2018年, 第29卷, 第14期　
刊出日期：2018-07-25

  

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  中国机械工程. 2018, 29(14): 0.

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机械基础工程
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  弹药筒超声自动检测方法与系统

  王哲, 孟杰, 崔西明, 康宜华

  中国机械工程. 2018, 29(14): 1639-1644. https://doi.org/10.3969/j.issn.1004-132X.2018.14.001

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  提出了一种基于弹药筒下母线入射的恒定横波折射角方法，实现对不同规格弹药筒的微细裂纹检测，通过仿真和实验验证检测的可靠性。设计了用于弹药筒等小径筒体的多工位高速超声自动化检测系统，分析检测系统中缺陷信号和干扰信号的特征，提出一种扫描信号滤波报警算法，最终实现了弹药筒上料、检测、分选全过程自动化。结果表明，该系统能检测的最小缺陷深度为0.05 mm，检测速度可达1 200件/h，误判率仅为1%。
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  考虑公差的扭转动力吸振器不确定性优化设计

  郝耀东, 何智成, 李光耀, 张卓敏

  中国机械工程. 2018, 29(14): 1645-1652,1660. https://doi.org/10.3969/j.issn.1004-132X.2018.14.002

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  建立了带扭转动力吸振器的动力传动系统模型，考虑了动力传动系统与后桥的耦合作用，推导了带扭转动力吸振器的动力传动系统振动动力学方程；对扭转动力吸振器的影响进行研究，分析了加入扭转动力吸振器后动力传动系统自由振动和强迫振动性能的变化及其原因；将区间不确定性优化模型引入动力传动系统振动分析中，保证了不同制造条件和使用工况下扭转动力吸振器均能最大程度发挥其作用，且允许扭转动力吸振器参数存在宽松的设计公差。
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  碳钢塑性变形对增量磁导率信号的影响

  李丽娟, 解社娟, 陈洪恩, 陈玲莉, 何曼如, 陈振茂

  中国机械工程. 2018, 29(14): 1653-1660. https://doi.org/10.3969/j.issn.1004-132X.2018.14.003

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  针对核电站结构的塑性变形损伤，为研究低碳钢材料塑性变形对增量磁导率信号的影响机理，将B-H曲线的特征量导入数值计算中，间接分析塑性变形对增量磁导率信号曲线的影响规律，开发了基于退化磁矢位法的增量磁导率数值计算程序，并采用数值模拟方法研究了材料剩磁和矫顽力两个因素分别对增量磁导率信号曲线的影响。结果表明，材料剩磁和矫顽力会影响增量磁导率信号曲线的峰峰距、峰值和过零点等特征参数。研究结果对塑性变形的定量无损评价具有参考意义。
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  二层沟槽织构对机床导轨表面润滑特性的影响

  张东亚, 赵飞飞, 高峰, 段继豪

  中国机械工程. 2018, 29(14): 1661-1665. https://doi.org/10.3969/j.issn.1004-132X.2018.14.004

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  通过构建二层沟槽织构模型，仿真研究沟槽织构表面的流体动力效应。结果表明：沟槽容积相同时，与单层沟槽相比，二层沟槽的平均油膜压力可以达到单层沟槽的2.31倍；保持二层沟槽的量纲一总深度β₁、第一层沟槽量纲一宽度α₁不变时，随着第二层量纲一深度β₂的增大，平均油膜压力先增大后减小，β₂为4.4时，平均油膜压力达到最大值；第二层沟槽的量纲一宽度α₂从0.25增大到0.45时，沟槽内的旋涡区也随之增大，平均油膜压力逐渐减小。
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  深海张力腿平台非线性涡激振动响应特性分析

  孙友刚, 董达善, 强海燕, 王冉

  中国机械工程. 2018, 29(14): 1666-1673. https://doi.org/10.3969/j.issn.1004-132X.2018.14.005

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  针对深海平台张力腿的非线性动力学问题，充分考虑张力腿的非线性特性，提出了一种改进的动力学模型，并利用伽辽金法和有限差分法对模型进行计算，研究波浪、海流、预张力、平台运动等复杂荷载联合作用下张力腿的涡激振动响应特性。计算结果阐明了复杂海洋环境下张力腿平台的动力学机理。研究结果可为深海平台的设计和研究提供参考。
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  一种基于神经网络的双足机器人混合动力学系统辨识方法

  吴晓光, 张天赐, 韦磊, 李艳会, 王挺进, 张波

  中国机械工程. 2018, 29(14): 1674-1681. https://doi.org/10.3969/j.issn.1004-132X.2018.14.006

