【doc】《CHINESE JOURNAL OF MECHANICAL ENGINEERING》（中国机械工程学报）2011年第24卷第1期目次、摘要

【doc】《CHINESE JOURNAL OF MECHANICAL ENGINEERING》（中国机械工程学报）2011年第24卷第1期目次、摘要 《CHINESE JOURNAL OF MECHANICAL ENGINEERING》(中国机械工程学报)2011年第24卷第1期目次、 摘要 第47卷第1期 2011年1月 机械工程 JOURNAL0FMECHANICALENGINEERING Vo1.47No.1 Jan.20ll ((CHINESEJOURNALOF??CHNICALENGINEERG》 (中国机械工程)2011年第24卷第1期目次,摘要母 DoI:10.3901/(1JME.2O11.01.0Ol 面向纳米管纳米机电系统的虚拟装配技术 高瞻,LEcuYERAnatole张树有 (1.浙江大学CAD&CG国家重点实验室杭州310027 2.南通大学计算机科学与技术学院南通226019; 3.法国国立信息与自动化研究院BUNRAKU 研究组雷恩35042法国 摘要:纳米装配和操控是纳米机电系systems, NEMS)的关键技术.目前广泛应用原子力显微镜(Atomicforce microscopy,AFM)来操控纳米管,但是,由于AFM操控纳米管的过程中 缺乏视觉信息,运用AFM来操控纳米管是一个困难的,挑战性很强的 任务针对上述问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 ,提出一种虚拟工具和装配策略,用以提高纳米机 电系统装配的效率,精度和易用性,并构建纳米装配的虚拟平台用以测 试和验证所提虚拟工具和装配策略.首先,在分析虚拟纳米装配平台构 成原理的基础上,提出纳米管NEMS的通用系统框架.然后,提出纳米 装配方法和虚拟现实工具,包括NEMS装配的自动路径规划,纳米管的 四步操控法,用于保证装配安全和精度的虚拟夹具.最后,结合一个中 等复杂度的装配任务,对所提出的工具集在虚拟纳米装配平台上进行对 比试验.试验结果显示,所提方法大幅提高了纳米管NEMS的装配效率 和精度.所提虚拟现实工具集不但保证了装配安全,而且提高了装配精 度和效率. 关键词:虚拟现实纳米装配纳米机电系统触觉反馈 中图分类号:TP399 国家科技重大专项0o9(04ol4-031),教育部博士点基~(200803350031), 浙江省教育厅科研项目(Y200909651)和法国国家科研总署PACMAN资助 项目 DoI:10.3901/CJME.2011.01.012 适应多品种变批量生产的制造单元统一构建技术 陈华伟王爱民宁汝新邵灿霞 (北京理工大学数字化设计与制造实验室北京100081) 摘要:多品种变批量生产模式追求系统的快速响应和快速切换,制造系 统内生产线的构型不再一成不变.单元构建算法是单元化制造系统的核 心技术,目前的单元构建方法主要延续成组技术思想,侧重于资源能力 组合匹配分析及其算法研究,对实际约束有所考虑,但是未能综合应用 这些要素.针对多品种变批量生产模式下的制造单元构建问题,在分析 单元构建技术的基础上,提出以成组单元,流水式单元和继承性单元为 代表的制造单元统一构建技术.面向交货期,任务分批,设各能力,关 键设备,关键零件,设备共享等实际生产约束,建立统一构建模型,对 构建约束进行综合分析.展开说明不同类型单元的构建目标,以及构建 约束和构建规则共同作用下的构建过程.实例数据分析中,成组单元构 建形成了三个成组单元,且单元负荷均衡程度高:对相同的数据采用流 水式约束构建,构建结果说明关键任务的单元负荷和流水均衡程度较 好;在任务调整的情况下,对流水式单元构建结果再进行继承性构建, 新 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 也表现出较优的流水性能.各类型单元的实例对比分析说明,所 提制造单元统一构建技术能够有效地支持多品种变批量生产模式下的 制造资源快速转换. 关键词:多品种变批量单元构建流水式单元继承性单元 中图分类号:R318.11 国防基础科研资助项目(K1301020706) ?摘要内容与实际刊登内容有出入时,以实际刊物为准. D0I:l0.390l/CJME.20l1.01.023 可重构制造系统构形选择的特征状态空间方法 黄亮高媛钱峰唐苏州王德伦 f大连理工大学机械工程学院大连116021) 摘要:目前在研究可重构制造系统的构型选择问题时应用了多种分析或 仿真模型.相对于分析模型,仿真模型通常基于较少的假设,因此被更 为广泛地应用于复杂可重构制造系统的建模,但由于缺少高效率的目标 函数梯度分析方法,使用仿真模型结合亚启发算法求解大规模构型选择 问题会消耗大量的时间.