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2013年 32卷 第3期
2013, 32(3): 313-318.
摘要
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摘要:
研究了控制策略对风力机振动稳定性的影响,揭示了定转速变桨和变转速变桨控制方式对稳定性产生影响的机理,解释了变桨时延改善风力机抗振稳定性的物理意义。研究结果表明,额定功率之下的最佳转速控制有利于提高风力机的稳定性。而额定风速之上的定转速变桨控制方式会使风力机轴向振动失稳。采取变转速变桨控制方式并选取恰当的变桨时间延迟会有效地抑制风力机的失稳振动。变桨时间延迟τ应选择在(25%～75%)T区间内(T为风力机轴向振动的周期),最佳时间延迟为T/2。
研究了控制策略对风力机振动稳定性的影响,揭示了定转速变桨和变转速变桨控制方式对稳定性产生影响的机理,解释了变桨时延改善风力机抗振稳定性的物理意义。研究结果表明,额定功率之下的最佳转速控制有利于提高风力机的稳定性。而额定风速之上的定转速变桨控制方式会使风力机轴向振动失稳。采取变转速变桨控制方式并选取恰当的变桨时间延迟会有效地抑制风力机的失稳振动。变桨时间延迟τ应选择在(25%～75%)T区间内(T为风力机轴向振动的周期),最佳时间延迟为T/2。
2013, 32(3): 319-323.
摘要:
以升船机同步系统用弧齿锥齿轮箱为研究对象,综合考虑锥齿轮副刚度激励、误差激励和啮合冲击激励等内部动态激励,建立了包含弧齿锥齿轮副、传动轴、轴承和箱体等的齿轮系统动力有限元模型,采用ANSYS对齿轮系统进行动态响应分析,得到齿轮箱的振动位移、振动速度及振动加速度;以箱体表面节点振动位移为边界激励条件,在SYSNOISE中建立箱体声学边界元模型,采用直接边界元法进行辐射噪声预估,得出箱体表面的声压云图及场点的辐射噪声。结果表明:齿轮箱动态响应及辐射噪声的峰值频率均出现在啮合频率及其倍频处。
以升船机同步系统用弧齿锥齿轮箱为研究对象,综合考虑锥齿轮副刚度激励、误差激励和啮合冲击激励等内部动态激励,建立了包含弧齿锥齿轮副、传动轴、轴承和箱体等的齿轮系统动力有限元模型,采用ANSYS对齿轮系统进行动态响应分析,得到齿轮箱的振动位移、振动速度及振动加速度;以箱体表面节点振动位移为边界激励条件,在SYSNOISE中建立箱体声学边界元模型,采用直接边界元法进行辐射噪声预估,得出箱体表面的声压云图及场点的辐射噪声。结果表明:齿轮箱动态响应及辐射噪声的峰值频率均出现在啮合频率及其倍频处。
2013, 32(3): 324-327.
摘要:
位置随动若完全依靠伺服系统对目标信号的响应,则会产生加速度过大而超过系统的响应能力,出现系统的振动和抖动等现象,控制难度大。若系统能根据随动目标动态实时地进行运动轨迹规划,则系统运行会更加平滑,控制难度大大降低。把随动系统分为移动定目标随动和移动不定目标随动两类,提出用5次样条曲线规划移动定目标随动轨迹的通用算法,实现整个随动过程速度、加速度和加加速度的连续,从而使得随动跟踪运动非常地平滑;提出移动不定目标随动轨迹实时S曲线规划算法,实现随动目标轨迹实时地计算,使得系统在多段随动轨迹间切换时速度、加速度的连续,保证随动跟踪运动的平滑性。
位置随动若完全依靠伺服系统对目标信号的响应,则会产生加速度过大而超过系统的响应能力,出现系统的振动和抖动等现象,控制难度大。若系统能根据随动目标动态实时地进行运动轨迹规划,则系统运行会更加平滑,控制难度大大降低。把随动系统分为移动定目标随动和移动不定目标随动两类,提出用5次样条曲线规划移动定目标随动轨迹的通用算法,实现整个随动过程速度、加速度和加加速度的连续,从而使得随动跟踪运动非常地平滑;提出移动不定目标随动轨迹实时S曲线规划算法,实现随动目标轨迹实时地计算,使得系统在多段随动轨迹间切换时速度、加速度的连续,保证随动跟踪运动的平滑性。
2013, 32(3): 328-332.
