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2012年 31卷 第10期
2012, 31(10): 1549-1553.
摘要
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摘要:
为了提高大型核电叶片的磨削加工效率和改进现有的砂带磨削刀具轨迹生成方法,提出了一种针对组合曲面叶片的六轴联动螺旋磨削方法。该方法根据组合曲面相邻边界曲线与曲面造型提出了叶片砂带螺旋磨削切触点和刀具轨迹的计算公式。基于课题组自主开发的编程系统平台编制了相应的数控编程模块,生成了连续光滑的叶片螺旋磨削加工刀具轨迹。与砂带磨削原有的横向、纵向磨削方式相比,大大减少了叶片磨削过程中的让刀时间,提高了加工效率,降低了生产成本。
为了提高大型核电叶片的磨削加工效率和改进现有的砂带磨削刀具轨迹生成方法,提出了一种针对组合曲面叶片的六轴联动螺旋磨削方法。该方法根据组合曲面相邻边界曲线与曲面造型提出了叶片砂带螺旋磨削切触点和刀具轨迹的计算公式。基于课题组自主开发的编程系统平台编制了相应的数控编程模块,生成了连续光滑的叶片螺旋磨削加工刀具轨迹。与砂带磨削原有的横向、纵向磨削方式相比,大大减少了叶片磨削过程中的让刀时间,提高了加工效率,降低了生产成本。
2012, 31(10): 1554-1558.
摘要:
为提高永磁直线同步电机(PMLSM)的定位精度,采用神经网络技术对以推力波动和切削力为代表的两类干扰力分别进行辨识和补偿。针对PMLSM固定结构引起的推力波动,利用电机空载电流进行辨识和修正,建立推力波动模型并离线优化神经网络权系数。加工过程中,利用神经网络的自适应和非线性能力修正模型误差并补偿第二类干扰力。设计了基于神经网络的三环控制与速度、电流前馈复合控制器,克服了纯模型适应性差的缺点并充分利用可预测干扰力。仿真结果表明该控制器能够有效提高PMLSM定位精度,鲁棒性强。
为提高永磁直线同步电机(PMLSM)的定位精度,采用神经网络技术对以推力波动和切削力为代表的两类干扰力分别进行辨识和补偿。针对PMLSM固定结构引起的推力波动,利用电机空载电流进行辨识和修正,建立推力波动模型并离线优化神经网络权系数。加工过程中,利用神经网络的自适应和非线性能力修正模型误差并补偿第二类干扰力。设计了基于神经网络的三环控制与速度、电流前馈复合控制器,克服了纯模型适应性差的缺点并充分利用可预测干扰力。仿真结果表明该控制器能够有效提高PMLSM定位精度,鲁棒性强。
2012, 31(10): 1559-1563.
摘要:
基于流型进行航空发动机轴承腔油气两相润滑分析是一个有潜力的研究途径,通过构建轴承腔油气两相流型与结构工况的关系,形成轴承腔油气两相流型的判断准则是其中重要的基础工作。借助描述轴承腔油气两相流的流型判别参数,构建轴承腔油气两相流型与结构工况的关联关系,提出轴承腔油气两相流型的判断准则,相关的轴承腔油气两相流试验现象支持了这一准则。研究工作实现了根据轴承腔结构工况条件预估轴承腔油气两相流型的途径,有助于基于流型分类进行轴承腔润滑分析和换热设计。
基于流型进行航空发动机轴承腔油气两相润滑分析是一个有潜力的研究途径,通过构建轴承腔油气两相流型与结构工况的关系,形成轴承腔油气两相流型的判断准则是其中重要的基础工作。借助描述轴承腔油气两相流的流型判别参数,构建轴承腔油气两相流型与结构工况的关联关系,提出轴承腔油气两相流型的判断准则,相关的轴承腔油气两相流试验现象支持了这一准则。研究工作实现了根据轴承腔结构工况条件预估轴承腔油气两相流型的途径,有助于基于流型分类进行轴承腔润滑分析和换热设计。
2012, 31(10): 1564-1568.
摘要:
针对气压驱动金属微滴按需喷射系统产生的微滴尺寸较小、断裂过程持续时间短,其关键参数不易直接测量的问题,构建了基于延时触发的金属微滴喷射过程图像采集系统。使用直径为200μm喷嘴,在系统稳定喷射情况下,对锡铅合金(60%Sn～40%Pb)微滴的形成和喷射过程进行图像采集、机理分析及关键参数测量研究。实验结果表明:通过将不同延时时刻的采集图像进行组合,可以再现按需喷射系统微滴形成的动态过程及其形态变化;测得了各时刻微滴的位置坐标和直径,计算出微滴平均飞行速度和喷射方向;揭示了金属微滴成形机理和随着飞行距离增大,微滴发散愈剧烈的变化趋势。
针对气压驱动金属微滴按需喷射系统产生的微滴尺寸较小、断裂过程持续时间短,其关键参数不易直接测量的问题,构建了基于延时触发的金属微滴喷射过程图像采集系统。使用直径为200μm喷嘴,在系统稳定喷射情况下,对锡铅合金(60%Sn～40%Pb)微滴的形成和喷射过程进行图像采集、机理分析及关键参数测量研究。实验结果表明:通过将不同延时时刻的采集图像进行组合,可以再现按需喷射系统微滴形成的动态过程及其形态变化;测得了各时刻微滴的位置坐标和直径,计算出微滴平均飞行速度和喷射方向;揭示了金属微滴成形机理和随着飞行距离增大,微滴发散愈剧烈的变化趋势。
2012, 31(10): 1569-1572.