针对上述问题,提出一种基于特征状态空间的 新方法用以提高可重构制造系统构型选择问题的求解效率.首先,根据 制造系统中基本生产活动执行前后的资源变化建立特征状态方程;依照 资源流联立方程,获得生产过程模型,将生产过程引入到特征状态空间 中研究.其次,讨论特征状态空间的性质,利用这些性质将构型选择问 题转化成路径规划问题,实现目标函数的梯度计算:利用梯度指导模拟 退火算法中相邻解的产生过程,加速算法收敛.最后.通过几个可重构 装配作业车问的构型选择实际案例验证了所提方法的可行性与有效性, 并与传统模拟退火算法进行对比,获得了良好的结果.所做研究利用目 标函数的梯度指导为可重构制造系统的构型选择问题提供了一种更为 高效的新方法以及相应的理论依据. 关键词:可重构制造系统构形选择特征状态空间模拟退火 中图分类号:TH166 国家高技术研究发展 计划 项目进度计划表范例计划下载计划下载计划下载课程教学计划下载 (863计划,2006AA04Z101)和大连市科技计划 (2008J3IJH0l1)资助项目 DoI:l0.390l/C~IME.2011.01.033 基于NAIA.L2模型的进给系统热特性 小波神经预测网络 金超吴波胡友民 f1.华中科技大学数字制造装备与技术国家 重点实验室武汉430074: 2.华中科技大学机械科学与工程学院武汉430074) 摘要:热特性研究是提高高速进给系统性能的关键课题.现有研究大都 直接建立机床关键部件温度特征与热误差的映射模型,忽略了工况对机 床性能的影响.最新的研究表明采用不同的加工参数,即使在机床部件 的温度场分布相似的情况下,机床定位误差也产生明显的变化,因此建 立一种能够准确评价加工参数对机床定位误差影响的热误差模型显得 尤为重要.针对上述问题,建立一种综合预测模型,针对进给系统在不 同工况条件(进给速度,切削载荷,丝杠预紧力)的热特性进行精确预测. 基于NARMA.L2(反馈线性化自回归运动均态)模型.提ttl一种改进的小 波神经网络模型(Waveletneuralnetwork,WNN),以时变工况参数序列作 为WNN网络的输入,以敏感点的温升和进给系统的定位误差测量数据 作为输出,使用粒子群优化算法作为该网络的训练算法.根据IS0230-2 机床定位精度测量方法和ISO23—3热效应的测定准则,自制准高速进给 系统试验台HUST-FS一001在不同的工况参数下运行,用Ptl00温度传感 器 记录 混凝土 养护记录下载土方回填监理旁站记录免费下载集备记录下载集备记录下载集备记录下载 敏感点温度信号,用海德汉VM182直线光栅测量定位误差.试 验结果表明,应用所提方法,基于工况参数能较精确地预测进给系统的 敏感点温升和热定位误差.所做研究为基于工况参数和机床自身特性的 进给系统热误差综合预测和补偿奠定了基础. 关键词:小波神经网络NARMA—L2模型粒子群算法热定位误差 进给系统 中图分类号:R318.11 国家重点基础研究发展计划(973计划,2005CB724100)和国家自然科学 基金(50675076,50575087)资助项目 2011年1月 ((CHINESEJOURNALOFMECHANICALENGINEERING))(中国机械工程) 2011年第24卷第1期目次,摘要195 DOI:10.390I/CJME.2011.01.042 基于可变长基因表达的产品结构多目标优化 概念设计 魏小鹏?赵婷婷,鞠振河张石李潇潇 f1.大连理工大学管理学院大连116023: 2.大连大学先进设计与智能计算省部共建教育部 重点实验室大连116622; 3.沈阳工程学院新能源研究中心沈阳110136; 4.辽宁太阳能研究应用有限公司沈阳110136) 5.东北大学系统工程学院沈阳110004; 摘要:由于复杂产品概念设计过程中,一个功能往往对应着多种结构, 每个结构又对应多个功能,功能与结构之间具有复杂的对应关系,因此 需要寻找可靠的理论来决定哪种结构符合设计需求.但顾客需求常常是 动态变化的,随着时间的推移,新的需求将会出现,有些已有的需求将 不再适用,这种个性化的动态需求,将引起产品的需求总量,表达需求 的基因链长度,产品的结构,表达结构特征的相关矩阵的相应改变.为 解决上述问题,通过研究动态变化的计算机理,给出产品的基因表达以 及可变长基因表达方法.同时针对概念设计中对应功能的结构选择的多 样性,根据产品功能与结构,结构与结构之间的相互关系,定义产品的 相关矩阵;采用使相关矩阵元素和达到最大的方法,建立产品结构概念 设计的多目标优化数学模型.对最优保存简单遗传算法进行改进,给出 改进的分段遗传算法,并结合遗传算法中的混合法对多目标优化模型进 行计算.最后对洗衣机概念设计的实例分析表明,采用所提方法能够实 现满足可变需求的优化结构设计,并能获得较好的Pareto最优解.