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2018年 37卷 第11期
2018, 37(11): 1641-1649.
doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20180127
摘要
PDF 1188KB
摘要:
指尖密封作为转子系统中组成部件，其与转子之间的相互力学作用对系统动态特性会产生影响。从系统的观点研究提出指尖密封密封力的计算方法，是构建和开展转子系统动力学模型和相关动力学分析的基础工作。本文首先通过流固耦合分析实现了嵌入指尖密封结构效应的指尖密封气膜刚度与气膜阻尼计算，构建了指尖密封气膜刚度和气膜阻尼拟合公式，在此基础上结合指尖密封-转子的接触处理，建立指尖密封/转子相互作用力学模型，提出了一种适用于转子系统动态分析的指尖密封密封力的计算方法，并通过算例实施了指尖密封密封力计算流程，同时探讨了密封力与密封工况条件的关系。计算结果表明：指尖密封气膜刚度随密封压力差增大而增大，转子转速对气膜刚度的影响很小；指尖密封气膜阻尼随密封压力差和转子转速的增大而减小。接触区的密封力随转子涡动幅值增大而增大，但基本不随转子转速变化，非接触区的密封力随转子涡动幅值的增大而减小，随着转子转速增大而增大。指尖密封的密封力随时间呈周期性变化，密封力变化频率随转子转频增加而增加。
指尖密封作为转子系统中组成部件，其与转子之间的相互力学作用对系统动态特性会产生影响。从系统的观点研究提出指尖密封密封力的计算方法，是构建和开展转子系统动力学模型和相关动力学分析的基础工作。本文首先通过流固耦合分析实现了嵌入指尖密封结构效应的指尖密封气膜刚度与气膜阻尼计算，构建了指尖密封气膜刚度和气膜阻尼拟合公式，在此基础上结合指尖密封-转子的接触处理，建立指尖密封/转子相互作用力学模型，提出了一种适用于转子系统动态分析的指尖密封密封力的计算方法，并通过算例实施了指尖密封密封力计算流程，同时探讨了密封力与密封工况条件的关系。计算结果表明：指尖密封气膜刚度随密封压力差增大而增大，转子转速对气膜刚度的影响很小；指尖密封气膜阻尼随密封压力差和转子转速的增大而减小。接触区的密封力随转子涡动幅值增大而增大，但基本不随转子转速变化，非接触区的密封力随转子涡动幅值的增大而减小，随着转子转速增大而增大。指尖密封的密封力随时间呈周期性变化，密封力变化频率随转子转频增加而增加。
2018, 37(11): 1650-1655.
doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20180134
摘要:
针对轮式机动平台在非结构化环境的工程需求，首创了一种主被动联合越障的铰接串联八轮机器人。机器人包括两台对称车体，由液压铰接机构连接，控制液压缸行程和刚柔状态切换，可以实现机器人位姿变换，适应地面障碍。建立了机器人质心运动模型，分析了机器人在垂直墙、壕沟的越障机理，在ADAMS进行越障性能仿真，并进行了样机实验。研究表明，该八轮机器人可攀爬高度为1.5倍轮径的垂直墙，通过宽度为1.5倍轴距的壕沟，具有良好的非结构化障碍通过性能。
针对轮式机动平台在非结构化环境的工程需求，首创了一种主被动联合越障的铰接串联八轮机器人。机器人包括两台对称车体，由液压铰接机构连接，控制液压缸行程和刚柔状态切换，可以实现机器人位姿变换，适应地面障碍。建立了机器人质心运动模型，分析了机器人在垂直墙、壕沟的越障机理，在ADAMS进行越障性能仿真，并进行了样机实验。研究表明，该八轮机器人可攀爬高度为1.5倍轮径的垂直墙，通过宽度为1.5倍轴距的壕沟，具有良好的非结构化障碍通过性能。
2018, 37(11): 1656-1661.
doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20180125
摘要:
航空发动机轴承腔中考虑油滴运动的气相物理场分析是进行二次流及润滑系统设计的基础工作。因此，采用有限元数值分析的方法，研究了轴承腔中嵌入油滴运动影响条件下气相介质的速度场、温度场和压力场，并探讨了转子转速对气相介质流动速度、温度以及轴承腔连通区域压力分布的影响规律。分析结果表明：随着转子转速的增大，气相介质流动速度和温度增大，同时进气腔与回油腔之间压力差减小。此外，将考虑油滴运动的气相物理场与油滴/空气相的耦合计算方法所得结果进行对比，据此确定本文所采用研究方法的准确性及其在计算时间上的优势。
航空发动机轴承腔中考虑油滴运动的气相物理场分析是进行二次流及润滑系统设计的基础工作。因此，采用有限元数值分析的方法，研究了轴承腔中嵌入油滴运动影响条件下气相介质的速度场、温度场和压力场，并探讨了转子转速对气相介质流动速度、温度以及轴承腔连通区域压力分布的影响规律。分析结果表明：随着转子转速的增大，气相介质流动速度和温度增大，同时进气腔与回油腔之间压力差减小。此外，将考虑油滴运动的气相物理场与油滴/空气相的耦合计算方法所得结果进行对比，据此确定本文所采用研究方法的准确性及其在计算时间上的优势。
2018, 37(11): 1662-1669.
doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20180116
摘要:
为实现发动机装配质量的稳定性与一致性，探究发动机装配生产中过程数据与冷试质量数据间的关系，以发动机冷试时缸盖的振动峰值作为切入点，通过灰色关联分析法确定各相关工位螺栓拧紧质量对缸盖高速振动峰值的影响程度，探索对缸盖振动影响显著的因子。通过神经网络与支持向量机模型，实现对生产数据的实时分析以达到发动机质量数据的预测，并将其用于实际生产中冷测试的辅助，指导生产工艺及标准改进，通过修正工艺参数最终达到提高发动机整体性能的目的。
为实现发动机装配质量的稳定性与一致性，探究发动机装配生产中过程数据与冷试质量数据间的关系，以发动机冷试时缸盖的振动峰值作为切入点，通过灰色关联分析法确定各相关工位螺栓拧紧质量对缸盖高速振动峰值的影响程度，探索对缸盖振动影响显著的因子。通过神经网络与支持向量机模型，实现对生产数据的实时分析以达到发动机质量数据的预测，并将其用于实际生产中冷测试的辅助，指导生产工艺及标准改进，通过修正工艺参数最终达到提高发动机整体性能的目的。
2018, 37(11): 1670-1677.
doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20180077
摘要:
根据哈密顿原理，并考虑到钻井液和钻柱的耦合作用，建立了水平钻柱横向振动的数学模型，分析了内外钻井液流速、钻井液密度、钻井液粘度系数、重力、摩阻、钻压等对钻柱横向振动特性的影响规律，并基于自主研制的水平井钻柱动力学试验装置，开展了不同钻压、钻井液流速条件下的钻柱横向振动特性模拟试验研究。研究结果表明：钻压的增加、钻井液的存在及其流速的提升都会导致钻柱的横向振动频率减小以及振动幅值上升。
根据哈密顿原理，并考虑到钻井液和钻柱的耦合作用，建立了水平钻柱横向振动的数学模型，分析了内外钻井液流速、钻井液密度、钻井液粘度系数、重力、摩阻、钻压等对钻柱横向振动特性的影响规律，并基于自主研制的水平井钻柱动力学试验装置，开展了不同钻压、钻井液流速条件下的钻柱横向振动特性模拟试验研究。研究结果表明：钻压的增加、钻井液的存在及其流速的提升都会导致钻柱的横向振动频率减小以及振动幅值上升。
2018, 37(11): 1678-1684.
doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20180115
摘要:
设计了一种由多个2R1T并联机构联合组成的飞机机翼支撑平台，该平台各个并联机构的主动支链采用液压互联的方式实现各动平台协同自适应调节，使其具有更好的翼型匹配度。研究了该并联机构基于多评价指标综合约束的尺度综合方法，建立其在不同约束条件下的评价指标，利用单调性分析法，并以各项性能最优的原则，引入统一的比例系数，确定尺度参数可行域。最后结合算例，以并联机构动平台中心的运动偏差率在最大许可范围内为初始目标，进行多评价指标综合约束，确定该并联机构的最优尺度参数可行域。
设计了一种由多个2R1T并联机构联合组成的飞机机翼支撑平台，该平台各个并联机构的主动支链采用液压互联的方式实现各动平台协同自适应调节，使其具有更好的翼型匹配度。研究了该并联机构基于多评价指标综合约束的尺度综合方法，建立其在不同约束条件下的评价指标，利用单调性分析法，并以各项性能最优的原则，引入统一的比例系数，确定尺度参数可行域。最后结合算例，以并联机构动平台中心的运动偏差率在最大许可范围内为初始目标，进行多评价指标综合约束，确定该并联机构的最优尺度参数可行域。
2018, 37(11): 1685-1692.
doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20180052
摘要:
对一种新型3T1R并联机构-4RUPaR并联机构进行工作空间分析和尺度参数优化设计。首先利用解析几何中的坐标变换理论，以机构的杆长作为约束条件，得到了运动学反解方程；然后根据运动学反解方程，建立工作空间的约束条件，通过MATLAB编程实现机构的定姿态工作空间的可视化，并通过"点集"近似表达工作空间的大小；最后采用单一变量分析法得出了并联机构尺度参数与定姿态工作空间的关系。以工作空间最大化作为优化目标，采用差分进化算法求解该优化问题，获得了良好的机构尺度参数，使得并联机构的有效工作空间更大更健壮，也更加符合工程实用要求。
对一种新型3T1R并联机构-4RUPaR并联机构进行工作空间分析和尺度参数优化设计。首先利用解析几何中的坐标变换理论，以机构的杆长作为约束条件，得到了运动学反解方程；然后根据运动学反解方程，建立工作空间的约束条件，通过MATLAB编程实现机构的定姿态工作空间的可视化，并通过"点集"近似表达工作空间的大小；最后采用单一变量分析法得出了并联机构尺度参数与定姿态工作空间的关系。以工作空间最大化作为优化目标，采用差分进化算法求解该优化问题，获得了良好的机构尺度参数，使得并联机构的有效工作空间更大更健壮，也更加符合工程实用要求。
2018, 37(11): 1693-1697.
doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20180140
摘要:
电液伺服系统属于典型的非线性系统，采用常规的控制方法很难保证系统的控制性能。针对电液伺服系统非线性控制问题，提出了一种多目标粒子群优化的非线性预测控制策略（MPSO-NPC）。将多目标优化思想和非线性预测控制相结合，设计了预测调节因子。调节因子既可以实现多目标优化，也可以调整目标函数中的预测权重。该算法具有计算负担小，实时性好的特点。基于MPSO-NPC的控制器能够有效地追踪电液伺服系统的设定输出，获得了较好的控制效果。仿真实验表明，本文所提控制方法是正确、有效的。
电液伺服系统属于典型的非线性系统，采用常规的控制方法很难保证系统的控制性能。针对电液伺服系统非线性控制问题，提出了一种多目标粒子群优化的非线性预测控制策略（MPSO-NPC）。将多目标优化思想和非线性预测控制相结合，设计了预测调节因子。调节因子既可以实现多目标优化，也可以调整目标函数中的预测权重。该算法具有计算负担小，实时性好的特点。基于MPSO-NPC的控制器能够有效地追踪电液伺服系统的设定输出，获得了较好的控制效果。仿真实验表明，本文所提控制方法是正确、有效的。
2018, 37(11): 1698-1704.
doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20180118
摘要:
为了更好地对特种车车内中频噪声进行分析，采用混合有限元-统计能量分析方法，建立某特种车混合FE-SEA模型，根据理论方法获取各子系统的模态密度、内损耗因子、耦合损耗因子以及有限元车身的辐射效率；通过实车试验获取发动机悬置和分动箱悬置处的激励；把获取的参数和激励施加在混合FE-SEA模型中，并在200~800 Hz频率范围内，对有限元结构子系统进行模态计算，然后仿真预测获取车内噪声声压级，同时与测试结果作对比，绝对误差在7%以内，表明仿真模型精度较好；最后对车身板件的功率贡献量进行了分析，得出驾驶室头部声腔的功率贡献量主要来于顶盖和下部声腔。
为了更好地对特种车车内中频噪声进行分析，采用混合有限元-统计能量分析方法，建立某特种车混合FE-SEA模型，根据理论方法获取各子系统的模态密度、内损耗因子、耦合损耗因子以及有限元车身的辐射效率；通过实车试验获取发动机悬置和分动箱悬置处的激励；把获取的参数和激励施加在混合FE-SEA模型中，并在200~800 Hz频率范围内，对有限元结构子系统进行模态计算，然后仿真预测获取车内噪声声压级，同时与测试结果作对比，绝对误差在7%以内，表明仿真模型精度较好；最后对车身板件的功率贡献量进行了分析，得出驾驶室头部声腔的功率贡献量主要来于顶盖和下部声腔。
2018, 37(11): 1705-1710.
doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20180123
摘要:
叶片作为航空发动机的重要零部件，加工成本极为昂贵，为了实现对残损叶片的修复，必须精确获取叶片曲面点云数据，为修复提供数据支持。为此，研究了一种采用虚拟立体视觉的测量方法，首先分析虚拟立体视觉系统的数学模型，利用非参模型及精密靶标实现对系统内外参数的标定，然后采用KLT（Kanade-Lucas-Tomasi）算法结合外极线约束实现了叶片散斑点之间的立体匹配，最后采用点到投影射线距离平方和最小化作为约束条件求解叶片点云空间坐标，得到叶片曲面点云数据。实验结果表明，根据本文方法获取的叶片曲面点云数据拟合出的叶片曲面相关系数大于0.99，叶片曲面几何参数均值误差小于0.2 mm。本方法针对发动机叶片点云测量这一特殊应用环境，提出了一种简化的测量方法，实现了叶片点云的高精度、高可靠性测量。
叶片作为航空发动机的重要零部件，加工成本极为昂贵，为了实现对残损叶片的修复，必须精确获取叶片曲面点云数据，为修复提供数据支持。为此，研究了一种采用虚拟立体视觉的测量方法，首先分析虚拟立体视觉系统的数学模型，利用非参模型及精密靶标实现对系统内外参数的标定，然后采用KLT（Kanade-Lucas-Tomasi）算法结合外极线约束实现了叶片散斑点之间的立体匹配，最后采用点到投影射线距离平方和最小化作为约束条件求解叶片点云空间坐标，得到叶片曲面点云数据。实验结果表明，根据本文方法获取的叶片曲面点云数据拟合出的叶片曲面相关系数大于0.99，叶片曲面几何参数均值误差小于0.2 mm。本方法针对发动机叶片点云测量这一特殊应用环境，提出了一种简化的测量方法，实现了叶片点云的高精度、高可靠性测量。
2018, 37(11): 1711-1715.
doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20180075
摘要:
研究MS-WEDM多次切割中第三次切割参数对表面质量和切割速度的影响规律，寻求最优参数组合，有利于提高多次切割的加工质量。单因素试验研究了第三次切割参数的脉宽，脉间，功放，丝速等参数对表面粗糙度和切割速度的影响规律，选取4水平4因素进行了正交试验，用综合评分法将表面粗糙度和切割速度的多目标优化问题转化为加权综合评分的单目标问题。结果表明：更优的加工方案为脉宽2 μs，脉间5 μs，功放1个，丝速3 m/s，并通过试验验证，其表面粗糙度为1.26 μm，切割速度为84.86 mm2/min，加权综合评分为0.22。
研究MS-WEDM多次切割中第三次切割参数对表面质量和切割速度的影响规律，寻求最优参数组合，有利于提高多次切割的加工质量。单因素试验研究了第三次切割参数的脉宽，脉间，功放，丝速等参数对表面粗糙度和切割速度的影响规律，选取4水平4因素进行了正交试验，用综合评分法将表面粗糙度和切割速度的多目标优化问题转化为加权综合评分的单目标问题。结果表明：更优的加工方案为脉宽2 μs，脉间5 μs，功放1个，丝速3 m/s，并通过试验验证，其表面粗糙度为1.26 μm，切割速度为84.86 mm2/min，加权综合评分为0.22。
2018, 37(11): 1716-1721.
doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20180119
摘要:
针对水力旋流器选型困难以及经验选型很难达到最佳分离效果的问题，以6个对分离效果影响较大的因素为研究对象，取L64（89）表前6列为数据变量组，建立ELM模型并与正交的结果做对比。结果表明：ELM模型与正交实验所反映的规律一致，正交实验只能给出一组最优组合，其分离效果为63.08%，ELM预测出的分离结果有4组值都和正交实验的最优组合接近或相等，分别为63.01%、62.78%、63.02%、63.08%。因此，在生产旋流器的过程中，以ELM模型预测的多组结果作为参考，可以节约选型后制造的成本。
针对水力旋流器选型困难以及经验选型很难达到最佳分离效果的问题，以6个对分离效果影响较大的因素为研究对象，取L64（89）表前6列为数据变量组，建立ELM模型并与正交的结果做对比。结果表明：ELM模型与正交实验所反映的规律一致，正交实验只能给出一组最优组合，其分离效果为63.08%，ELM预测出的分离结果有4组值都和正交实验的最优组合接近或相等，分别为63.01%、62.78%、63.02%、63.08%。因此，在生产旋流器的过程中，以ELM模型预测的多组结果作为参考，可以节约选型后制造的成本。
2018, 37(11): 1722-1730.
doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20180069
摘要:
在旋转机械的智能故障诊断中，复杂网络结构的非监督学习方法调节参数多，训练时间长，而结构简单的网络诊断准确率不够理想。针对以上问题，采用模糊信息粒化和稀疏自编码器搭建并行结构的学习网络，并行结构的稀疏自编码器同时对粒化后重新构成的多个有效参量信息自适应的进行特征提取，随后使用随机森林方法对提取的特征进行融合分类。实验结果表明该方法可以有效实现高精度故障诊断；且与常用的串行多网络处理结构相比，降低了网络参数调节的复杂度和多层网络的前后影响，并且提高了诊断精度，减少了训练时间。
在旋转机械的智能故障诊断中，复杂网络结构的非监督学习方法调节参数多，训练时间长，而结构简单的网络诊断准确率不够理想。针对以上问题，采用模糊信息粒化和稀疏自编码器搭建并行结构的学习网络，并行结构的稀疏自编码器同时对粒化后重新构成的多个有效参量信息自适应的进行特征提取，随后使用随机森林方法对提取的特征进行融合分类。实验结果表明该方法可以有效实现高精度故障诊断；且与常用的串行多网络处理结构相比，降低了网络参数调节的复杂度和多层网络的前后影响，并且提高了诊断精度，减少了训练时间。
2018, 37(11): 1731-1736.
doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20180121
摘要:
对风力发电机机组的运行状况进行实时监测，并识别其健康状态，是保证机组正常运行的关键，为此提出一种固有时间尺度分解（Intrinsic time-scale decomposition，ITD）-多尺度熵（Multiscale entropy，MSE）的振动信号分析方法，对振动信号进行预处理，提取重构信号时域特征，并结合极限学习机（Extreme learning machine，ELM）对风电轴承健康状态进行识别。首先采用ITD方法对风电轴承的振动信号进行分解，得到一系列固有旋转分量，并计算其多尺度熵值，以多尺度熵值大小为依据，选取固有旋转分量并进行信号重构。计算重构信号的均方根值、峭度值、峰值因子与峰峰值，并将其作为特征指标值，建立ELM识别模型，识别风电轴承的健康状态。风电轴承试验结果表明，本文模型可以准确识别风电轴承健康状态。
对风力发电机机组的运行状况进行实时监测，并识别其健康状态，是保证机组正常运行的关键，为此提出一种固有时间尺度分解（Intrinsic time-scale decomposition，ITD）-多尺度熵（Multiscale entropy，MSE）的振动信号分析方法，对振动信号进行预处理，提取重构信号时域特征，并结合极限学习机（Extreme learning machine，ELM）对风电轴承健康状态进行识别。首先采用ITD方法对风电轴承的振动信号进行分解，得到一系列固有旋转分量，并计算其多尺度熵值，以多尺度熵值大小为依据，选取固有旋转分量并进行信号重构。计算重构信号的均方根值、峭度值、峰值因子与峰峰值，并将其作为特征指标值，建立ELM识别模型，识别风电轴承的健康状态。风电轴承试验结果表明，本文模型可以准确识别风电轴承健康状态。
2018, 37(11): 1737-1743.
doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20180117
摘要:
以某型数控卧轴矩台平面磨床为研究对象，对其砂轮主轴-轴承系统进行了温度分布与热变形的有限元仿真。基于滚动轴承热态特性理论与传热学理论，利用ANSYS Workbench软件对主轴-轴承系统进行稳态和瞬态的温度场仿真，得到了轴承滚子与内外圈滚道温度随时间的变化规律；根据热-结构耦合分析理论和温度场仿真结果，对主轴-轴承系统进行了热-结构耦合分析，得到了主轴在径向、切向与轴向3个方向的热位移与热应力的变化规律，从而揭示了由轴承摩擦产生的热效应造成的温度升高与主轴产生热变形及热位移之间的关系。
以某型数控卧轴矩台平面磨床为研究对象，对其砂轮主轴-轴承系统进行了温度分布与热变形的有限元仿真。基于滚动轴承热态特性理论与传热学理论，利用ANSYS Workbench软件对主轴-轴承系统进行稳态和瞬态的温度场仿真，得到了轴承滚子与内外圈滚道温度随时间的变化规律；根据热-结构耦合分析理论和温度场仿真结果，对主轴-轴承系统进行了热-结构耦合分析，得到了主轴在径向、切向与轴向3个方向的热位移与热应力的变化规律，从而揭示了由轴承摩擦产生的热效应造成的温度升高与主轴产生热变形及热位移之间的关系。
2018, 37(11): 1744-1749.
doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20180226
摘要:
支架作为惯导减振系统的重要组成部分，其动态特性对惯导减振系统的影响不可忽视。以某型号无人机惯导减振系统为例，根据其动态特性要求，对该系统的减振器参数进行了设计与工艺匹配；其次，基于变密度法对支架进行了拓扑优化，质量减少了19.9%，系统的一阶固有频率由57.09 Hz提高到58.76 Hz。最后，分别进行了惯导减振系统线振动和角振动实验，实验结果表明：优化后惯导减振系统的谐振频率为55 Hz，最大加速度传递率为2.2，-3 dB带宽在30~40 Hz范围内，相位滞后在5.16°~9.17°内，均满足设计要求。说明该惯导减振系统的设计及其支架拓扑优化方法是有效的。
支架作为惯导减振系统的重要组成部分，其动态特性对惯导减振系统的影响不可忽视。以某型号无人机惯导减振系统为例，根据其动态特性要求，对该系统的减振器参数进行了设计与工艺匹配；其次，基于变密度法对支架进行了拓扑优化，质量减少了19.9%，系统的一阶固有频率由57.09 Hz提高到58.76 Hz。最后，分别进行了惯导减振系统线振动和角振动实验，实验结果表明：优化后惯导减振系统的谐振频率为55 Hz，最大加速度传递率为2.2，-3 dB带宽在30~40 Hz范围内，相位滞后在5.16°~9.17°内，均满足设计要求。说明该惯导减振系统的设计及其支架拓扑优化方法是有效的。
2018, 37(11): 1750-1754.
doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20180131
摘要:
针对驾驶疲劳检测中面部特征定位及驾驶员疲劳状态判别方法判断存在的不足，提出了利用监督下降算法同时定位驾驶员的多个面部特征。在眨眼、哈欠及点头判断的基础上，提取驾驶员眨眼频率、哈欠频率及点头频率多个特征值建立疲劳检测样本数据库，并构建朴素贝叶斯分类器进行疲劳判断。当驾驶员出现疲劳驾驶时及时给以警告信息，以预防交通事故发生。在实际的驾驶环境视频测试结果中，驾驶员疲劳状态的判别平均准确率达到了94.87%，具有较好的性能。
针对驾驶疲劳检测中面部特征定位及驾驶员疲劳状态判别方法判断存在的不足，提出了利用监督下降算法同时定位驾驶员的多个面部特征。在眨眼、哈欠及点头判断的基础上，提取驾驶员眨眼频率、哈欠频率及点头频率多个特征值建立疲劳检测样本数据库，并构建朴素贝叶斯分类器进行疲劳判断。当驾驶员出现疲劳驾驶时及时给以警告信息，以预防交通事故发生。在实际的驾驶环境视频测试结果中，驾驶员疲劳状态的判别平均准确率达到了94.87%，具有较好的性能。
2018, 37(11): 1755-1761.
doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20180039
摘要:
风轮系统的可靠与否直接影响着风电机组的安全运行，有必要对其建立合理的可靠性模型并准确估计模型参数，以反映其真实可靠性情况。威布尔分布模型被广泛应用于各领域的可靠性建模，支持向量回归机（SVR）保持了支持向量机适用于小样本的特性，可用于小样本数据可靠性模型的参数估计。以某个风电场投运以来的风轮系统故障数据为基础，建立其威布尔分布模型，采用SVR估计模型参数，并与传统的基于最小二乘法的参数估计结果对比，结果表明，采用SVR估计模型参数具有更高的准确性，更适合于小样本数据可靠性模型的参数估计。
风轮系统的可靠与否直接影响着风电机组的安全运行，有必要对其建立合理的可靠性模型并准确估计模型参数，以反映其真实可靠性情况。威布尔分布模型被广泛应用于各领域的可靠性建模，支持向量回归机（SVR）保持了支持向量机适用于小样本的特性，可用于小样本数据可靠性模型的参数估计。以某个风电场投运以来的风轮系统故障数据为基础，建立其威布尔分布模型，采用SVR估计模型参数，并与传统的基于最小二乘法的参数估计结果对比，结果表明，采用SVR估计模型参数具有更高的准确性，更适合于小样本数据可靠性模型的参数估计。
2018, 37(11): 1762-1767.
doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20180128
摘要:
采用优化的工艺参数在W18Cr4V高速钢上制备了纳米硬质TiN/TiCN涂层，以此提高刀具材料的使用寿命。采用磁控溅射方法，以N2和C2H2为反应气体，在W18Cr4V高速钢基体上制备高质量的涂层。通过XRD、XRF、SEM研究了涂层的化学成分和结构，借助显微硬度计和销盘式摩擦磨损试验机分别测试了涂层的硬度和摩擦磨损性能，采用切削试验研究涂层的使用寿命和高温热稳定性。结果表明：涂层表面元素分布相对均匀，涂层为FCC结构的TiCxN1-x和TiN，平均晶粒尺寸分别为35.65 nm和32.12 nm；涂层硬度较大，高于3 300 HV；涂层的耐磨、切削性能和热稳定性较好，摩擦系数和磨损量较低，涂层刀具的使用寿命是无涂层刀具的3倍左右。
采用优化的工艺参数在W18Cr4V高速钢上制备了纳米硬质TiN/TiCN涂层，以此提高刀具材料的使用寿命。采用磁控溅射方法，以N2和C2H2为反应气体，在W18Cr4V高速钢基体上制备高质量的涂层。通过XRD、XRF、SEM研究了涂层的化学成分和结构，借助显微硬度计和销盘式摩擦磨损试验机分别测试了涂层的硬度和摩擦磨损性能，采用切削试验研究涂层的使用寿命和高温热稳定性。结果表明：涂层表面元素分布相对均匀，涂层为FCC结构的TiCxN1-x和TiN，平均晶粒尺寸分别为35.65 nm和32.12 nm；涂层硬度较大，高于3 300 HV；涂层的耐磨、切削性能和热稳定性较好，摩擦系数和磨损量较低，涂层刀具的使用寿命是无涂层刀具的3倍左右。
2018, 37(11): 1768-1775.
doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20180183
摘要:
为解决造型评价中主观评价方法缺少定量数据支持的问题，提出一种基于眼动参数的造型评价方法。以航空座椅为研究对象，利用SMI公司的RED遥测型桌面式眼动追踪系统，采集了14名被试在对8种航空座椅造型进行评价时的眼动数据，并获取了被试对航空座椅外观造型的主观评价值，建立了以多项眼动参数为输入的基于支持向量机回归的航空座椅外观造型评价模型，对模型进行了验证，并与其它方法进行了对比。结果表明，支持向量机回归模型的评价结果优于人工神经网络模型，具有较高的准确性。研究结果有助于航空座椅设计企业提高座椅造型评价的效率，降低成本并缩短开发时间，同时，也有助于航空公司的座椅选型工作。本文利用眼动参数建立的造型评价模型结准确率较高，适合进一步推广应用，为产品的造型评价提供了一种更为高效的评价方法。
为解决造型评价中主观评价方法缺少定量数据支持的问题，提出一种基于眼动参数的造型评价方法。以航空座椅为研究对象，利用SMI公司的RED遥测型桌面式眼动追踪系统，采集了14名被试在对8种航空座椅造型进行评价时的眼动数据，并获取了被试对航空座椅外观造型的主观评价值，建立了以多项眼动参数为输入的基于支持向量机回归的航空座椅外观造型评价模型，对模型进行了验证，并与其它方法进行了对比。结果表明，支持向量机回归模型的评价结果优于人工神经网络模型，具有较高的准确性。研究结果有助于航空座椅设计企业提高座椅造型评价的效率，降低成本并缩短开发时间，同时，也有助于航空公司的座椅选型工作。本文利用眼动参数建立的造型评价模型结准确率较高，适合进一步推广应用，为产品的造型评价提供了一种更为高效的评价方法。
2018, 37(11): 1776-1782.
doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20180227
摘要:
产品方案设计结果是产品研制的主要依据，其发放过程主要依赖于成熟度进行管控。为了加强对产品方案设计阶段的有效管控，针对方案设计阶段运用基于模型的系统工程方法（MBSE）构建模型的过程中，缺少成熟度量化评估方法的问题，提出一种系统工程模型成熟度模型评估方法，用以量化方案设计过程中系统工程模型成熟程度。在产品方案设计系统工程模型的基础上，建立包含有构建成熟度与迭代成熟度的系统工程模型成熟度模型，进一步对设计元素完成率及需求覆盖率进行评估，并以百分比的形式给出方案设计系统工程模型成熟程度。通过对航天器方案设计阶段环控系统方案设计阶段进行成熟度评估，验证了该方法的可行性。
产品方案设计结果是产品研制的主要依据，其发放过程主要依赖于成熟度进行管控。为了加强对产品方案设计阶段的有效管控，针对方案设计阶段运用基于模型的系统工程方法（MBSE）构建模型的过程中，缺少成熟度量化评估方法的问题，提出一种系统工程模型成熟度模型评估方法，用以量化方案设计过程中系统工程模型成熟程度。在产品方案设计系统工程模型的基础上，建立包含有构建成熟度与迭代成熟度的系统工程模型成熟度模型，进一步对设计元素完成率及需求覆盖率进行评估，并以百分比的形式给出方案设计系统工程模型成熟程度。通过对航天器方案设计阶段环控系统方案设计阶段进行成熟度评估，验证了该方法的可行性。
2018, 37(11): 1783-1790.
doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20180076
摘要:
建立了飞机刹车滑跑刚柔耦合动力学模型，采用控制变量法分析了单一因素对起落架抖振现象的影响规律，结果表明，当刹车力矩变化的频率接近起落架系统共振频率时，抖振现象非常剧烈；刹车力矩最大值越大，刹车力矩波动值越大时，抖振的振幅变化范围越大。在此研究基础上，分别对施加了减速率控制或滑移率控制的飞机起落架抖振进行研究，结果表明，相比于减速率控制方式，带PID控制器的滑移率刹车控制法不仅可提高刹车系统效率，而且可有效降低起落架抖振，提高飞机着陆安全性。
建立了飞机刹车滑跑刚柔耦合动力学模型，采用控制变量法分析了单一因素对起落架抖振现象的影响规律，结果表明，当刹车力矩变化的频率接近起落架系统共振频率时，抖振现象非常剧烈；刹车力矩最大值越大，刹车力矩波动值越大时，抖振的振幅变化范围越大。在此研究基础上，分别对施加了减速率控制或滑移率控制的飞机起落架抖振进行研究，结果表明，相比于减速率控制方式，带PID控制器的滑移率刹车控制法不仅可提高刹车系统效率，而且可有效降低起落架抖振，提高飞机着陆安全性。
2018, 37(11): 1791-1798.
doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20180129
摘要:
本文给出了激励板设计标准之后，对扭转、侧向、纵向扰动的初始载荷进行了理论分析，包括尺度效应、延迟效应、形状效应，研究了激励板的安装角、横截面形状和尺寸等主要设计参数的影响作用。然后，通过带有柔性体的起落架多体建模仿真方法，验证了不同安装角下前起落架扭转、侧向和前后方向的激励效率，以及不同高度和宽度组合设计的激励板激励出的轮胎载荷及轮轴加速度响应。最后，摆振试验数据分析结果表明，设计的3种规格的激励板是安全有效的。
本文给出了激励板设计标准之后，对扭转、侧向、纵向扰动的初始载荷进行了理论分析，包括尺度效应、延迟效应、形状效应，研究了激励板的安装角、横截面形状和尺寸等主要设计参数的影响作用。然后，通过带有柔性体的起落架多体建模仿真方法，验证了不同安装角下前起落架扭转、侧向和前后方向的激励效率，以及不同高度和宽度组合设计的激励板激励出的轮胎载荷及轮轴加速度响应。最后，摆振试验数据分析结果表明，设计的3种规格的激励板是安全有效的。
2018, 37(11): 1799-1804.
doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20180139
摘要:
环量控制襟翼系统作为一种先进的襟翼系统，能够提高飞机起飞着陆性能并减小系统的复杂程度。以一种襟翼偏转角为60°的环量控制襟翼系统作为几何模型，采用Fluent求解定常雷诺平均N-S方程组，研究了不同动量系数时的环量控制襟翼系统的升力特性以及环量控制对流动分离的控制效果。计算结果表明：当攻角为0，动量系数为0.05时，ΔCl=1.7，效费比ΔCl/ΔCμ=31.4；随着动量系数增大，环量控制襟翼系统能够有效控制大偏角襟翼后方的流动分离，并在引射作用下使翼型上表面的流动速度加快，翼型环量增加，从而有效提高翼型的升力系数。
环量控制襟翼系统作为一种先进的襟翼系统，能够提高飞机起飞着陆性能并减小系统的复杂程度。以一种襟翼偏转角为60°的环量控制襟翼系统作为几何模型，采用Fluent求解定常雷诺平均N-S方程组，研究了不同动量系数时的环量控制襟翼系统的升力特性以及环量控制对流动分离的控制效果。计算结果表明：当攻角为0，动量系数为0.05时，ΔCl=1.7，效费比ΔCl/ΔCμ=31.4；随着动量系数增大，环量控制襟翼系统能够有效控制大偏角襟翼后方的流动分离，并在引射作用下使翼型上表面的流动速度加快，翼型环量增加，从而有效提高翼型的升力系数。