摘要:
结构非概率可靠性模型通常采用非概率可靠性指标来度量可靠性。文中对结构非概率可靠性指标的两种定义,即结构功能函数的均值与离差之比及标准化区间变量空间原点到失效面的最短距离进行了研究。研究结果表明:1)当结构功能函数为线性函数时,两种定义具有一致性。2)当结构功能函数为非线性函数时,前者度量结构可靠性存在一定偏差,而后者可以准确度量结构可靠性。3)前者依赖于结构功能函数的表达形式,而后者则与结构功能函数的表达形式无关。实例分析验证了文中结论。
结构非概率可靠性模型通常采用非概率可靠性指标来度量可靠性。文中对结构非概率可靠性指标的两种定义,即结构功能函数的均值与离差之比及标准化区间变量空间原点到失效面的最短距离进行了研究。研究结果表明:1)当结构功能函数为线性函数时,两种定义具有一致性。2)当结构功能函数为非线性函数时,前者度量结构可靠性存在一定偏差,而后者可以准确度量结构可靠性。3)前者依赖于结构功能函数的表达形式,而后者则与结构功能函数的表达形式无关。实例分析验证了文中结论。
2012, 31(10): 1573-1577.
摘要:
阐述了一种基于直接搜索模拟退火算法(direct simulated annealing,DSA)和有限元方法(finite element method,FEM)的复合材料层合结构的优化方法。对某型航空发动机机匣质量进行质量优化,优化目标为在保证机匣安全的前提下,尽可能减轻机匣质量,优化变量为铺层数和铺层角度。本文详细阐述了DSA优化方法结合FEM的实施步骤,并提出了一种基于多铺层组的复合材料优化技术。结果表明:DSA优化算法非常有效地减轻了机匣的质量。
阐述了一种基于直接搜索模拟退火算法(direct simulated annealing,DSA)和有限元方法(finite element method,FEM)的复合材料层合结构的优化方法。对某型航空发动机机匣质量进行质量优化,优化目标为在保证机匣安全的前提下,尽可能减轻机匣质量,优化变量为铺层数和铺层角度。本文详细阐述了DSA优化方法结合FEM的实施步骤,并提出了一种基于多铺层组的复合材料优化技术。结果表明:DSA优化算法非常有效地减轻了机匣的质量。
2012, 31(10): 1578-1583.
摘要:
为了分析叶尖片削对压气机转子气动性能影响的机理,对一亚音速轴流压气机转子试验研究的基础上,采用全三维的数值方法计算了原型及6种片削结构的全工况特性。从压比、效率和失速裕度3个方面分析了片削对转子气动性能影响的机理,得出以下结论:叶尖片削使总压比和效率有所提升,失速裕度略有下降;片削通过增大压力面曲率及吸力面前缘来流攻角增加了叶顶加功能力;片削降低了叶顶后部泄漏流的反流程度,从而降低了叶顶吸力面附面层分离损失、主流/泄漏流掺混损失及尾迹损失,压力面潜流损失略有增加,总体上流动损失降低;片削增大了叶顶前部泄漏流的反流程度,连同吸力面来流攻角的增加造成主流/泄漏流交接面前移,导致转子失速裕度下降。
为了分析叶尖片削对压气机转子气动性能影响的机理,对一亚音速轴流压气机转子试验研究的基础上,采用全三维的数值方法计算了原型及6种片削结构的全工况特性。从压比、效率和失速裕度3个方面分析了片削对转子气动性能影响的机理,得出以下结论:叶尖片削使总压比和效率有所提升,失速裕度略有下降;片削通过增大压力面曲率及吸力面前缘来流攻角增加了叶顶加功能力;片削降低了叶顶后部泄漏流的反流程度,从而降低了叶顶吸力面附面层分离损失、主流/泄漏流掺混损失及尾迹损失,压力面潜流损失略有增加,总体上流动损失降低;片削增大了叶顶前部泄漏流的反流程度,连同吸力面来流攻角的增加造成主流/泄漏流交接面前移,导致转子失速裕度下降。
2012, 31(10): 1584-1587.
摘要:
本文使用4种不同粒度型号的金刚石砂轮分别对硬质合金YG8进行了有、无旋转超声的端面磨削实验,并利用超景深显微镜和白光干涉仪观测了这两种加工方式下的工件表面质量。实验结果表明:当采用粒度号较小的金刚石砂轮时,有旋转超声的工件表面粗糙度要比无超声时的差;但对于粒度号较大的砂轮,有、无旋转超声所得到的工件表面粗糙度差异并不明显,甚至有旋转超声时的表面质量会略优于无旋转超声时的检测结果。相比于传统加工方式,旋转超声的使用可以明显减小被加工材料表面出现裂纹的几率。
本文使用4种不同粒度型号的金刚石砂轮分别对硬质合金YG8进行了有、无旋转超声的端面磨削实验,并利用超景深显微镜和白光干涉仪观测了这两种加工方式下的工件表面质量。实验结果表明:当采用粒度号较小的金刚石砂轮时,有旋转超声的工件表面粗糙度要比无超声时的差;但对于粒度号较大的砂轮,有、无旋转超声所得到的工件表面粗糙度差异并不明显,甚至有旋转超声时的表面质量会略优于无旋转超声时的检测结果。相比于传统加工方式,旋转超声的使用可以明显减小被加工材料表面出现裂纹的几率。
2012, 31(10): 1588-1591.
