2014, 42(6):1-4. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2014.06.001
摘要:Rigid barriers, including check dams, steel cells and retaining walls, are widely utilized for debris flow mitigation. It has to be said that these rigid structures are generally effective and technical feasible. However, with the enhancement of environmental awareness and innovative materials, flexible barriers have been being created which are very engineering effective, environmental friendly, material saving as well as easy construction in rugged terrain. Although the merits of such structures are summarized in above, the understanding of such barriers are very limited. Most of constructions are just on the basis of engineering experience and largely depend on the factor of safety to eliminate the uncertainties. In this paper, method for debris flow dynamics calibration and conventional ideas for the design of flexible barriers will be illustrated and an advanced method-finite element will be used to analyze the debris flow.
2014, 42(6):5-10. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2014.06.002
摘要:在轴流式血泵的研发过程中,动脉局部流场中可能产生流动剪切率非常低的区域,因此有必要考虑血液的非牛顿特性。建立了轴流式血泵模型,通过CFD仿真分析得到血泵转速和流量的变化对血泵出入口压力分布和速度分布的影响,并采用水和甘油(2∶1)的混合流体替代血液,对设计的血泵进行驱动实验,测量了轴流式血泵输出流量和压力参数。结果表明:所设计的血泵在规律上和仿真是相符的。
2014, 42(6):11-18. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2014.06.003
摘要:利用Excite_TD软件构建了本田125 mL单缸四冲程汽油机配气机构运动学与动力学模型,通过分析多项动力加速度函数(POL)与分段加速度函数(ISAC)凸轮型线设计方法的性能指标,选择ISAC优化设计可变循环往复活塞式发动机(VCRPE)二冲程与四冲程工作模式的进、排气凸轮型线。为了验证凸轮型线设计的合理性,利用SolidWorks构建并分析了相应配气机构的多体动力学模型,对比Excite_TD和SolidWorks模型的动力学分析结果表明,两者分析数据吻合较好,验证了凸轮型线优化设计的准确性。
2014, 42(6):24-27. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2014.06.005
摘要:针对常规EPS助力控制难以随路面附着系数的变化提供合理的助力力矩的问题,提出了一种带有调节因子的助力控制。该方法通过调节因子在线调节车速感应系数,使EPS的助力特性随路面附着系数的变化而变化,从而增强EPS助力控制的自适能力。Matlab/simulink仿真研究表明,该方法能够随路面附着系数变化合理有效地调节助力力矩。
2014, 42(6):28-31. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2014.06.006