所提 方法可有效解决个性化客户需求的结构选择问题. 关键词:基因表达多目标优化概念设计遗传算法 中图分类号:TH122TP391.2 国家自然科学基金(50975033,60875046)和辽宁省教育厅(LT2010074)资 助项目 DOI:10.3901/CJME.20i1.01.050 新型z轴十字叉式石英微陀螺的设计与表征 谢立强l'吴学忠李圣怡王浩旭 陶溢1.董培涛 (1.国防科技大学机电工程与自动化学院长沙410073: 2.解放军理工大学工程兵工程学院南京210007: 3.武汉军械士官学校武汉430075) 摘要:目前对石英微陀螺的研究主要集中于基于音叉形式的结构设计来 获得较好的振动特性,但对于现有的石英加工工艺来讲,加工复杂的石 英微结构难度很大,且加工缺陷严重影响陀螺的性能.针对上述问题, 提出一种新型石英微陀螺,该陀螺结构非常简单,仅为石英x-y晶面内 的十字叉结构与现有石英微陀螺不同,所提新型石英微陀螺利用梁内 的剪应力而非正应力来感应哥氏力,这样既可以简化结构上的敏感电极 图形,又利于结构的小型化.对陀螺结构的力学特性进行分析,将敏感 梁设计成锥形梁形式,并提出锥度大于l.不仅可以增大陀螺的灵敏度还 可以提高陀螺的一致性观点,同时通过有限元仿真验证了其正确性.利 用集总参数模型对陀螺结构进行动力学分析,并通过推导结构的动应力 和检测灵敏度得到优化的结构参数最后利用石英的各项异性湿法刻蚀 工艺制作陀螺样机,并进行测试.陀螺样机的驱动模态频率为13.38kHz, 大气下品质因子约为900,比例因子为1.45mV/((o)?SI1,~200o/s范围 内的非线性度为3.6%.测试结果表明该陀螺在大气下具有较高的性能. 所做研究简化了石英微陀螺的制作工艺,可为石英微陀螺的设计提供一 种新方法. 关键词:石英陀螺十字叉动力学分析哥氏力 中图分类号:TP212.1 国家自然科学基金资助项目f51005240) DoI:10.3901/CJME.2011.01.058 基于Hoo控制器的主动磁悬浮轴承系统 实时前馈力补偿 高辉徐龙祥 f南京航空航天大学机电工程学院南京210016) 摘要:由于存在不平衡激励响应,主动磁悬浮轴承(Activemagnetic bearings,AMB)系统会产生两种不平衡振动形式一一力振动和位移振 动.目前对于降低系统中的力振动存在两种补偿方法,一种称为闭环反 馈补偿,另一种称为开环前馈补偿.闭环反馈方法会增加原闭环系统的 阶次,不易实现实时补偿.开环前馈方法不会降低原闭环控制系统的稳 定性,为实现实时补偿创造了条件,但实时补偿信号不易获得.为了实 现力实时补偿,基于AMB系统的主动控制特点,为降低由于转子质量 不平衡而引起的力振动,提出一种新的补偿方法.这种补偿方法是基于 H一控制器以及一种新颖的前馈补偿控制器来实现力在线,实时自动补 偿,即满足转子绕其惯性主轴转动.实时前馈补偿信号由一种改进的自 适应变步长最小均方差算法提供,并且通过选取合适的灵敏度以及补灵 敏度加权函数设计新的H.0控制器.同时加权函数还引入了改进最小均 方差算法的一些参数.通过MATLAB编程进行新补偿方法对实时变频 正弦信号的补偿仿真,并在实际AMB实验台上实现了变频补偿.仿真 和试验结果表明以Hoo控制器为闭环控制器的新补偿策略能够改善整个 AMB系统的鲁棒稳定性以及抗干扰能力,并且能够实现力实时不平衡 补偿.所做研究为AMB系统的力补偿提供了一种新的实时补偿算法和 控制策略,并改善了控制系统稳定性效果. 关键词:主动磁悬浮轴承H一鲁棒控制器灵敏度与补灵敏度 变步长最小均方差算法前馈补偿 中图分类号:TP202 国家自然科学基金(50437010),国家高技术研究发展计划(863计划, 2006AA05Z205)和江苏省"六大人才高峰"(07一D一013)资助项目 D0I:10.390l/CJME.20l1.01.067 电火花加工中碎屑颗粒尺寸分布的统计学描述 贾振元郑新毅王福吉刘巍 f大连理工大学精密与特种加工教育部国家重点实验室大连116023) 摘要:电火花加工中,间隙碎屑作为放电产物与加工过程紧密联系.现 有研究主要是针对碎屑尺寸与表面形貌,去除率和加工稳定性之间的关 系进行探讨,关于碎屑尺寸的统计学分布研究有助于上述研究的开展, 但是目前还没得出清晰的结论.为得到碎屑颗粒尺寸的分布规律,采用 激光粒度测量仪结合扫描电镜来分析电火花加工的碎屑.首先采用加热 烘干方法来获得碎屑颗粒;然后通过扫描电镜的观测确定激光粒度仪的 扫描范围为0.5,100/.tm,并通过粒度仪在该范围内的扫描得到碎屑尺寸 的频率分布直方图和累积频率分布散点图;随后根据得到的频率分布直 方图的分布特性,选择对数正态分布,指数修正高斯(Exponentially modifiedGaussian,EMG),Weibull和Gama四个函数对直方图进行拟合; 最后根据拟合结果得到碎屑尺寸的分布规律.