摘要:
157 nm准分子激光的刻蚀精度高,热影响区极小,是较为理想的半导体材料微加工手段之一。通过大量实验对比,分析157 nm激光对GaN外延片抛光和划片加工过程中,各工艺参数对加工质量的影响。实验结果表明,157 nm激光抛光GaN外延片时,被刻蚀面单位面积累计辐射能量在一定范围内,会得到较好的表面粗糙度(Ra值约20 nm)。157 nm激光用于划片加工时,切槽内辐射的能量越高,残留物质越少,槽加工得越深,两侧壁面也更为陡峭;另外在扫描加工过程中适当地移动工作台高度,可以获得更好的加工效果。
157 nm准分子激光的刻蚀精度高,热影响区极小,是较为理想的半导体材料微加工手段之一。通过大量实验对比,分析157 nm激光对GaN外延片抛光和划片加工过程中,各工艺参数对加工质量的影响。实验结果表明,157 nm激光抛光GaN外延片时,被刻蚀面单位面积累计辐射能量在一定范围内,会得到较好的表面粗糙度(Ra值约20 nm)。157 nm激光用于划片加工时,切槽内辐射的能量越高,残留物质越少,槽加工得越深,两侧壁面也更为陡峭;另外在扫描加工过程中适当地移动工作台高度,可以获得更好的加工效果。
2012, 31(10): 1592-1595.
摘要:
以建立某方程式赛车方向盘转角与横摆角速度的非线性映射为目的,通过机械系统动力学仿真软件ADAMS建立了某方程式赛车的虚拟样机模型,建模过程中考虑了轮胎、减振器等非线性因素及空气动力特性。在方向盘角阶跃输入工况下,利用径向基函数神经网络建立了方向盘转角与横摆角速度之间的非线性映射关系。输入的识别结果表明:利用径向基网络进行方程式赛车操纵逆动力学的研究方法是可行的,并且识别精度较高。
以建立某方程式赛车方向盘转角与横摆角速度的非线性映射为目的,通过机械系统动力学仿真软件ADAMS建立了某方程式赛车的虚拟样机模型,建模过程中考虑了轮胎、减振器等非线性因素及空气动力特性。在方向盘角阶跃输入工况下,利用径向基函数神经网络建立了方向盘转角与横摆角速度之间的非线性映射关系。输入的识别结果表明:利用径向基网络进行方程式赛车操纵逆动力学的研究方法是可行的,并且识别精度较高。
2012, 31(10): 1596-1600.
摘要:
基于风力机法兰有限元分析模型,对MW级风力机法兰疲劳损伤进行了研究。利用MSC.Marc/Mentat软件分析了风力发电机法兰的疲劳应力;运用雨流循环计数法计算了法兰的疲劳载荷谱。最后,提出了一种将雨流循环计数法与Palmgren-Miner线性累积损伤理论相结合的法兰疲劳损伤计算的方法,并根据GL规范修正了法兰材料的S-N曲线。分析结果表明:该方法是可靠实用的。
基于风力机法兰有限元分析模型,对MW级风力机法兰疲劳损伤进行了研究。利用MSC.Marc/Mentat软件分析了风力发电机法兰的疲劳应力;运用雨流循环计数法计算了法兰的疲劳载荷谱。最后,提出了一种将雨流循环计数法与Palmgren-Miner线性累积损伤理论相结合的法兰疲劳损伤计算的方法,并根据GL规范修正了法兰材料的S-N曲线。分析结果表明:该方法是可靠实用的。
2012, 31(10): 1601-1604.
摘要:
对Ti-6Al-4V钛合金冷挤压紧固结构件进行试验和理论研究。由断口金相数据得到选定裂纹参考尺寸下的裂纹萌生时间(TTCI)分布,基于裂纹扩展方程,通过改变参考裂纹尺寸和当量初始缺陷尺寸(EIFS)的上界进行优化得到表征原始疲劳质量的当量初始缺陷尺寸(EIFS)分布,确定当量初始缺陷尺寸额定值。以概率断裂力学耐久性分析方法得到可靠度95%和选定经济修理极限下的经济修理寿命,从而为冷挤压工艺用于结构紧固件强化的经济修理提供理论依据。
对Ti-6Al-4V钛合金冷挤压紧固结构件进行试验和理论研究。由断口金相数据得到选定裂纹参考尺寸下的裂纹萌生时间(TTCI)分布,基于裂纹扩展方程,通过改变参考裂纹尺寸和当量初始缺陷尺寸(EIFS)的上界进行优化得到表征原始疲劳质量的当量初始缺陷尺寸(EIFS)分布,确定当量初始缺陷尺寸额定值。以概率断裂力学耐久性分析方法得到可靠度95%和选定经济修理极限下的经济修理寿命,从而为冷挤压工艺用于结构紧固件强化的经济修理提供理论依据。
2012, 31(10): 1605-1609.
摘要:
基于有限元分析软件ANSYS建立了保温罐车液体热量散逸及保持分析的三维有限元数值模型。结合保温罐车的实际运行工况,探讨了保温层厚度、保温材料和车辆行驶速度等对罐内液体瞬态温度场的影响。针对汽车尾气加热罐内液体的技术措施,采用有限元瞬态分析技术建立了将罐内液体自临界温度加热至卸载温度的时间历程关系,比较了不同加热管结构与布置下罐车加热效率。
基于有限元分析软件ANSYS建立了保温罐车液体热量散逸及保持分析的三维有限元数值模型。结合保温罐车的实际运行工况,探讨了保温层厚度、保温材料和车辆行驶速度等对罐内液体瞬态温度场的影响。针对汽车尾气加热罐内液体的技术措施,采用有限元瞬态分析技术建立了将罐内液体自临界温度加热至卸载温度的时间历程关系,比较了不同加热管结构与布置下罐车加热效率。
2012, 31(10): 1610-1617.
