2011年, 第47卷, 第7期　
刊出日期：2011-04-05

  

• 全选
  |

论文
• Select
  减速器的分类创新研究

  梁锡昌;吕宏展

  . 2011, 47(7): 1-7.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  针对目前装备领域对各类减速装置的特殊要求，为系统高效地开发出适合特殊需要的各种减速装置，对减速器发展的历史沿革进行研究，从结构上系统地对各类减速器进行新的类别归属。从创新思维的角度提出对基于运动学、动力学、结构学等方面对减速器的减速器原理分为四类的新方法。并对基于斜面逆螺旋减速器原理、圆周游标减速器原理、柔轮变形和工质变性减速原理的各类减速器特点、存在问题进行分析。同时，结合工程实际和应用领域对各类特殊减速器进行创新思维来源探索和创新实践分析。结果表明，按照新的分类方法对各种减速器创新的系统化分类研究，可以多角度地为各类减速器纵向创新研究和工程需求提供新的思路，也便于为不同类别减速装置的减速特点进行横向对比研究。
• Select
  机器人砂带磨削的曲面路径优化算法

  王伟;贠超;张令

  . 2011, 47(7): 8-15.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  机器人砂带磨削系统的两个显著优点是弹性接触和宽行加工，能够提高工件的表面质量和加工效率，主要用来完成复杂曲面特征工件的终加工。工件和接触轮之间存在曲面接触，机器人的磨削路径可由接触运动学理论和砂带磨削工艺相结合来生成，有关此方面的研究成果较少。在切削过程中，最重要的是要保证接触轮与工件曲面局部贴合，因此曲面曲率是磨削路径生成的主要因素之一。当曲面局部法曲率较小时，加工路径上的相邻刀位点之间弧长较长，保证加工效率；反之，加工路径上的刀位点致密，避免弓高误差超差。按照接触轮的宽度，生成一系列一定间隔的截面，提取截面与待加工曲面的割线。对于每一条割线，当曲率大于接触轮直径的四分之一时，增加一个中间刀位点，缩短了相邻刀位点之间的割线弧长。离线虚拟仿真验证了该方法的可行性。设计新算法与经典刀具路径规划方法的对比磨削试验，证明了该算法能够提高磨削质量。
• Select
  机器人关节用挠性驱动单元设计与粘弹性动力学建模

  吴伟国;侯月阳

  . 2011, 47(7): 16-21.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  设计一种钢丝绳传动、动滑轮组增力的机器人关节用模块化挠性驱动单元，其特点是轻型小巧、安装方便、双向驱动、挠性输出。基于粘弹性本构关系推导该驱动单元动力学模型，并给出算例。提出一种三维相对可变多义线建立“钢丝绳—动滑轮”系统的方法，利用该方法在动力学仿真软件下建立驱动单元模型，并以双足步行机器人2 km/h步速下髋关节侧偏自由度正常步行一步的样本为依据进行动力学仿真。结果表明该驱动单元能有效应用于机器人，为后续试验奠定理论依据。
• Select
  齿轮传动啮合接触冲击分析

  唐进元;周炜;陈思雨

  . 2011, 47(7): 22-30.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  基于接触动力学相关理论和齿轮传动物理模型，提出齿轮传动啮合接触冲击概念，研究齿轮啮合传动时由啮合点处速度差异导致的轮齿接触冲击现象，建立齿轮啮合接触冲击模型，给出啮合接触冲击求解算法，分析不同冲击转速、冲击位置对冲击合力、冲击时间和冲击应力的影响，并利用解析计算式对比计算各个冲击位置和冲击速度条件下的最大冲击力，验证数值计算结果的有效性。研究表明：冲击转速和冲击位置对冲击合力、冲击时间以及冲击应力均产生较大影响。同时还给出不同冲击条件下齿面上最大接触应力点在整个冲击接触过程的分布，为接触疲劳和疲劳累积的深入研究提供参考，计算结果表明最大接触应力点集中在齿宽中部附近区域，并且受冲击速度的影响很小。
• Select
  网格型自重构模块化机器人的对接过程