在自行设计的电火花机床 上进行不同放电参数的电火花加工试验,试验的加工条件为紫铜 材料 关于××同志的政审材料调查表环保先进个人材料国家普通话测试材料农民专业合作社注销四查四问剖析材料 电 极,45#钢工件以及去离子水工作液.试验结果表明,所有试验产生的 碎屑样品的尺寸都真实地服从Weibul1分布.碎屑尺寸分布规律的获得 对改进基于碎属尺寸建立的各种模型意义重大. 关键词:电火花加工碎屑颗粒测量尺寸分布曲线拟合 中图分类号:TG661 教育部博士点基金(20090041110031)和国家自然科学基金(50575033)资 助项目 DOI:l0.3901/CJME.20l1.O1.073 NiCr/NiSi薄膜热电偶测温刀具传感器动态标定 崔云先I1杨德顺贾颖曾其勇l孙宝元『 (1.大连交通大学机械工程学院大连116028; 2.大连理工大学精密与特种加工教育部重点实验室大连I16024) 3.中国计量学院质量与安全工程学院杭州310018; 摘要:目前高速切削加工中的温度测量方法主要采用自然热电偶,人工 196机械工程第47卷第1期 热电偶和红外辐射测温等方法,这些测量方法受到响应速度,切削条件 的限制,很难对切削区的瞬态变化温度进行准确测量.为解决上述问题, 针对高速加工中切削区温度的特点,采用双放电腔微波等离子体增强非 平衡磁控溅射方法,制备NiCr/NiSi薄膜热电偶以测定瞬态切削温度. 构建以Ultra-CFR短脉冲激光器作为激励热源的动态标定系统,测试在 4种采样频率下,不同热接点宽度时薄膜热电偶的时间常数,并建立一 维非稳态热传导模型,对薄膜热电偶动态性能进行理论分析.分析结果 表明,所研制的NiCr/NiSi薄膜热电偶能够比较准确地测量瞬态变化的 切削温度,减小镀膜层的厚度可明显提高薄膜热电偶的响应速度,热接 点面积对动态响应时间的影响很小.采用所建动态标定系统进行动态标 定试验,试验结果表明,采样频率大于50kHz可获得稳定的响应时间, 实测动态响应时间最小为O.042Ins.所作研究发展和完善了切削加工中 切削热和切削温度的测量方法与装置,为高速加工科研和生产中监控切 削热源和切削温度提供了切实可行的方法和手段. 关键词:薄膜热电偶切削温度传感器动态标定一维非稳态热传导 响应时间 中图分类号:TP212.11 国家自然科学基金(50775210),辽宁省自然科学基金(20062143)和辽宁省 教育厅高校科技计划(05L023)资助项目 DOl:10.390l/CJME.20l1.01.078 微型管件液压成形晶体力学有限元模拟 庄蔚敏'WANGShiwenBALINTDaniel2LINJianguo (1.吉林大学汽车动态模拟国家重点实验室长春130025; 2.帝国理工大学机械工程学院伦敦SW72AZ英国) 摘要:液压成形的微型管件广泛应用于医疗和微型电子设备,但其成形 过程中的局部管壁厚度颈缩问题很难控制.目前,在传统宏观力学有限 元法中缺少对材料微观结构的分析,因此无法对微型零件在成形过程中 微观组织结构的变化和局部颈缩进行分析研究.针对这一问题,建立晶 体力学有限元分析(Crystalplasticityfinffeelement.CPFE)系统分析微型 零件的成形,模拟零件成形过程中的重要变形特征.基于Voronoi网格 和概率理论,建立虚拟晶粒生成系统(VirtualGRAIN,VGRAIN),材料晶 粒的物理参数符合伽马分布,通过系统的界面可以定义材料的不同属 性,生成的具有微观组织形态的模型直接读入ABAQUS软件并划分网 格.研究建立一个平面应力CPFE模型,用于模拟微型管件在液压成形 过程中的壁厚颈缩和涨裂等特征.试件的晶粒和晶粒方向应用vGRAIN 系统自动生成.将一套晶体力学方程以子程序的形式即VUMAT,应用 于ABAQUS.最后研究基于CPFE模拟技术的相同试件在不同微观结构 形式和不同变形条件下的管件壁厚颈缩.研究结果表明,材料的晶粒大 小和方向的随机性导致了管件壁厚颈缩发生位置的不确定性.所做研究 为预测管件壁厚颈缩发生提供了有效方法. 关键词:微观力学模拟微型成形液压成形 中图分类号:TBI25 欧洲第六框架项目"微型零件制造系统集成"资助项目 Dol:l0.3901/CJME.20l1.01.084 评估焊点模型在白车身结构动态 特性分析中的有效性 梁建永梁军方国东潘自民李伟 (哈尔滨工业大学航天学院哈尔滨150001) 摘要:在汽车白车身的有限元分析中,焊点模型使用得非常普遍,主要 用来预测汽车白车身的静态,动态,耐久和其他方面的特性,但是很少 对这些焊点模型在车身结构动态分析中的有效性进行评估.创新性地提 出误差函数和偏差函数两个目标函数用来评价在白车身结构动态分析 中,焊点模型的有效性和精确性.