摘要:
工程特性综合优先度的确定是产品规划质量屋构建过程的一个关键步骤。为了以一种经济和有效的方式实现工程特性的改进目标,提出了基于互补偏好信息的工程特性综合优先度确定方法。在该方法中,首先根据本企业及其竞争对手产品的互补偏好信息和各项工程特性表现的竞争性评价,利用多属性决策方法分别建立了相应于质量功能配置团队中每一个成员的工程特性竞争性优先度确定的优化模型,并通过拉格朗日函数的构造求解这些模型,进而利用层次分析法确定基于偏好信息的工程特性技术点;其次,利用比例标度法和层次分析法的集成方法,确定实现工程特性表现的改进目标的优先度;最后,利用层次分析法,对基于顾客满意的工程特性优先度、基于偏好信息的工程特性技术点和实现工程特性表现的改进目标的优先度进行合成以确定工程特性的综合优先度。以某企业全自动洗碗机的产品改进设计为实例,说明方法的应用。
工程特性综合优先度的确定是产品规划质量屋构建过程的一个关键步骤。为了以一种经济和有效的方式实现工程特性的改进目标,提出了基于互补偏好信息的工程特性综合优先度确定方法。在该方法中,首先根据本企业及其竞争对手产品的互补偏好信息和各项工程特性表现的竞争性评价,利用多属性决策方法分别建立了相应于质量功能配置团队中每一个成员的工程特性竞争性优先度确定的优化模型,并通过拉格朗日函数的构造求解这些模型,进而利用层次分析法确定基于偏好信息的工程特性技术点;其次,利用比例标度法和层次分析法的集成方法,确定实现工程特性表现的改进目标的优先度;最后,利用层次分析法,对基于顾客满意的工程特性优先度、基于偏好信息的工程特性技术点和实现工程特性表现的改进目标的优先度进行合成以确定工程特性的综合优先度。以某企业全自动洗碗机的产品改进设计为实例,说明方法的应用。
2012, 31(10): 1618-1622.
摘要:
系统研究了中药粉碎一体机设备的工作原理和功能需求,完成了设备的总体设计和关键零部件的结构设计。构建了设备及其关键零部件的CAD模型,并分析了设备及其关键零部件的装配层次和装配关系。在计算机中完成了设备的数字化预装配,建立了设备的数字化装配模型。
系统研究了中药粉碎一体机设备的工作原理和功能需求,完成了设备的总体设计和关键零部件的结构设计。构建了设备及其关键零部件的CAD模型,并分析了设备及其关键零部件的装配层次和装配关系。在计算机中完成了设备的数字化预装配,建立了设备的数字化装配模型。
2012, 31(10): 1623-1627.
摘要:
为解决实验室现有激振器无法直接应用于水下的难题,满足工程上对水下结构宽带稳态激振的需求,开展了激振器动密封设计与实验研究。利用简化模型阐述了电动式激振器的工作机理与激振特性,参照车氏密封系列中的J形滑环式组合密封对激振器进行了动密封设计,从理论上分析了密封摩擦力对激振特性的影响并进行了实验验证。结果表明:动密封设计后,激振器可以应用于水下单频、窄带、宽带激振。
为解决实验室现有激振器无法直接应用于水下的难题,满足工程上对水下结构宽带稳态激振的需求,开展了激振器动密封设计与实验研究。利用简化模型阐述了电动式激振器的工作机理与激振特性,参照车氏密封系列中的J形滑环式组合密封对激振器进行了动密封设计,从理论上分析了密封摩擦力对激振特性的影响并进行了实验验证。结果表明:动密封设计后,激振器可以应用于水下单频、窄带、宽带激振。
2012, 31(10): 1628-1633.
摘要:
对熔融纺丝关键设备高速卷绕机筒管夹头参数慢变转子系统进行了有限元建模及不平衡谐响应分析。利用有限元分析软件建立了筒管夹头主要零部件的有限元仿真模型;谐响应分析实现了筒管三种不同丝饼直径状态和时变筒管夹头的数值仿真,得到了筒管夹头对不平衡质量的动态响应特性。发现筒管夹头处于某一卷装直径状态的动态特性不能全面表现筒管夹头工作时的实际情况,有必要对其进行近似于实际工作状态的时变筒管夹头仿真。
对熔融纺丝关键设备高速卷绕机筒管夹头参数慢变转子系统进行了有限元建模及不平衡谐响应分析。利用有限元分析软件建立了筒管夹头主要零部件的有限元仿真模型;谐响应分析实现了筒管三种不同丝饼直径状态和时变筒管夹头的数值仿真,得到了筒管夹头对不平衡质量的动态响应特性。发现筒管夹头处于某一卷装直径状态的动态特性不能全面表现筒管夹头工作时的实际情况,有必要对其进行近似于实际工作状态的时变筒管夹头仿真。
2012, 31(10): 1634-1637.
摘要:
针对齿轮类零件的成形磨削,研制了一种成形砂轮的新型数控修整系统。系统选用金刚石修整轮作为修整工具,在软件算法中设置特殊的修整参数,依据曲面啮合原理计算目标工件磨削所需的砂轮截形,利用数控修整系统进行砂轮的自动修整。选取一种生产中的修缘蜗杆进行磨削和修整实验,检测蜗杆齿形的精度达到6级以上,证明了该修整系统的实用性。
针对齿轮类零件的成形磨削,研制了一种成形砂轮的新型数控修整系统。系统选用金刚石修整轮作为修整工具,在软件算法中设置特殊的修整参数,依据曲面啮合原理计算目标工件磨削所需的砂轮截形,利用数控修整系统进行砂轮的自动修整。选取一种生产中的修缘蜗杆进行磨削和修整实验,检测蜗杆齿形的精度达到6级以上,证明了该修整系统的实用性。
2012, 31(10): 1638-1643.
