2012年, 第48卷, 第21期　
刊出日期：2012-11-05

  

• 全选
  |

论文
• Select
  七索并联对接机构作业空间分析及索力优化设计

  唐乐为;唐晓强;汪劲松;柴晓明

  . 2012, 48(21): 1-7.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  柔性索并联机构具有工作空间大、能耗低和惯量小等优点，适合于重载及长径比大的工件吊装对接。提出一种七索驱动的6自由度柔性并联对接机构。借助静力学方程推导出该七索柔性并联机构的结构矩阵，并根据结构矩阵的零空间，计算得到设计参数下的可控工作空间和可行工作空间。通过比较工作空间大小，确定出动平台铰接点角度、动平台半径和下拉索分布半径3个设计参数。以下拉索索力均匀为优化目标，计算出下拉索索力变化情况，并结合工作空间分析和索力变化特点，给出一组满足设计要求的尺度参数。
• Select
  空间柔性伸杆机构振动抑制的半物理仿真试验

  楚中毅;马静;李丹

  . 2012, 48(21): 8-14.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  研究空间柔性伸杆机构的振动抑制问题，提出一种基于伸杆机构自适应指令整形(Adaptive input shaper, AIS)与航天器本体输出反馈控制相结合的复合控制策略，基于经验传递函数估计方法(Empirical transfer function estimate, ETFE)，建立最优指令整形器(Optimal arbitrary input shaper, OAIS)的自调整机制，得到改进的自适应指令整形器。以金字塔构型的单框架控制力矩陀螺簇(Single gimbal control moment gyros, SGCMGs)为本体执行机构，详细设计基于实时仿真机、PMAC实时运动控制板卡、SGCMGs等实物的半物理仿真试验平台。在考虑环境干扰力矩以及执行机构控制受限的情况下对控制方法进行半物理仿真试验验证。结果表明：与基于OAIS 及无指令整形前馈控制的复合控制方法相比，提出的控制方法可有效抑制伸杆机构的低频振动，实现航天器本体姿态的精确跟踪和伸杆机构的高精度指向控制。
• Select
  基于扰动观测器的时延双边遥操作系统鲁棒阻抗控制

  郭语;孙志峻

  . 2012, 48(21): 15-21.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  时延以及不确定性等因素容易造成双边遥操作系统操作性能差，甚至不稳定等问题。为了解决这一问题，针对主、从端不同的任务特点，提出一种新的双边遥操作系统控制结构。由于主端在实现力反馈时易受扰动影响，设计一种非线性扰动观测器用于扰动的在线估计并进行补偿；从端采用基于滑模的阻抗控制以保证精确的位置跟踪和与环境的期望交互。利用Liewellyn绝对稳定准则推导出时延下保证系统稳定性的条件以及参数选取依据。在建立的单自由度遥操作系统试验平台上进行了试验研究，结果表明本文所提方法能够在保证系统鲁棒性的条件下有效提高操作性能。
• Select
  基于Moore-Penrose逆的索网天线预拉力设计方法

  杨东武;仇原鹰;保宏

  . 2012, 48(21): 22-27.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  为保证星载索网天线反射型面具有一定的刚度和热稳定性，展开态的索网结构须具有一定的预应力。结合天线索网结构的组成特点，将索网结构的预拉力设计过程分为三个阶段：优化设计前索网面索段的预拉力；计算纵向拉索的索段预拉力；优化设计后索网面的索段预拉力。在前、后两次网面索段预拉力的优化设计中，网面索段预拉力的均匀化程度以网面中各索段拉力与网面索段的拉力均值之间的差值平方和大小来衡量；认为差值平方和越小，网面索段拉力越均匀。以索网结点在理想位置力平衡所需满足的方程为主要约束条件，建立索网预拉力优化设计的数学模型。结合线性相容方程组极小范数解的概念，通过模型等效转换讨论其有效求解方法。算例结果表明，以网面索段拉力与其均值的差方和最小为目标来优化设计索网预拉力的方法简便、有效。
• Select
  混合驱动柔索并联机器人系统集成设计

