2004年, 第40卷, 第2期 
刊出日期:2004-02-15
  

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    论文
  • 王祖温;郭晓晨;包钢;李军
    . 2004, 40(2): 1-4.
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    根据可压缩流N-S方程,利用Spalart-Allmaras(简称S-A)湍流模式和有限体积法,并采用四面体非结构网格,对不同阀口开度和接口管径的换向阀进行数值模拟,计算结果与试验吻合较好。通过对流场结构的分析表明,改变阀口开度,可以提高阀的音速流导和临界压力比的值;给出不同接口管径对流量特性的影响;分析得出换向阀流道结构参数的设计方法。研究结果对设计低能耗的气动换向阀具有指导意义。
  • 金学松;温泽峰;张卫华
    . 2004, 40(2): 5-11.
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    利用非Hertz滚动接触理论分析计算了磨耗型轮对、锥型轮对与钢轨之间滚动接触斑的作用力分布。再利用弹性力学中Bossinesq-Cerruti力/位移计算公式并借助 Gauss数值积分方法,确定了两种型面轮轨滚动接触时体内的弹性位移、应变和应力的分布情况。数据结果为轮轨型面优化设计和轨底坡的设计提供了重要的参考依据。
  • 赵永生;郑魁敬;李秦川;田小静
    . 2004, 40(2): 12-16.
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    介绍了一种新型的5-UPS/PRPU 5自由度并联机床,定平台通过五个结构完全相同的驱动分支UPS分支以一个约束分支PRPU分支与动平台相连接。该机床可以实现三维移动和两维转动,PRPU分支关节变量反映了动平台位姿,为实现闭环控制提供了条件。通过对其运动学进行分析和计算,确定了中间分支对动平台的约束运动,建立了该机床的运动学反解方程和雅可比矩阵,并通过机床样机试验验证了理论分析的正确性。
  • 潘存海;李俊岳;李桓;杨运强;牛永
    . 2004, 40(2): 17-20.
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    利用同步采集系统采集了脉冲熔化极氩弧焊(P-MGAW)熔滴过渡过程的电信息和光谱信息。在反映熔滴过渡特征方面,光谱信息变化最为显著,信号强度变化占总强度的47.5%。电弧光谱信息中具有焊丝端头熔化、熔滴长大、缩颈和分离等过程的明显特征。采用Daubechies和Symlets离散小波分别分析了P-MGAW熔滴过渡过程的电信息和光谱信息后发现:电信息和光谱信息在高频细节分量中包含完全对应的熔滴分离特征信息,同时还含有熔滴过渡过程的其他细节特征。
  • 吴振顺;肖原;赖海江
    . 2004, 40(2): 21-24.
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    提高系统鲁棒性是自适应控制系统亟待解决的控制问题,根据 控制理论,构成 变换的复合误差反馈数字自适应控制器,并应用于电液伺服系统中,通过大量的仿真试验研究,说明这种控制方法具有较高的鲁棒性和较强的适应性。
  • 吴晓铃;甘学辉;侯东海
    . 2004, 40(2): 25-29.
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    利用幂律流体的本构方程建立了幂律流体在斜齿齿轮泵轴向间隙中的泄漏模型,并得到了最佳轴向间隙的隐函数式及轴向摩擦功率,同时给出实例并进行了数值计算。研究结果为聚合物齿轮泵的间隙优化设计及功率特性提供了重要的理论依据。
  • 纪杨建;谭建荣;伊国栋;冯毅雄
    . 2004, 40(2): 30-36.
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    设计方案重用一直是方案设计领域中的难题,主要原因在于计算机不擅长处理方案设计过程中的抽象信息和无法实现设计方案的形式化表达。针对上述问题,在分析了大量设计语义后建立了设计语义元表,并通过语义元之间的挂靠操作实现了抽象设计语义的具体化表达。在此基础上,通过建立方案树与/或关系运算规则实现了方案设计过程的形式化和设计结果的形式化。由于形式化的方案设计结果不仅表达了方案设计的原理解,而且隐含了方案设计的过程信息,因此较好地实现了对已有设计方案的多层次重用。上述理论和方法已经在DDMS (Drawing,design and management system)系统中实现。
  • 宋黎;杨坚;曹惟庆
    . 2004, 40(2): 37-41.