对白车身上两平板焊接结构(Two-panel structure)和典型断面结构(Double—hatstructure)两个典型结构进行了模态 分析,并由此求得目标函数值.然后基于目标函数值,对各个焊点模型 的有效性进行评估.通过模态分析发现ACM2和CWELD模型对这两个 典型结构的预测比较准确,因此这两模型更适用于自车身结构的动态分 析为了验证ACM2和CWELD模型的准确性,又对一个典型的白车身 结构进行了模态分析,进一步证明了此结论.利用两个目标函数所建立 的评估方法能给焊点模型应用在白车身结构的动态分析中的适用性提 供指导,并且能进一步对多种焊点模型在有限元中静态,动态和其他分 析中应用的有效性进行评估. 关键词:焊点模型结构动态分析模态分析两平板焊点结构 典型断面结构白车身 中图分类号:U463.8 国家自然科学基金(1O772060)和黑龙江省杰出青年~0C2006.13)资助 项目 DOI:10.3901/CJME.2011.01.O9l 单片湿式离合器带排转矩试验及数学模型 苑士华彭增雄荆崇波 (北京理工大学车辆传动国家重点实验室北京100081) 摘要:减小带排转矩是提高车辆传动效率重要潜力的途径之一.由于对 离合器间隙内流型描述比较困难,现有数学模型不能准确预测油膜分离 后带排转矩的减小.传统带排转矩模型中离合器间隙内的流型为层流并 且充满油膜,而在后续的等效圆周角模型中,由于离心力的作用油膜开 始分离,但该模型仍然基于油液充满离合器间隙.因此导致了预测数据 与试验数据的误差.为解决上述问题,希望通过试验验证建立一种准确 的带排转矩数学模型.搭建单片湿式离合器带排转矩试验装置进行带排 转矩测试,采用高速摄像机通过透明石英盘记录油液流型.进行离合器 间隙的流型可视化测试,进而评估油膜分离特性.可视化测试结果表明, 油膜的分离从外径向内径延伸,油膜分离后,流液只附着在旋转盘径向 流动;同时,由于油液与静止盘的接触面积减少,油膜分离后带排转矩 迅速减小.基于层流的假设,建立湿式离合器间隙油液流动的三维 Navier-Stokes方程,推导油液流动的径向,周向压力分布和速度分布. 对所建模型进行分析后表明,在给定润滑流量情况下,油液离心力使油 液径向加速是导致油膜分离的根本原因,油膜分离转速点对应离合器峰 值带排转矩.在可视化流型观察结果的基础上,提出一种油膜分离后的 流型描述方法.模型预测的带排转矩与上述测试结果吻合.所提模型提 高了带排转矩的预测精度,为后续模型的发展奠定了基础. 关键词:湿式离合器带排转矩数学模型层流' 中图分类号:12463.211 总装备部武器装备预先研究资助项目(40402060102) DOI:l0.3901/CJME.20l1.01.098 用于防抱死制动系统测试台架的 低成本硬件在环仿真装置开发 张为,丁能跟陈默然余贵珍徐向阳 f1.北京航空航天大学交通科学与工程学院北京100191: 2.中国交通运输部科学研究院北京100029) 摘要:目前防抱死制动系统(Anti—lockedbrakingsystem,AaS)的测试主要 依赖于大量的道路试验.ABS设计,测试及电子控制单元(Electronic controlunits.ECC)标定的另外一个验证手段是采用ABS硬件在环仿真 (Hardware.in.the.1oopsimulmion.mLS)装置,而且用HILS装置替代部分 道路试验效率会更高.大多数ABSHILS装置采用昂贵的数字信号处理 硬件和专用软件,但不能提供真实的轮速信号,因此只能测试与轮速相 关的部分故障防护功能.为解决上述问题,开发一种可用于ABS防抱 死制动性能验证和ECU控制参数标定的低成本ABSHILS试验台架. 该台架采用真实的齿圈和轮速传感器,其突出优点是可以测试与轮速相 关的全部故障防护功能.采用考虑了纵向载荷转移的5自由度车辆模型 计算轮胎力,轮速和车速.四路轮速各采用一个由伺服电动机带动齿圈 实现的轮速生成装置,这个装置具有足够快的动态响应能力,可以模拟 出在极低附着路面上紧急制动时轮速的急剧变化.采用所开发的HILS 试验台架在各种附着系数路面条件下进行制动仿真试验,试验结果表明 所开发的HILS试验台架可以用来测试ABS的防抱死制动性能和部分故 障防护功能,还可用于ABS的耐久性测试,标定及不同ECU间的比对 测试所开发的试验台架不仅成本较低,而且可以用来检验与轮速相关 2011年1月 ((CHINESEJOURNALOFMECHANICALENGINEERING))(中国机械工程) 2011年第24卷第1期目次,摘要197 的ECU设计及其全部故障防护功能,为汽车ABS系统研发提供了一个 快速高效的测试和验证平台. 