中国机械工程

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中国机械工程. 2017, 28(19): 0.

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互联悬架液压参数灵敏度分析及优化

周兵;陈逸彬;耿元;任程远

中国机械工程. 2017, 28(19): 2269-2274.

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针对液压参数对互联悬架输出响应影响程度大小的问题,建立了四自由度液压互联悬架半车侧倾耦合频域模型,通过计算系统的传递函数及施加路面激励,得到了悬架模型在垂直模态和侧倾模态下的加速度谱密度响应。采用基于模糊灰色关联的灵敏度分析方法对悬架垂直模态和侧倾模态进行分析,得到了各液压参数的灰色关联度。运用多目标优化算法NSGA-Ⅱ,以两种模态下的悬架响应为优化目标,对灵敏度大的液压参数进行了优化。优化后两种模态下加速度功率谱密度峰值及加速度均方根值均有减小,液压互联悬架平顺性得到提高。

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一种面向汽车个性化定制的智能交互方法

华尔天1,2;孙琦宗2;刘肖健3;钟嘉佶2;陈川2

中国机械工程. 2017, 28(19): 2275-2281.

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针对传统汽车在线个性化定制服务中缺乏有效的交互,且消费者隐性需求的获取和转化研究不足等问题,研究了隐性需求的获取和转化以及产品定制特征的分析和表述,建立了产品特征与用户需求的映射模型,提出了一种基于组织符号学思想的智能交互方法,并采用黄金分割法对所提方法进行了迭代优化。最后利用汽车颜色的定制对此方法进行了测试。测试结果表明,该方法能在一定程度上提高个性化定制服务的互动性和引导性。

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无线供电形状记忆合金驱动的尿道阀驱动特性研究

张燃1;李笑1;曹睿1;关婷2

中国机械工程. 2017, 28(19): 2282-2288,2299.

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为了解决尿道括约肌损伤或神经功能障碍引起的重度尿失禁问题,设计了一种磁耦合谐振式无线供电形状记忆合金弹簧驱动的尿道阀。建立了尿道阀的驱动力模型和无线电能传输耦合模型,仿真分析了弹簧结构参数对驱动力的影响规律,通过实验研究了无线供电系统的控制参数和线圈结构参数对尿道阀驱动特性的影响规律以及尿道阀的启闭特性。研究结果表明,该尿道阀原理可行；增大弹簧线径,减小弹簧中径和匝数,增大信号源电压,增大线圈直径、线径和匝数以及合理设定信号源频率,均可提高驱动特性；尿道阀启闭特性良好。研究结果可为尿道阀结构设计提供依据,也可为人体其他括约肌自主控制的设计提供参考。

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一种新型低耦合度非全对称三平移一转动并联机械手及其运动学分析

沈惠平;邵国为;邓嘉鸣;孟庆梅;杨廷力

中国机械工程. 2017, 28(19): 2289-2299.

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根据基于方位特征（POC）方程的并联机构拓扑设计理论和方法,分析了一种可实现三平移一转动输出运动的新型低耦合度的非全对称四自由度并联机械手2-RPaRSS,并完成其运动学建模与分析。首先,分析计算出该机构的耦合度(κ=1),给出了基于序单开链（SOC）的机构位置正解的建模方法及其数值解；其次,通过导出机构位置反解及算例,验证了正反解求解的正确性；再次,分析了该机构位置工作空间的形状大小及工作空间Z向各截面形状；然后,对机构的奇异位形进行了分析,得到其发生三类奇异的条件；最后,设计了该机械手样机的三维CAD模型。研究结果表明,2-RPaRSS机械手比H4、I4R、Cross-Ⅳ结构简单,且具有更大的工作空间和更好的动平台转动能力。

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基于三次拟Bézier方法的汽车车灯轮廓设计

刘植;何佳文;陈晓彦;姜婉

中国机械工程. 2017, 28(19): 2300-2305.