摘要:飞机服役于沿海环境中,各部位极易受到盐雾等腐蚀性气氛的影响。通过盐雾试验对机载电子设备机箱涂层进行耐蚀性检测,利用扫面电镜、电化学工作站,红外光谱等方法对涂层进行分析,研究其在盐雾条件下的失效机理及退化规律。结果表明:涂层在盐雾环境下的失效主要是由于物理过程,而非化学老化导致,且涂层失效过程主要包含3个进程,用交流阻抗谱对其整个腐蚀过程可以精确地表征。
2014, 42(6):32-36. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2014.06.007
摘要:根据故障树分析法的具体理论基础,以数控机床急停实例分析了算法流程;设计了递归算法、基于BDD图求解MCS算法及模块化分解算法;并进行了故障树相关的定量分析,为基于故障树的数控机床故障诊断奠定了基础。
2014, 42(6):37-41. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2014.06.008
摘要:针对不确定性导致的复杂大时滞过程控制精度低的问题,提出了一种基于算法融合的控制策略。研究了控制难点与控制论特性,基于大时滞复杂过程特性,融合了积分控制有利于消除稳态误差,Smith预估控制有利于时滞的补偿,模糊控制有利于处理某些不确定性控制,集成各自的优势,给出了一种I-Fuzzy-Smith控制算法。基于Matlab仿真,以大时滞惯性过程为例,分别采用PID、Fuzzy-Smith和I-Fuzzy-Smith控制进行了比较研究,响应验证了融合控制策略在系统动、静态性能和鲁棒性方面的优势。研究结果表明:提出的融合控制策略控制精度高,并表现出很强的鲁棒性。
2014, 42(6):42-45. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2014.06.009
摘要:随着现代机械自动化程度的提高,无线电控制技术已经渗透到各个领域。为此,提出了一种使用无线电遥控器控制逆变焊机工作电流的研究方法。它解决了原来有线控制的不便、受方向性限制的红外线控制以及价格昂贵繁琐的射频控制等问题。研究结果表明:该焊机电流易于控制,信号稳定,是一种简单、可靠、可推广的远程控制技术。
2014, 42(6):46-53. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2014.06.010
摘要:除冰液的加注速度是影响机场除冰作业效率的重要因素。设计了一种面向飞机除冰装备领域的双作用式大流量往复泵,给出了设计原理、主要部件设计计算书及总体设计图。通过建模仿真分析双作用泵的压力流量特性;通过改变活塞间隙的仿真实验得到系统阻尼和流量输出的折中优化方案,并依据仿真得到的最佳参数进行实验,验证仿真分析的合理性。结果表明:根据除冰液的粘度,活塞间隙在3 mm条件下,系统阻尼、流量、脉动到达最优关联,流量输出平稳,验证了设计方案的合理性和可行性。泵在工况压力范围内,输出流量和脉动抑制均达到预期效果,性能超越现有同类除冰加液设备性能,为行业应用和相关设备的设计提供参考。
2014, 42(6):54-58. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2014.06.011
摘要:针对5自由度飞机表面清洗机器人,通过旋量和指数积公式求解了运动学正解,得出末端执行器相对惯性坐标系的位形。采用运动螺旋求解了运动学正解的雅可比矩阵,为机构的奇异性、实时控制、可操作性的研究提供了理论基础。
2014, 42(6):59-63. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2014.06.012
摘要:针对基于EMD、WPT的特征提取方法各自存在的问题,采用将EMD与WPT结合的信号分解方法用于包络特征的提取,保证信号的分解不仅具有较高的分辨率,并且能够避免虚假IMF分量带来的错误信息。在包络特征的提取及结合之后,采用了基于PCA的特征选择方法对缺陷信号的特征数据集进行最有效特征的分类识别。根据以上特征提取及识别方法,使用Matlab以及Labview的混合编程进行了面向S700K-C型电动转辙机的故障诊断系统操作,并通过应用试验证明了该系统能够准确、快速地提取出故障信号。
2014, 42(6):64-69. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2014.06.013
摘要:井喷是海洋石油安全钻探生产的重要威胁,人为操作失误或元器件失效都可能导致井喷。防喷器组(BOP)安装在水下井口头,是控制井喷的核心部件,一旦发生井喷,BOP控制系统驱动阀门关闭井口,保证油井的安全。研究了深水防喷器组包括其液压控制系统的功能,在系统仿真软件SimulationX中建立防喷器组的详细模型,包括环形防喷器和闸板防喷器及防喷器组的液压控制系统。仿真分析了1 524 m水深下防喷器在不同操作顺序下的封井过程,验证了BOP阀门关闭所用时间符合API规范要求,仿真结果与平台实测数据基本吻合。