摘要:
轴承腔是航空发动机内的重要部件,对其内两相流流动状态的理解有助于提高发动机的润滑效率、提升发动机的工作性能和可靠性。基于流型辨识研究两相流在不同流型下的流动性质是获取轴承腔内物理现象的一个可行途径。在考虑试验获取难易性和辨识能力条件下,结合前人研究成果,应用K-Means聚类法对利于辨识轴承腔3种典型两相流流型的特征参数-无量纲两相介质速度和无量纲压力在近壁面附近的数值进行聚类分析。研究结果表明:该方法能够成功地将轴承腔3种典型流型进行归类,这对基于流型辨识研究轴承腔内3种典型流型下两相介质的物理状态,以及轴承腔润滑设计和换热分析提供了基础。
轴承腔是航空发动机内的重要部件,对其内两相流流动状态的理解有助于提高发动机的润滑效率、提升发动机的工作性能和可靠性。基于流型辨识研究两相流在不同流型下的流动性质是获取轴承腔内物理现象的一个可行途径。在考虑试验获取难易性和辨识能力条件下,结合前人研究成果,应用K-Means聚类法对利于辨识轴承腔3种典型两相流流型的特征参数-无量纲两相介质速度和无量纲压力在近壁面附近的数值进行聚类分析。研究结果表明:该方法能够成功地将轴承腔3种典型流型进行归类,这对基于流型辨识研究轴承腔内3种典型流型下两相介质的物理状态,以及轴承腔润滑设计和换热分析提供了基础。
2013, 32(3): 333-336.
摘要:
为了缩短车身设计的周期,利用插值的三维重建方法被广泛地应用在车身造型设计。目前常用的插值方法存在细节特征表现不足,平滑但不过原始控制点等问题,提出了在利用Delaunay三角剖分生成的初始三角网格上进行二面角平分插值的方法,该方法通过二面角平分插值不断逼近原始曲面,插值出来的网格通过原始控制点集,符合车身外形的三维造型设计。实验结果表明:该方法不仅稳定性高,而且能保留曲面的细节特征,可适用于三维曲面重建的各种领域。
为了缩短车身设计的周期,利用插值的三维重建方法被广泛地应用在车身造型设计。目前常用的插值方法存在细节特征表现不足,平滑但不过原始控制点等问题,提出了在利用Delaunay三角剖分生成的初始三角网格上进行二面角平分插值的方法,该方法通过二面角平分插值不断逼近原始曲面,插值出来的网格通过原始控制点集,符合车身外形的三维造型设计。实验结果表明:该方法不仅稳定性高,而且能保留曲面的细节特征,可适用于三维曲面重建的各种领域。
2013, 32(3): 337-343.
摘要:
为了有效地评估产品规划中市场环境的模糊性,提出了基于多种偏好信息的顾客需求分析方法。首先,决策者采用偏好的信息形式评估各项顾客需求的重要度;其次,利用转换函数将多种形式的偏好信息一致化为模糊互补判断矩阵,应用行和归一化方法计算排序向量,进而集结决策成员的权重获得顾客需求的初始重要度;最后,合成初始重要度与各项需求相应的修正系数,并通过规范化处理得到顾客需求的重要度。PE颚式破碎机新产品的开发实例表明,本文中提出的方法是有效可行的。
为了有效地评估产品规划中市场环境的模糊性,提出了基于多种偏好信息的顾客需求分析方法。首先,决策者采用偏好的信息形式评估各项顾客需求的重要度;其次,利用转换函数将多种形式的偏好信息一致化为模糊互补判断矩阵,应用行和归一化方法计算排序向量,进而集结决策成员的权重获得顾客需求的初始重要度;最后,合成初始重要度与各项需求相应的修正系数,并通过规范化处理得到顾客需求的重要度。PE颚式破碎机新产品的开发实例表明,本文中提出的方法是有效可行的。
2013, 32(3): 344-347.
摘要:
基于二元区间数理论,建立了一种权重未知的多指标战斗机空战能力评估模型。评估指标包括影响现代空战能力的主要因素:机动性、火力参数、探测能力参数、操纵效能系数、格斗空战能力系数和航程系数。利用数学中的余弦公式建立多属性评价的优化模型,通过比较各个机型与理想机型之间指标线段夹角余弦的大小,表征各机型的综合空战能力的差异,该评估模型减少了权重的主观性和计算过程。运用所建立的模型结合实际参数给出算例,验证模型的正确性和可行性。
基于二元区间数理论,建立了一种权重未知的多指标战斗机空战能力评估模型。评估指标包括影响现代空战能力的主要因素:机动性、火力参数、探测能力参数、操纵效能系数、格斗空战能力系数和航程系数。利用数学中的余弦公式建立多属性评价的优化模型,通过比较各个机型与理想机型之间指标线段夹角余弦的大小,表征各机型的综合空战能力的差异,该评估模型减少了权重的主观性和计算过程。运用所建立的模型结合实际参数给出算例,验证模型的正确性和可行性。
2013, 32(3): 348-352.