摘要:
为了帮助企业高校之间有效地共享设备资源并展开协作,在网络化制造环境下,结合SaaS(软件即服务)服务模式下设备库的特点,对设备共享系统的B/S体系结构、数据层的建模和关键应用技术进行了研究,围绕该结构研究Web2.0技术在设备共享系统的应用技术,并设计了实际应用系统。采用了多种技术对系统性能进行了优化,提高了系统的安全性、可靠性和浏览速度。通过该系统用户可以对本单位提供的设备进行有效的监管,实现仪器设备的开放管理,提高仪器设备的利用率和收益。为促进设备资源的有序化和设备库的建设、维护、使用的大众化提供了新思路。
为了帮助企业高校之间有效地共享设备资源并展开协作,在网络化制造环境下,结合SaaS(软件即服务)服务模式下设备库的特点,对设备共享系统的B/S体系结构、数据层的建模和关键应用技术进行了研究,围绕该结构研究Web2.0技术在设备共享系统的应用技术,并设计了实际应用系统。采用了多种技术对系统性能进行了优化,提高了系统的安全性、可靠性和浏览速度。通过该系统用户可以对本单位提供的设备进行有效的监管,实现仪器设备的开放管理,提高仪器设备的利用率和收益。为促进设备资源的有序化和设备库的建设、维护、使用的大众化提供了新思路。
2012, 31(10): 1644-1648.
摘要:
针对六自由度平台研究了振动主动控制中传感器/作动器的优化配置问题。首先通过惯性物理坐标到传感器坐标变换给出了传感器/作动器的位置矩阵,结合位置矩阵给出了布置传感器/作动器应满足的约束条件;然后建立了基于传感器坐标的状态空间模型,根据状态空间模型,建立了以能观、能控矩阵范数最大为基础的目标函数,将优化配置归结为一个有约束的非线性优化问题;最后采用Matlab遗传算法工具箱求得了传感器/作动器配置的最优解。
针对六自由度平台研究了振动主动控制中传感器/作动器的优化配置问题。首先通过惯性物理坐标到传感器坐标变换给出了传感器/作动器的位置矩阵,结合位置矩阵给出了布置传感器/作动器应满足的约束条件;然后建立了基于传感器坐标的状态空间模型,根据状态空间模型,建立了以能观、能控矩阵范数最大为基础的目标函数,将优化配置归结为一个有约束的非线性优化问题;最后采用Matlab遗传算法工具箱求得了传感器/作动器配置的最优解。
2012, 31(10): 1649-1653.
摘要:
提出了根据动力特性试验识别井架的模态参数,运用优化算法修改动力有限元模型,进而评价钻井井架综合性能的方法。针对井架结构特点和激振形式,推导了模态参数识别公式,介绍了有限元模型动力修正的一阶搜索优化算法。利用瞬态刹车激励,对井架进行了现场动力测试,识别出前三阶固有频率和前二阶振型,分析了井架的实际运行状况。仅依据前二阶固有频率,应用一阶搜索的优化算法,对有限元模型进行了修正,该修正模型实现了对前三阶固有频率和应力特征的精确反演,能够用于进一步的静、动力分析和综合性能评价。为钻井过程中整套钻机系统的安全平稳运行提供了新的评价方法。
提出了根据动力特性试验识别井架的模态参数,运用优化算法修改动力有限元模型,进而评价钻井井架综合性能的方法。针对井架结构特点和激振形式,推导了模态参数识别公式,介绍了有限元模型动力修正的一阶搜索优化算法。利用瞬态刹车激励,对井架进行了现场动力测试,识别出前三阶固有频率和前二阶振型,分析了井架的实际运行状况。仅依据前二阶固有频率,应用一阶搜索的优化算法,对有限元模型进行了修正,该修正模型实现了对前三阶固有频率和应力特征的精确反演,能够用于进一步的静、动力分析和综合性能评价。为钻井过程中整套钻机系统的安全平稳运行提供了新的评价方法。
2012, 31(10): 1654-1659.
摘要:
为了适应复杂产品协同制造中业务流程多变环境,满足制造系统异构条件下制造资源重用的需求,提出了基于Agent的复杂产品协同制造服务链模型。阐述了协同制造服务模式及其特点,提出了协同制造服务链的创建流程;研究了协同制造服务链构建、协同制造服务的关联与匹配及其调度的Agent实现方法;建立了面向服务架构的复杂产品协同制造服务平台。实践表明基于该平台可实现不同企业之间的制造协同,提高复杂产品的制造及服务效率。
为了适应复杂产品协同制造中业务流程多变环境,满足制造系统异构条件下制造资源重用的需求,提出了基于Agent的复杂产品协同制造服务链模型。阐述了协同制造服务模式及其特点,提出了协同制造服务链的创建流程;研究了协同制造服务链构建、协同制造服务的关联与匹配及其调度的Agent实现方法;建立了面向服务架构的复杂产品协同制造服务平台。实践表明基于该平台可实现不同企业之间的制造协同,提高复杂产品的制造及服务效率。
2012, 31(10): 1660-1663.