  訾斌;曹建斌;钱森

  . 2012, 48(21): 28-35.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  混合驱动柔索并联机器人是机电高度集成系统，其动态性能由结构系统和控制系统共同决定。为了提高混合驱动柔索并联机器人整体系统的动态性能，并考虑到其结构系统和控制系统的密切耦合关系，对混合驱动柔索并联机器人的结构系统与控制系统进行集成优化设计。描述混合驱动柔索并联机器人系统的结构和运动过程；根据闭环矢量原理和机构的几何特征，对混合驱动柔索并联机器人进行运动学分析；基于Lagrange方程，推导出混合驱动柔索并联机器人的动力学模型；讨论优化过程中涉及的设计变量、约束方程表达式和目标函数，建立混合驱动柔索并联机器人系统的集成优化模型。结合实例，对混合驱动柔索并联机器人系统进行分离优化设计和集成优化设计的数值仿真比较研究，结果表明，集成设计方法能够使系统获得更好的动态性能。
• Select
  自由漂浮空间机械臂基于神经网络的鲁棒自适应控制

  张文辉;刘文艺;叶晓平;朱银法;胡小平

  . 2012, 48(21): 36-40.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  考虑数学模型难以精确获得及带外部干扰情况下，针对自由漂浮空间机械臂的轨迹跟踪控制问题，提出一种基于神经网络的自适应鲁棒控制策略。基于Lyapunov稳定性理论设计理想控制器，进而推出系统的不确定模型。利用神经网络的学习能力逼近系统不确定模型，从而避免保守上界的估计。利用线性化技术并结合Lyapunov函数，设计包括权值及隐层参数在内的在线自适应学习律及鲁棒控制器，加快了误差收敛速度及控制精度，并消除了高阶逼近误差及扰动，保证了系统的一致最终有界，仿真比较表明了该控制策略的有效性。
• Select
  控制力矩受限情况下漂浮基柔性空间机械臂鲁棒自适应控制

  谢立敏;陈力

  . 2012, 48(21): 41-46.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  讨论控制力矩受限情况下，参数不确定的漂浮基柔性空间机械臂系统的智能控制问题。结合系统动量守恒关系和拉格朗日-假设模态法建立系统动力学方程。为了同时实现漂浮基柔性空间机械臂系统载体姿态和关节运动轨迹的渐近跟踪以及系统弹性振动的抑制，基于奇异摄动法将系统分解为快变和慢变两个子系统。针对快变子系统设计二次最优控制方法以抑制柔性臂引起的系统弹性振动，保证系统的稳定性；针对慢变子系统提出一种鲁棒自适应混合控制方法。该方法利用连续可导递增函数来限制控制力矩的幅值大小，使控制更符合空间实际要求；利用鲁棒自适应调节器来克服系统不确定参数的影响，保证系统的控制精度。计算机仿真结果证明了所提出方法的有效性。
• Select
  基于分段近似方法的超声雾化喷嘴振动系统设计

  瞿德刚;向东;牟鹏;王汉;刘楠;段广洪

  . 2012, 48(21): 47-56.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  为解决超声雾化喷嘴振动系统某些组成段细杆无简单解析解的设计问题，提出分段近似的模拟计算方法,并对超声雾化喷嘴的振动系统进行设计。利用力电类比方法，基于常见的纵向振动变截面细杆的四端网络，通过对无简单解析解的变截面细杆进行分段近似，建立振动系统的整体传输矩阵，进而实现超声雾化喷嘴振动系统的设计分析。采用不同的模拟精度，以单段指数形、圆锥形、悬链形实心及空心半波长变幅杆和圆锥圆柱形、指数圆柱形、悬链圆柱形的实心及空心半波长复合变幅杆为例，对模拟计算结果与理论结算结果进行比较分析。对比分析表明，模拟计算结果能正确地反映理论计算数值，分段近似的模拟计算方法，可以解决无简单解析解的变截面细杆纵向振动的设计问题。利用基于四端网络传输矩阵的分段近似模拟计算方法对超声雾化喷嘴的振动系统进行设计计算，制造的超声雾化喷嘴工作正常，达到设计目标。
• Select
  基于谱元法的板结构中导波传播机理与损伤识别