摘要:
在研究直齿圆柱齿轮啮合原理的基础上,提出了面向啮合线的齿轮齿廓设计方法。建立了面向给定啮合线的齿轮齿廓的数学模型;并以啮合线为椭圆形状的齿轮齿廓设计为例;验证了设计方法的合理性和正确性,最后计算了利用该方法设计出的齿轮的重合度,并与相同参数的渐开线齿轮进行了比较。研究结果表明:通过给定的啮合线形状设计齿轮齿廓比直接给定齿廓形状更容易控制齿轮的啮合性能。
在研究直齿圆柱齿轮啮合原理的基础上,提出了面向啮合线的齿轮齿廓设计方法。建立了面向给定啮合线的齿轮齿廓的数学模型;并以啮合线为椭圆形状的齿轮齿廓设计为例;验证了设计方法的合理性和正确性,最后计算了利用该方法设计出的齿轮的重合度,并与相同参数的渐开线齿轮进行了比较。研究结果表明:通过给定的啮合线形状设计齿轮齿廓比直接给定齿廓形状更容易控制齿轮的啮合性能。
2013, 32(3): 353-357.
摘要:
针对某型飞机FS380到FS500确定机身段,研究了不同冲击条件对机身结构动态响应特性的影响。建立了机身试验段的等比简化有限元模型。分析了0滚转角、带有10°左滚转角以及带有纵向加速度的情况下,垂直坠撞速度v=9.133 m/s时的冲击特性。对比分析了各种情况下机身框段的变形情况和座椅位置处的加速度-时间历程曲线。结果表明:冲击条件的改变会对机身结构的变形以及座椅处加速度的变化产生影响:左滚转角的出现会改变机身的变形量以及峰值加速度的出现时间,纵向冲击的加入会增加地板的变形量但会有限地减小座椅处的峰值加速度,采用合适的应急着陆方式能提高飞机的耐坠毁性能。
针对某型飞机FS380到FS500确定机身段,研究了不同冲击条件对机身结构动态响应特性的影响。建立了机身试验段的等比简化有限元模型。分析了0滚转角、带有10°左滚转角以及带有纵向加速度的情况下,垂直坠撞速度v=9.133 m/s时的冲击特性。对比分析了各种情况下机身框段的变形情况和座椅位置处的加速度-时间历程曲线。结果表明:冲击条件的改变会对机身结构的变形以及座椅处加速度的变化产生影响:左滚转角的出现会改变机身的变形量以及峰值加速度的出现时间,纵向冲击的加入会增加地板的变形量但会有限地减小座椅处的峰值加速度,采用合适的应急着陆方式能提高飞机的耐坠毁性能。
2013, 32(3): 358-361.
摘要:
基于ANSYS建立了大型屏蔽电机泵转子系统的有限元模型,通过模态分析和谐响应分析研究了陀螺效应对转子系统临界转速和质量不平衡响应的影响。分析结果表明:陀螺效应对临界转速计算结果影响较大,转子动力学分析时应考虑陀螺效应;考虑陀螺效应后,转子系统临界转速大于设计临界转速;各测点质量不平衡响应一次共振峰值小于横向振动设计限制;叶轮中心和上、下飞轮中心振幅远大于其它位置振幅,为易振动部位,实际运行中应重点选择这些位置进行振动监控。
基于ANSYS建立了大型屏蔽电机泵转子系统的有限元模型,通过模态分析和谐响应分析研究了陀螺效应对转子系统临界转速和质量不平衡响应的影响。分析结果表明:陀螺效应对临界转速计算结果影响较大,转子动力学分析时应考虑陀螺效应;考虑陀螺效应后,转子系统临界转速大于设计临界转速;各测点质量不平衡响应一次共振峰值小于横向振动设计限制;叶轮中心和上、下飞轮中心振幅远大于其它位置振幅,为易振动部位,实际运行中应重点选择这些位置进行振动监控。
2013, 32(3): 362-366.
摘要:
真空吸尘式清扫车是一种利用负压工作的新型清扫车辆。吸尘口是其气路系统的关键部件,对整台清扫车的吸尘能力、吸尘效率以及工作可靠性等各方面有着决定重要的影响。以吸尘口为研究对象,采用UG软件建立吸尘口的三维模型,使用Gambit软件进行网格离散,运用Fluent软件进行流场分析,对不同的卷边吸尘口进行吸尘效果的对比研究,设计出了一种前曲面挡板的吸尘口,并进行了气固两相流的运动仿真验证。研究表明:前宽后窄、带有前曲面挡板的吸尘口具有良好的吸尘效果。
真空吸尘式清扫车是一种利用负压工作的新型清扫车辆。吸尘口是其气路系统的关键部件,对整台清扫车的吸尘能力、吸尘效率以及工作可靠性等各方面有着决定重要的影响。以吸尘口为研究对象,采用UG软件建立吸尘口的三维模型,使用Gambit软件进行网格离散,运用Fluent软件进行流场分析,对不同的卷边吸尘口进行吸尘效果的对比研究,设计出了一种前曲面挡板的吸尘口,并进行了气固两相流的运动仿真验证。研究表明:前宽后窄、带有前曲面挡板的吸尘口具有良好的吸尘效果。
2013, 32(3): 367-371.
