• 2018年第50卷第7期文章目次
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      2018, 50(7). DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.20180701

      摘要 (1693) HTML (2) PDF 312.15 K (1096) 评论 (0) 收藏

      摘要:

    • 单晶SiC的化学机械抛光及其增效技术研究进展

      2018, 50(7):1-10. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.201803130

      摘要 (3100) HTML (433) PDF 783.63 K (2494) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了解决传统SiC化学机械抛光(CMP)加工效率低的问题,针对单晶SiC表面抛光质量和材料去除率指标,综述了应用传统碱性抛光液、混合磨粒抛光液及含强氧化剂抛光液对单晶SiC进行化学机械抛光的研究现状;为了提高SiC-CMP的化学和机械两方面作用,对SiC-CMP催化辅助增效技术、SiC电化学机械抛光(ECMP)技术、固结磨料抛光、光催化辅助抛光等增效新技术进行了系统综述;对SiC-CMP及其增效技术进行了分析、讨论,指出了当前的研究难点,展望了进一步提高单晶SiC抛光效率的研究方向.

    • 压痕位置对多晶铜纳米压痕变形机理的影响

      2018, 50(7):11-16. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.201711061

      摘要 (2517) HTML (204) PDF 3.34 M (1277) 评论 (0) 收藏

      摘要:为研究在纳米压痕过程中微观结构多晶铜力学特性及变形机理的影响机制,采用Poisson-Voronoi和Monte Carlo方法建立大尺度多晶铜分子动力学模型,针对多晶铜不同微观结构分别建立初始压痕位置位于晶粒、晶界面、三叉晶界、顶点团4类微观结构的纳米压痕模型,采用分子动力学方法模拟计算金刚石探针压入模型的纳米压痕过程,计算4种模型的纳米压痕力及原子的静应力与第三应力.采用中心对称参数法分析多晶铜表面及亚表面位错演化对纳米压痕过程的影响.结果表明:探针对4种微观结构的纳米压痕过程存在显著的规律性,纳米压痕力的增长速率、纳米压痕过程位错向邻近晶粒扩散的难度、纳米压痕后多晶铜亚表面位错分布范围、纳米压痕过程中低维数微观结构累积原子势能的难度等均满足降序关系:晶粒、晶界面、三叉晶界、顶点团;压痕位于高维数微观结构时,其相邻的微观结构呈拉应力;而压痕位于低维数微观结构时,其相邻的微观结构呈压应力.在多晶铜的纳米压痕过程中,为减少缺陷结构数量及其能量累积,降低材料的残余应力,应针对多晶铜的晶粒进行机械加工并避开顶点团、三叉晶界等微观结构.

    • 光学元件亚表面损伤深度的无损荧光检测方法

      2018, 50(7):17-22. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.201707091

      摘要 (2047) HTML (134) PDF 2.39 M (1686) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了实现光学元件亚表面损伤的低成本、快速、准确检测,提出一种光学元件亚表面损伤深度无损荧光检测方法.在研磨和抛光加工过程中添加纳米荧光量子点溶液作为标记物,量子点受到激发光辐照后能够产生荧光现象,然后利用激光共聚焦显微镜进行逐层扫描以获取被测样品不同深度处的切片图像,当扫描深度达到某一特定值时,荧光强度开始由强变弱,通过特征点荧光强度的变化最终确定光学元件的亚表面损伤深度.自行开发了亚表面损伤深度无损检测软件,检测软件具有图像阈值处理、亮点自动识别、图像显示和曲线表征等功能,可以实现光学元件亚表面损伤深度的快速无损检测.将无损检测结果与损伤性检测结果进行了对比分析,结果表明两种检测方法相对误差在10%以内,验证了提出的无损荧光检测方法的有效性.

    • 超声辅助抛光流场规律CFD仿真分析

      2018, 50(7):23-29. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.201705158

      摘要 (2653) HTML (268) PDF 5.28 M (1334) 评论 (0) 收藏

      摘要:为探究超声辅助抛光的作用机理,利用FLUENT非稳态动网格湍流和离散相模型并结合mixture的空化模块, 仿真分析不同超声振动参数对流场绝对压强、流速和气含率分布的影响以及各参数间存在的相互作用规律.仿真结果表明:超声空化作用主要集中在试件正下方的小范围区域内,即试件的有效加工区域,进而可以确定流场所需最小膜厚;流场绝对压强、速度等参数一个周期内出现两次峰值,周期内气泡长大后受压溃灭过程分为两个阶段,表明超声振动下流场存在二次空化现象,二次空化在抛光过程中强化了空蚀效应;周期变化过程中,流场同一位置的不同参量、同一参量在不同位置与超声的周期性振动间均存在不同程度的滞后现象;超声振动使流体内产生超声纵波,遇到抛光盘发生反射并伴随半波损失;膜厚足够大时,则会形成驻波,试件表面处振幅最大,有利于提高超声辅助的抛光效果;利用有效加工区域和驻波现象可以使试件加工效果达到最优,二次空化和滞后现象有助于揭示超声辅助抛光过程的作用机制和规律.