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    提出了运动链型综合的组合法。利用已知的闭式运动链和开式链,通过开式链上的连接铰链将闭式运动链和开式链组合起来,从而形成新的构件数较多的运动链型。同时提出了型综合组合法的基本算法。研究表明,该方法通过递推可以得到完整的运动链的各种类型,也可以选定已知闭链和开链进行组合,得到给定构件数和其他条件的部分运动链类型,具有综合过程简便、直观性好和便于计算机处理等特点。
  • 花银群;杨继昌;杨兴华;蔡兰;张永康
    . 2004, 40(2): 42-44.
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    将45钢激光淬火强化处理区域再进行激光冲击强化处理。处理结果表明:复合强化处理后的45钢与经激光淬火强化处理区域相比,其硬度和耐磨性能都得到了很大提高,其中,硬度提高了15%,耐磨性提高了100%,尤其是材料内部残余应力全部变成了残余压应力。
  • 王德伦;王淑芬;张保印
    . 2004, 40(2): 45-49.
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    给出了球面运动刚体上具有二次鞍点意义的近似圆点的定义,提出了球面曲线的自适应圆弧拟合方法,把实现给定函数关系的球面机构综合转化为球面上曲线的自适应圆弧拟合逼近问题,建立了球面运动近似函数综合的数学模型和鞍点规划求解方法,由此在理论上阐明了球面四杆机构近似运动综合问题存在最优近似解和收敛性算法。为了克服初始值选取和获得全局最优解等困难,采用了遗传算法的思想,算例表明可行有效。
  • 贺晓霞;高钟毓;李树文;孙新民
    . 2004, 40(2): 50-54.
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    利用面阵CCD和PCI图像卡,将转子上一固定标志点转化为图像中局部特征的亮度并用数字图像处理技术提取标志点的位置从而记录转子摆动过程,以转子的运动方程为状态方程,建立最优估计模型对采集得到的摆动轨迹进行辨识,得到了转子的不平衡量。对测量系统进行的误差分析及试验结果证明整个测量装置具有可自动测量、测量时间短和测量精度高的优点。
  • 任永强;杨建国
    . 2004, 40(2): 55-59.
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    五轴数控机床具有3个移动副和2个转动副,能对复杂曲面实现高精度加工,然而其误差补偿运动却比较复杂,因为其各运动副的误差补偿运动量与刀具和工件间的误差值(位置及方向误差)间存在一定的耦合关系。通过分析五轴机床的运动特点,用齐次坐标变换的方法建立了各运动副坐标系间的变换矩阵。基于小误差补偿运动假设,分析了误差运动和补偿运动间的相互关系,对五轴机床各运动副的位置及方向误差补偿运动进行了解耦,建立了可以进行空间五个误差补偿量计算的数学模型,为五轴机床的误差实时补偿提供了理论基础。
  • 薛家祥;易志平;方平;贾林
    . 2004, 40(2): 60-63.
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    主要介绍基于Windows9.x操作系统、工控机和PCL1800数据采集卡,并利用VC++6.0通过编程实现焊接过程电信号的虚拟分析仪。该仪器将数据采集、数据分析以具有3D立体感的直观界面形象显示在计算机屏幕上。针对CO2焊的电信号,利用电流、电压概率密度分布图和U-I图来提取焊接过程稳定性的特征信息;并对该虚拟分析仪在点焊中的应用进行了试验。试验结果表明该系统功能完善、分析适应能力强且性能稳定。
  • 胡旭晓;杨克己;台宪青
    . 2004, 40(2): 64-67.
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    在充分考虑周围环境影响被控对象的基础上,建立具有纯时滞的温度控制数学模型,并提出逐级递推式超精密温度控制策略。当环境温度变化6 ℃时,采用提出的控制策略进行试验及仿真研究,被控对象试验及仿真的控制精度分别达到±0.01 ℃和±0.002 ℃。
  • 王文先;霍立兴;张玉凤;王东坡
    . 2004, 40(2): 68-72.