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  针对双足机器人的混合动力学系统辨识问题，从系统渐进稳定性角度分析，推导出连续与离散混合系统的可辨识条件，提出了一种基于混沌粒子群优化的径向基函数神经网络与动态模糊神经网络的联合辨识方法。利用混沌粒子群优化的径向基函数神经网络辨识双腿的连续摆动阶段，利用动态模糊神经网络辨识离散的足地碰撞阶段；依据两阶段同一变量的耦合、转换关系，实现了对双足机器人整体混合系统的准确辨识。仿真实验结果表明，该方法辨识和预测结果具有较高的准确度。
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  基于误差迭代的旋转机构偏心测量

  陈斌, 张洋, 郭贤, 高德伟, 高建树

  中国机械工程. 2018, 29(14): 1682-1687. https://doi.org/10.3969/j.issn.1004-132X.2018.14.007

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  针对现有偏心测量方法存在的系统及模型复杂、多路信号需要同步整周期采样的问题，提出基于误差迭代的旋转机构偏心测量方法，搭建了转子感应器传感器系统物理模型，建立了偏心测量的理论模型，并在LabVIEW平台下实现了该方法。以飞机襟翼驱动器输入驱动系统为模拟测试对象，3种恒定转速下转子偏心距测量误差分别为2.3%、3.5%、2.2%，验证了模型和方法的准确性。
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  基于非线性短时傅里叶变换阶次跟踪的变速行星齿轮箱故障诊断

  王友仁, 王俊, 黄海安

  中国机械工程. 2018, 29(14): 1688-1695. https://doi.org/10.3969/j.issn.1004-132X.2018.14.008

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  针对变速行星齿轮箱信号频率模糊且受噪声影响的问题，提出了基于非线性短时傅里叶变换（NLSTFT）无键相阶次跟踪与变分模态分解的故障诊断方法。用NLSTFT算法估计信号瞬时频率，对其积分获得瞬时相位曲线，通过重采样得到角域信号；利用NCOGS算法对角域信号降噪，采用VMD算法进行角域信号模态分解，通过各模态分量信号包络谱解调实现故障诊断。实验结果表明，新方法计算效率高、鲁棒性好，提高了变转速行星齿轮箱故障诊断性能。
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  平面变形回弹迭代补偿的收敛准则及应用

  马瑞, 王春鸽, 赵军, 翟瑞雪

  中国机械工程. 2018, 29(14): 1696-1703. https://doi.org/10.3969/j.issn.1004-132X.2018.14.009

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  针对板材平面变形过程中的回弹问题，基于迭代法建立了迭代补偿机制，给出了迭代参量收敛性的判定准则。对于简单应力状态下平板单向拉伸和双向拉伸的弹塑性变形过程，证明了参量轴向长度对迭代补偿机制具有收敛性。对于宽板V形自由弯曲工艺，通过理论和实验验证了弯曲曲率和弯曲角的收敛性。进而，将迭代补偿机制应用于宽板自由弯曲工艺的回弹控制，对曲率和弯曲角分别进行了迭代补偿实验，结果表明，根据每次试验的回弹量，迭代补偿机制可以预测下一次补偿值，使弯曲工艺经过2~3次迭代，就获得了误差小于0.1%的目标曲率和误差小于0.5%的目标弯曲角，收敛速度很快。而且，对于同一材料的同一成形工艺，每次的补偿量只取决于回弹前后的迭代参量差值。
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  轴表面矩形微螺旋槽织构对唇形油封密封性能的影响

  江华生, 孟祥铠, 彭旭东, 李伟荣

  中国机械工程. 2018, 29(14): 1704-1710. https://doi.org/10.3969/j.issn.1004-132X.2018.14.010

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  基于唇形油封的反向泵送作用密封原理，提出了一种轴表面矩形微螺旋槽织构，以提升油封密封性能；建立了油封唇口稳态的符合质量守恒的流体润滑理论模型，考虑了油封唇口表面粗糙形貌和弹性变形的影响，采用有限元法求解流体压力控制方程，获得了泵送率和摩擦扭矩等性能参数，研究了矩形微螺旋槽织构参数和轴转速对油封密封性能的影响规律。结果表明：泵送率具有随微螺旋槽角度的增大而呈先缓慢增大后逐渐减小，且螺旋角最佳值约25°，随微螺旋槽深度、线数和轴转速的增大而增大等变化规律；摩擦扭矩具有随微螺旋槽角度、深度的增大而减小，随微螺旋槽线数的增大而增大，随轴转速的增大而呈先增大后减小以至趋于稳定等变化规律。研究结果为轴表面微槽织构提高油封密封性能的设计与应用提供了参考。
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  电主轴滚动轴承轴向预紧技术综述

  刘志峰, 孙海明

  中国机械工程. 2018, 29(14): 1711-1723,1763. https://doi.org/10.3969/j.issn.1004-132X.2018.14.11