  费燕琼;王永;宋立博;王洪光

  . 2011, 47(7): 31-37.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  研究一种网格型自重构模块化机器人，基本模块由1个中心体和6个旋转面(连接面)组成。针对该网格型自重构机器人的性能和模块连接可靠性的不足，设计一个新的模块对接系统。该对接系统主要由可伸缩轴和可变孔组成，通过可伸缩轴和可变孔的对中、配合、锁紧和松开可仿真实现正常模块与正常模块、正常模块与故障模块的连接和分离，实现网格型自重构机器人的自变形及自修复动作，从而保持机器人整体构型的完整性。基于模块的几何特征，描述相邻模块的对接关系；基于“棋盘约束规则”，分析了模块间的对接过程：模块旋转到位阶段和模块微调对中阶段；6模块自重构机器人的对接仿真和3模块试验证实该自重构机器人系统能够完成模块间的对接任务。
• Select
  闭链双臂空间机器人抓持载荷基于径向基函数神经网络的补偿控制

  陈志煌;陈力

  . 2011, 47(7): 38-44.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  讨论具有闭合运动链的漂浮基双臂空间机器人抓持系统目标载荷的位置、力混合协调控制问题。采用多刚体动力学建模方法并结合漂浮基闭链抓持系统固有的运动学及动力学特性，获得抓持系统合成动力学方程。闭链双臂空间机器人系统参数极其复杂经常出现变动，针对抓持系统参数不确定的情况，根据神经网络控制理论和Lyapunov稳定性理论，设计该抓持系统基于径向基函数神经网络补偿的力/位置协调控制方案，从而达到对抓持负载位置与所受内力的双重控制效果。系统数值仿真证明了上述控制方案的准确性，仿真结果也证实了所提出的控制方案可有效地消除参数不确定对控制系统的影响。
• Select
  曲梁三角形柔性铰链力学建模与分析

  乔涛;毕树生;赵宏哲;于靖军

  . 2011, 47(7): 45-52.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  直簧片柔性铰链研究结果表明，簧片的约束行为对柔性铰链的刚度和精度特性具有本质影响，而具有放松约束行为的弯曲簧片一直缺乏系统研究，其非功能方向的约束特性具有重要研究价值。尤其对于曲梁三角形柔性铰链，建立直观的力学模型，对于放松约束行为的曲梁柔性铰链拓扑研究具有重要意义。基于Awtar曲梁模型公式，在普遍受力状态下，建立基于曲梁的三角形柔性铰链转角数学模型，并推导出轴漂数学模型，理论分析与有限元分析结果精确吻合，说明数学模型的正确性，同时，计算结果表明，曲梁柔性铰链约束行为具有较多变化，为新型柔性铰链的设计提供了新的思路。
• Select
  两圆柱体结合面的法向接触刚度分形模型

  赵韩;陈奇;黄康

  . 2011, 47(7): 53-58.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  法向接触刚度是影响接触体动力学性能的重要参数。法向接触刚度的计算主要有传统方法的Hertz接触理论和现代微观理论的法向接触刚度分形模型两种方法。为了准确地计算两圆柱体结合面的法向接触刚度，在前期研究成果的基础上，将法向接触刚度分形模型进行合理的扩充，建立两圆柱体结合面的法向接触刚度模型，该模型能正确地反映分形维数、表面粗糙度幅值、材料特性参数和圆柱体半径等参数对法向接触刚度的影响。由模型的仿真结果表明，随着分形维数、材料的特性参数、圆柱体半径的增加，表面粗糙度幅值参数的减小，法向接触刚度增加。另外，两圆柱内接触的法向刚度大于外接触时的法向接触刚度。该模型的建立为后续进行齿轮或圆柱轴承的法向接触刚度计算奠定了基础，对接触动力学研究有了新的理论补充。
• Select
  多激励多支承全柔性隔振系统的传递特性分析