关键词:硬件在环仿真防抱死制动系统电控单元 中图分类号:U461.1 国家自然科学基金(50908008)~H国家高技术研究发展计划(863计划, 2009AA11Z216)资助项目 DoI:10.390l/CJME.2011.01.105 基于分步优化的板形标准曲线制定方法和 补偿模型 孙亚波刘宏民彭艳 f1.燕山大学轧制设备及成套技术教育部 工程研究中心秦皇岛066004; 2.燕山大学亚稳材料制备技术与科学国家 重点实验室秦皇岛066004) 摘要:目前对板形标准曲线的研究很少,只停留在一般的概念和生产经 验描述上,缺乏深入的理论分析,没有提出具体的确定板形标准曲线模 型的原理,方法和步骤,无法应用于工业生产.因此,板形标准曲线研 究是板形基础理论研究中最薄弱,最欠缺的环节.针对上述问题,在作 者提出的板带轧机板形标准曲线理论计算方法的基础上,将板形判别模 型和板形预报模型分开独立计算,通过分步优化得到基本板形标准曲线 和出口厚度横向分布曲线,避免了原来的联立迭代计算,提高了计算速 度和稳定性.建立带钢横向温差补偿模型,检测辊挠度和带钢卷形补偿 模型,对基本板形标准曲线给予补偿,形成比较完善的板形标准曲线理 论制定方法.以某1220mnl五机架带钢冷连轧机为例进行仿真计算, 仿真和计算结果验证了确定板形标准曲线模型的原理,方法和步骤的正 确性和可行性,以及理论分析计算的正确性.所提带钢冷连轧机轧制过 程制定扳形标准曲线的新思路和方法,发展了板形标准曲线理论和模 型,提高了带钢冷连轧机轧制过程中板形控制的质量和效率. 关键词:板带轧制板形凸度板形标准曲线分步优化补偿模型 中图分类号:TG333 国家高技术研究发展计~tJ(863计划,2009AA04ZI43),国家科技支撑 计划课题(2007BAF02BlO)和河北省自然科学基金(E2006001038)资助 项目 D0I:10.3901/CJME.2011.01.1l3 无缝钢管轧机电液伺服压下系统的 建模,仿真及试验 许小庆权龙李斌-郭继保z (1.太原理工大学机械电子工程研究所太原030024; 2.太原通泽重工有限公司太原030032) 摘要:目前国外企业在无缝钢管轧机中已普遍采用电液伺服压下系统,而 国内生产的无缝钢管轧机则主要采用机械压下方式,其最大缺点是一旦过 载,轧辊容易抱死.为成功设计国内首套双辊4缸,6机架电液压下无缝 钢管连轧机组,建立了可模拟无缝钢管轧机工作过程的试验系统,并采用 AMESim仿真软件建立该系统的数字仿真模型.利用所建模型和试验系统 进行压下活塞位移对冲击载荷的响应分析,通过比较数字仿真和试验结果 验证了所建模型的准确性.为了提高轧制系统在大负载扰动F的定位精 度,提出基于伺服阀压力增益特性的负载扰动前馈补偿和抗积分饱和复合 控制方案,并对该方案进行数字仿真和试验测试.仿真结果表明,在无静 差前提下,该方案将负载扰动下的轧辊位置动态响应时间从O.65S缩短到 了0.2S以下,与试验测试结果一致.为l『提高系统的动态刚度及产品成 材率,提出基于油液压缩效应的动态位置误差流量前馈补偿控制策略,并 对其进行试验测试,试验中该控制策略将冲击载荷造成的动态位置偏差减 小到25%以下,从而验证了该控制策略的有效性.将所建模型应用到双 辊4缸轧机压下系统,考虑轧机变形,应用上述控制策略预测了多辊轧机 压下系统实际咬钢过程的动态性能和控制精度.所做研究为设计无缝钢管 轧机电液伺服压下系统提供了理论和试验依据. 关键词:钢管轧机伺服系统数字仿真负载刚度 中图分类号:TG332 国家自然科学基金(50575156)和高等学校博士学科点专项基金 f20070112007)资助项目 D0I:10.3901/CJME.2011.01.121 高压气动压力控制装置同心环形 缝隙一可控压力特性 王宣银徐志鹏 (浙江大学流体传动及控制国家重点实验室杭州310027) 摘要:高压化是气动领域一个重要的发展方向,因为它不仅能够改善气 动系统的动态特性,还能减小元件的尺寸和安装空间.高压气体因为其 高能量密度和瞬间膨胀性等优点已经在很多领域得到广泛应用,然而目 前对高压气动系统的系统性研究还不够,特别在很重要的压力特性方 面.在某超高压气动系统中,要求对…个存在固定间隙的容腔进行大范 围压力控制,针对该系统高压力,小流量的需要设计一种单级比例式滑 阀.首先介绍压力控制装置以及压力阀的工作原理与结构;然后建立上 述高压气动装置的数学模型,对该装置的压力控制范围进行仿真分析, 详细研究压力阀和被控容腔的配合间隙等不确定因素对于可控压力的 影响;最后搭建该高压气动装置的试验系统,进行可控压力以及阶跃响 应试验.仿真和试验结果表明,所设计的压力阀能够较好地满足要求. 所提间隙推定办法对于间接测量加工问隙等有一定的参考价值. 