  李富才;彭海阔;孙学伟;王金福;孟光

  . 2012, 48(21): 57-66.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  建立板结构的三维谱元法模型和结构-压电晶片耦合模型，对铝合金板中Lamb波的传播机理和与损伤作用规律进行研究。以单点激励力模型研究了板中Lamb波的频散关系，从理论上对所建立的模型进行了验证；基于压电晶片模型研究了在施加电压激励条件下导波的传播规律；研究单一压电晶片、板中上下表面施加同相位或反相位激励电压的两个压电晶片三种情况下结构的响应；对板中传播Lamb波的幅值与传播距离的关系进行分析；采用减小结构单元刚度的方法模拟结构中的裂纹损伤，研究Lamb波与损伤的作用；结合试验分析，验证所仿真结果结论的正确性。相对二维谱元法模型，所建立的板结构三维谱元法模型能更真实地模拟结构中导波的激励与接收以及波的传播。
• Select
  卫星太阳阵展开锁紧过程冲击振动

  游斌弟;王兴贵;陈军

  . 2012, 48(21): 67-76.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  为了研究铰链副对卫星太阳阵展开过程接触碰撞的扰动影响，针对其链式拓扑结构漂浮基无根树特点，描述其运动学关系，并利用Largrange和Newton方法推导太阳阵系统递推动力学模型，克服了非线性多自由度系统获得解析解的困难；进一步通过动量守恒，并采用非线性弹簧阻尼及摩擦的接触碰撞约束力，构建太阳阵展开过程的广义动力学模型。通过太阳阵展开过程的接触碰撞数值仿真，研究铰链副接触碰撞对卫星太阳阵多体系统的影响，结果较好地预测了太阳阵展开历程及卫星姿态的动态行为，结论对卫星太阳阵展开过程分析与控制具有重要的理论价值及工程实际意义。
• Select
  考虑随机制造误差的风力机行星齿轮系统动力学特性

  陈会涛;秦大同;吴晓铃;周志刚;杨军

  . 2012, 48(21): 77-83.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  为研究综合传递误差的随机波动对风力发电机齿轮传动系统动力学特性的影响，考虑齿轮时变啮合刚度、综合传递误差等因素，建立风力发电机行星齿轮传动系统纯扭转动力学模型。以随机风速引起的齿轮系统转矩波动作为行星齿轮系统的外部激励，对某1.5 MW风力发电机行星齿轮传动系统的动力学特性进行仿真分析，得到系统各响应量时域内的统计特征和齿轮副间的动态啮合力统计特征。分析表明：行星架、行星轮和太阳轮在扭转方向上的振动特性与外部载荷相关，其振动位移与外部载荷波动有相似变化的趋势；综合传递误差随机分量的离散程度对行星齿轮系统的动态特性和齿轮副间的动态啮合力有较大影响。随着综合传递误差随机分量离散程度的增加，行星架、太阳轮和行星轮在扭转方向上的振动幅值明显增加；综合传递误差随机分量的随机性使齿轮副间动态啮合力产生随机波动，随机分量离散程度越大，动态啮合力波动越明显；当随机分量的离散程度达到某一值时，齿轮啮合过程发生脱离，引发啮合冲击。
• Select
  基于电动机电流信号双谱分析的齿轮传动故障诊断

  陈峙;王铁;谷丰收;MANSAF Haram;ANDREW Ball

  . 2012, 48(21): 84-90.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  电动机电流信号分析广泛应用于电动机本身的监测，但用该项技术监测与电动机相连设备的研究却很少。提出应用异步电动机的电流信号的调制信号双谱分析方法，实现对与电动机连接的齿轮传动系统的故障监测。试验表明调制信号双谱波峰的升高可以作为检测故障的依据。齿轮的故障可通过观测相关轴的双频波峰的变化进行诊断，与齿轮直接相连的轴产生较大的波峰增高，而与齿轮相邻的轴产生较小的波峰增高但轴不对中的故障可以只观测与该轴相应的双频波峰增高来确定。
• Select
  缸套表面织构润滑性能理论及试验研究