  牛军川;宋孔杰

  . 2011, 47(7): 59-64.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  现代机械的高速化和轻量化的发展趋势导致了更加严重的振动噪声问题，因此柔性系统的高频隔振降噪是机械设计过程中必须要考虑的问题。充分考虑机械系统的柔性性质，采用子结构导纳综合法和传递矩阵技术，建立多激励多支承的柔性机器和柔性基础(Flexible machine and flexible base, FMFB)全柔性隔振系统的一般动力学模型和力学描述，该模型不但包含了刚性机器和刚性基础(Rigid machine and rigid base, RMRB)、刚性机器和柔性基础(Rigid machine and flexible base, RMFB)、柔性机器和刚性基础(Flexible machine and rigid base, FMRB)等多种隔振模型，而且还可以借助该模型分析积极隔振和被动隔振等问题。通过系统综合，给出适合于不同隔振系统的传递率和功率流表达式，探讨各类柔性系统的固有频率耦合规律，并研究它们的振动传递特性等问题，得到了一些有价值的结论，对柔性隔振设计具有重要的指导意义。
• Select
  基于力状态映射法辨识非线性结合部动态参数

  蔡力钢;李玲;郭铁能;刘志峰;赵永胜

  . 2011, 47(7): 65-72.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  频域分析中，运用力状态映射法对复杂结构非线性结合部等效动力学参数进行辨识，从而大大减少了在时域分析中需要大量数据带来的问题。由于结合部等效动力学参数的数学模型未知，加上试验时噪声对辨识精度的影响不可忽略，若采用传统最小二乘法求解时，方程发生病态，其解出现不适定问题。针对这种情况从以下两方面进行深入研究：假设所建立的数学模型包含所有精确项和冗余项；假设所建模型不包含所有精确项。采用Tikhonov正则化与迭代算法相结合对结合部等效力矢量模型进行更新，从而辨识出结合部等效动力学参数。分析发现即使实际模型不包含所有精确项，只要进行不断的模型更新，满足最终的收敛准则，辨识的精度仍然很高。最后通过算例验证，表明了本方法具有很高的辨识精度。
• Select
  横向磁场中载流薄板模态截断问题研究

  王平;白象忠

  . 2011, 47(7): 73-81.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  根据板壳理论与磁弹性理论，在不考虑感应电场，仅考虑机械场与磁场的相互耦合作用情况下，在薄板非线性运动方程、物理方程、几何方程、洛仑兹力表达式及电动力学方程的基础上，建立在横向磁场和机械载荷共同作用下的大挠度载流矩形薄板的非线性运动方程。以三边简支一边自由矩形薄板为例，给出板的单模态运动方程和双模态运动方程。利用数学计算软件，采用四阶Ronger-Kuta数值方法，模拟非线性系统在单、双模态位移模式下的时程图、庞加莱截面图、相轨迹图。讨论电磁参数和外载荷参数对板在单、双模态位移模式下的非线性行为的影响及差异。结果表明，这些参数对薄板的运动有较大的影响，通过调整电磁参数可控制系统的混沌运动，以实现对系统运动特性的控制。
• Select
  快速多极边界元方法在大规模声学问题中的应用

  李善德;黄其柏;张潜

  . 2011, 47(7): 82-89.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  为克服传统边界元方法不适合进行大规模声学问题仿真的困难，将快速多极算法应用到传统边界元方法中，对大规模声学问题进行数值计算。由于在快速多极边界元方法中引入基本解的多极扩展，并应用预处理后的广义极小残差法迭代求解器求解线性方程系统，使得快速多极边界元方法的计算效率与传统边界元方法相比显著提高，计算量和存储量减少到O(N)量级(N为问题的自由度数)。对于传统边界元方法求解外部声学问题时的非唯一解现象，在快速多极边界元方法中采用改进的Burton-Miller方法获得全频段的唯一解。数值算例验证了快速多极边界元方法的准确性，表明快速多极边界元方法的计算效率与传统边界元方法相比有数量级的提高，能够有效求解大规模声学问题。
• Select
  Taylor展开的线性时变系统参数辨识及误差分析