2014, 42(6):70-73. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2014.06.014
摘要:深入研究锯齿形切屑的形成过程及表征有利于工业生产中的切屑控制。用锯齿频率、锯齿化程度及绝热剪切带间距来对锯齿形切屑进行表征。鉴于Ti6Al4V在加工过程中易于形成锯齿形切屑,因此选择Ti6Al4V作为工件材料,通过高速切削Ti6Al4V实验,收集不同切削速度和每齿进给量下的锯齿形切屑;将获得的锯齿形切屑进行抛磨及腐蚀后,在VHX 600 ESO数码显微镜下观察切屑形貌,计算不同切削条件下锯齿频率、锯齿化程度及绝热剪切带间距。结果表明:随着切削速度的提高,锯齿频率及锯齿化程度增大,绝热剪切带间距减小;随着每齿进给量的增大,锯齿频率减小,锯齿化程度及绝热剪切带间距增大。 锯齿化程度可以作为普通切削、高速切削及超高速切削的判据。
2014, 42(6):74-78. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2014.06.015
摘要:充绒机是将羽绒按照要求的重量精确地从容器充灌到被服中的一种具有自动化、智能化的机械电气设备。对自动变频充绒机的工作原理、充绒过程控制系统实现、基于模糊算法的充绒机控制策略的自动控制系统的实现、变频调速技术的应用、串口通信反馈实现闭环控制等方面进行了具体而深入的研究,在此基础上完成了基于ARM7TDMI核的系统硬件设计。实践证明:系统硬件运行稳定,在进行模糊推理学习时具有更快的速度。
2014, 42(6):79-85. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2014.06.016
摘要:主要研究了小型汽车纯电驱动改装的方法和流程,基于奥拓轿车底盘的结构参数,进行了驱动系统纯电驱动改装的匹配设计。根据加速时间、续驶里程和爬坡能力的要求,通过车辆动力学计算,确定了驱动电机、动力蓄电池及传动系统的主要参数和结构类型。在Advisor软件内,对改装后的纯电动轿车进行了动力学建模,依托这个模型,对改装后的纯电驱动轿车进行了性能仿真。仿真结果表明:整个匹配设计的方法和流程是正确可行的。由于实验测试环境复杂,实车改装后的性能测试结果与仿真结果有一定的差异,但匹配设计和改装已基本达到了原定目标。
2014, 42(6):86-90. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2014.06.017
摘要:微细铣削加工是使用微型立铣刀在高主轴转速下制造微型元件的加工方式,分析切削力和加工稳定性对表征微细铣削加工过程起着重要的作用。提出一种数值分析的方法来研究螺旋齿球头立铣刀在可变径向切削深度下的微细铣削加工过程。首先建立了球头铣刀微细铣削的模型,并推导了切削力的计算公式;采用时域仿真的方法详细计算了螺旋齿球头立铣刀和平头立铣刀铣削加工的切削力,并对比了二者切削力仿真的结果;通过时域和频域研究相结合的方式详细分析了小径向切深下球头铣刀微细铣削的稳定性。最后,分析得到了Hopf-flip分岔,并深入对比和分析了不同加工条件下铣削加工的稳定性状况。
2014, 42(6):91-96. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2014.06.018
摘要:针对履带机器人在越障过程中出现的不稳定问题,设计了一种特殊结构的被动摇臂履带机器人。用UG建立了履带机器人的三维模型,对其在越障性能之一的爬楼梯过程中进行了打滑性理论分析,并通过多体动力学软件RecurDyn进行了运动学仿真,从而验证了该机构的可行性,为被动摇臂履带式机器人的发展提供了依据。
2014, 42(6):97-102. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2014.06.019
摘要:针对水气两相射流泵传能效率较低、吸气残压过大的问题,结合环形射流和自激振荡射流的优点,提出环形水气自激振荡脉冲射流的概念。以环形射流理论为基础,推导了混合相界面上的连续性方程和动量方程。采用Realizable k-ε紊流模型和欧拉多相流模型对环形水气自激振荡脉冲射流流场分别进行了定常和非定常数值模拟。计算了环形水气自激振荡射流泵的流量比q、压力比h和效率η等性能参数,绘制出基本性能曲线,并与普通环形水气射流泵进行了比较;对下喷嘴处的流体平均速度进行了非定常模拟计算,通过现场实验测试,对下喷嘴处混合相瞬时速度脉冲进行了频率分析。结果表明:与普通环形水气射流相比,环形自激振荡射流对气体的卷吸作用能力增强,且下喷嘴处的混合相瞬时速度值具有显著的脉冲主频。