关键词:高压气动同心环形缝隙可控压力滑阀泄漏 中图分类号:TH138.52 国家自然科学基金资助项目(50575202) DOI:10.3901/CJME-2011.01.127 圆锥凸轮轮廓线展开方法 陈俊华,辛勇 fl_南昌大学机电工程学院南昌330029; 2.浙江大学宁波理工学院宁波315100) 摘要:圆锥凸轮机构广泛应用于机械设备的各个领域,但常用的圆锥凸 轮平面展开法在设计过程中,错误地用从动件轴线偏离圆锥凸轮主母线 的直线距离取代了对应的圆锥凸轮上圆弧的展开长度,产生了较大的设 计误差.而HSIEH等学者用解析法得出的解析式有较高的精度,却又 过于复杂,无法实际应用.针对常用圆锥凸轮轮廓线在展开过程中产生 的误差,提出了用附加偏离角的方法对圆锥凸轮轮廓线的展开进行了修 正,消除了现有设计中存在的误差.应用从动件运动轨迹的3D展开的 新方法,构建了圆锥凸轮从动件运动轨迹的三维表达式,并依据圆锥凸 轮的空间几何关系,推导出圆锥凸轮轮廓展开线的平面极坐标曲线方 程.对按正弦加速规律变化的圆锥凸轮机构轮廓线进行实例设计,根据 极坐标曲线方程及运动规律函数表达式,用MATLAB软件求解曲线方 程的坐标值,在AutoCAD软件中生成圆锥凸轮轮廓展开线,可得到满 足运动规律要求的轮廓线在直角坐标系的展开图.所提方法设计过程简 洁,直观,易于实现,掌握,且能避免传统设计误差,是一种高精度摆 动从动件圆锥凸轮轮廓展开线设计的新方法. 关键词:摆动从动件圆锥凸轮3D展开极坐标曲线方程 中图分类号:TH122 国家自然科学基金(50645032),浙江省自然科学基金fY105686)和宁波市 自然科学基金(2008A610038)资助项目 DOI:10.3901/CJME.2O11.O1.133 Stewart平台的奇异轨迹分析与应用 马建明黄其涛熊海国韩俊伟 (哈尔滨工业大学机器人技术与系统国家重点实验室哈尔滨15ooo1) 摘要:6自由度并联机构,尤其是Stewart平台的雅克比矩阵比较复杂, 直接利用雅克比矩阵行列式是否等于零对其进行奇异性分析有很大困 难.很多学者目前仍在寻求解决该问题的途径,但均未找到简单有效的 方法.对Stewart平台的运动学进行了简要分析,利用速度方程得到了 系统的速度雅可比矩阵,在传统的对奇异类型分类的基础上,对第H类 奇异(正解奇异)进行重点研究.将Stewart平台6个位姿变量中的任意3 个设为常数,得到Stewart平台含有另外3个位姿变量的第1I类奇异轨 198机械工程第47卷第1期 迹表达式.利用得到的奇异轨迹表达式将Stewart平台的奇异轨迹表示 在3维空间中,并通过实例验证了所提出方法的正确性和有效性.最后, 应用所提出的方法对一个电动Stewart平台的任务工作空间和可达工作 空间进行了奇异性分析.因此,利用所提出的方法通过绘制奇异轨迹图 即可非常容易地识别一个Stewart平台在给定工作空间中是否存在奇异 位形,并且确定是否可以避让存在的奇异位形,为Stewart平台的设计 和使用提供了理论依据,对其轨迹规划和控制同样具有重要意义. 关键词:并联机构Stewart平台雅可比矩阵奇异轨迹工作空间 中图分类号:TP242.2 教育部新世纪优秀人才支持计划资助项目(NCET.04.0325) DOI:l0.3901/CJME.2011.O1.141 考虑人体生物力学特征的自行车车架参数优化设计 项忠霞徐瑞芬卜研吴小凡 (1.天津大学机械工程学院天津300072; 2.广东工业大学机械电子工程学院广州510006) 摘要:随着技术进步和市场需求的变化,中高档的自行车产品向着小批 量,多品种,客户化定制的方向发展,因此在设计产品时应充分考虑人 的因素.但在目前的自行车设计中,没有考虑骑行者的特征参数,因此很 难实现自行车的客户化定制设计.自行车车架的设计是自行车设计中最 重要的内容,将自行车的鞍座,车把和中轴之间的相对位置定义为自行 车的三支点,它们是自行车车架设计的主要参数,传统设计方法中,这 些参数仅与自行车的型号有关借助动力学仿真技术,基于运动生物力 学原理,并结合人机工程学理论知识,探讨了考虑骑行者特征参数的自 行车三支点位置设计方法.首先针对一个特定的骑行者,建立人一自行 车系统仿真模型并采用均匀设计法进行试验规划.然后借助人一自行车 系统仿真试验和回归分析方法,建立了自行车三支点位置参数与人体下 肢肌肉应力平方和之间的数学模型,并以人体下肢肌肉应力平方和最小 为目标函数进行优化,得到了适合该骑行者的最佳自行车三支点位置. 最后按照相同的设计流程,得到了一系列适合不同身高骑行者的最佳三 支点位置参数,同样采用回归分析的方法,建立了人体身高与最佳自行 车三支点位置参数之间的函数关系.考虑人体生物力学的自行车设计可 以分为以下3个主要步骤:第一步,确定自行车车架三支点的位置;第 二步,设计车架几何结构并进行强度分析;最后一步,选择合适的自行 车零件进行装配.