  尹必峰;卢振涛;刘胜吉;符永宏;王匀

  . 2012, 48(21): 91-96.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  通过将激光表面织构技术应用于发动机缸套表面，建立缸套-活塞环摩擦副混合润滑理论模型，并以桶面环为例，计算缸套表面织构对摩擦副润滑摩擦性能的影响规律。计算结果表明：缸套通过激光表面织构后，其润滑摩擦性能得到改善，凹腔织构效果要优于沟槽织构效果，在各行程中部油膜厚度最大增加了29%左右，而摩擦力峰值下降30%左右。通过发动机对比台架试验发现：相对于原机，配套表面织构缸套后发动机燃油消耗率呈现出下降趋势，在低转速下改善效果最为显著，燃油消耗率最大降低了9.8 g/(kW•h)，降幅为4.62%，证实了表面织构技术对于降低发动机摩擦损失是有效的；同时发动机的其他性能指标也有不同程度改善，漏气量、烟度、全损耗系统用油消耗率等参数都有所下降，烟度下降明显，漏气量最大降幅为34.6%，全损耗系统用油消耗率降低了33.8%。
• Select
  涡旋压缩机的径向迷宫密封研究*

  刘兴旺;赵嫚;李超;姚淑婷;张天龙

  . 2012, 48(21): 97-104.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  针对涡旋压缩机径向密封难以实现的难题，提出一种径向迷宫密封。用几何学和热力学方法证明基圆渐开线型涡旋压缩机径向光滑间隙密封中的泄漏气速达到声速，分析径向光滑间隙密封中泄漏气体的热力变化过程，根据临界截面上气体的气动热力特性，推导出考虑边界层摩擦损失的径向光滑间隙密封泄漏量的算法，根据能量方程和连续性方程，推导出判定径向迷宫密封中泄漏气速是否达到声速的判别式和径向迷宫密封泄漏量的算法。计算和实测两种密封在一系列相邻压缩腔压差对应下的泄漏量。理论计算和试验对比表明，给出的两种密封泄漏量的算法正确；径向光滑间隙密封和径向迷宫密封的泄漏量均随着相邻压缩腔压差的增大而增大；径向迷宫密封的直通效应随着相邻压缩腔压差的增大而更加明显；径向迷宫密封泄漏量实测值约为径向光滑间隙密封泄漏量实测值的79%，说明径向迷宫密封的密封性能优于径向光滑间隙密封的密封性能。
• Select
  电化学蚀除法调控1Cr18Ni9Ti表面润湿性的研究

  庞桂兵;李殿明;齐学智;徐文骥;温春盛;赵秀君;杨林

  . 2012, 48(21): 105-109.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  在微流体、自清洁材料、生物材料、食品制药等领域，很多零部件工作表面需要具有特定的润湿性以满足使用要求。材料表面微观形貌对表面润湿性具有重要影响，表面微观形貌包括多方面参数，针对1Cr18Ni9Ti材料，以电化学蚀除法为技术手段，通过大范围内调整加工参数，获得不同表面微观形貌，以表面形貌参数中的轮廓算术平均偏差Ra、微观不平度十点高度Rz、轮廓最大高度Ry反映轮廓高度特征，以轮廓单峰平均间距S、轮廓微观不平度的平均间距Sm反映轮廓宽度特征，以宽高比参数Sm/Ra、Sm/Ry和Sm/Rz反映轮廓形状特征，试验研究经过电化学蚀除形成不同表面微观形貌后的润湿特性，结果表明轮廓算术平均偏差Ra越大、轮廓微观不平度的平均间距Sm越小，宽高比参数Sm/Ra、Sm/Ry和Sm/Rz越小，表面润湿性越好。利用回归分析和BP神经网络对表面接触角进行模拟和预测，结果表明采用回归分析实现表面微观形貌的预设计和采用BP神经网络预测表面形貌特征参数对接触角的影响是可行的。
• Select
  负游隙对特大型双排四点接触球轴承载荷分布的影响