摘要:
系统的失效模式优先级分析对系统的可靠性设计和可靠性分配具有重要的指导意义。电主轴作为现代高速精密机床的核心部件,要求具有较高的可靠性和更长的寿命。本文中应用决策实验室分析法,充分考虑了失效模式间的联系以及影响程度,对电主轴系统的主要失效模式进行了优先级分析,并结合与传统的风险优先数法的比较,为提高电主轴系统的可靠性和寿命提出了失效模式的优先次序意见。
系统的失效模式优先级分析对系统的可靠性设计和可靠性分配具有重要的指导意义。电主轴作为现代高速精密机床的核心部件,要求具有较高的可靠性和更长的寿命。本文中应用决策实验室分析法,充分考虑了失效模式间的联系以及影响程度,对电主轴系统的主要失效模式进行了优先级分析,并结合与传统的风险优先数法的比较,为提高电主轴系统的可靠性和寿命提出了失效模式的优先次序意见。
2013, 32(3): 372-376.
摘要:
作业车间JIT调度属于一类典型的非正规性能指标调度问题,该类问题为每道工序设置了交货期约束,工序的提前或拖期完工均会产生相应的惩罚成本。采用禁忌搜索和数学规划相结合的混合调度方法进行求解。在算法的迭代搜索过程中,首先,由每个个体产生各机器上的工件加工序列,由此松弛了调度模型中的机器能力析取约束,然后,调用数学规划方法来优化各机器的空闲时间和各工序的开工时间。为提高禁忌搜索算法的计算效率,设计了一种包含交换和插入操作的邻域结构产生方案。最后,用JIT调度领域的32个标准测试算例验证了该调度算法的有效性。
作业车间JIT调度属于一类典型的非正规性能指标调度问题,该类问题为每道工序设置了交货期约束,工序的提前或拖期完工均会产生相应的惩罚成本。采用禁忌搜索和数学规划相结合的混合调度方法进行求解。在算法的迭代搜索过程中,首先,由每个个体产生各机器上的工件加工序列,由此松弛了调度模型中的机器能力析取约束,然后,调用数学规划方法来优化各机器的空闲时间和各工序的开工时间。为提高禁忌搜索算法的计算效率,设计了一种包含交换和插入操作的邻域结构产生方案。最后,用JIT调度领域的32个标准测试算例验证了该调度算法的有效性。
2013, 32(3): 377-382.
摘要:
对高速泵三维流场进行了非定常计算,分析了高速泵内的压力分布情况。研究了高速泵叶轮上的稳态径向力和脉动径向力,分析了流体激振力对高速泵叶轮系统的振动及其轴心轨迹的影响。计算结果表明:泵内部流场的压力分布合理,稳态作用力的计算符合实际数据;瞬态作用力与叶轮和隔舌的干涉流动有很大关系;在脉动激振力作用下,泵转子振动响应谱图中出现了脉动激振力的频率及其谐波频率。
对高速泵三维流场进行了非定常计算,分析了高速泵内的压力分布情况。研究了高速泵叶轮上的稳态径向力和脉动径向力,分析了流体激振力对高速泵叶轮系统的振动及其轴心轨迹的影响。计算结果表明:泵内部流场的压力分布合理,稳态作用力的计算符合实际数据;瞬态作用力与叶轮和隔舌的干涉流动有很大关系;在脉动激振力作用下,泵转子振动响应谱图中出现了脉动激振力的频率及其谐波频率。
2013, 32(3): 383-387.
摘要:
基于成本效益分析,以年均使用成本和初始成本作为评价指标,建立插电式混合动力汽车(PHEV)动力系统设计分析模型,对PHEV动力系统纯电动续驶里程和能量储存装置参数的进行设计分析。以Prius为分析对象,结果显示当PHEV纯电动续驶里程等于汽车的日行驶里程时,节油量最大且年均成本最小,同时也得到了国内个人交通出行数据统计对PHEV设计的重要性。能量储存装置的容量、放电深度和功率对PHEV质量和初始成本均有较大影响,基于功率/能量比(RP/E)分析了能量储存装置参数对PHEV动力系统成本的影响。
基于成本效益分析,以年均使用成本和初始成本作为评价指标,建立插电式混合动力汽车(PHEV)动力系统设计分析模型,对PHEV动力系统纯电动续驶里程和能量储存装置参数的进行设计分析。以Prius为分析对象,结果显示当PHEV纯电动续驶里程等于汽车的日行驶里程时,节油量最大且年均成本最小,同时也得到了国内个人交通出行数据统计对PHEV设计的重要性。能量储存装置的容量、放电深度和功率对PHEV质量和初始成本均有较大影响,基于功率/能量比(RP/E)分析了能量储存装置参数对PHEV动力系统成本的影响。
2013, 32(3): 388-394.
