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2018年 37卷 第8期
2018, 37(8): 1149-1155.
doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20180024
摘要
PDF 892KB
摘要:
提出机械系统的失效动态相关可靠性可采用动态Vine Copula模型进行描述。采用Vine Copula函数将复杂多失效相关的机械系统可靠性问题转换为对多个二维动态Copula函数进行分析。利用非参数估计算法，提出经验分布函数-局部极大似然两步法估计动态Copula函数中的时变参数，从而建立动态Vine Copula 模型来描述多失效动态相关机械系统的可靠性；并重点对机械系统的串联体系可靠性进行建模与分析，进而对机械系统的可靠度进行求解。最后通过单级减速器系统的算例验证了所述方法的合理性及有效性。
提出机械系统的失效动态相关可靠性可采用动态Vine Copula模型进行描述。采用Vine Copula函数将复杂多失效相关的机械系统可靠性问题转换为对多个二维动态Copula函数进行分析。利用非参数估计算法，提出经验分布函数-局部极大似然两步法估计动态Copula函数中的时变参数，从而建立动态Vine Copula 模型来描述多失效动态相关机械系统的可靠性；并重点对机械系统的串联体系可靠性进行建模与分析，进而对机械系统的可靠度进行求解。最后通过单级减速器系统的算例验证了所述方法的合理性及有效性。
2018, 37(8): 1156-1160.
doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20180048
摘要:
由于杆长制造误差等因素的影响，水下探测基阵的扩展机构在扩展运动时会产生位置误差，导致换能器描点轨迹的偏差，影响探测性能。以某水下扩展机构为研究对象，基于封闭矢量法和误差独立作用原理建立了杆长误差下的水下扩展机构位置精度分析模型，研究了实际扩展过程中8个杆长误差及输入角度误差对水下扩展机构输出位置的误差影响，探索了一种杆长误差下的机构运动学分析方法，提出一种在不同加工精度下换能器描点运动轨迹的描述方法。
由于杆长制造误差等因素的影响，水下探测基阵的扩展机构在扩展运动时会产生位置误差，导致换能器描点轨迹的偏差，影响探测性能。以某水下扩展机构为研究对象，基于封闭矢量法和误差独立作用原理建立了杆长误差下的水下扩展机构位置精度分析模型，研究了实际扩展过程中8个杆长误差及输入角度误差对水下扩展机构输出位置的误差影响，探索了一种杆长误差下的机构运动学分析方法，提出一种在不同加工精度下换能器描点运动轨迹的描述方法。
2018, 37(8): 1161-1166.
doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20180025
摘要:
以蚕为典型生物进行观察分析，采用拍摄测量的方法，对蚕的身体做了静态测量，对蚕的运动进行了动态测量，对蚕运动速度进行定量分析，获得了蚕的形态规律特点。采用连杆机构建立了蚕的运动模型，提出了仿生机器人模块化结构方案，在ADAMS软件中建立了其虚拟样机模型。通过仿真计算，实现了仿蚕机器人的运动形态，分析了仿蚕机器人运动过程中关节扭矩的变化情况，制作了二维蠕动样机，并进行了试验。
以蚕为典型生物进行观察分析，采用拍摄测量的方法，对蚕的身体做了静态测量，对蚕的运动进行了动态测量，对蚕运动速度进行定量分析，获得了蚕的形态规律特点。采用连杆机构建立了蚕的运动模型，提出了仿生机器人模块化结构方案，在ADAMS软件中建立了其虚拟样机模型。通过仿真计算，实现了仿蚕机器人的运动形态，分析了仿蚕机器人运动过程中关节扭矩的变化情况，制作了二维蠕动样机，并进行了试验。
2018, 37(8): 1167-1176.
doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20180029
摘要:
为了解决传统插补方法机械臂运行缓慢的问题，采用一种构造雅可比函数的方式来对目标曲线进行插补，根据目标曲线计算出曲线上每个点的雅可比矩阵，形成雅可比矩阵函数，再将目标曲线拟合成末端速度函数，进而求得机械臂每个关节的角速度函数。实时计算机械臂的雅可比矩阵，根据机械臂末端需要的速度，计算出每个关节的速度，这样就能保证机械臂末端在工作空间每个位置的速度可控，同时使用KUKA KR30-3工业机器人模型对其进行仿真验证并就其在头盔加工方面进行仿真分析。仿真结果表明，在避开机械臂奇异位姿的情况下，根据末端位置函数能够计算出机械臂每个关节角的速度函数，并且能够保证速度的连续性。
为了解决传统插补方法机械臂运行缓慢的问题，采用一种构造雅可比函数的方式来对目标曲线进行插补，根据目标曲线计算出曲线上每个点的雅可比矩阵，形成雅可比矩阵函数，再将目标曲线拟合成末端速度函数，进而求得机械臂每个关节的角速度函数。实时计算机械臂的雅可比矩阵，根据机械臂末端需要的速度，计算出每个关节的速度，这样就能保证机械臂末端在工作空间每个位置的速度可控，同时使用KUKA KR30-3工业机器人模型对其进行仿真验证并就其在头盔加工方面进行仿真分析。仿真结果表明，在避开机械臂奇异位姿的情况下，根据末端位置函数能够计算出机械臂每个关节角的速度函数，并且能够保证速度的连续性。
2018, 37(8): 1177-1182.
doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20180012
摘要:
以数控铣床工作台进给系统为研究对象，通过分析双丝杠进给结构机械特性，并考虑工作台所受摩擦力，建立了同步误差理论模型。利用MATLAB/Simulink模块求解，分析结构参数等因素对同步误差的影响趋势。通过实验测得工作台分别在匀速运动和S形曲线运动下的同步误差，并与理论计算相比较。结果表明：进给系统同步误差是由几何误差导致的扭转角和运动过程中工作台两侧结构参数的不同共同作用产生的，所建的模型对同步误差有较准确的预测。
以数控铣床工作台进给系统为研究对象，通过分析双丝杠进给结构机械特性，并考虑工作台所受摩擦力，建立了同步误差理论模型。利用MATLAB/Simulink模块求解，分析结构参数等因素对同步误差的影响趋势。通过实验测得工作台分别在匀速运动和S形曲线运动下的同步误差，并与理论计算相比较。结果表明：进给系统同步误差是由几何误差导致的扭转角和运动过程中工作台两侧结构参数的不同共同作用产生的，所建的模型对同步误差有较准确的预测。
2018, 37(8): 1183-1189.
doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20180136
摘要:
针对一类存在外界扰动、迟滞等时变不确定、非线性的压电作动器系统，提出了一种新的鲁棒控制策略。该控制器在快速非奇异终端滑模控制的基础上，引入时延估计技术，实现在线估计并补偿系统时变不确定量，而无需系统模型。采用鲁棒精密微分器实时估计速度及加速度信息，克服了实际中只有位移信号可测的不足。相比传统时延控制，所提的控制律采用非线性滑模面，保证跟踪误差能够有限时间收敛。最后利用Lyapunov函数证明了系统的稳定性。理论分析及仿真结果表明，所提控制策略能够满足微/纳定位应用中的高精度鲁棒跟踪性能要求。
针对一类存在外界扰动、迟滞等时变不确定、非线性的压电作动器系统，提出了一种新的鲁棒控制策略。该控制器在快速非奇异终端滑模控制的基础上，引入时延估计技术，实现在线估计并补偿系统时变不确定量，而无需系统模型。采用鲁棒精密微分器实时估计速度及加速度信息，克服了实际中只有位移信号可测的不足。相比传统时延控制，所提的控制律采用非线性滑模面，保证跟踪误差能够有限时间收敛。最后利用Lyapunov函数证明了系统的稳定性。理论分析及仿真结果表明，所提控制策略能够满足微/纳定位应用中的高精度鲁棒跟踪性能要求。
2018, 37(8): 1190-1194.
doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20180001
摘要:
为了提取强噪声背景下机械振动信号的微弱故障特征，提出利用Perona-Malik非线性各向异性扩散滤波模型来实现强噪声背景信号降噪的方法。首先阐述了偏微分方程和Perona-Malik扩散滤波模型在图像降噪中的应用；其次分析了小波变换等传统信号降噪方法的不足；最后基于图像降噪和信号降噪原理的相似性，利用Perona-Malik扩散滤波模型来实现机械振动信号的降噪，将其用于轴承振动仿真信号和实测信号。实验表明，与小波阈值去噪算法等传统信号降噪方法相比，Perona-Malik扩散滤波模型更适用于强噪声背景信号降噪，同时兼顾了信号去噪和保留信号细节特征的双重要求。
为了提取强噪声背景下机械振动信号的微弱故障特征，提出利用Perona-Malik非线性各向异性扩散滤波模型来实现强噪声背景信号降噪的方法。首先阐述了偏微分方程和Perona-Malik扩散滤波模型在图像降噪中的应用；其次分析了小波变换等传统信号降噪方法的不足；最后基于图像降噪和信号降噪原理的相似性，利用Perona-Malik扩散滤波模型来实现机械振动信号的降噪，将其用于轴承振动仿真信号和实测信号。实验表明，与小波阈值去噪算法等传统信号降噪方法相比，Perona-Malik扩散滤波模型更适用于强噪声背景信号降噪，同时兼顾了信号去噪和保留信号细节特征的双重要求。
2018, 37(8): 1195-1199.
doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20180105
摘要:
针对单平面单测点转子在线主动平衡问题，提出一种采用影响系数表的智能平衡策略。建立了转子在线主动平衡影响系数表法的数学模型，探讨了平衡控制的稳定性，设计了平衡算法的实现方案。开展了转子单平面单测点在线主动平衡影响系数表法的数值仿真，对转子系统初始影响系数准确和不准确情况下在线主动平衡迭代过程给出了量化分析结果，通过影响系数表法与自适应、自校正算法的对比，证明了文中所提出的方法对于工作状态稳定的转子系统是可行的，它能够显著提高在线主动平衡的效率。
针对单平面单测点转子在线主动平衡问题，提出一种采用影响系数表的智能平衡策略。建立了转子在线主动平衡影响系数表法的数学模型，探讨了平衡控制的稳定性，设计了平衡算法的实现方案。开展了转子单平面单测点在线主动平衡影响系数表法的数值仿真，对转子系统初始影响系数准确和不准确情况下在线主动平衡迭代过程给出了量化分析结果，通过影响系数表法与自适应、自校正算法的对比，证明了文中所提出的方法对于工作状态稳定的转子系统是可行的，它能够显著提高在线主动平衡的效率。
2018, 37(8): 1200-1206.
doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.2018.0801
摘要:
在应用经验模态分解（Empirical mode decomposition，EMD）进行机械故障诊断过程中，存在上下包络线拟合时产生端点效应的现象。在线性外推法和相似极值法的基础上，考虑信号内部的极值变化稳定性的情况，对EMD端点延拓进行了改进。通过计算信号内部的方差，确定信号内部稳定性的强弱。在信号内部变化平稳但稳定性较弱的情况下，采用相似极值延拓法，最大程度地保护信号内部的平稳性；在信号内部波动性较强的情况下，考虑到信号内部发生异常，采用线性外推法对信号两端进行预测延拓。模拟信号仿真和滚动轴承滚动体故障的实例分析。结果表明，该方法能有效地抑制EMD方法的端点效应。
在应用经验模态分解（Empirical mode decomposition，EMD）进行机械故障诊断过程中，存在上下包络线拟合时产生端点效应的现象。在线性外推法和相似极值法的基础上，考虑信号内部的极值变化稳定性的情况，对EMD端点延拓进行了改进。通过计算信号内部的方差，确定信号内部稳定性的强弱。在信号内部变化平稳但稳定性较弱的情况下，采用相似极值延拓法，最大程度地保护信号内部的平稳性；在信号内部波动性较强的情况下，考虑到信号内部发生异常，采用线性外推法对信号两端进行预测延拓。模拟信号仿真和滚动轴承滚动体故障的实例分析。结果表明，该方法能有效地抑制EMD方法的端点效应。
2018, 37(8): 1207-1216.
doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20180009
摘要:
针对多机器人在实际作业中面临的全局拥堵问题和对人类避障问题提出了三种改进势场。为保证机器人之间的基础避碰，使用社群势场定义机器人之间的相互作用力。当人类与机器人在环境中共存时，使用行为势场，兼顾机器人移动效率和对人类避障，以寻求安全与效率之间的平衡。提出防堵势场以识别并避免全局拥堵。在仿真中，结合三种势场，对提出的规划方法的有效性进行了验证。通过投影的实验结果将改进前后的方法进行了对比，进一步说明了提出方法较传统方法效率更高。
针对多机器人在实际作业中面临的全局拥堵问题和对人类避障问题提出了三种改进势场。为保证机器人之间的基础避碰，使用社群势场定义机器人之间的相互作用力。当人类与机器人在环境中共存时，使用行为势场，兼顾机器人移动效率和对人类避障，以寻求安全与效率之间的平衡。提出防堵势场以识别并避免全局拥堵。在仿真中，结合三种势场，对提出的规划方法的有效性进行了验证。通过投影的实验结果将改进前后的方法进行了对比，进一步说明了提出方法较传统方法效率更高。
2018, 37(8): 1217-1222.
doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20180015
摘要:
轻型模块化机器人多采用谐波减速器驱动，谐波减速器的刚度低且具有高度非线性特征，因此难以采用线性参数辨识的方法获取关节刚度，故提出一种新的标定方法以提高机器人定位精度。首先，基于谐波减速器刚度特性曲线，建立机器人静刚度误差模型；然后利用激光跟踪仪测量机器人位置得到综合误差；之后，采用静刚度误差模型预估由于关节刚度引起的误差并从综合误差中分离；最后，采用最小二乘方法辨识实际D-H参数，结合刚度误差模型实时预估机器人末端误差并加以补偿。实验结果表明，该方法能够有效提高该类机器人的定位精度。
轻型模块化机器人多采用谐波减速器驱动，谐波减速器的刚度低且具有高度非线性特征，因此难以采用线性参数辨识的方法获取关节刚度，故提出一种新的标定方法以提高机器人定位精度。首先，基于谐波减速器刚度特性曲线，建立机器人静刚度误差模型；然后利用激光跟踪仪测量机器人位置得到综合误差；之后，采用静刚度误差模型预估由于关节刚度引起的误差并从综合误差中分离；最后，采用最小二乘方法辨识实际D-H参数，结合刚度误差模型实时预估机器人末端误差并加以补偿。实验结果表明，该方法能够有效提高该类机器人的定位精度。
2018, 37(8): 1223-1230.
doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20180013
摘要:
建立了带有外加磁场和离子溅射二次电子的离子推力器中和器壁面鞘层模型，通过采用四阶龙格库塔方法，研究了带有二次电子发射条件下的磁鞘结构特性。计算结果显示，磁场大小和角度的变化都会对壁面鞘层产生显著影响。二次电子的引入使得计算结果曲线更加光滑，二次电子对电子的计算结果影响显著而对离子影响甚微。此外，壁面外加电势的大小是引发鞘层厚度大小变化的主要原因，从而很大程度上影响了壁面参数的变化。
建立了带有外加磁场和离子溅射二次电子的离子推力器中和器壁面鞘层模型，通过采用四阶龙格库塔方法，研究了带有二次电子发射条件下的磁鞘结构特性。计算结果显示，磁场大小和角度的变化都会对壁面鞘层产生显著影响。二次电子的引入使得计算结果曲线更加光滑，二次电子对电子的计算结果影响显著而对离子影响甚微。此外，壁面外加电势的大小是引发鞘层厚度大小变化的主要原因，从而很大程度上影响了壁面参数的变化。
2018, 37(8): 1231-1238.
doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20180005
摘要:
为提高在机检测系统的测头半径误差补偿精度，针对测头半径误差补偿的重要参数-测点的法矢方向提出了精确的估算方法。针对测点位于三角网格顶点的情况，提出一种以三角面片的顶角、质心距及周长作为权重因子的顶点法矢的估算方法。采用三种二次曲面的三角网格模型进行实验验证，结果表明，针对测点位于三角网格顶点情况的计算方法可有效地提高法矢计算精度。同时，针对采用截面线法规划测点时，测点普遍位于三角网格内部的情况，提出了计算测点的法矢方向，并通过两种不同网格密度的正弦曲面进行实例验证。结果表明，采用面向STL模型的在机检测系统测点法矢计算方法计算的测点法矢误差的平均值较其他方法分别减少了53.5%、61.7%，使测点法矢的计算精度明显提高，从而有效地提高了半径误差补偿的精度。
为提高在机检测系统的测头半径误差补偿精度，针对测头半径误差补偿的重要参数-测点的法矢方向提出了精确的估算方法。针对测点位于三角网格顶点的情况，提出一种以三角面片的顶角、质心距及周长作为权重因子的顶点法矢的估算方法。采用三种二次曲面的三角网格模型进行实验验证，结果表明，针对测点位于三角网格顶点情况的计算方法可有效地提高法矢计算精度。同时，针对采用截面线法规划测点时，测点普遍位于三角网格内部的情况，提出了计算测点的法矢方向，并通过两种不同网格密度的正弦曲面进行实例验证。结果表明，采用面向STL模型的在机检测系统测点法矢计算方法计算的测点法矢误差的平均值较其他方法分别减少了53.5%、61.7%，使测点法矢的计算精度明显提高，从而有效地提高了半径误差补偿的精度。
2018, 37(8): 1239-1245.
doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20180006
摘要:
研究了机床调整参数误差对双重螺旋法加工的螺旋锥齿轮小轮齿面误差的影响规律。基于齿轮啮合原理，使用MATLAB软件建立误差齿面方程，推导出了含机床调整参数误差的齿面离散点误差解析式，获得了对应机床调整参数误差的凹、凸两齿面误差拓扑图，分析了机床调整参数误差与齿面误差的映射关系，确定了对齿面误差影响较大的调整参数。借助2阶曲面对齿面误差拓扑图的近似表达，得出机床调整参数误差对齿面误差的影响权重。基于齿面误差及两齿面误差敏感矩阵，建立了齿面误差修正模型，通过广义逆矩阵的最小二乘法解超越方程组，获得机床调整参数的修正量。最后通过实例验证了误差齿面的修正效果，结果表明修正后凹凸两面的齿面误差大幅下降。
研究了机床调整参数误差对双重螺旋法加工的螺旋锥齿轮小轮齿面误差的影响规律。基于齿轮啮合原理，使用MATLAB软件建立误差齿面方程，推导出了含机床调整参数误差的齿面离散点误差解析式，获得了对应机床调整参数误差的凹、凸两齿面误差拓扑图，分析了机床调整参数误差与齿面误差的映射关系，确定了对齿面误差影响较大的调整参数。借助2阶曲面对齿面误差拓扑图的近似表达，得出机床调整参数误差对齿面误差的影响权重。基于齿面误差及两齿面误差敏感矩阵，建立了齿面误差修正模型，通过广义逆矩阵的最小二乘法解超越方程组，获得机床调整参数的修正量。最后通过实例验证了误差齿面的修正效果，结果表明修正后凹凸两面的齿面误差大幅下降。
2018, 37(8): 1246-1252.
doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20180004
摘要:
碳纤维增强碳化硅陶瓷基（Cf/SiC）复合材料是一种应用普遍的纤维增强陶瓷基复合材料。针对Cf/SiC复合材料复杂曲面难加工问题提出了超声振动锉削加工方法，建立数学模型分析其加工机理，设计可行性试验验证表明超声振动锉削相对于传统锉削加工方法，可以降低锉削力，提高加工表面质量。利用单因素试验研究了刀具粒度、超声功率、径向锉削深度及水平进给速度对锉削力和被加工件表面粗糙度的影响。结果表明：锉削力随超声振动功率的增大而减小，随锉削深度和进给速度的增加而增大，与理论模型推导结论吻合；超声振动功率的增加可以提高工件表面质量，而锉削深度和进给速度的增加则会降低表面质量。
碳纤维增强碳化硅陶瓷基（Cf/SiC）复合材料是一种应用普遍的纤维增强陶瓷基复合材料。针对Cf/SiC复合材料复杂曲面难加工问题提出了超声振动锉削加工方法，建立数学模型分析其加工机理，设计可行性试验验证表明超声振动锉削相对于传统锉削加工方法，可以降低锉削力，提高加工表面质量。利用单因素试验研究了刀具粒度、超声功率、径向锉削深度及水平进给速度对锉削力和被加工件表面粗糙度的影响。结果表明：锉削力随超声振动功率的增大而减小，随锉削深度和进给速度的增加而增大，与理论模型推导结论吻合；超声振动功率的增加可以提高工件表面质量，而锉削深度和进给速度的增加则会降低表面质量。
2018, 37(8): 1253-1259.
doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20180030
摘要:
由于电火花线切割放电过程很难通过理论分析得到有效的切割机理数学模型。引入中心复合实验设计（Central composite design，CCD）实验方法，建立四因素三水平的单晶Si电火花线切割的实验方案。采用响应曲面法（Response surface methodology，RSM）建立单晶Si表面粗糙度和材料去除率与空载电压、脉冲宽度、脉冲间隔和运丝速度等主要工艺参数的二阶数学模型并进行分析。分析结果表明：预测模型具有较好的拟合度和适应性。并以提高单晶Si表面的加工质量和材料去除率为目标建立工艺参数优化模型；设计非支配快速排序遗传算法（NSGA-Ⅱ）进行优化问题求解，得到了最优的Pareto解集。实验表明，优化模型对表面粗糙度和材料去除率的预测是准确的，并且能实现相应的半导体材料的线切割过程中的粗糙度和材料去除率的预测。
由于电火花线切割放电过程很难通过理论分析得到有效的切割机理数学模型。引入中心复合实验设计（Central composite design，CCD）实验方法，建立四因素三水平的单晶Si电火花线切割的实验方案。采用响应曲面法（Response surface methodology，RSM）建立单晶Si表面粗糙度和材料去除率与空载电压、脉冲宽度、脉冲间隔和运丝速度等主要工艺参数的二阶数学模型并进行分析。分析结果表明：预测模型具有较好的拟合度和适应性。并以提高单晶Si表面的加工质量和材料去除率为目标建立工艺参数优化模型；设计非支配快速排序遗传算法（NSGA-Ⅱ）进行优化问题求解，得到了最优的Pareto解集。实验表明，优化模型对表面粗糙度和材料去除率的预测是准确的，并且能实现相应的半导体材料的线切割过程中的粗糙度和材料去除率的预测。
2018, 37(8): 1260-1266.
doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20180019
摘要:
SKD11钢是一种用于军工设备导弹架关键零件的特殊难加工材料，其服役表面需达到镜面级粗糙度，该材料淬火后高硬度特性使传统磨抛方式费时费力。为实现工件表面高效磨抛加工，采用弹性磨具进行曲面磨抛加工实验，建立弹性磨具曲面磨抛模型，研究加工参数对材料去除率和磨具磨损的影响规律，利用田口法和灰色关联分析实现材料去除率、磨耗比和表面粗糙度的多目标参数优化，并通过实验验证优化参数可靠性。结果表明：设定切深和磨具转速是材料去除率和磨具磨损的主要影响参数，在保证磨具寿命前提下设定切深应小于0.3 mm，磨具转速低于9 000 r/min；优化参数组合为粒度#320，磨具转速3 000 r/min，设定切深0.3 mm，进给速度2 mm/min，优化后工件平均表面粗糙度Ra降至0.056 μm，材料去除率提高2.6倍，磨具磨损有所改善。
SKD11钢是一种用于军工设备导弹架关键零件的特殊难加工材料，其服役表面需达到镜面级粗糙度，该材料淬火后高硬度特性使传统磨抛方式费时费力。为实现工件表面高效磨抛加工，采用弹性磨具进行曲面磨抛加工实验，建立弹性磨具曲面磨抛模型，研究加工参数对材料去除率和磨具磨损的影响规律，利用田口法和灰色关联分析实现材料去除率、磨耗比和表面粗糙度的多目标参数优化，并通过实验验证优化参数可靠性。结果表明：设定切深和磨具转速是材料去除率和磨具磨损的主要影响参数，在保证磨具寿命前提下设定切深应小于0.3 mm，磨具转速低于9 000 r/min；优化参数组合为粒度#320，磨具转速3 000 r/min，设定切深0.3 mm，进给速度2 mm/min，优化后工件平均表面粗糙度Ra降至0.056 μm，材料去除率提高2.6倍，磨具磨损有所改善。
2018, 37(8): 1267-1271.
doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20180113
摘要:
针对轻质大柔度空间索网天线的结构特点及其动力学特性，提出了一种适合于该类索网结构的模态测试技术。设计了一套适用于索网结构激励的非接触气动激振系统，采用三维扫描激光测振系统（3D SLDV）进行非接触振动测量，并利用随机减量技术（RDT）及Ibrahim时域法（ITD）识别结构的模态参数。研究表明，运用本试验方法成功进行了索网结构振动模态测试，拓展了常规的模态试验手段，具有广阔的推广应用价值。
针对轻质大柔度空间索网天线的结构特点及其动力学特性，提出了一种适合于该类索网结构的模态测试技术。设计了一套适用于索网结构激励的非接触气动激振系统，采用三维扫描激光测振系统（3D SLDV）进行非接触振动测量，并利用随机减量技术（RDT）及Ibrahim时域法（ITD）识别结构的模态参数。研究表明，运用本试验方法成功进行了索网结构振动模态测试，拓展了常规的模态试验手段，具有广阔的推广应用价值。
2018, 37(8): 1272-1279.
doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20180033
摘要:
对文丘里管扩张段加速压降和摩阻压降进行理论分析，利用计算流体力学（Computational fluid dynamics，CFD）数值模拟方法针，对管径50 mm，节流比0.55的长喉颈文丘里，从扩张角度和扩张段形状入手设计了4种结构，寻找适合湿气流动且能提高文丘里前后差压比值K对液相体积含率LVF线性辨识能力的最优结构。模拟结果与理论分析吻合，表明差压比值K随扩张角度增加而增大，但难以实现线性辨识。扩张段采用椭圆弧结构，可通过减小加速压降增大摩阻压降提高K值对液相的分辨能力。同时必须保证扩张段与后直管段平缓连接，从而确保湿气流动形态稳定。椭圆弧结构与直线结构平缓相接的扩张段模型在保证湿气流动稳定前提下，将差压比K与LVF的线性度由原先的1.5%拓宽到4.5%。
对文丘里管扩张段加速压降和摩阻压降进行理论分析，利用计算流体力学（Computational fluid dynamics，CFD）数值模拟方法针，对管径50 mm，节流比0.55的长喉颈文丘里，从扩张角度和扩张段形状入手设计了4种结构，寻找适合湿气流动且能提高文丘里前后差压比值K对液相体积含率LVF线性辨识能力的最优结构。模拟结果与理论分析吻合，表明差压比值K随扩张角度增加而增大，但难以实现线性辨识。扩张段采用椭圆弧结构，可通过减小加速压降增大摩阻压降提高K值对液相的分辨能力。同时必须保证扩张段与后直管段平缓连接，从而确保湿气流动形态稳定。椭圆弧结构与直线结构平缓相接的扩张段模型在保证湿气流动稳定前提下，将差压比K与LVF的线性度由原先的1.5%拓宽到4.5%。
2018, 37(8): 1280-1285.
doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20180008
摘要:
为更加准确预测发动机进气噪声，发展了采用瞬态边界计算进气歧管流场的方法，并联合声学软件进行声场预测。从一维仿真模型获得可靠的压力和速度边界用于流场计算；采用大涡模拟（LES）和分离涡模拟（DES）两种求解算法模拟歧管内的流场；通过声学有限元方法计算进气口辐射的气动噪声。LES和DES两种方法的流场结果对比表明，DES结果与LES非常接近，同时耗时更少；声场结果与实验结果吻合较好，证明了本文预测方法的准确性；模拟结果和压力边界频谱图的对比分析使空滤器和进气歧管设计更具针对性。
为更加准确预测发动机进气噪声，发展了采用瞬态边界计算进气歧管流场的方法，并联合声学软件进行声场预测。从一维仿真模型获得可靠的压力和速度边界用于流场计算；采用大涡模拟（LES）和分离涡模拟（DES）两种求解算法模拟歧管内的流场；通过声学有限元方法计算进气口辐射的气动噪声。LES和DES两种方法的流场结果对比表明，DES结果与LES非常接近，同时耗时更少；声场结果与实验结果吻合较好，证明了本文预测方法的准确性；模拟结果和压力边界频谱图的对比分析使空滤器和进气歧管设计更具针对性。
2018, 37(8): 1286-1292.
doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20180011
摘要:
汽油机工作时辐射的噪声有很大一部分是由齿轮、风扇等旋转机械部件产生的音调噪声，在定量评估用户的主观偏好性时，需要考虑音调噪声的负面影响。然而，研究中发现Aure's音调度与主观偏好性的相关性很低，不足以充分反映音调特性对主观感受的影响。详细地分析了Aure's音调度的数学模型，找到了Aure's音调度与主观偏好性的相关性低的原因，依据音噪比（TNR）能更好地表达噪声中音调分量所占的能量比，且与主观感受的相关性较好，提出基于TNR对Aure's模型进行改进，建立了一种改进的音调评估模型。结果表明，所提出的改进模型在汽油机声品质研究中有足够的相关性，提高了音调度模型的准确性。
汽油机工作时辐射的噪声有很大一部分是由齿轮、风扇等旋转机械部件产生的音调噪声，在定量评估用户的主观偏好性时，需要考虑音调噪声的负面影响。然而，研究中发现Aure's音调度与主观偏好性的相关性很低，不足以充分反映音调特性对主观感受的影响。详细地分析了Aure's音调度的数学模型，找到了Aure's音调度与主观偏好性的相关性低的原因，依据音噪比（TNR）能更好地表达噪声中音调分量所占的能量比，且与主观感受的相关性较好，提出基于TNR对Aure's模型进行改进，建立了一种改进的音调评估模型。结果表明，所提出的改进模型在汽油机声品质研究中有足够的相关性，提高了音调度模型的准确性。
2018, 37(8): 1293-1298.
doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20180010
摘要:
为提升汽车铝合金轮毂螺栓联接轴力保证轮毂螺栓联接的安全可靠性，建立轮毂螺栓锥面联接旋紧过程力学分析模型，研究轮毂螺栓联接结构设计对轴力提升的影响因素，分析轮毂锥孔的弹塑性状态，利用Abaqus分析啮合螺纹轴力分布规律及螺栓联接轴力与旋紧力矩的关系，提出轮毂螺栓联接的轴力提升方法和改进措施。仿真结果表明，减小螺母锥面联接摩擦力、增大螺母锥角及旋紧力矩、改变螺母锥面结构形式均可提升轮毂螺栓联接轴力，轮毂及啮合螺纹的承载能力影响螺栓联接轴力的提升程度。通过轮毂螺栓联接实验验证了理论分析结果。
为提升汽车铝合金轮毂螺栓联接轴力保证轮毂螺栓联接的安全可靠性，建立轮毂螺栓锥面联接旋紧过程力学分析模型，研究轮毂螺栓联接结构设计对轴力提升的影响因素，分析轮毂锥孔的弹塑性状态，利用Abaqus分析啮合螺纹轴力分布规律及螺栓联接轴力与旋紧力矩的关系，提出轮毂螺栓联接的轴力提升方法和改进措施。仿真结果表明，减小螺母锥面联接摩擦力、增大螺母锥角及旋紧力矩、改变螺母锥面结构形式均可提升轮毂螺栓联接轴力，轮毂及啮合螺纹的承载能力影响螺栓联接轴力的提升程度。通过轮毂螺栓联接实验验证了理论分析结果。
2018, 37(8): 1299-1305.
doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20180035
摘要:
形状记忆合金由于具有形状记忆效应等优良特性而被广泛应用。本文将形状记忆合金环装配至电力金具后，通过与普通材料进行多组拉力对比试验，得到了普通材料加装形状记忆合金环后的力学性能指标，并通过对拉力曲线的线形走势进行分析，证明了形状记忆合金环对缺陷金具的修复和改善作用，能够增强普通材料的力学性能，减小材料的变形。
形状记忆合金由于具有形状记忆效应等优良特性而被广泛应用。本文将形状记忆合金环装配至电力金具后，通过与普通材料进行多组拉力对比试验，得到了普通材料加装形状记忆合金环后的力学性能指标，并通过对拉力曲线的线形走势进行分析，证明了形状记忆合金环对缺陷金具的修复和改善作用，能够增强普通材料的力学性能，减小材料的变形。
2018, 37(8): 1306-1312.
doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20180107
摘要:
航空发动机数据共享涉及政策保障、数据基础、平台支撑等多方面，是系统工程。本文通过对航空发动机两个部件级（压气机、涡轮）数据、一个特性级（强度寿命）数据、一个过程级（发动机维修）数据的分析，制定了航空发动机基础数据格式，在此基础上提出了航空发动机数据共享平台架构框架，识别出航空发动机数据共享利益主体及利益诉求。
航空发动机数据共享涉及政策保障、数据基础、平台支撑等多方面，是系统工程。本文通过对航空发动机两个部件级（压气机、涡轮）数据、一个特性级（强度寿命）数据、一个过程级（发动机维修）数据的分析，制定了航空发动机基础数据格式，在此基础上提出了航空发动机数据共享平台架构框架，识别出航空发动机数据共享利益主体及利益诉求。