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    在焊接接头疲劳试验的基础上,首次提出了用于提高焊接接头疲劳性能的低相变点焊条焊趾熔修技术。采用低相变点焊条LTTE和普通焊条E5015,分别对非承载十字接头和纵向环绕角焊缝接头实施焊趾熔修,进行疲劳性能对比,并与该两种形式接头的全LTTE焊缝接头疲劳性能进行比较。结果表明:相对于普通焊条E5015接头,低相变点焊条LTTE焊趾熔修技术可以有效地提高焊接接头的疲劳性能,其疲劳强度达到全LTTE焊缝接头的疲劳强度。这一技术降低了LTTE焊条的使用成本,为低相变点焊条在工程实践中的推广应用提供了一条有效途径。
  • 仲武;陈云飞
    . 2004, 40(2): 73-77.
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    利用电渗流(EOF:Electroosmotic flow)机理制作出的微泵,以其体积小、噪声低、易于控制和结构简单等优点,在药物输送、生化合成及微机电系统(MEMS)中得到了广泛的应用。以实现CPU的温度控制为目标,对电渗流泵的控制及速度、压力间的关系进行了分析。应用无网格法(Meshless/meshfree)对Laplace方程、Poisson-Boltzmann方程、Navier-Stokes方程进行数值求解。数学模型不仅可以仿真几何形状简单的直管内微流体的驱动过程,也可以仿真几何形状复杂、ζ电势较大条件下的微流体的流动情况,为电渗流泵的设计提供了仿真模型。主要讨论通过改变外加垂直电势和ζ电势,实现对电渗流泵的控制以及电渗流泵所能承受的背压问题。
  • 秦大同;舒红;胡建军;胡明辉
    . 2004, 40(2): 78-82.
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    介绍了采用起动机/发电机/电动机一体化技术的ISG(Integrated starter/generator)型混合动力汽车动力传动系统结构及控制策略,建立了装备双模式无级变速传动系统的ISG型混合动力汽车起步加速过程的动力学模型,并进行了计算机仿真。提出了轻度混合动力汽车动力系统的匹配设计方法,分析了电动机峰值功率、启动转矩和发动机启动转速对整车动力性能和传动系统转矩响应的影响,为轻度混合动力汽车总体设计提供了理论依据。
  • 张松;艾兴;赵军
    . 2004, 40(2): 83-86,9.
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    随着切削速度的不断提高,对主轴/刀具联结的静、动态特性要求越来越高。传统的设计法不仅设计周期长,而且设计质量难以保证,已不适应新产品的研制开发需要。利用参数化有限元法完成高速旋转下的主轴/刀具联结的力学模型的建立和分析,并通过非线性二次规划法对其进行优化,不仅可以提高设计质量,而且可以大大缩短设计周期。研究结果表明,对于多约束优化问题,利用该算法可以较好地获得全局最优解,结构参数优化合理,能够满足工程实际应用的需要。
  • 朱斌;江平宇;苏建宁
    . 2004, 40(2): 87-91.
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    在基本功能满足的前提下,顾客对产品的感性认识往往是其选择产品的主要依据。提出了一种基于顾客对产品感性认识进行产品平台参数与个性参数辨识的新方法。该方法能使设计人员理解设计参数对顾客喜好的敏感程度,为设计人员准确理解顾客需求提供了理论依据。并以自行车车架为例进行说明。
  • 张永军;王乘;张祖勋;张剑清
    . 2004, 40(2): 92-95.
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    提出一种基于物方直接解的圆匹配与重建方法,建立了灰度影像与空间圆参数间的函数关系,根据已知的相片内外方位元素及空间圆参数的初值,利用直线段最小二乘模板匹配方法直接获取空间圆的参数。系统论述了基于物方直接解和直线段最小二乘模板匹配方法进行空间圆匹配与重建的数学模型。实际图像数据的试验结果表明,本算法具有较高的重建精度。
  • 冯春;陈永
    . 2004, 40(2): 96-101.
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    牛顿优化技术是重要的一维及多维优化迭代技术,其迭代本身对初始点非常敏感,该敏感区是牛顿优化技术所构成的非线性离散动力系统Julia集,提出一种寻找牛顿优化迭代函数的Julia点的求解方法,利用非线性离散动力系统在其Julia集出现混沌分形现象的特点,提出一种基于牛顿优化技术的全局优化新方法,数值试验表明了该方法的有效性和正确性。
  • 许伯彦;梁夫友;蔡少娌
    . 2004, 40(2): 102-107.