  陈恩伟;陆益民;刘正士;王勇;龚兴龙

  . 2011, 47(7): 90-96.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  以辨识线性时变系统参数为目的，应用时变参数Taylor级数展开后变为定常系数多项式的特点，在利用实测系统响应数据建立的时变自回归滑动平均模型(Time varying-auto regressive moving average，TV-ARMA)基础上，对线性时变系统参数辨识方法进行研究。利用最小二乘法获得时变参数的定常待定系数。对输入、输出误差对参数辨识的影响以及算法对误差的放大作用进行分析，根据误差分析结果，以减少误差及提高效率和精度为目的，提出分段辨识方法以及处理参数边缘不连续的线性插值技术，提高辨识的效率和精度。在Matlab环境下对谐波快变以及线性慢变的时变参数进行辨识以及讨论，提出合适的分段长度。仿真结果显示，在一定的误差条件下，方法所获得的时变参数的轨迹与理论值比较吻合，所采取的措施具有较强的抗干扰性和高效性。
• Select
  基于局域均值分解的机械故障欠定盲源分离方法研究

  李志农;刘卫兵;易小兵

  . 2011, 47(7): 97-102.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  结合局域均值分解(Local mean decomposition, LMD)和盲源分离各自的特点，提出一种基于局域均值分解的欠定盲源分离方法。该方法利用LMD对观测信号进行分解，得到一系列的生产函数分量，将所得到的生产函数(Production functions，PF)分量和原观测信号组成新的观测信号。对构成的新观测信号进行白化处理和联合近似对角化，得到源信号的估计。该方法能有效解决传统的盲源分离方法要求源信号满足非高斯、平稳和相互独立的假设，且要求观测信号数多于源数的不足等问题。仿真结果表明，所提出的方法是有效的，在处理非平稳信号混合的欠定盲分离方面，比传统时频域的盲源分离方法得到了更好的分离效果。将提出的方法应用到滚动轴承的混合故障分离中，试验结果进一步验证该方法的有效性。
• Select
  一种新的旋转机械升降速阶段振动信号的瞬时频率估计算法

  赵晓平;赵秀莉;侯荣涛;郑钰辉;杨文平

  . 2011, 47(7): 103-108.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  传统的短时傅里叶变换(Short-time Fourier transform, STFT)峰值搜索法对高噪声、强干扰信号进行瞬时频率估计的结果往往偏离真实值误差较大，且对复杂的旋转机械设备产生的振动信号不能实现参考轴的瞬时频率估计。针对旋转机械升降速阶段振动信号的特点，提出一种新的旋转机械升降速阶段振动信号瞬时频率估计算法——STFT Viterbi拟合法(STFT _Viterbi algorithm fit, STFT_VF)。该方法采用STFT对振动信号进行时频分析，从而得到时间离散点和频率离散点组成的网格面，然后运用 Viterbi算法实现对参考轴信号的瞬时频率估计。STFT_VF方法极大地降低了噪声和干扰对瞬时频率估计结果的影响，实现了对复杂旋转机械振动信号的瞬时频率估计，且结果精度高。仿真和实际测试试验验证了本方法的正确性。
• Select
  经验模态分解和Laplace小波在机车柴油机齿轮系故障诊断中的应用

  杨江天;周培钰

  . 2011, 47(7): 109-115.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  针对机车柴油机配气齿轮系故障信号呈现时变非平稳特征且信噪比低的特点，提出基于经验模态分解和Laplace 小波的机车柴油机声信号分析方法，并成功用于工业现场。简要介绍信号经验模态分解的基本原理与算法，以机车柴油机实际声信号为例，分析其抑制噪声干扰的能力。经验模态分解相当于自适应滤波器组，可将信号分解成不同频带的固有模态函数(Intrinsic mode functions, IMF)。试验表明对表征齿轮故障的IMF分量进行功率谱分析，能有效检测齿轮故障。根据滚动轴承故障信号表现为单边冲击衰减震荡，故障特征频率包含的能量少且容易受噪声干扰的特点，提出采用基于Laplace 小波的相关滤波实现冲击特征波形准确识别，提取故障特征频率的轴承诊断方法。机车柴油机运行测试试验证明，上述方法能准确诊断各种类型的配气齿轮传动装置故障。
• Select
  MnZnFe2O4纳米磁性颗粒对薄膜润滑性能的影响