考虑人体生物力学的自行车设计改变了传统的自行车 设计不考虑人的因素的方法,实现了自行车的客户化定制设计. 关键词:自行车设计生物力学肌肉疲劳人体特征参数 中图分类号:U483TP391 天津市科技发展计划(043186211)和天津大学天津市先进制造技术与装备 重点实验室开放课题资助项目 DOI:10.390I/CJME.20l1.01.146 螺旋槽干气密封微尺度效应的数值分析 王兵,张会强, (1.清华大学航天航空学院北京100084; 2.清华大学北京市3E能源重点实验室北京100084) 摘要:作为一种非接触式密封技术,干气密封在不同工业部门已有广泛应 用.螺旋槽干气密封利用流体动压效应使得泵入或者泵出的气体减速在两 密封端面之间形成高压气膜,从而同时实现密封和润滑作用.然而即使实 际中的螺旋槽和气膜厚度都处于微米尺度,微尺度效应及其对密封性能影 响的研究也尚未得到足够重视.针对上述问题,利用求解修正的雷诺方程 数值研究微尺度效应对螺旋槽密封特性的影响.雷诺方程采用二阶精度格 式的有限差分方法离散,并采用逐次超松弛迭代法求解离散方程.研究中 密封气膜内的克努森数随着气膜厚度和密封压力在0.005,-0.120范围内变 化.数值研究结果表明,气膜内的平均压力以及密封气体的泄漏量由于微 尺度效应而增大,这使得开启力增大,气膜刚性显着降低.但对于摩擦扭 矩和功耗,即使在低密封压力和低转速条件下也都基本并且保持不变.最 后对不同转速下的密封性能参数进行讨论分析.所做研究明确了螺旋槽干 气密封中的微尺度效应及其对密封性能的影响,对于改进工作在滑移流区 的干气密封系统的工程设计具有指导意义. 关键词:微尺度效应螺旋槽干气密封数值分析雷诺方程 中图分类号:TB42 国家教育部留学回国人员科研启动基金资助项目 D0I:10.3901/CJME.2011.O1.154 添加有纳米二氧化钛的Kevlar/PTFE混合织物增 强型酚醛树脂基复合材料的摩擦学性能 杨育林'黄世军祖大磊张瑞军齐效文. (1.燕山大学极端条件下机械结构与材料科学国防 重点学科实验室秦皇岛066004: 2.燕山大学亚稳材料制备技术与科学国家 重点实验室秦皇岛066004) 摘要:聚四氟乙烯(Kevlar/PTFE)织物增强型复合材料可以作为自润滑轴 承的自润滑衬垫众多研究结果表明纳米颗粒可以改善聚合物基复合材 料的摩擦学性能,但是到目前为止,关于纳米颗粒对可以用作自润滑衬 垫的织物增强型复合材料摩擦磨损性能的影响的研究还不多见.因此, 为了探索一条能够明显提高这种复合材料摩擦学性能的技术方法,在环 一 块摩擦磨损试验机上进行含有纳米二氧化钛的Kevlar/PTFE织物增强 型复合材料的摩擦磨损性能试验,应用扫描电子显微镜对复合材料和对 偶面的磨损表面进行观察分析.在万能材料试验机上进行纳米二氧化钛 对这种复合材料拉伸强度影响的试验.试验结果显示:添加适量的纳米 二氧化钛颗粒能够改善复合材料的抗磨性能和拉伸强度,同时可以降低 复合材料的摩擦因数,使磨损量更快趋于平稳;复合材料的塑性变形和 微切割是其主要的磨损机制;在摩擦过程中,复合材料磨损表面会形成 一 层润滑覆盖层,这一润滑覆盖层对复合材料的摩擦学性能有着重要的 影响,同时纳米二氧化钛的添加会影响润滑覆盖层的形成过程和性质. 通过研究纳米二氧化钛对Kevlar/PTFE复合材料的摩擦磨损性能的影 响,特别是对复合材料磨损表面演化过程的影响,为进一步研究纳米颗 粒对织物增强型复合材料摩擦学性能的影响机理奠定了基础,同时也探 索了一种改善织物增强型复合材料摩擦磨损性能的技术方法. 关键词:Kevlar/PTFE织物增强型复合材料自润滑衬垫 纳米二氧化钛摩擦磨损润滑覆盖层 中图分类号:TH117.1 DoI:l0.390I/CJME.20l1.01.16O 铝合金夹杂物评估的新方法——电化学表征法 许征兵邹勇志曾建民 (西北工业大学凝固技术国家重点实验室西安710072) 摘要:夹杂物的存在严重影响铝合金铸件的性能,严重时将引起产品的 报废.铸造工作者对铝合金夹杂物展开了较多研究,提出了很多夹杂物 的评估方法,但目前的方法大多比较费时且设备昂贵,不利于推广.根 据合金性能对夹杂物的敏感性,力图构建一种新的夹杂物表征途径.采 用添加铝屑的方法向铝熔体中引入夹杂物,制备出不同夹杂物含量的试 样.对含夹杂物的组织进行了显微观察,在图像分析仪中设置不同的灰 度阈值,对夹杂物进行自动识别,并分析了含量.图像分析表明,夹杂 物的存在严重影响合金基体连续性,随着铝屑增加,夹杂物面积分数增 大.在25?条件下,3.5wt%氯化钠中性溶液中对材料分别进行了微极 化和强极化测量,得到了材料的电化学参数:线性极化电阻凰,腐蚀电 位,腐蚀电流密度.极化测量结果表明,随着夹杂物含量的增加, 材料的线性极化电阻增加,腐蚀电位向负方向移动,腐蚀电流密度增加. 对夹杂物面积分数与腐蚀电流密度?