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为了更加有效地设计汽车车灯的形状,提出一种基于含形状参数的三次拟Bézier曲线的汽车车灯轮廓线设计方法。研究了分段三次拟Bézier曲线的光滑拼接条件;利用三次拟Bézier样条曲线构造了汽车车灯投影轮廓线,并分析了轮廓曲线大调与微调的方法,包括轮廓边线和边角的调整;最后根据车灯正投影曲线得到了车灯轮廓模型。通过调整形状参数的取值和控制顶点的位置,可以根据需要灵活地控制轮廓线的形状。与现有方法相比,该方法使用的曲线具有更低的次数,计算更简便。数值实例表明,该方法简单有效,便于形状的交互设计。

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中子谱仪样品台几何误差建模和灵敏度分析

李杨1,2,3;吴运新1,2,3;龚海1,2,3;刘磊1,2,3

中国机械工程. 2017, 28(19): 2305-2310.

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介绍了中子衍射残余应力测试谱仪样品台的结构和基于标准探针的定位测量方法；利用多体运动学和齐次变换矩阵建立了基于标准探针定位测量方法的样品台定位误差模型；最后分别对模型中涉及的42个误差分量进行了定位误差的灵敏度分析。分析结果对中子衍射残余应力测试谱仪样品台的精度设计具有参考作用。

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基于Archard模型的车轮磨耗对车辆动力学性能的影响

姚永明;李国芳;丁旺才

中国机械工程. 2017, 28(19): 2311-2317,2324.

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为了研究车轮磨耗对高速列车动力学性能的影响,建立了车辆动力学和车轮磨耗耦合模型。考虑车辆通过一条由直线和曲线组成的典型线路工况,采用Non-elliptic模型计算轮轨接触斑上的车轮磨耗量,以累积车轮型面磨耗量及更新型面外形。采用Archard磨耗模型研究车轮面磨耗的分布与发展,以车轮踏面磨耗深度达到0.1mm为型面更新的条件进入下一个磨耗循环的计算。最后加载磨耗后的车轮型面,研究磨耗对车辆系统通过曲线线路时的动力学性能的影响。

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一种并联式半主动悬架作动器研究

寇发荣;梁津;魏冬冬;王星;田蕾

中国机械工程. 2017, 28(19): 2318-2324.

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提出了一种并联式滚珠丝杠半主动悬架作动器结构。建立了滚珠丝杠作动器数学模型,并利用MATLAB/Simulink软件对并联式滚珠丝杠半主动悬架作动器进行了阻尼特性与馈能特性仿真,验证了结构的可行性。仿真结果表明:作动器阻尼力为0~1200N；作动器在低频振动下可以产生的馈能电压为0~6V,馈能功率为0~80W,馈能效率为41.61%~48.72%。在参数优化的基础上试制了作动器物理样机,齿轮采用铝制材料经线切割而成,因此作动器响应速度良好,最后进行了作动器馈能特性试验。

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轴承圈加热切削加工表面质量研究

徐兰英1;伍强2;覃孟扬1;汤勇3

中国机械工程. 2017, 28(19): 2325-2331.

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针对轴承圈易出现疲劳破坏的问题,提出采用预加热硬态切削加工轴承圈外表面的方法。普通硬态切削和预加热硬态切削试验结果表明,将工件内圈预先加热到160℃进行硬态切削加工,有助于减小加工表面的粗糙度,由于内圈加热减小了轴承圈内外表面的温度差,故加工后的表面残余应力显著减小,其值可达-50MPa,加工得到的表面纹理清晰,形貌光滑、规整,刀具进给运动轨迹清晰；加热切削得到的是均匀的锯齿形切屑,并且切屑形态呈螺旋状,与普通硬态切削相比,加热切削过程较为平稳,说明加热切削可获得良好的表面完整性,且不会引来额外的加工硬化。

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伯努利效应引起滑阀阀芯径向力的研究

陆倩倩1,2;阮健1;李胜1

中国机械工程. 2017, 28(19): 2332-2338.