  冯雪君;刘书进;晁宇

  . 2011, 47(7): 116-122.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  MnZnFe2O4纳米磁性颗粒由于同时具备磁性和纳米尺寸，作为润滑油添加剂会对纳米级油膜的润滑特性和成膜机理有极大的影响。采用共沉淀法制备MnZnFe2O4纳米磁性颗粒，对其粒径分布和磁性能进行检测，加入基础油中获取分布均匀的润滑油，检测润滑油粘度。同时采用纳米膜厚测量仪，研究不同质量分数下纳米磁性颗粒对于薄膜润滑性能的影响。研究表明，不同质量分数对润滑油粘度影响不同，且润滑油在不同卷吸速度下的膜厚、中心膜厚形态、流动性与粘度无关，而与质量分数直接相关。指出油酸包覆的纳米磁性颗粒之间存在决定分散和团聚的极限间距，当润滑间隙减小到磁力矩作用范围时，在分子作用力、附加磁力矩共同作用下，磁性颗粒和润滑油分子共同形成吸附层，并达到有序排列，形成强度更高的、更稳定、更厚的薄膜润滑。
• Select
  滚子副温度对润滑性能的影响

  刘晓玲;杨沛然

  . 2011, 47(7): 123-127.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  针对工作环境、温度变化较大的机械装备中滚子副温度与供油温度的差异，提出处理滚子副温度与供油温度不同时热弹流润滑问题的方法。压力的求解采用多重网格法，膜厚的求解采用多重网格积分法，温度的求解采用逐列扫描技术，给出有限长线接触热弹流润滑问题的完全数值解。研究滚子副温度与供油温度相同和不同时滚子副的润滑特性，讨论滚子副温度、滑滚比和速度参数对齿轮、滚动轴承等机械零件润滑性能的影响。结合滚子副温度高于或低于供油温度的实例，与常规润滑 (滚子副温度与供油温度相同)结果进行比较。结果表明，润滑膜厚度取决于滚子副温度而非供油温度。滑滚比对油膜压力与厚度影响不大，但对油膜温度影响显著。与低速相比，高速条件下滚子副温度对中心油膜温度的影响较弱，而对油膜厚度的影响较大。
• Select
  面向STL模型的几何自适应曲面网格生成

  陈建军;梁义;黄争舸;郑耀

  . 2011, 47(7): 128-133.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  采用保特征的模型分解方法将STL模型分割为多个子域，并为每个子域构建参考平面，将一类基于映射思想的前沿推进曲面网格生成算法应用于子域网格生成。在子域上构建G1连续的三角Bernstein-Bézier曲面，利用曲面的方向导矢计算子域的黎曼度量，在黎曼空间生成参数平面网格，以消除映射畸变。考虑曲面曲率和邻近特征计算边界采样点尺寸，利用采样点的Delaunay三角化为背景网格建立几何自适应尺寸场，通过尺寸场光滑化确保不同尺寸网格之间的合理过渡。数值试验表明，算法能针对复杂的STL模型生成高质量的自适应网格。
• Select
  基于灰色理论预处理的神经网络机床热误差建模*

  张毅;杨建国

  . 2011, 47(7): 134-139.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  为最大限度减少热误差对数控机床加工精度的影响，尝试结合灰色理论和人工神经网络各自对数据处理的优点，提出一种基于灰色理论预处理的神经网络机床热误差补偿模型。在一台处于实际加工状态的数控车床上进行试验，采用数字式温度传感器测量经过优化选取的对热误差有关键影响的机床构件和加工环境的温度数据，采用非接触式位移传感器获得机床加工热误差数据，在不断调整灰色模型数据序列长度及神经网络权值、阈值的基础上，最终建立热误差补偿模型。通过与传统灰色模型和神经网络进行对比分析及试验论证表明，该补偿模型具有对原始温度和热误差数据要求低、计算简便、预测精度高、鲁棒性强等优点，可用于各种复杂实际加工场合中的数控机床热误差实时补偿。
• Select
  模拟自治车队行驶过程变工况速度跟踪控制