2014, 42(6):103-108. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2014.06.020
摘要:汽车同步器齿套的滑块槽属难加工内表面。介绍了滑块槽加工工艺的国内外现状和加工原理,建立了切削滑块槽飞刀的数学模型,设计了加工齿套滑块槽部位的刀具。经过强度和刚度分析,证明刚度问题为首要校核目标。通过优化设计得到基于等刚度原理的飞刀结构,实践检验证明该刀具是适用的。
2014, 42(6):109-114. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2014.06.021
摘要:为了克服控制算法因鲁棒性差难以实现对不确定性复杂关联系统控制的缺陷,探讨了仿人智能融合控制算法的鲁棒性。讨论了传统控制面临的挑战,粗略地分析了不确定性复杂关联系统的控制论特性,研究了系统的仿人智能融合控制策略,针对具体对象构造了相应的控制算法。以二阶时滞对象控制为例,分别采用PID与仿人智能融合控制算法进行了仿真对比研究,实验的系统响应曲线验证了该算法具有良好动静态控制品质与鲁棒性能。研究结果表明:提出的融合控制算法是可行与合理的,具有很强的鲁棒性。
2014, 42(6):115-119. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2014.06.022
摘要:针对漏油、油液污染、死区、滞环等因素导致的液压伺服位置系统的参数时变、非线性等特性,探讨了基于仿人智能的多模态控制策略。分析了液压伺服位置控制存在的问题,讨论了仿人智能控制的本质特征,动态控制特征模型,总结了控制的多模态特性及其相应的控制算法。多模态控制与PID控制的仿真实验对比研究验证了多模态控制具有良好的控制品质。仿真结果表明:与PID控制相比较,采用多模态控制时电液位置伺服系统可获得更好的跟踪性能、动静态特性以及更强的鲁棒性。
2014, 42(6):120-124. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2014.06.023
摘要:滑块槽和倒锥是汽车同步器齿套的主要部位,由于属于内表面且表面形状略复杂,因此属难加工表面。首先介绍了滑块槽加工的国内外加工现状和基于摆线旋分原理的加工方法,从数学模型上计算了其加工的理论误差。然后建立了切削滑块槽飞刀的数学模型,在拥有自主知识产权的旋分数控机床和市场上通用的可转位刀具基础上设计了加工齿套滑块槽部位的专用刀具。经过实践检验证明该刀具是适用的。
2014, 42(6):125-129. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2014.06.024
摘要:电缆接头温度是反映电网运行状态的重要参数。针对地下电缆接头故障难以检测的问题,探讨了一种基于无线通信的地下电缆接头故障巡检系统。分析了产生接头故障隐患的机理,设计了前端检测与后台分析系统及其相应的功能模块,利用无线通信方式实现了对地下电缆接头故障的巡检。测试数据显示:该系统可在大范围内实现巡检覆盖,便于计算机联网使用。实验结果表明:系统设计是可行和有效的。
2014, 42(6):130-133. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2014.06.025
摘要:VACA是变尺度算法融入蚁群优化算法中而形成的一种混合算法。针对电液比例系统PID 控制参数整定问题,提出了基于改进蚁群算法的 PID 参数优化方案,并给出了具体的实现步骤:建立臂架电液控制系统的数学模型,利用Simulink工具箱建立了电液比例控制系统的 VACA-PID的仿真模型,进行了仿真和验证。结果表明: VACA-PID 控制器具有良好的静、动态性能,完全能达到电液比例控制系统的要求。
2014, 42(6):134-140. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2014.06.026
摘要:针对应急信息处理滞后导致的生产安全隐患,探讨了一类不确定性异构应急信息的集成系统。其基本思想是将由数据对象组成的树表达成XML文档,使文档中的每个元素对应于对象模式中的一个对象,即模式之间存在映射关系;基于异构数据库交换模型,借助模型驱动映射,利用具体模型实现了对数据的交换与集成。以某应急信息处理为例,应用效果显示应急事件处理效果提高了5~10倍。实验结果表明:该系统可方便地实现异构数据的信息集成。
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