摘要:
采用液固两相流的方法进行数值模拟,运用Fluent软件,利用多重参考系法(MRF)、Eulerian多相流模型、RNG k-ε湍流模型进行仿真,分析双层搅拌桨在立式搅拌槽不同工况下槽内的流场流动及搅拌功率特性。结果表明:不同组合叶轮对流场宏观流动特性影响显著,当上下层叶轮结构不同时,混合液的湍动能增强,循环流动增强,混合效果提高,故选择双层上斜下直搅拌桨作为最优桨型。在此基础上分析搅拌功率,转速大搅拌功率大;粒径增大,搅拌功率先减小后增大;颗粒体积分数对搅拌功率影响不明显,对比模拟值与实验值的最大误差为15%。
采用液固两相流的方法进行数值模拟,运用Fluent软件,利用多重参考系法(MRF)、Eulerian多相流模型、RNG k-ε湍流模型进行仿真,分析双层搅拌桨在立式搅拌槽不同工况下槽内的流场流动及搅拌功率特性。结果表明:不同组合叶轮对流场宏观流动特性影响显著,当上下层叶轮结构不同时,混合液的湍动能增强,循环流动增强,混合效果提高,故选择双层上斜下直搅拌桨作为最优桨型。在此基础上分析搅拌功率,转速大搅拌功率大;粒径增大,搅拌功率先减小后增大;颗粒体积分数对搅拌功率影响不明显,对比模拟值与实验值的最大误差为15%。
2013, 32(3): 395-398.
摘要:
对于工作一阶或多阶临界转速以上的转子系统,转子如何安全平稳越过临界转速已成为研究热点。本文中建立了考虑变速转子运动微分方程以及越过临界转速时瞬态动挠度随速度变化的新模型,通过Newmark-β积分法得到越过临界转速的动挠度、进动角速度随加速度和阻尼系数变化的曲线,得出加速度和阻尼系数会影响进动角速度及动挠度波动频率和幅度。小阻尼系数会加剧转子过临界的波动并产生反进动以及反进动与动挠度变化的对应关系,阻尼系数大到一定数值能使转子平稳越过临界转速等一系列规律。
对于工作一阶或多阶临界转速以上的转子系统,转子如何安全平稳越过临界转速已成为研究热点。本文中建立了考虑变速转子运动微分方程以及越过临界转速时瞬态动挠度随速度变化的新模型,通过Newmark-β积分法得到越过临界转速的动挠度、进动角速度随加速度和阻尼系数变化的曲线,得出加速度和阻尼系数会影响进动角速度及动挠度波动频率和幅度。小阻尼系数会加剧转子过临界的波动并产生反进动以及反进动与动挠度变化的对应关系,阻尼系数大到一定数值能使转子平稳越过临界转速等一系列规律。
2013, 32(3): 399-404.
摘要:
提出了一种印刷品检测方法,用印刷图像信息取代套印控制条来检测套准。首先,把CCD采集到的印刷品图像从RGB色彩空间转换到CMYK色彩空间,并分解成C、M、Y、K(青、品、黄、黑)4个通道。之后求出C、M、Y、K通道图像的边缘,计算C、M、Y边缘图像和基准K边缘图像的距离边缘共生矩阵(distance edge cooccurrence matrix,DECM),即可求出四色套印偏差。通过仿真和实验证明本算法检测印刷品套准具有较高的精度,符合国家印刷行业标准规定的套准精度要求。为印刷机的工作状态的调整提供可靠的数据。
提出了一种印刷品检测方法,用印刷图像信息取代套印控制条来检测套准。首先,把CCD采集到的印刷品图像从RGB色彩空间转换到CMYK色彩空间,并分解成C、M、Y、K(青、品、黄、黑)4个通道。之后求出C、M、Y、K通道图像的边缘,计算C、M、Y边缘图像和基准K边缘图像的距离边缘共生矩阵(distance edge cooccurrence matrix,DECM),即可求出四色套印偏差。通过仿真和实验证明本算法检测印刷品套准具有较高的精度,符合国家印刷行业标准规定的套准精度要求。为印刷机的工作状态的调整提供可靠的数据。
2013, 32(3): 405-409.
