓上的关键点坐标进行尺寸约束建立耳片几何模型,实现工艺耳片的快速化参数化建模;求取零件弯边角度采用了法向辅助截面法,计算得到零件弯边外形斜角值,调用CAA接口函数将角度值标注在弯边相应位置;二维展开数据集设计过程中,在三维空间结构树中获得工艺信息并将其转化为二维信息标注在工程图上。完成了钣金件制造数据集快速设计软件,并集成到CATIA环境中,软件已在国内某大型航空企业中得到成功应用。
2012, 31(7): 1166-1169.
摘要:
磨削过程中的声发射信号和砂轮状态及磨削状态有着很强的关联性,为了更好的实现磨削过程的智能监控,通过构建贝叶斯网络来分离及辨识声发射信号,搭建了贝叶斯网络的声发射磨削智能监控系统,并进行了磨削实验。结果表明:构建的贝叶斯网络可以有效的实现磨削过程中工件粗糙度预测、砂轮钝化和接触识别。
磨削过程中的声发射信号和砂轮状态及磨削状态有着很强的关联性,为了更好的实现磨削过程的智能监控,通过构建贝叶斯网络来分离及辨识声发射信号,搭建了贝叶斯网络的声发射磨削智能监控系统,并进行了磨削实验。结果表明:构建的贝叶斯网络可以有效的实现磨削过程中工件粗糙度预测、砂轮钝化和接触识别。
2012, 31(7): 1170-1173,1179.
摘要:
提出了侧向斜拉压电驱动供料器的新结构,其驱动源的安装角度为与水平夹角60°,与垂方向夹角12°,产生圆周和垂直两个自由度的驱动力,提高了供料器的供料性能。在分析其驱动结构和物料运动性能后,利用了Ansys软件对整机进行有限元分析,优化了驱动结构并获得了整机的共振频率。分析了驱动频率与给料速度的关系、驱动电压与给料速度的关系以及驱动输出频率与输出电流的关系。
提出了侧向斜拉压电驱动供料器的新结构,其驱动源的安装角度为与水平夹角60°,与垂方向夹角12°,产生圆周和垂直两个自由度的驱动力,提高了供料器的供料性能。在分析其驱动结构和物料运动性能后,利用了Ansys软件对整机进行有限元分析,优化了驱动结构并获得了整机的共振频率。分析了驱动频率与给料速度的关系、驱动电压与给料速度的关系以及驱动输出频率与输出电流的关系。
2012, 31(7): 1174-1179.
摘要:
针对行星齿轮传动系统,采用集中质量法建立太阳轮浮动的动力学模型,考虑时变啮合刚度和综合啮合误差的影响,推导得出系统的动力学微分方程。采用变步长Runge-Kutta数值积分方法求解动力学微分方程。对比研究了高重合度行星齿轮传动系统和普通行星齿轮传动系统的动态时域响应,动载特性和均载特性。分析结果表明:高重合度行星齿轮传动振动幅值较低,动载荷较小,均载特性较好,因此传动更加平稳,噪声减小,传动性能更好。
针对行星齿轮传动系统,采用集中质量法建立太阳轮浮动的动力学模型,考虑时变啮合刚度和综合啮合误差的影响,推导得出系统的动力学微分方程。采用变步长Runge-Kutta数值积分方法求解动力学微分方程。对比研究了高重合度行星齿轮传动系统和普通行星齿轮传动系统的动态时域响应,动载特性和均载特性。分析结果表明:高重合度行星齿轮传动振动幅值较低,动载荷较小,均载特性较好,因此传动更加平稳,噪声减小,传动性能更好。
2012, 31(7): 1180-1183,1188.
摘要:
通过分析虚拟装配系统的功能需求,构建了车辆传动虚拟装配系统结构,分析了系统的功能模块,研究了虚拟装配模型信息表达、虚拟装配顺序规划、运行状态干涉检查、实时碰撞检测等关键技术。根据传动系统的特点,建立了传动系统装配信息模型、制定了虚拟装配顺序规划方法、进行了系统运行状态的干涉检查、在分析各碰撞检测算法的基础上,制定出满足传动系统的实时碰撞检测方法。在此基础上建立了基于虚拟现实系统的VASVT软件系统。
通过分析虚拟装配系统的功能需求,构建了车辆传动虚拟装配系统结构,分析了系统的功能模块,研究了虚拟装配模型信息表达、虚拟装配顺序规划、运行状态干涉检查、实时碰撞检测等关键技术。根据传动系统的特点,建立了传动系统装配信息模型、制定了虚拟装配顺序规划方法、进行了系统运行状态的干涉检查、在分析各碰撞检测算法的基础上,制定出满足传动系统的实时碰撞检测方法。在此基础上建立了基于虚拟现实系统的VASVT软件系统。
2012, 31(7): 1184-1188.