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  概述了角接触球轴承在电主轴中的应用现状，分析了电主轴预紧力与电主轴精度、转速、寿命等性能的相互影响关系；回顾了轴承定位预紧技术和定压预紧技术的原理及特点；分类评述了采用液压装置、形状记忆合金弹簧、双金属隔套、压电装置、电磁力装置、离心力装置等预紧方式的调压预紧技术和自动预紧技术的原理及效果；最后，对电主轴预紧技术的未来发展趋势进行了预测与展望。
智能制造
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  SCARA机器人的自适应迭代学习轨迹跟踪控制

  张铁, 李昌达, 覃彬彬, 刘晓刚

  中国机械工程. 2018, 29(14): 1724-1729. https://doi.org/10.3969/j.issn.1004-132X.2018.14.012

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  为了减小执行重复运动任务机器人的末端位置误差，提出了自适应迭代学习轨迹跟踪控制算法。根据拉格朗日方程得到SCARA机器人的动力学模型，设计了控制力矩的迭代算法，利用Lyapunov函数对该算法的稳定性进行了理论证明，搭建了具有典型机械结构的SCARA机器人实验平台。通过实验验证了自适应迭代学习控制算法能有效减小SCARA机器人的末端位置误差，具有较强的可执行性。
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  基于瀑布机制的重载机械手自组织精密模式

  马翔宇, 罗天洪

  中国机械工程. 2018, 29(14): 1730-1735. https://doi.org/10.3969/j.issn.1004-132X.2018.14.013

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  针对机械手运动中的关节误差对重载机械手精度的影响，受生物瀑布机制自动修复特点的启发，提出基于瀑布机制的重载机械手自组织精密模式。研究了机械手关节的惯性矩阵，分析了关节惯性矩阵对末端精度的影响；结合瀑布机制的工作原理，求解了重载机械手精密运动的自组织模式；从机械手关节惯性力出发，推导出关节误差对机械手关节力矩的数学模型，并对其进行仿真分析。结果表明，瀑布机制的自组织模式可减小关节误差对机械手关节精度的影响。
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  基于改进自适应正交匹配追踪算法的手势识别

  李贝, 孙瑛, 李公法, 蒋国璋, 孔建益, 江都, 陈迪斯

  中国机械工程. 2018, 29(14): 1736-1742. https://doi.org/10.3969/j.issn.1004-132X.2018.14.014

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  针对稀疏求解算法在稀疏度估计上的优势和增加固定步长的不足，提出改进的自适应正交匹配追踪算法。该算法引入稀疏度和变步长步骤，首先通过匹配测试来估计稀疏度初始值，以减少后续迭代次数，然后在不同阶段调整步长来筛选原子数，逼近真实稀疏度。实验结果表明，与其他贪婪算法相比，该算法有效提高了识别精度和效率。
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  利用有限制稳定配对策略求解双目标柔性作业车间调度问题

  杨宇, 黄敏, 王震宇, 朱启兵

  中国机械工程. 2018, 29(14): 1743-1750. https://doi.org/10.3969/j.issn.1004-132X.2018.14.015

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  实际生产中，以最小完工时间和最低成本为目标的调度是柔性作业车间最常见的问题。提出了一种有限制稳定配对策略的双目标柔性作业车间调度问题的求解方法。该方法将双目标优化问题分解为一系列的标量优化子问题，并利用多目标进化算法对子问题进行优化求解；同时，将有限制稳定配对策略用于进化过程中各子问题解的协调选择，以保证解的收敛性和分布性。仿真数据和应用实例表明：该方法可以获得收敛和分布性能更优的调度方案。
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  基于动态差分元胞多目标遗传算法的混合作业车间布局改善与优化

  王亚良, 钱其晶, 曹海涛, 金寿松

  中国机械工程. 2018, 29(14): 1751-1757. https://doi.org/10.3969/j.issn.1004-132X.2018.14.016

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  针对一类离散作业、流水作业和特殊作业等多种作业单元共存的混合制造模式，提出了作业车间布局改善问题。以物料搬运费用最小、单元移动费用最小、作业单元包络矩形面积最小及非物流关系最大为目标，明确布局约束条件，构建车间布局多目标优化模型。在差分元胞多目标遗传算法的基础上，设计并引入动态变异策略以改善算法的全局搜索能力，提出用于解决布局模型的动态差分元胞多目标遗传算法，通过实例计算与结果分析验证了模型及算法的有效性。
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  复杂曲面零件数控加工的关键问题——解读《复杂曲面零件五轴数控加工理论与技术》

  毕庆贞

  中国机械工程. 2018, 29(14): 1758-1763.

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  中国机械工程. 2018, 29(14): 1764.

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