  王燕霜;袁倩倩

  . 2012, 48(21): 110-115.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  给出负游隙双排四点接触球轴承接触载荷分布的计算模型。采用Newton–Raphson法计算了某型号双排四点接触球轴承在联合载荷时不同负游隙下的接触载荷分布情况，分析负游隙与轴承接触载荷分布的关系，并与经验公式的计算结果进行对比。结果表明：计算模型正确合理。随着负游隙绝对值增大，发生4点接触的钢球数越多，直到所有钢球都发生4点接触；轴承中最大接触载荷随负游隙绝对值的增大先减小后增大。双排四点接触球轴承上排钢球与滚道接触的最大接触载荷比下排球与滚道接触的最大接触载荷大。
• Select
  滚动轴承动态接触特性数值模拟中若干问题

  童宝宏;刘颖;苏荭

  . 2012, 48(21): 116-123.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  滚动轴承运转过程中的动态接触特性与轴承使用寿命密切相关，目前主要是利用各种数值模拟技术开展轴承动态接触行为研究。通过在ANSYS/LS-DYNA研究平台上开展不同模型设计参数下滚动轴承动态接触特性的数值模拟研究，考察材料模型的设计、边界约束模式的选择和单元大小的定义等因素对数值模拟结果的影响情况。研究结果表明，由刚性体内外圈模型计算得到的滚子组最大应力仿真结果明显大于由弹性体内外圈模型得到的结果，且载荷方向上轴心位移变化起伏较大；采用外圈转动、内圈固定的边界约束模式时，轴承各组件上的最大动态接触应力值以及轴心在载荷方向的位移均高于采用内圈转动、外圈固定约束模式时的求解结果；单元大小也明显影响最终的动态模拟结果，较小单元尺寸下得到的应力结果明显大于较大单元尺寸下的模拟结果。研究结论可以为轴承动态接触特性数值模拟过程中模型构建方案的合理确定提供参考。
• Select
  梯度结构对氧化铝陶瓷涂层抗冲击载荷性能的影响

  程西云;何俊;肖舒;张金星

  . 2012, 48(21): 124-131.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  梯度结构陶瓷涂层以其优异的抗热震性表现出巨大的工程应用前景。为推动梯度陶瓷涂层在机械零件表面强化上的应用，采用“三明治”式梯度结构形式，建立镍基氧化铝梯度陶瓷涂层在冲击载荷作用下有限元模型，分析冲击载荷作用下涂层的力学性能，以及梯度层的结构形式、厚度及层数等参数对涂层的力学性能影响。结果表明：较无梯度结构陶瓷涂层相比，梯度结构能有效减缓涂层与基体结合面上的应力突变，涂层内部最大Mises应力明显降低，合理的梯度结构能改善涂层内部Mises应力分布，改变应力分布特征，减缓表面陶瓷涂层的冲击应力，从而防止陶瓷涂层在冲击载荷作用下脱落。最后对制备层状结构梯度陶瓷涂层时，如何进行梯度层结构设计进行了探讨，并提出了采用0.25次方幂指数梯度结构，得出10层中间层就可有效减缓冲击载何、降低Mises应力突变的结论。
• Select
  机床服役过程机电主传动系统的时段能量模型

  刘飞;刘霜

  . 2012, 48(21): 132-140.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  机床能量消耗问题的研究正在国际上兴起，机床能量消耗系统的建模问题是其热点问题之一。现有的功率方程或功率传输模型是一类描述能量变化率的瞬态能量模型，应用于实际生产现场的多时段和多传动链组成的机床服役过程(Machine tools’ service process，MTSP)尚存在困难。为此，从面向应用需求出发，对MTSP机电主传动系统(Electro-mechanical main driving system，EMDS)的能量模型进行研究。对MTSP的输入能耗过程的时段分类特性，不同能量传动链和多传动链特性进行分析；建立一种面向多传动链的机床EMDS功率方程；在此基础上，建立MTSP中EMDS的时段能量模型的基础模型；并面向生产现场实际，通过分段建立表格函数和数据拟合函数，将十分复杂的各启动时段能耗和比较复杂的各空载时段能耗的分析和获取变成简单函数处理，形成MTSP中EMDS的实用化能量模型。分析和案例结果表明，上述模型在MTSP的能耗研究、能效评估、能耗定额制定、切削工艺参数节能性优化等一系列问题解决方案的研究和应用方面能够提供一种基础支持；具有较广阔的应用前景。
• Select
  数控机床几何精度综合解析与试验研究