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运用CFD软件Fluent对液压滑阀内部流场进行可视化分析,详细研究了阀芯受径向压力分布情况和影响因素。计算发现,径向压力分布与阀口开度、入口流量、环割槽深径比、进出口油道的轴交角都有密切的关系。阀口开度越大,径向压力波动越小；入口流量越大,环割槽深径比越小,径向压力波动越大；与进出口轴交角为0°和90°相比,进出口轴交角为180°时x=0截面的径向压力分布更平稳。同时,通过伯努利效应对入口中心截面处阀芯周向压力分布及阀芯轴向分段建立压力方程,通过理论分析验证了仿真模型和结果的可靠性。最后分析了径向力不平衡产生的卡紧力及径向稳态液动力的分布及其影响因素。

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机电集成形状记忆合金活齿传动装置受力分析

柴宗兴;许立忠

中国机械工程. 2017, 28(19): 2339-2345,2382.

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为了研究机电集成形状记忆合金（SMA）活齿传动装置的受力规律,采用电流直接加热方式并基于Brinson的一维本构模型,推导出装置中SMA的驱动方程；通过活齿传动装置受力分析,建立了装置的耦合力学方程,绘出了装置参数变化时活齿受力随输出轴转角变化曲线和不同输入电流下输出特性曲线,得到了装置参数变化对活齿受力的影响规律和输入电流对装置输出特性的影响规律。研究结果为装置的进一步优化和动力学研究提供了参考,为样机的制作和试验提供了依据。

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基于单一产品数据源和多色集的装配数据建模与组织

李联辉1,2;孙红霞1;李红梅1;张秦玮1;高阳1;雷婷1;袁颖2

中国机械工程. 2017, 28(19): 2346-2353.

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为解决航空发动机装配过程中的数据来源分散、冗余严重和模板更改出错的问题,首先基于单一产品数据源建立了任务驱动的装配BOM,给出了基于“草稿-模板-实例-序列化实例”4层递进结构和公用信息池的数据管理框架；然后根据装配流程中不同角色对数据组织的需求,建立了装配数据组织网络模型,用多色集理论来对模型进行数学描述,给出了装配数据组织的流程。在某企业的应用结果表明,该方法可降低数据冗余,提高数据组织效率。

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弯曲半径对柔性电子器件层间分离的影响

汤朋朋1; 温雯1;黄永安2;刘谦1

中国机械工程. 2017, 28(19): 2354-2359.

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根据欧拉梁理论建立了多层柔性电子器件变形弯曲下能量释放率的数学计算模型,得到了给定条件下能量释放率与半径的关系式,并利用虚拟裂纹闭合法对理论模型进行了验证,进一步分析了弯曲半径对给定器件粘结层分离的影响。该研究为防止器件失效提供了理论参考,对柔性电子器件制造及应用具有参考意义。

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装配误差传递建模及其精度可靠性评估

苏春;黄漪

中国机械工程. 2017, 28(19): 2359-2364.

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研究了刚体零件的装配误差建模以及装配精度可靠性评估方法。将零件误差分成位置误差和方向误差,并采用误差矢量加以描述。综合考虑尺寸误差和形位误差,将装配过程误差分成零件内误差和配合面误差,给出主动配合面和被动配合面的定义。针对典型配合面类型,分析误差组成及其计算方法。采用位姿变换矩阵法建立装配误差模型,分析误差在零件内部以及配合面间的传递过程,计算装配总误差并据此确定装配误差的概率分布。给出装配精度可靠度的定义,通过仿真获得装配精度的可靠度指标。以某测量平台的装配过程为例,完成装配过程误差分析和装配精度可靠度评估,验证模型的有效性。

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面向绿色高效制造的铣削工艺参数多目标优化

邓朝晖1,2;符亚辉1,2;万林林1,2;张华1,2

中国机械工程. 2017, 28(19): 2365-2372.