摘要:
将制动中的辐射换热等效为对流换热,建立汽车鼓式双领蹄制动器三维热弹耦合模型。考虑制动摩擦力矩的影响,对多次连续制动工况下的制动鼓瞬态温度场、应力场、变形场进行有限元数值模拟,获得制动鼓的内外表面的温度、热应力及热机耦合强度变化规律。
将制动中的辐射换热等效为对流换热,建立汽车鼓式双领蹄制动器三维热弹耦合模型。考虑制动摩擦力矩的影响,对多次连续制动工况下的制动鼓瞬态温度场、应力场、变形场进行有限元数值模拟,获得制动鼓的内外表面的温度、热应力及热机耦合强度变化规律。
2013, 32(3): 410-415.
摘要:
以搭载湿式双离合器自动变速器某轿车为例,介绍了双离合器自动变速器的结构和工作原理。基于Matlab/Simulink模块仿真平台建立了装有该自动变速器车辆起步模型,模型采用两个离合器同时起步。根据起步条件确定离合器的起步控制策略,通过控制两个离合器最终油压参数来保证起步过程的快速、平顺。对双离合器自动变速器起步过程进行了仿真分析。仿真计算结果表明:加速度、冲击度和离合器滑摩功均在合理的范围内。
以搭载湿式双离合器自动变速器某轿车为例,介绍了双离合器自动变速器的结构和工作原理。基于Matlab/Simulink模块仿真平台建立了装有该自动变速器车辆起步模型,模型采用两个离合器同时起步。根据起步条件确定离合器的起步控制策略,通过控制两个离合器最终油压参数来保证起步过程的快速、平顺。对双离合器自动变速器起步过程进行了仿真分析。仿真计算结果表明:加速度、冲击度和离合器滑摩功均在合理的范围内。
2013, 32(3): 416-420.
摘要:
基于首次超越破坏准则,建立了钻石背弹翼在随机风载荷下的动力可靠性模型,并对其动力可靠性的参数灵敏度进行了研究。通过对结构在随机振动载荷下动力响应超越安全界限次数的研究,得到了钻石背弹翼的动力可靠性模型,并利用综合分析技术分析了输入参数对钻石背弹翼抗风动力可靠性的灵敏度。研究结果表明:在只考虑随机风载荷的情况下,增大翼厚或后翼条弦长、减少前翼条弦长或前缘后掠角有助于提高钻石背弹翼的抗风动力可靠性,但在设计中需要综合考虑弹翼的气动外形及其载荷。
基于首次超越破坏准则,建立了钻石背弹翼在随机风载荷下的动力可靠性模型,并对其动力可靠性的参数灵敏度进行了研究。通过对结构在随机振动载荷下动力响应超越安全界限次数的研究,得到了钻石背弹翼的动力可靠性模型,并利用综合分析技术分析了输入参数对钻石背弹翼抗风动力可靠性的灵敏度。研究结果表明:在只考虑随机风载荷的情况下,增大翼厚或后翼条弦长、减少前翼条弦长或前缘后掠角有助于提高钻石背弹翼的抗风动力可靠性,但在设计中需要综合考虑弹翼的气动外形及其载荷。
2013, 32(3): 421-425.
摘要:
针对开发的两轴平行两轴耦合特点的四自由度机械臂UsstRobot提出一种改进的代数解法,采用Denavit-Hartenberg方法建立以关节角为变量的机械臂运动学模型,运用矩阵逆乘的方法分离变量,求得了运动学正解和逆解;采用三次多项式插值的方法对机械臂轨进行规划,将运动学解导入Matlab Robotics Tool仿真,得到各关节角度及速度,加速度与时间关系曲线。运动学解及仿真结果在机械臂实际运动中得到了验证。
针对开发的两轴平行两轴耦合特点的四自由度机械臂UsstRobot提出一种改进的代数解法,采用Denavit-Hartenberg方法建立以关节角为变量的机械臂运动学模型,运用矩阵逆乘的方法分离变量,求得了运动学正解和逆解;采用三次多项式插值的方法对机械臂轨进行规划,将运动学解导入Matlab Robotics Tool仿真,得到各关节角度及速度,加速度与时间关系曲线。运动学解及仿真结果在机械臂实际运动中得到了验证。
2013, 32(3): 426-429.
摘要:
采用流固耦合数值计算方法和动网格技术,对一种水下航行体舵板在张开过程中的速度、载荷以及动态响应变化规律开展了研究,对影响舵板张开的尾部高温燃气、水下航行体运动速度等因素进行了分析。在此基础上,根据速度等效原则设计了验证试验方案,试验中获取了舵板张开过程的位移-时间曲线、应力-时间曲线以及舵板张开时间与出水速度的关系。仿真计算结果与试验结果对比表明:该计算结果可为水下航行体的水弹道分析、舵板结构设计和材料选择提供依据。
采用流固耦合数值计算方法和动网格技术,对一种水下航行体舵板在张开过程中的速度、载荷以及动态响应变化规律开展了研究,对影响舵板张开的尾部高温燃气、水下航行体运动速度等因素进行了分析。在此基础上,根据速度等效原则设计了验证试验方案,试验中获取了舵板张开过程的位移-时间曲线、应力-时间曲线以及舵板张开时间与出水速度的关系。仿真计算结果与试验结果对比表明:该计算结果可为水下航行体的水弹道分析、舵板结构设计和材料选择提供依据。
2013, 32(3): 430-434.