  马育林;吴青;张蕊;叶蕾;严新平

  . 2011, 47(7): 140-147.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  智能车路系统通过提高单车控制智能化水平以及与交通环境之间的信息交互能力，实现车辆自主驾驶以及列队控制，通过提高车速，减小自治车队行驶过程中车间距离，将公路交通流调整到最佳状态，提高路网通行能力和道路安全，从而解决日趋严重的交通问题。利用十分之一模型车、模拟道路、智能控制和无线通信网络等技术手段构建基于车路协调的自治车队行驶模拟试验系统。在自治车队行驶模拟试验系统中，单车的智能控制是基础。滑模变结构控制方法是一种简单快捷，鲁棒性好，可靠性高的控制方法。在构建智能小车模拟系统的基础上，引入加速度传感器，采用基于等效控制的模糊滑模控制算法，设计智能小车的速度跟踪控制器。该控制器能够全局稳定的跟踪给定的参考速度，从而保证智能小车不同路况的稳定行驶。仿真试验证明了控制器的有效性和稳定性，为进一步开展车路协调下自治汽车列队行驶控制提供理论和试验基础。
• Select
  耦合电压对高速电主轴动态性能的影响

  康辉民;陈小安;陈文曲;李浩如;周明红;李云松

  . 2011, 47(7): 148-156.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  针对高速电主轴动态模型中耦合电压的非线性变化对主轴动态性能所产生的影响，通过对比前馈控制和内模控制(Internal model control, IMC)的电压解耦机理，指出IMC能够避免前馈控制时电压解耦效果依赖主轴模型参数与实际参数相匹配的不足，并利用170MD15Y20油雾润滑型电主轴和Matlab/Simulink软件分别对两种控制方法进行试验和仿真分析。结果表明，主轴的耦合电压主要受频率和转矩电流变化的影响，改变磁链子系统和转矩子系统的给定电压、以及耦合回路中无功功率在输入功率中的比例，不仅可以对主轴的功率因素、输出转矩、抗扰动能力和动态速度跟随精度等特性参数产生影响，而且使主轴的转矩脉动程度、带负载能力和转差率等随耦合电压的大小成反比例变化。因此可以根据包含上述特征信息的机械特性曲线、功率因素曲线和恒转矩曲线的变化趋势，准确判断高速电主轴的解耦效果，并预测主轴在该控制方式下的动态性能。
• Select
  基于粗糙集与实例推理的费用分配系数确定

  潘瑞林;刘晓冰;薄洪光;崔发婧;蒙秋男

  . 2011, 47(7): 157-163.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  目前，制造行业一般采用两种系数实现不同产品之间的费用分配。一种是固定工时系数，操作方便但往往无法反映产品的真实消耗；另一种是随机工时系数，在一定程度上贴近了实际消耗但容易受扰动因素影响。因此，在产品成本计算过程中采用单一的分配系数容易引起费用分配的不合理，针对这一问题提出一种基于邻域粗糙集与实例推理理论的费用分配系数确定方法。利用邻域粗糙集理论对影响分配系数的众多属性进行约减并得到各自重要度，根据约减后的结果到实例库中去检索相似的实例，得到新的分配系数。通过应用实例，给出了方法的具体实现过程。与采用前两种分配系数计算的费用分配结果对比表明，该方法在降低生产系统扰动因素的影响，提高成本管理系统鲁棒性的同时，减小了系数制定的工作量，使费用分配更加便捷、合理。
• Select
  基于动态径向基函数代理模型的优化策略

  彭磊;刘莉;龙腾

  . 2011, 47(7): 164-170.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  针对飞行器多学科设计优化中传统的静态代理模型方法全局近似精度难以保证与计算效率较低的问题，提出一种基于动态径向基函数代理模型的优化策略。通过Maximin拉丁超方计算试验设计在设计空间中选择初始样本点，构造径向基函数代理模型，并通过全局优化算法对当前代理模型进行优化获得原优化问题的可能最优解，根据已知信息构造重点采样空间，在优化过程中逐步更新重点采样空间并在其内部增加样本点，并更新代理模型以提高代理模型在全局最优解附近的近似精度，直至优化迭代收敛。将本优化策略应用于数学测试算例和NASA减速器优化设计中，优化结果表明，使用本优化策略可以获得分析模型的全局最优解。与直接使用遗传算法相比，计算分析模型的次数减少了95%，相比于传统的静态径向基函数代理模型方法，计算分析模型的次数减少了50%。
• Select
  基于振动信号过程特征的批量钻削工序质量检测