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    首先采用多维数值模拟的方法解析了从天然气喷射阀喷出的突发天然气喷流的发展过程,并由纹影试验验证了这个数值解析方法的可行性。在此基础上,解析了单进气阀和双进气阀发动机进气歧管内天然气的喷射和反射过程。结果表明,大量天然气与进气阀冲突后向进气歧管入口方向反射并造成进气阀附近气体压力升高;若进气歧管较短时,天然气—空气混合气反射到歧管入口并造成各缸混合气分配不均匀是完全可能的;即使较长的进气歧管时,由于发火顺序不同,各缸间的进气干涉程度也不一样,这将引起各缸实际的进气充量发生 变化。
  • 孔繁森;王宇;于骏一
    . 2004, 40(2): 108-111.
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    基于切削试验探讨颤振征兆早期识别的模糊信息融合方法。试验中在同一个测量区内使用了功率传感器和加速度传感器,利用模糊数学与Dempster-Shafer证据论相结合的方法对两种传感器信息进行了分析融合,对切削状态进行了描述。试验证实:利用证据理论与模糊推理相结合的信息融合方法进行颤振征兆的早期模糊识别得出的目标切削状态的隶属度介于单一征兆隶属度之间,对过于敏感的传感器,会考虑其他传感器的信息予以修正,降低其评价隶属度;对于不敏感传感器,会考虑其他传感器的信息予以补偿。这种方法弥补了最大隶属度原则的缺陷,即在模糊推理中,系统对某一状态的隶属程度实际上是由模式特征集中贡献最大的那个特征决定的,而没有用到其他特征提供的信息,这说明证据理论与模糊推理相结合的信息融合方法在进行颤振征兆早期识别时具有更高的可靠度。
  • 于飞;陈心昭;陈剑
    . 2004, 40(2): 112-116.
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    提出单全息面分离声场技术,突破以往近场声全息(NAH)和基于声强测量的宽带声全息(BAHIM)的应用局限。它们的局限在于:全息面一侧的声场必须是自由声场,即要求所有的声源仅能位于全息面的另一侧;而在工业测量的情况下,这个要求是很难达到的。提出的声场分离技术,利用全息面上微粒法向振速的叠加原理和波数域的Euler公式,建立起在波数域内的声场分离公式,然后通过二维逆Fourier变换,便得到了全息面一侧声源所产生的声压,从而达到声场分离的目的。原理的推导理论上论证该技术正确性,数值仿真显示了该技术的可行性和有效性。
  • 刘荷辉;虞钢
    . 2004, 40(2): 117-120.
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    基于贝塞尔方法提出了针对自由曲面的自适应测量算法,并与传统测量方法进行了对比。在对自适应测量数据的处理中,提出了一种新的基于离散点三角剖分的测球半径三维补偿算法。通过仿真和试验验证,上述算法已成功应用于集成化柔性激光加工系统中。
  • 周丹晨;殷国富
    . 2004, 40(2): 121-126.
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    为实现制造资源的共享和技术资源的优势互补,提出了构建基于Internet的有限元分析服务网的技术方案,以求将分散在不同地域的制造企业和FEA服务商有机地联系和整合在一起,为客户提供快捷、便利和可靠的高水平FEA远程技术服务,促进中小型企业产品的创新开发,提高企业的敏捷性。阐述了服务网的体系结构和主要功能,详细分析了服务网实现的若干关键使能技术,并通过原型系统的开发验证了技术方案的可行性。
  • 张剀;赵雷;赵鸿宾
    . 2004, 40(2): 127-131,.
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    对于具有强的陀螺效应的磁悬浮飞轮转子,将转子各自由度作为独立个体采用分散控制难以满足系统要求,而LQR方法不失为一种有效的集中控制方法。通过对LQR控制方法在飞轮转子上的仿真研究,给出了LQR方法应用于磁悬浮系统控制时,加权阵Q阵与R阵的选取原则,并对反馈阵F中各参数的物理本质进行了阐述。由仿真结果与理论推导相结合,论证了陀螺位移交叉反馈的作用,由此给出了LQR控制的一种简化实现方法。
  • 张瑞华;樊丁
    . 2004, 40(2): 132-135.