摘要:
测量不确定度的评定是新一代几何产品规范认证(GPS)的重要组成部分,它规定了产品测量认证的具体实施过程。然而目前的坐标测量只是给出面对面倾斜度检验的结果,没有给出检验结果的不确定度,不满足检验结果的完备性和准确性。针对上述问题,根据面对面倾斜度坐标转换检验的基本原理和ISO/TS 14253-2给出的不确定度传递公式,结合合成标准不确定度的评定与简化,提出一种面对面倾斜度坐标测量的不确定度的计算方法。实验表明,基于此方法的面对面倾斜度认证符合新一代GPS标准的要求,认证结果规范、可靠。
测量不确定度的评定是新一代几何产品规范认证(GPS)的重要组成部分,它规定了产品测量认证的具体实施过程。然而目前的坐标测量只是给出面对面倾斜度检验的结果,没有给出检验结果的不确定度,不满足检验结果的完备性和准确性。针对上述问题,根据面对面倾斜度坐标转换检验的基本原理和ISO/TS 14253-2给出的不确定度传递公式,结合合成标准不确定度的评定与简化,提出一种面对面倾斜度坐标测量的不确定度的计算方法。实验表明,基于此方法的面对面倾斜度认证符合新一代GPS标准的要求,认证结果规范、可靠。
2012, 31(10): 1664-1669.
摘要:
变胞机构作为一种新型机构在工程领域有着广泛的应用。用联立约束法对一种可以实现变轨迹的带有闭环约束的变胞机构进行了动力学建模,并用Matlab/Simulink对其进行了数值仿真分析。数值仿真结果表明,变胞机构在构态切换时运动变量和力有一定的突变,进而提出了解决突变的方法。联立约束法是一种对变胞机构进行动力学分析研究的有效方法,丰富了关于变胞机构研究的理论与方法。
变胞机构作为一种新型机构在工程领域有着广泛的应用。用联立约束法对一种可以实现变轨迹的带有闭环约束的变胞机构进行了动力学建模,并用Matlab/Simulink对其进行了数值仿真分析。数值仿真结果表明,变胞机构在构态切换时运动变量和力有一定的突变,进而提出了解决突变的方法。联立约束法是一种对变胞机构进行动力学分析研究的有效方法,丰富了关于变胞机构研究的理论与方法。
2012, 31(10): 1670-1675.
摘要:
制造执行系统(MES)是制造企业中面向车间层的管理系统,将企业资源管理系统与车间生产现场设备控制有机联系起来。针对汽车主减速器装配生产线现场管理信息化程度不高的现状,提出采用MES系统对生产装配线进行实时监测、控制和管理。首先对MES系统的功能需求与覆盖范围进行分析;其次对汽车主减速器装配生产线MES系统功能进行了描述;最后论述了汽车主减速器装配生产线MES系统实施后的效果。实践证明,使用MES系统能有效提高汽车主减速器装配生产线的工作效率,提高现场管理水平。
制造执行系统(MES)是制造企业中面向车间层的管理系统,将企业资源管理系统与车间生产现场设备控制有机联系起来。针对汽车主减速器装配生产线现场管理信息化程度不高的现状,提出采用MES系统对生产装配线进行实时监测、控制和管理。首先对MES系统的功能需求与覆盖范围进行分析;其次对汽车主减速器装配生产线MES系统功能进行了描述;最后论述了汽车主减速器装配生产线MES系统实施后的效果。实践证明,使用MES系统能有效提高汽车主减速器装配生产线的工作效率,提高现场管理水平。
2012, 31(10): 1676-1681.
摘要:
摆线曲柄机构的运动轨迹变化多样,可用于实现机构的停歇运动;但在设计过程中,实际摆线轨迹与理想轨迹存在一定的误差。为了减小摆线曲柄机构的轨迹误差,首先对这类机构的摆线参数方程、基本性质和运动特点进行了系统的分析,得到了摆线曲柄机构的运动规律;然后,根据行星轮和中心轮的啮合方式以及轨迹形状,分别对不同类型的摆线曲柄机构进行轨迹误差分析,并建立了相应的误差表达式;再按照误差极小的原则,使轨迹误差趋近于零,得到了误差最小条件下的机构参数设计要求;最后将其应用于4种典型结构的摆线曲柄精确停歇机构的设计,由此总结出摆线精确停歇机构的一般设计方法。
摆线曲柄机构的运动轨迹变化多样,可用于实现机构的停歇运动;但在设计过程中,实际摆线轨迹与理想轨迹存在一定的误差。为了减小摆线曲柄机构的轨迹误差,首先对这类机构的摆线参数方程、基本性质和运动特点进行了系统的分析,得到了摆线曲柄机构的运动规律;然后,根据行星轮和中心轮的啮合方式以及轨迹形状,分别对不同类型的摆线曲柄机构进行轨迹误差分析,并建立了相应的误差表达式;再按照误差极小的原则,使轨迹误差趋近于零,得到了误差最小条件下的机构参数设计要求;最后将其应用于4种典型结构的摆线曲柄精确停歇机构的设计,由此总结出摆线精确停歇机构的一般设计方法。
2012, 31(10): 1682-1686.