    • 闭式生物质热压成型传热模拟

      2018, 50(7):30-37. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.201708044

      摘要 (1960) HTML (336) PDF 3.14 M (1199) 评论 (0) 收藏

      摘要:根据生物质材料压缩过程发生弹塑性变形的特点,基于EDEM离散元分析软件,建立生物质热压过程中接触模型和传热模型,设计API接口二次开发程序,在不同模具直径和保压时间等工艺参数条件下对闭式生物质热压成型传热过程进行仿真分析.仿真结果表明:随着压缩量增加,成型过程传热加快,相同时刻大压缩量成型过程中生物质柱状燃料芯部温度较高;在相同压缩体积下,成型模具直径分别为10、20及30 mm时,随着模具直径增大,虽然模具与生物质燃料接触面积增大,但燃料芯部温度却呈现降低趋势;传热过程分析表明,合理设置成型后的保压时间对燃料成型效果及节能具有积极意义.

    • 一种结合UKF的疲劳结构剩余寿命预测方法

      2018, 50(7):38-45. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.201709020

      摘要 (2459) HTML (237) PDF 2.02 M (1209) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对机械系统中疲劳结构的剩余寿命(RUL)预测问题,提出了一种结合无迹卡尔曼滤波算法(UKF)的RUL预测方法.该方法包括疲劳裂纹性能参数评估和RUL预测两个部分.在性能参数评估部分,通过对Paris疲劳裂纹扩展公式进行离散化,建立了参数状态空间评估模型,并利用传感器获得的实时状态信息结合UKF算法对状态空间评估模型中的疲劳性能参数(Cm)以及疲劳裂纹长度表现出的不确定性进行评估,以避免状态信息不完备、工况噪声等不确定因素对结构疲劳寿命预测的影响;在剩余寿命预测部分,利用UKF算法评估得到的参数结果,结合离散化得到的递推裂纹扩展模型,对结构的剩余寿命进行预测.仿真结果表明:提出的方法能够很好地处理疲劳裂纹扩展模型中疲劳性能参数的不确定性,且在剩余寿命预测上,通过与扩展卡尔曼滤波算法(EKF)进行比较分析,发现所提方法能够更准确地预测结构疲劳裂纹的RUL.将离散的Paris疲劳裂纹扩展公式和UKF算法进行结合,能够有效地提高疲劳结构的剩余寿命预测精度.

    • 燃瓦斯气蓄热式加热炉再燃低氮改造数值模拟

      2018, 50(7):46-51. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.201708045

      摘要 (1956) HTML (134) PDF 4.40 M (1264) 评论 (0) 收藏

      摘要:为实现燃瓦斯气加热炉氮氧化物(NOx)排放低于200 mg/m3 (O2体积分数3.5%)的要求, 提出高效的再燃低氮改造方案.通过数值计算和工业试验相结合的方法对其进行验证.采用FLUENT软件计算不同再燃瓦斯气比例和当量比下,不同截面温度及NOx质量浓度分布,NOx生成还原特性和瓦斯气未燃尽率等.根据优化的数值计算结果对加热炉进行改造,进行连续一周的工业试验.结果表明:增加再燃比,燃烧空间高温区域比例降低,热力型NOx生成量减少且减幅增大,再燃作用对NOx的还原率先升高后降低.当再燃比为0.20时,再燃作用还原NOx的效率最高.增加再燃比或降低主燃区当量比将降低NOx浓度,但瓦斯气未燃尽率升高.通过与工业试验对比,验证了计算的可靠性.当再燃比为0.15~0.20,主燃区当量比为1.15~1.20时,NOx质量浓度最高值约160 mg/m3,均值约130 mg/m3 (O2体积分数3.5%),且瓦斯气未燃尽率较低.

    • 幂律流体双股碰撞雾化特征的实验研究

      2018, 50(7):52-58. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.201703002

      摘要 (1957) HTML (142) PDF 3.16 M (1338) 评论 (0) 收藏

      摘要:为深入研究双股射流碰撞系统的雾化特性,基于双股射流碰撞雾化实验台,采用PIV测速仪,通过改变双股射流的射流不对称性、添加氮气气流扰动以及添加金属铝粒子,来实验探究上述因素对于幂律流体雾化的影响.实验结果表明:韦伯数较小时,幂律流体以一定偏心度碰撞会形成链状液膜,链结长度随偏心度增大而减小;当双股射流以不同长度撞击时,幂律流体会出现鱼骨模式,该现象在0.15%卡波姆凝胶中较为明显;添加气流扰动能增大幂律流体液膜表面波的强度,导致液膜宽度变薄、液膜边缘提前破裂,并且当韦伯数较小时,液滴索太尔平均直径减小;添加金属粒子使幂律流体强度变低,最大破碎长度变小,提前进入各个破碎模式,更早达到液滴平均直径收敛值.采用一定的偏心度,适当加入气流扰动和金属粒子,有助于改善幂律流体雾化性能.