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    研究了表面活性剂在电子束焊中的行为,结果发现使用活性剂可以使电子束焊的熔深增加。在研究单一活性剂对焊接熔深影响规律的基础上,研制了由SiO2 、TiO2和Cr2O3等组成的不锈钢电子束焊活性剂,可使散焦电子束焊接熔深增加2倍多,焊缝表面成形良好。使用活性剂后,聚焦电流和束流对电子束焊熔深增加有较大影响。分析电子束焊熔深增加的原因认为:一方面,活性剂改变了熔池金属的表面张力梯度,使熔池金属的流动方向发生了改变,因此电子束焊熔深增加,焊缝变窄;另一方面,涂层物质的熔点较高,它的存在减小了电子束熔化母材的区域。在以上试验和分析的基础上提出了活性电子束焊的概念。
  • 董玉华;余大涛;高惠临
    . 2004, 40(2): 136-140.
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    利用Monte-Carlo方法全面分析了裂纹深度、裂纹深长比、断裂韧度、屈服强度和输送压力等主要随机参数对含裂纹长输油气管线结构的失效概率的影响。利用故障树分析中的参数敏感性方法确定了随机参数的敏感性。计算结果表明,断裂韧度和裂纹深度对结构的失效概率影响较大,裂纹深长比对结构的失效概率也有重要影响。此外,还分析了焊接接头在不同的裂纹深度下,强度匹配对失效概率的影响,并还给出了管线在不同的失效模式下的年失效概率。
  • 田国会;张攀;尹建芹;路飞;宋孔杰
    . 2004, 40(2): 141-144.
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    采用一种结合Hopfield网络模型的遗传算法,解决了自动化立体仓库中固定货架拣选作业路径优化问题。在利用Hopfield/Tank神经网络的快速局部搜索能力的同时,又利用了遗传算法的全局寻优特性,有效地获得全局优化的拣选路径。仿真结果表明,算法能够满足待拣选货位点数目在较大范围内变动的要求。
  • 杨运强;宋永伦;李俊岳;李桓
    . 2004, 40(2): 145-149.
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    焊接电弧光谱是一个丰富的信息源,电弧的各种物理过程都能在电弧光谱中体现,利用电弧光谱信息能很好地检测和控制脉冲焊熔滴过渡。对电弧光谱辐射情况和对光辐射和接收系统进行了深入的研究和分析,抛弃了一般特征光谱检测设备所必需采用的光谱仪和复杂的光路系统,选用干涉滤光片,选择光谱窗口,设计并制作小型光谱传感器。对喷射过渡过程进行了熔滴过渡检测,利用光谱信息实现了脉冲焊熔滴过渡精确控制为焊接过程精确控制提供了一种新的方法和手段
  • 刘桂华;任广升;徐春国;蒋智;沈智
    . 2004, 40(2): 150-152,.
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    利用Deform-3D软件对楔横轧变形过程进行了三维有限元模拟仿真,得到了三维变形状态下轧件内部应力、应变场的全部信息和材料的流动形态,揭示了在整个变形过程中轧件内部应力应变状态及其历史演化过程,进而对楔横轧内部空心缺陷产生的机理做出了明确的阐述。
  • 夏琴香
    . 2004, 40(2): 153-156.
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    提出采用旋压技术直接加工各部分轴线间相互平行或成一定夹角的三维非轴对称薄壁空心零件的工艺方法,探讨了该成形技术的工作原理、成形过程的特点及变形机理,并预测了其推广应用前景。提出的旋压成形装置可使旋轮在随机床主轴作回转运动的同时,沿垂直于机床轴线方向作径向进给运动。
  • 阴晓峰;谭晶星;雷雨龙;葛安林
    . 2004, 40(2): 157-160.
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    为在机械式自动变速器(AMT)换挡过程中达到节省燃油、降低发动机噪声、提高换挡平顺性和减少离合器滑磨的目的,综合最速控制和模糊控制的优点,提出了Fuzzy-Bang Bang双模态发动机转速控制算法,并在SC6350小客车AMT样车上进行了换挡试验,取得满意效果。
  • 陈冰泉
    . 2004, 40(2): 161-164.