摘要:
在传统的前轮定位参数、转向机构设计中,一般没有考虑不确定因素对系统性能的影响,并且没有考虑前轮定位参数、转向机构之间的相互影响,导致车辆整体性能差。为了减小不确定性因素的干扰,应用经典稳健设计方法分析零部件的制造误差、装配误差等随机不确定因素,使用偏好函数分析设计者的主观因素、目标函数的权重等认知不确定性因素,并将其集成到车辆前轮定位参数-转向机构的集成设计模型中。设计结果表明,通过集成设计中的两类不确定因素,改善了前轮定位参数-转向机构的稳健性能。
在传统的前轮定位参数、转向机构设计中,一般没有考虑不确定因素对系统性能的影响,并且没有考虑前轮定位参数、转向机构之间的相互影响,导致车辆整体性能差。为了减小不确定性因素的干扰,应用经典稳健设计方法分析零部件的制造误差、装配误差等随机不确定因素,使用偏好函数分析设计者的主观因素、目标函数的权重等认知不确定性因素,并将其集成到车辆前轮定位参数-转向机构的集成设计模型中。设计结果表明,通过集成设计中的两类不确定因素,改善了前轮定位参数-转向机构的稳健性能。
2012, 31(10): 1687-1689.
摘要:
针对MW50/28-298型氨乙炔混合气无油润滑压缩机设计缺陷导致排气量不足、使用寿命短等问题进行了理论和实验分析,在此基础上,提出了对压缩机无油润滑、活塞体结构的改造。实践证明:改造后的压缩机其微量油润滑对混合气体质量无影响,各项性能指标优越设计要求,使用寿命大大提高,这说明改造压缩机微量油润滑及活塞体结构是符合氨乙炔混合气压缩机的设计要求。
针对MW50/28-298型氨乙炔混合气无油润滑压缩机设计缺陷导致排气量不足、使用寿命短等问题进行了理论和实验分析,在此基础上,提出了对压缩机无油润滑、活塞体结构的改造。实践证明:改造后的压缩机其微量油润滑对混合气体质量无影响,各项性能指标优越设计要求,使用寿命大大提高,这说明改造压缩机微量油润滑及活塞体结构是符合氨乙炔混合气压缩机的设计要求。
2012, 31(10): 1690-1693.
摘要:
设计一种环保型循环式吸油烟机,其创新设计可以使三级过滤净化后的气体直接排到室内空气中,其关键技术如下:在第Ⅰ级过滤中采用旋风分离技术,旋风分离是一种重要的气固、气液分离技术,产品采用具有切向入口和本体为筒锥型的结构;在第Ⅱ级过滤中采用与叶轮一起旋转的滤布离心过滤技术,有效解决了循环式过滤系统易污染、清洗困难且排烟能力差的难题。该产品不但可以用于厨房家电,亦可以用在其它封闭油雾环境中净化空气,由于其不需烟道,节约了建筑成本,符合低碳节能的环保主流。
设计一种环保型循环式吸油烟机,其创新设计可以使三级过滤净化后的气体直接排到室内空气中,其关键技术如下:在第Ⅰ级过滤中采用旋风分离技术,旋风分离是一种重要的气固、气液分离技术,产品采用具有切向入口和本体为筒锥型的结构;在第Ⅱ级过滤中采用与叶轮一起旋转的滤布离心过滤技术,有效解决了循环式过滤系统易污染、清洗困难且排烟能力差的难题。该产品不但可以用于厨房家电,亦可以用在其它封闭油雾环境中净化空气,由于其不需烟道,节约了建筑成本,符合低碳节能的环保主流。
2012, 31(10): 1694-1697.
摘要:
设计了半挂汽车列车直接横摆力矩的最优控制器,并对其有效性进行了验证。引入Gim轮胎模型建立了半挂汽车列车的非线性动力学模型,以牵引车质心侧偏角、横摆角速度,半挂车横摆角速度及牵引车与半挂车的中心线夹角为控制变量,提出了半挂汽车列车直接横摆力矩的最优控制方案,基于模型追踪控制技术推导了直接横摆力矩的最优控制器。借助Matlab/Simulink,以建立的非线性动力学模型为平台,对该控制器的有效性进行了验证。仿真结果表明:高速大转向时,装备直接横摆力矩最优控制器的半挂汽车列车能有效追踪理想模型,保证了半挂汽车列车的稳定性,使驾驶员能够对车辆进行正常地操纵。
设计了半挂汽车列车直接横摆力矩的最优控制器,并对其有效性进行了验证。引入Gim轮胎模型建立了半挂汽车列车的非线性动力学模型,以牵引车质心侧偏角、横摆角速度,半挂车横摆角速度及牵引车与半挂车的中心线夹角为控制变量,提出了半挂汽车列车直接横摆力矩的最优控制方案,基于模型追踪控制技术推导了直接横摆力矩的最优控制器。借助Matlab/Simulink,以建立的非线性动力学模型为平台,对该控制器的有效性进行了验证。仿真结果表明:高速大转向时,装备直接横摆力矩最优控制器的半挂汽车列车能有效追踪理想模型,保证了半挂汽车列车的稳定性,使驾驶员能够对车辆进行正常地操纵。
2012, 31(10): 1698-1701.
摘要:
研究了在4%RE、520℃×2 h、1.05 kPa气压工艺参数下对4Cr5MoSiVl钢进行了稀土离子氮碳共渗工艺试验。多项性能检测结果表明:添加适量稀土的4Cr5MoSiVl钢离子氮碳共渗层的表面硬度、耐磨性能、高温抗氧化性、冷热疲劳性能以及耐腐蚀性能都有显著的提高。4Cr5MoSiVl钢制汽车车灯座铝合金压铸模用该工艺处理后,完全能满足其使用性能要求,其使用寿命可提高3～4倍。
研究了在4%RE、520℃×2 h、1.05 kPa气压工艺参数下对4Cr5MoSiVl钢进行了稀土离子氮碳共渗工艺试验。多项性能检测结果表明:添加适量稀土的4Cr5MoSiVl钢离子氮碳共渗层的表面硬度、耐磨性能、高温抗氧化性、冷热疲劳性能以及耐腐蚀性能都有显著的提高。4Cr5MoSiVl钢制汽车车灯座铝合金压铸模用该工艺处理后,完全能满足其使用性能要求,其使用寿命可提高3～4倍。
2012, 31(10): 1702-1705,1710.