  周友行;张建勋;董银松;张海华

  . 2011, 47(7): 171-177.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  为实现批量钻削质量的快速检测分析，采用振动传感器监控钻削过程，提出一种基于振动信号处理的批量钻削质量监测分析方法。基于钻刃与工件接触位置变化状况，在钻削过程中提炼出与钻削加工质量密切相关的三个阶段：引钻、钻孔和出钻三阶段。采用正交包络法求解振动信号的瞬时频率及瞬时幅值，定位这三个阶段初始时刻的瞬态时间点。利用这些瞬态时间点对振动信号进行分割，获得与每一个钻削过程中引钻、钻孔和出钻三阶段对应的钻削过程振动信号数据。采用主成分分析方法，综合此三个阶段内振动信号的统计特征对批量钻孔质量分布进行分析。计算和分析结果证明，可在3%的误差内提取瞬态特征点，分析和评估批量钻削质量准确度高。
• Select
  纤维状聚晶金刚石复合片刀具的切削性能及刀具磨损机理

  邓朝晖;伍俏平;张高峰;张璧;汪哲能

  . 2011, 47(7): 178-184.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  设计并制备一种纤维状聚晶金刚石复合片(Polycrystalline diamond compacts, PDC)刀具，制备的PDC刀具具有同时参与切削的刀刃多、刀刃间隔距离和切削角度可人为控制、刃口锋利平直等特点。开展了新型PDC刀具与金刚石砂轮在相同条件下加工WC/12Co涂层的对比试验。结果表明，制备的PDC刀具能获得与金刚石砂轮磨削相媲美的加工质量，实现WC/12Co涂层硬脆材料的精密加工；同时其具有良好的容屑空间，断续切削的结构特点使其更容易散热，因此，切削加工过程中又可以适当地提高切削参数实现材料的高效加工。PDC刀具在长时间的加工过程中，由于受到频繁的冲击作用，在PDC刀具的后刀面出现了小凹坑和轻微的磨粒磨损，随着切削的进行，在切刃处出现局部崩刃现象，须对其刃磨。
• Select
  基于频域多目标优化的铣削力系数及偏心参数识别

  刘显波;龙新华;孟光;郭志明

  . 2011, 47(7): 185-190.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  在正交切削假设基础上，根据刀具运动几何关系，推导铣削力微元表达式，并从严格的铣削切屑载荷模型出发，考虑刀具偏心引起的多种效应，通过积分运算建立铣削力模型的矩阵形式。随后采用傅里叶变换得到铣削力的频域模型，并用矩阵运算对频域的仿真结果与测量结果的各次谐波进行比较分析，推导得到谐波残差的多元函数，在此基础上提出频域多目标优化的铣削力系数及刀具偏心参数识别方法。以典型航空铝合金材料的多次大偏心率铣削试验为参照，文章模型铣削力仿真误差在2%～6%范围，验证了该方法识别的铣削力系数及偏心参数准确有效。并通过与文献模型时域对比，说明频域多目标优化模型与本次试验结果更为吻合，特别在大偏心率的铣削条件下与文献模型相比有所改进。
• Select
  航空发动机叶片电解加工阴极数字化修正模型及其试验研究

  朱栋;朱荻;徐正扬

  . 2011, 47(7): 191-198.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  叶片是航空发动机的核心零部件，电解加工是加工叶片的重要方法，叶片电解加工工具阴极的精确设计与修正是提高叶片精度的关键技术。采用Levenberg-Marquardt(L-M)优化算法的误差反向传播网络(Back propagation, BP)技术，利用阴极线性修正法的工艺试验数据进行网络训练，建立基于优化BP算法的数字化阴极修正模型。结合自行研制的新型叶片电解加工机床，开展电解加工工艺试验，检验网络模型的正确性。通过三坐标测量机的检测，加工试件在阴极修正后精度有了明显提高，叶盆叶根和叶尖修正部位的精度均提高0.09 mm左右，修正效率提高，说明网络模型能精确计算出阴极型面修正量，网络模型的正确性得到验证。该修正模型能广泛应用于复杂型面电解加工的阴极修正，能起到缩短修正周期和提高叶片电解加工精度的作用。