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    以氩弧为热源,将含硼、碳的合金粉末熔入低碳钢表面使其合金化。这种方法能快速、便捷地对低碳钢表面进行强化。强化层厚度在2.5~4.0 mm。强化层与基体的结合为冶金结合。获得的强化层中主要强化相是Fe2B和 Fe3(B,C) 。强化层硬度可达62~67 HRC,并有良好的抗粘着磨损和抗磨料磨损能力。
  • 王煜;赵海燕;吴甦;蔡志鹏;张建强
    . 2004, 40(2): 165-169.
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    直接利用移动双椭球热源模型对电子束焊接过程进行数值模拟时,计算量庞大,计算效率低下。为此,在移动双椭球焊接热源模型的基础上,经分析推导得到了分段移动双椭球热源数学模型,并通过实际的物理试验和数值模拟对该模型进行了验证。结果表明,采用该热源模型可以在保持良好计算精度的基础上极大提高计算效率,使模拟实际复杂焊接构件的焊接过程成为可能。
  • 王务林;赵航
    . 2004, 40(2): 170-172.
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    针对目前蜂窝式汽车催化器进行了转化效率的研究,指出该类催化转化器存在转化效率没有充分发挥的问题,并提出了一种进一步提高其转化效率的设计方法。设计的产品进行了系统的试验研究,结果表明该设计可以进一步提高催化器的转化效率。
  • 孙承顺;张建武;黄金娥
    . 2004, 40(2): 173-176.
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    将神经网络技术应用于柴油机双层隔振系统,构造了一种AVC(Active vibration control)系统。用Matlab语言进行有源控制仿真计算之后,采用液压执行机构在柴油机双层隔振试验台上进行试验研究,结果表明神经网络技术在振动有源控制中具有一定的可行性,在某些主要频率下振动可衰减8 dB左右。
  • 黄敏纯;高诚辉;黄录官
    . 2004, 40(2): 177-180.
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    金属板材拉延是一个复杂的塑性变形过程,广泛应用在各种大型汽车覆盖件等零件生产中。介绍了金属带料弯曲拉伸试验机的工作原理和试验方法。该试验机能很好地模拟凹模圆角区的摩擦场变化规律;通过选用不同的模具表面粗糙度,改变带料拉伸力、变形速度和成形头平均面压,测出摩擦因数的变化规律,用以研究模具表面粗糙度等对板材拉延件摩擦特性的影响。研究表明,适当降低模具表面粗糙度,有利于发展边界润滑,减少摩擦热的产生和作用。该研究方法把拉延过程中的摩擦、磨损和润滑有机地结合起来,为优化拉延件加工的摩擦条件奠定了理论基础。
  • 赵亚平;魏文军;王书茂
    . 2004, 40(2): 181-184.
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    建立了交错轴斜齿轮啮合分析的数学模型。通过对不同基本参数的交错轴斜齿轮传动进行系统研究,找出了交错轴斜齿轮基本参数对其啮合特性的影响规律;提出小轴交角条件下,可以采用一直齿轮、一斜齿轮的齿轮副组合方式;给出了大轴交角条件下啮合性能不良的改进措施;说明交错轴斜齿轮不仅能传递运动,而且能传递动力。
  • 赵荣国;徐友钜;陈忠富;胡绍全;黄西成;刘青林
    . 2004, 40(2): 185-188,.
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    提出了一个新的非线性迟滞隔振系统的动力学模型,并导出了系统动力学模型的实用表达式。该模型由非线性刚度和非线性阻尼构造,迟滞非线性阻尼力被表示为位移的函数,从而使数值计算变得简单易行,试验中的测量工作减少。模型中的各个参数物理意义明晰,各阶刚度系数能很好地反映系统中存在的线性和非线性特性,而阻尼函数能很好地反映系统的迟滞和耗能特性,运用阻尼函数还可对隔振系统中可能存在的干摩擦阻尼、粘性阻尼及高阶阻尼等各种阻尼成分进行有效的识别。
  • 高钦和
    . 2004, 40(2): 189-192.
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    以机动导弹发射架为例,研究了大型液压驱动机械装置起竖过程的控制问题,分析了起竖过程中液压缸的载荷情况,给出了进入多级缸油液的压力、流量与起竖角度间的关系曲线,提出了基于电液比例技术的起竖过程控制方案,实现了对液压油源和起竖速度的灵活控制,仿真结果表明该方案可以用于快速起竖系统设计。