  韩飞飞;赵继;张雷;赵帼娟;冀世军

  . 2012, 48(21): 141-148.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  以对机床精度影响较大的几何误差为对象，通过理论与试验相结合，对其进行较深入的研究。基于多体系统理论，综合考虑各轴定位误差、直线度误差以及角度误差等几何误差元的耦合作用，提出一种机床综合误差建模方法，并在机床坐标系下建立三轴数控机床综合误差模型。通过利用激光干涉仪的大量试验得出定位误差、直线度误差以及角度误差曲线，分析证实定位误差相对于直线度误差和角度误差影响更为显著。以此为基础，进一步研究工作空间综合误差在各轴各误差元耦合作用下的分布和演变规律，发现综合误差在某轴向的分量与该轴的定位误差非常接近，给出定位误差是影响综合误差的决定性因素的结论。机床几何精度的分析对于机床精度补偿方法的选取与运用具有理论和实际意义。
• Select
  龙门数控机床主轴热误差及其改善措施

  仇健;刘春时;刘启伟;林剑峰

  . 2012, 48(21): 149-157.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  依据ISO和ASME标准建立龙门数控(Numerical control，NC)机床热误差测试条件，通过主轴恒转速和变转速热误差试验分析主轴箱温度场分布及其对主轴热误差的影响趋势。建立龙门机床误差元素模型，分析影响机床各坐标轴加工精度的主轴热误差分量。研究发现，主轴热误差和主轴箱温度存在单调对应关系，温度对主轴轴向的热伸长误差的影响要远大于主轴径向的热漂移误差，但温度变化相对各坐标变形存在热延迟和热惯性等特性。对主轴径向精度影响最大的热误差分量是由机床生热产生的同方向的偏移误差和与之垂直的偏转误差；对轴向精度影响最大的则是轴向的偏移误差。针对热误差特点和分布规律，提出结构优化、热平衡、误差补偿建模等3种减小热误差的措施，并对其各自优点进行了分析。
• Select
  基于偏差传递的二维多工位装配夹具系统公差可行稳健设计

  文泽军;朱正强;刘德顺;周知进;赵延明

  . 2012, 48(21): 158-167.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  提出一种基于偏差传递的二维多工位装配夹具系统公差可行稳健设计方法。分析二维多工位装配尺寸偏差传递关系，建立由定位销和零件定位孔(槽)公差引起夹具定位偏差的偏差流状态空间模型。采用数论网格方法对定位销和零件定位孔(槽)公差进行采样，将得到的公差样本代入夹具定位偏差模型，求得夹具定位偏差样本空间，将夹具定位偏差作为状态空间模型的输入偏差，提出基于状态空间模型的二维多工位装配成功率计算方法。继而应用Taguchi正交试验直观分析方法，分析得到影响装配成功率的主要因素即夹具系统定位销副关键公差，运用回归正交组合设计拟合得到二维多工位装配成功率与夹具系统定位销副关键公差的响应面模型。以定位销、零件定位孔(槽)制造成本所构成的装配成本最小化为目标，二维多工位装配成功率为约束，建立二维多工位装配夹具系统定位销和零件定位孔(槽)公差可行稳健设计模型。以汽车车身地板二维三工位装配为例，建立其公差可行稳健设计模型并对该模型进行计算与分析，结果表明在装配成本增幅较小的情况下，采用稳健约束后可显著提高公差设计的可行稳健性。该方法为二维多工位装配夹具系统公差稳健设计提供了一种新途径。
• Select
  基于气囊缓冲的载人空降乘员防护装置优化设计