摘要:
对复合材料微观结构的拓扑优化进行研究。采用有限元理论,以微观单元的密度为设计变量、材料体积分数为优化约束条件、渐进均匀化理论求得的材料宏观力学性能为优化目标建立模型。并采用变密度法描述问题,优化准则法进行求解,通过Matlab语言编程实现微观结构的拓扑优化,得到具有最优等效力学性能的微结构构型。讨论了过滤半径、网格密度以及惩罚因子对优化过程及结果的影响,选取适当的参数建立优化模型,并将上述优化模型用于冲孔板的优化,实现了构件轻质高强设计。
对复合材料微观结构的拓扑优化进行研究。采用有限元理论,以微观单元的密度为设计变量、材料体积分数为优化约束条件、渐进均匀化理论求得的材料宏观力学性能为优化目标建立模型。并采用变密度法描述问题,优化准则法进行求解,通过Matlab语言编程实现微观结构的拓扑优化,得到具有最优等效力学性能的微结构构型。讨论了过滤半径、网格密度以及惩罚因子对优化过程及结果的影响,选取适当的参数建立优化模型,并将上述优化模型用于冲孔板的优化,实现了构件轻质高强设计。
2012, 31(7): 1189-1191,1195.
摘要:
在阐明直滑轨式襟翼运动机构工作原理及特点的基础上,建立了考虑杆长、输入角等随机特性的直滑轨式襟翼运动机构的可靠性分析模型,进而提出了直滑轨式襟翼可靠性分析方法。以某型飞机直滑轨式襟翼运动机构为例进行了可靠性分析,得到了此运动机构在不同输入角标准差以及杆长标准差下的可靠性分析结果。结果表明:直滑轨式襟翼运动机构可靠性对输入角标准差的变化高度敏感,而对各杆长标准差的变化相对不敏感。
在阐明直滑轨式襟翼运动机构工作原理及特点的基础上,建立了考虑杆长、输入角等随机特性的直滑轨式襟翼运动机构的可靠性分析模型,进而提出了直滑轨式襟翼可靠性分析方法。以某型飞机直滑轨式襟翼运动机构为例进行了可靠性分析,得到了此运动机构在不同输入角标准差以及杆长标准差下的可靠性分析结果。结果表明:直滑轨式襟翼运动机构可靠性对输入角标准差的变化高度敏感,而对各杆长标准差的变化相对不敏感。
2012, 31(7): 1192-1195.
摘要:
平面涡卷弹簧是风力发电机械储能机构中的关键零部件,其性能与弹簧几何尺寸等参数有关。为了提高风力发电机械储能效率,要求弹簧在满足力学性能的基础上,实现体积小、质量轻的设计目标。利用遗传算法自动寻优的特点,以体积最小为设计目标,通过研究,构建了基于遗传算法风力发电机械储能机构涡卷弹簧优化设计模型,并应用构建的优化设计模型,进行了实例设计计算,设计后的涡卷弹簧与传统优化设计相比,工作性能得到了进一步提高。
平面涡卷弹簧是风力发电机械储能机构中的关键零部件,其性能与弹簧几何尺寸等参数有关。为了提高风力发电机械储能效率,要求弹簧在满足力学性能的基础上,实现体积小、质量轻的设计目标。利用遗传算法自动寻优的特点,以体积最小为设计目标,通过研究,构建了基于遗传算法风力发电机械储能机构涡卷弹簧优化设计模型,并应用构建的优化设计模型,进行了实例设计计算,设计后的涡卷弹簧与传统优化设计相比,工作性能得到了进一步提高。
2012, 31(7): 1196-1200,1204.
摘要:
对火焰筒浮动瓦块结构进行了热-流-结构耦合数值分析研究。采用整场求解的热-流耦合方法计算瓦块结构的温度分布;并利用热-结构间接耦合的有限元分析方法计算瓦块的结构强度。研究表明:瓦块结构的应力和变形主要由温度载荷决定,机械载荷对结构变形和最小应力有较大影响,因此对火焰筒浮动瓦块进行结构分析时需要同时考虑温度载荷与压力载荷。建立的浮动瓦块结构热-流-结构耦合分析方法是可行的。
对火焰筒浮动瓦块结构进行了热-流-结构耦合数值分析研究。采用整场求解的热-流耦合方法计算瓦块结构的温度分布;并利用热-结构间接耦合的有限元分析方法计算瓦块的结构强度。研究表明:瓦块结构的应力和变形主要由温度载荷决定,机械载荷对结构变形和最小应力有较大影响,因此对火焰筒浮动瓦块进行结构分析时需要同时考虑温度载荷与压力载荷。建立的浮动瓦块结构热-流-结构耦合分析方法是可行的。
2012, 31(7): 1201-1204.
摘要:
支持向量数据描述是一种单值分类方法,该方法能够在缺少故障样本的情况下,仅仅利用采集到的正常状态数据样本建立起单值分类器,从而区分出机器的运行状态。正交小波变换对提取非平稳信号的冲击成分具有良好的性能。提出了一种基于正交小波变换和支持向量数据描述的状态评估方法,利用正交小波变换方法提取各细节信号的峰峰值作为分类器的输入参数,用支持向量数据描述方法建立起分类模型对机器运行状态进行定量评估。对滚动轴承内圈不同程度的点蚀故障进行了试验分析,建立起了对滚动轴承性能退化程度评估的定量指标。
支持向量数据描述是一种单值分类方法,该方法能够在缺少故障样本的情况下,仅仅利用采集到的正常状态数据样本建立起单值分类器,从而区分出机器的运行状态。正交小波变换对提取非平稳信号的冲击成分具有良好的性能。提出了一种基于正交小波变换和支持向量数据描述的状态评估方法,利用正交小波变换方法提取各细节信号的峰峰值作为分类器的输入参数,用支持向量数据描述方法建立起分类模型对机器运行状态进行定量评估。对滚动轴承内圈不同程度的点蚀故障进行了试验分析,建立起了对滚动轴承性能退化程度评估的定量指标。