摘要:
光学薄膜表面对微重力的敏感性是微重力光学传感器设计的关键问题。本文中研究了薄膜反射面斜率与微重力之间的变化关系,通过正交试验设计,分析了光学薄膜的材料、半径、厚度与薄膜反射面斜率之间的关系;并结合实验结果对圆薄膜在集中力作用下表面斜率公式进行了修正。通过理论计算以及ANSYS有限元分析发现:薄膜反射面斜率与微重力之间有良好的线性关系;薄膜的微重力敏感性随薄膜半径增大而增大;且随着薄膜厚度和弹性模量的减小而提高。
光学薄膜表面对微重力的敏感性是微重力光学传感器设计的关键问题。本文中研究了薄膜反射面斜率与微重力之间的变化关系,通过正交试验设计,分析了光学薄膜的材料、半径、厚度与薄膜反射面斜率之间的关系;并结合实验结果对圆薄膜在集中力作用下表面斜率公式进行了修正。通过理论计算以及ANSYS有限元分析发现:薄膜反射面斜率与微重力之间有良好的线性关系;薄膜的微重力敏感性随薄膜半径增大而增大;且随着薄膜厚度和弹性模量的减小而提高。
2012, 31(10): 1706-1710.
摘要:
利用功率键合图的方法,从能量转换的角度分析了液压动力系统电液参数的耦合机理,并且推导了稳态运行时系统压力与动力源电流的数学关系,理论上说明在动力源电流信号中蕴含了液压系统压力变化信息,从而得出通过非嵌入式的电流信号的监测可获得液压系统的运行状态信息。在此基础上,利用MatlabSimscape对本文研究的液压动力系统试验台进行建模和冲击工况的仿真,同时进行相应可靠试验,仿真结果和实验数据均验证了理论分析的正确性,进一步证明了利用电流信号反映液压系统运行工况的可行性。
利用功率键合图的方法,从能量转换的角度分析了液压动力系统电液参数的耦合机理,并且推导了稳态运行时系统压力与动力源电流的数学关系,理论上说明在动力源电流信号中蕴含了液压系统压力变化信息,从而得出通过非嵌入式的电流信号的监测可获得液压系统的运行状态信息。在此基础上,利用MatlabSimscape对本文研究的液压动力系统试验台进行建模和冲击工况的仿真,同时进行相应可靠试验,仿真结果和实验数据均验证了理论分析的正确性,进一步证明了利用电流信号反映液压系统运行工况的可行性。
2012, 31(10): 1711-1715,1720.
摘要:
针对动调陀螺仪性能参数的退化特点,提出了一种自组织特征映射(SOFM)神经网络和隐马尔可夫模型(HMM)相结合的动调陀螺仪故障预测方法。采集动调陀螺仪的振动、温度、随机漂移、电机功率、电源电压和频率等信号作为表征陀螺退化状态的特征信息,利用SOFM神经网络实现多源传感器信息融合;利用HMM方法将不易检测到的早期故障信号转变为容易观测到的信息,实现动调陀螺仪的故障预测。实验结果表明:采用SOFM方法对传感信号的信息融合,能够简单、有效地提取陀螺退化状态的特征信息。运用HMM进行训练和测试,说明了该方法在故障预测中的有效性。
针对动调陀螺仪性能参数的退化特点,提出了一种自组织特征映射(SOFM)神经网络和隐马尔可夫模型(HMM)相结合的动调陀螺仪故障预测方法。采集动调陀螺仪的振动、温度、随机漂移、电机功率、电源电压和频率等信号作为表征陀螺退化状态的特征信息,利用SOFM神经网络实现多源传感器信息融合;利用HMM方法将不易检测到的早期故障信号转变为容易观测到的信息,实现动调陀螺仪的故障预测。实验结果表明:采用SOFM方法对传感信号的信息融合,能够简单、有效地提取陀螺退化状态的特征信息。运用HMM进行训练和测试,说明了该方法在故障预测中的有效性。
2012, 31(10): 1716-1720.
摘要:
为了有效指导新型车架的结构和轻量化设计,以某款骑式125摩托车车架为对象,在试验场强化道路上采集载荷谱并进行损伤等效处理,显著压缩试验周期,同时保证与实际道路载荷对样车的疲劳损伤基本一致。利用MTS四通道轴耦合道路模拟试验台,以实测载荷谱为初始输入,在MTS上通过远程参数控制系统RPC等效迭代得到近似实际路面激励的等效输入信号。基于名义应力法和疲劳累积损伤理论,在nSoft中建立车架的时域疲劳分析模型。以等效实际路面激励为仿真输入进行有限元分析,得到车架的疲劳损伤分布并预估车架疲劳寿命。
为了有效指导新型车架的结构和轻量化设计,以某款骑式125摩托车车架为对象,在试验场强化道路上采集载荷谱并进行损伤等效处理,显著压缩试验周期,同时保证与实际道路载荷对样车的疲劳损伤基本一致。利用MTS四通道轴耦合道路模拟试验台,以实测载荷谱为初始输入,在MTS上通过远程参数控制系统RPC等效迭代得到近似实际路面激励的等效输入信号。基于名义应力法和疲劳累积损伤理论,在nSoft中建立车架的时域疲劳分析模型。以等效实际路面激励为仿真输入进行有限元分析,得到车架的疲劳损伤分布并预估车架疲劳寿命。