  刘鑫;张志勇

  . 2012, 48(21): 168-174.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  针对载人空降乘员安全防护问题，基于气囊缓冲原理设计一种全新的气囊缓冲座椅和仿生气囊护颈，更有效地对空降乘员实施全方位的保护。通过开展装备落地碰撞试验对气囊缓冲装置的数值模型进行校正，并运用微型多目标遗传算法对气囊装置的动态特性参数进行优化，结果表明该方法不但能减少空降试验次数与昂贵试验成本，而且还能为工程人员提供多种方案以满足不同产品要求，在载人空降防护技术领域具有一定的实际工程意义。
• Select
  喷雾电火花铣削加工的能量分配与材料蚀除模型

  薛荣;顾琳;杨凯;张发旺

  . 2012, 48(21): 175-182.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  针对喷雾电火花铣削加工(Electrical discharge milling, ED-milling)建立电蚀坑形成过程的热-流耦合模型，并改进电火花加工中放电能量在阴极及阳极分配系数的判断方法来为所建立的蚀除模型提供边界条件。此外，通过试验得到不同放电参数下的电蚀坑半径，并对蚀坑半径随脉宽和电流变化的规律采用最小二乘法进行拟合作为等离子体扩张方程。基于材料蚀除的热-流耦合二维模型，应用仿真-试验比对的方法得到雾中电火花铣削加工时放电能量在正极的分配系数近似为0.29，负极分配系数约为0.025。根据相关加工参数及所建立的模型，对喷雾电火花加工的电蚀坑尺寸进行计算并与试验测量结果进行对比，两者误差约在8%，证明该模型是可信的。通过对比试验和分析结果，可知喷雾电火花铣削加工中放电通道中的能量分配在阳极的比例远大于阴极，从而揭示了在雾中电火花加工中工件接正极时材料去除率更高的原因。通过所建立的阴、阳极的蚀除模型，用于对喷雾电火花加工的材料去除率、表面粗糙度等进行推导和预测，从而优化工艺参数并减少加工成本。此外，所建立的模型可进一步扩展应用到液中、气中等多种电火花加工(Electrical discharge machining, EDM)中，并为EDM加工机理的研究提供了一种可行的方法。
• Select
  核主泵用流体静压密封环圆锥面超精密磨削

  霍凤伟;冯光;郭东明

  . 2012, 48(21): 183-189.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  提出采用工件旋转杯形砂轮切入磨削原理来加工核主泵用流体静压密封环圆锥面新方法，对密封环圆锥面的径向轮廓误差随砂轮半径、回转台与砂轮中心距，砂轮俯仰角、砂轮侧偏角的变化规律进行深入分析，发现选择适当的机床结构参数，采用工件旋转杯形砂轮切入磨削原理加工核主泵用流体静压密封环圆锥面时，由磨削原理引入的径向轮廓误差极小，为纳米量级。根据最小径向轮廓误差和最小磨削接触弧长原则确定了核主泵用流体静压密封环圆锥面的超精密磨削实现策略。在工件旋转杯形砂轮切入磨削机床上实现了核主泵用碳化硅密封环圆锥面的高精度、低表面粗糙度磨削，测得周向跳动、径向轮廓误差和表面粗糙度Ra分别为0.16 m、0.15 m和3 nm。
• Select
  硬脆材料微磨削表面形成机理试验研究

  程军;巩亚东;武治政;王超;曹振轩;刘月明

  . 2012, 48(21): 190-198.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  微磨削作为微尺度硬脆材料元器件的一种重要加工方法越来越受到重视，分析硬脆材料微磨削材料去除机理、提出其应为脆性去除与延性去除的综合作用，并就硬脆材料微磨削中材料去除过程与传统磨削方式的不同建立微磨削表面形成模型。为揭示硬脆材料微磨削过程的表面形成机理，验证所提出的微磨削未变形切屑厚度hm与微磨削表面粗糙度Ra计算模型的科学性和准确性，针对钠钙玻璃这一典型硬脆材料设计了正交微磨削试验，就试验结果进行硬脆材料微磨削表面形貌分析，讨论硬脆材料微磨削表面影响因素以及影响规律。基于试验数据结果对所建立微磨削模型的科学性进行了验证，并通过试验获得了微磨削后表面粗糙度Ra从78 nm至0.98 μm的一系列表面，为硬脆材料微磨削表面形成机理研究提供了理论参考与试验依据。