摘要:
参数的传递在装配件变型设计中非常重要,而构造尺寸约束方程式是实现参数传递的有效方法。通过分析装配约束的特点,阐明了装配约束语义的表达和装配约束关系的定义。构造了基于装配语义和约束关系的装配约束库。在装配语义表达和装配约束关系定义的基础上,对适合于装配约束库的相似性算法进行了研究,提出了基于装配约束库的配合关系相似度算法,并实现了一定程度上的尺寸约束自动生成。通过具体事例对该算法进行了验证和实现。
参数的传递在装配件变型设计中非常重要,而构造尺寸约束方程式是实现参数传递的有效方法。通过分析装配约束的特点,阐明了装配约束语义的表达和装配约束关系的定义。构造了基于装配语义和约束关系的装配约束库。在装配语义表达和装配约束关系定义的基础上,对适合于装配约束库的相似性算法进行了研究,提出了基于装配约束库的配合关系相似度算法,并实现了一定程度上的尺寸约束自动生成。通过具体事例对该算法进行了验证和实现。
2013, 32(3): 435-440.
摘要:
仿生鱼鳍的波动运动有两种基本模式:振幅从前往后保持不变和振幅从前往后逐渐变化。通过比较仿生鱼鳍两种波动模式的特点,可以给利用仿生鱼鳍驱动的水下推进器选择合理的波动方式提供依据。基于计算流体动力学(computational fluid dynamics,CFD)技术建立两种波动模式的二维数学模型。比较分析了在相同的雷诺数及运动学参数(频率、波速和平均振幅)下两种波动模式形成的压力分布和平均推进力。给出了阻力系数随时间的变化规律。根据尾迹涡量场分布形式和涡量强度解释了两种波动模式之间存在差异的原因。从仿真结果可以看出:在相同的运动学参数下,振幅从前往后保持不变的鱼鳍波动模式产生更大的推进力,具有更高的游动稳定性。
仿生鱼鳍的波动运动有两种基本模式:振幅从前往后保持不变和振幅从前往后逐渐变化。通过比较仿生鱼鳍两种波动模式的特点,可以给利用仿生鱼鳍驱动的水下推进器选择合理的波动方式提供依据。基于计算流体动力学(computational fluid dynamics,CFD)技术建立两种波动模式的二维数学模型。比较分析了在相同的雷诺数及运动学参数(频率、波速和平均振幅)下两种波动模式形成的压力分布和平均推进力。给出了阻力系数随时间的变化规律。根据尾迹涡量场分布形式和涡量强度解释了两种波动模式之间存在差异的原因。从仿真结果可以看出:在相同的运动学参数下,振幅从前往后保持不变的鱼鳍波动模式产生更大的推进力,具有更高的游动稳定性。
2013, 32(3): 441-447.
摘要:
采用假定的工件工艺文件和机床作业调度文件作为仿真程序运行的原始数据,通过运行仿真程序得到仿真结果,对运行过程中的生产物流数据进行分析、结果进行记录。从单台设备的运行状态和多设备运行时动作的协调性方面对仿真运行结果进行了分析,验证了柔性制造系统中的生产物流系统模型和仿真程序设计的正确性,以及FMS物流系统规划与组织的有效性。
采用假定的工件工艺文件和机床作业调度文件作为仿真程序运行的原始数据,通过运行仿真程序得到仿真结果,对运行过程中的生产物流数据进行分析、结果进行记录。从单台设备的运行状态和多设备运行时动作的协调性方面对仿真运行结果进行了分析,验证了柔性制造系统中的生产物流系统模型和仿真程序设计的正确性,以及FMS物流系统规划与组织的有效性。
2013, 32(3): 448-451,456.
摘要:
基于遗传算法难以保持群体的多样性及存在易早熟、效率低的缺陷,提出免疫遗传算法应用于不规则零件排样的优化方法。该算法在遗传算法的全局随机搜索基础上,借鉴了人工免疫系统中的免疫记忆和浓度机制。通过疫苗接种实现种群个体中基因位的局部调整优化,并将其优良个体保存于免疫记忆库中,提高了算法的搜索速度。同时浓度机制保证了遗传交叉和变异过程中生成下代种群个体的多样性,扩大了搜索空间,更利于最优解的获取。该方法在开发的不规则件排样系统中进行了实算求解,通过与标准遗传算法的实验结果比对,板材的利用效率得到显著提高。
基于遗传算法难以保持群体的多样性及存在易早熟、效率低的缺陷,提出免疫遗传算法应用于不规则零件排样的优化方法。该算法在遗传算法的全局随机搜索基础上,借鉴了人工免疫系统中的免疫记忆和浓度机制。通过疫苗接种实现种群个体中基因位的局部调整优化,并将其优良个体保存于免疫记忆库中,提高了算法的搜索速度。同时浓度机制保证了遗传交叉和变异过程中生成下代种群个体的多样性,扩大了搜索空间,更利于最优解的获取。该方法在开发的不规则件排样系统中进行了实算求解,通过与标准遗传算法的实验结果比对,板材的利用效率得到显著提高。
2013, 32(3): 452-456.