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为了实现数控机床的绿色高效制造,考虑加工过程中刀具寿命和零件表面质量的实际约束条件,建立了以能量效率最高、碳排放最低和材料去除率最高为目标的多目标优化模型。通过设计面中心复合试验获取试验数据,采用信噪比方法将不同要求的优化目标转换成同要求的信噪比,使用基于组合权重的灰色关联分析法将多目标优化转化为单目标优化问题,基于响应曲面法建立关联度与工艺参数的二阶关系模型,应用量子遗传算法对优化模型进行求解。最后通过试验验证了该多目标优化模型的有效性。

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基于载荷率的电动公交车再生制动控制策略

赵国柱;孙琼琼;唐惊幽;李亮

中国机械工程. 2017, 28(19): 2372-2377.

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为提高城市电动公交车再生制动能量回收效率,针对城市电动公交车日常运输载重变化显著的特点,提出了一种基于不同载荷率的再生制动控制策略。建立了不同载重情况下电动公交车的行车制动系前后轴制动力分配系数优化模型,运用遗传算法求出了空载、半载、满载情况下的最优制动力分配系数,并根据优化后的制动力分配系数对再生制动力进行了控制。为验证控制策略的有效性,在电动汽车仿真软件ADVISOR2002平台上进行了仿真分析。结果表明：与制动力分配系数无调整时相比,该策略在符合欧洲经济委员会（ECE）制动法规的前提下,显著提高了制动能回收量。

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交变磁场对高硬熔覆层组织与性能的影响

付宇明;齐童;宗磊;郑丽娟

中国机械工程. 2017, 28(19): 2378-2382.

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为改善高硬激光熔覆层的力学性能,在激光熔覆过程中辅助施加类正弦交变磁场,在Q235A表面制备了高硬合金熔覆层。对熔覆试样进行拉伸和冲击性能测试、断口分析、显微组织观察、物相分析、显微硬度测试以及耐磨性对比分析,研究了交变磁场对熔覆层力学性能和微观组织的影响。研究结果表明：在激光熔覆过程中加载强度为50mT、频率为20Hz的交变磁场时,可使试样的拉伸强度提高约9%,延伸率提高约1%,冲击韧性提高约11%,且拉伸断口出现明显韧窝,材料组织更细化、致密；熔覆层显微硬度随着磁感应强度的增大而增大,但随磁场频率的变化极小；当交变频率为25Hz、磁场振幅为60mT时,熔覆试样磨损失重减小15%。

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22MnB5钢焊点的力学试验

王晓光1;宇慧平2;李晓阳2;陈树君2

中国机械工程. 2017, 28(19): 2383-2387.

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对淬火后22MnB5钢点焊结构进行了试验分析。通过拉伸试验结合应变片测得超高强钢的弹性模量、泊松比和焊点周边的力学特性及硬度与金相的观察分析,通过光学显微镜分析焊点处的断口样貌,得到了点焊结构破坏的原因,初步确定超高强钢点焊结构由塑性环、焊核、母材三部分组成。焊点处的力学变化是复杂的,远力端首先破坏失效,并且显示出了受力方向,塑性环是硬度最小部位,拉伸作用后连接部分产生负弯矩,该变矩作用能使焊核产生很小的转动角度。

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丝杠冷滚打成形参数控制研究

李玉玺1;李言1;崔莅沐1;杨明顺1;肖继明1;崔凤奎2

中国机械工程. 2017, 28(19): 2388-2393.

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建立了丝杠冷滚打成形的有限元模型,使用ABAQUS软件模拟其成形过程。首先在仿真结果的基础上,设计正交试验,研究冷滚打过程中工艺参数对滚打深度和隆起高度的影响关系；然后分别建立滚打深度和隆起高度与工艺参数之间的多元回归模型,并进行显著性检验；最后利用自行设计的滚打装置进行丝杠冷滚打试验,验证了模型的有效性。研究结果为通过控制工艺参数形成精确的零部件轮廓提供理论基础,对丝杠冷滚打成形有重要的指导意义。

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中国机械工程. 2017, 28(19): 2394.

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2017年, 第28卷, 第19期　
刊出日期：2017-10-10

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