摘要:
以标准齿轮接触试验台的基本参数为非标齿轮样件设计依据,考虑到齿轮啮合、加工及胶合等因素,建立以电机耗能最低、实验齿轮疲劳寿命最短,且陪试齿轮疲劳寿命最长,为目标函数的优化模型。运用改进后的非支配排序遗传算法,引入了精英策略和快速非支配排序法来提高计算结果的精度和运算效率,在标准试验台上,探讨和挖掘非标因素对齿轮承载能力影响的齿轮样件设计方法。本文中以两种不同中心距的试验台为实例,验证用标准试验机来研究非标齿轮设计方法的正确性。结果表明:用标准齿轮接触试验台来研究非标准齿轮接触疲劳寿命的方法具有有效性。
以标准齿轮接触试验台的基本参数为非标齿轮样件设计依据,考虑到齿轮啮合、加工及胶合等因素,建立以电机耗能最低、实验齿轮疲劳寿命最短,且陪试齿轮疲劳寿命最长,为目标函数的优化模型。运用改进后的非支配排序遗传算法,引入了精英策略和快速非支配排序法来提高计算结果的精度和运算效率,在标准试验台上,探讨和挖掘非标因素对齿轮承载能力影响的齿轮样件设计方法。本文中以两种不同中心距的试验台为实例,验证用标准试验机来研究非标齿轮设计方法的正确性。结果表明:用标准齿轮接触试验台来研究非标准齿轮接触疲劳寿命的方法具有有效性。
2013, 32(3): 457-461,468.
摘要:
基于超声波测距原理,研究开发了一种以nRF24L01无线通信芯片为核心的移动机器人(mobile robot,MR)室内无线网络定位系统。定位系统由阵列式分布的超声波接收器和控制器、一台计算机、一个主控制器组成。使用STC12C5616AD单片机作为核心控制芯片,主控制器接收来自无线网络节点的数据,通过串口将数据发送到上位机进行数据采集和处理,再通过无线模块将此发送给车载系统以控制移动机器人运动。实现了上位机与室内定位系统及移动机器人之间的无线通信,以及移动机器人的实时定位。实验结果证明:该定位系统具有结构简单、成本低、抗各种干扰能力强的优点;定位误差不积累,精度较高,能满足工业用室内移动机器人定位精度的要求。
基于超声波测距原理,研究开发了一种以nRF24L01无线通信芯片为核心的移动机器人(mobile robot,MR)室内无线网络定位系统。定位系统由阵列式分布的超声波接收器和控制器、一台计算机、一个主控制器组成。使用STC12C5616AD单片机作为核心控制芯片,主控制器接收来自无线网络节点的数据,通过串口将数据发送到上位机进行数据采集和处理,再通过无线模块将此发送给车载系统以控制移动机器人运动。实现了上位机与室内定位系统及移动机器人之间的无线通信,以及移动机器人的实时定位。实验结果证明:该定位系统具有结构简单、成本低、抗各种干扰能力强的优点;定位误差不积累,精度较高,能满足工业用室内移动机器人定位精度的要求。
2013, 32(3): 462-468.
摘要:
为研究复合材料在双向加载情况下的应力应变特性,基于蚁群算法对双向加载试验中的十字形试件进行优化设计。考虑信息素更新对全局最优解有较大的依赖性,对编码方式和信息素更新公式进行了改进,并通过典型算例对改进后的蚁群算法准确性进行了验证。最后根据复合材料十字形试件设计要求,利用改进蚁群算法与FEM参数化建模相结合的方法对十字形进行了优化设计。由优化结果可知,优化后的试验区应变场均匀度有了很大提高,且优化迭代过程较快。
为研究复合材料在双向加载情况下的应力应变特性,基于蚁群算法对双向加载试验中的十字形试件进行优化设计。考虑信息素更新对全局最优解有较大的依赖性,对编码方式和信息素更新公式进行了改进,并通过典型算例对改进后的蚁群算法准确性进行了验证。最后根据复合材料十字形试件设计要求,利用改进蚁群算法与FEM参数化建模相结合的方法对十字形进行了优化设计。由优化结果可知,优化后的试验区应变场均匀度有了很大提高,且优化迭代过程较快。