    • 二级环流对双级贫预混火焰熄火边界的影响

      2018, 50(7):59-65. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.201705135

      摘要 (2141) HTML (117) PDF 2.21 M (1421) 评论 (0) 收藏

      摘要:为改善预混火焰的燃烧稳定性,提出双级贫预混燃烧的火焰组织思路,对预混气流进行不同当量比的径向分级,使其能在较低当量比时稳定燃烧.以一定流动条件下直管射流火焰和双级贫预混火焰的中心气流所能达到的最小稳燃当量比作为熄火边界,实验测量并分析火焰不同组织方式和环流条件变化对熄火边界的影响.结果表明:布置在射流火焰外围的环流对火焰根部附近的浓度和速度分布有一定影响;双级贫预混火焰的二级预混环流能够通过减弱外界环境气氛对锋面前预混气的稀释作用而拓宽火焰的熄火边界;环流的预混当量比是影响火焰熄火边界的关键.与均一当量比的直管射流火焰相比,双级贫预混火焰能够在更低的当量比条件下稳定燃烧,对工业上控制NOx排放有着重要的意义.

    • 液压式馈能减振器的外特性及馈能特性分析

      2018, 50(7):66-72. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.201707184

      摘要 (1730) HTML (148) PDF 3.29 M (1277) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了使悬架减振器在改善汽车行驶平顺性的同时完成振动能量的回收,首先以某品牌减振器为原型设计一种实用新型液压式馈能减振器的原理及结构,依据工作原理构建该减振器的油液流动中流量与压降之间的关系理论模型;然后在AMESim中建立等效参数化仿真模型分析所设计的液压式馈能减振器的外特性及能量回收特性能否满足实际工作需求;最后在Simulink中进行液压式馈能悬架总成AMESim模型与路面时域输入模型的联合仿真,分析此减振器装车后在实际路面激励下对车辆平顺性的影响及能量回收效果.分析结果表明:此液压式馈能减振器压缩/复原行程阻尼力符合减振器阻尼力允差的国标要求;示功图形状饱满无明显畸变,体现出良好的外特性,满足减振器的设计要求;馈能特性符合最初设计的只在压缩行程回收能量的思想;馈能特性曲线呈现出显著的峰值特性并受到减振器高频响应特性的影响;悬架平顺性满足行驶要求,实际行驶中具有一定的能量回收潜力.本文所设计的液压式馈能减振器基本能达到预期目标,对节能减排有借鉴价值.

    • 含球关节间隙的RSSR机构动力学建模与仿真

      2018, 50(7):73-79. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.201706122

      摘要 (2727) HTML (213) PDF 2.63 M (1231) 评论 (0) 收藏

      摘要:为研究含球关节间隙对空间连杆机构动态性能的影响,建立含间隙的球关节运动学模型,基于拉格朗日乘子法,建立含球关节间隙的RSSR空间机构动力学模型,仿真分析了关节接触力模型、曲柄输入转速、间隙尺寸等因素对机构的动态性能的影响.仿真结果表明:不同的关节接触力模型,对仿真结果影响较大;球头与球窝的碰撞接触点主要分布在间隙球的两个局部区域;间隙尺寸对机构摇杆输出角加速度波动以及球关节接触力影响最大,间隙尺寸的大小与摇杆角加速度、关节接触力大小的变化呈现非线性正相关的趋势.

    • 多运动态可重构轮履复合式机器人机械设计

      2018, 50(7):80-86. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.201711030

      摘要 (2452) HTML (315) PDF 5.18 M (2126) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对复杂的室外地形特征,结合轮式、履带式移动机构的运动优点,提出并研制一种可重构的具有多种运动模式的轮-履复合机器人.该机器人由控制单元、两个相同的可重构车轮、翻转机构和车体组成,具有轮式、履带式、翻转式3种运动模式.轮式工作形态, 机器人为两轮机器人, 运行速度快, 可全方位运动;履带工作状态,机器人可以适应砾石地、沙地、草地等多种复杂地形,具备较强的越障能力;翻转工作状态,履带轮整体翻转,可跨越栏杆等垂直障碍.机器人轮-履转换由车轮内部的并联四连杆机构实现,可根据地面特征选择运行模式,根据障碍类型选择越障方式.在建立运动学和力学模型的基础上,结合数字仿真方法对结构进行了参数化研究,此设计方法优化了转换机构的运动轨迹,降低了对驱动电动机的性能要求,提高了电动机的使用效率.试验表明,机器人可通过调整自身机构以合理的运动模式通过沙地、草地等路面环境,攀越阶梯和栏杆等复杂障碍,具有良好的环境适应性和越障性能,验证了该移动平台系统设计的合理性.

    • 基于模糊逻辑的快速上肢评估方法(RULA)改进

      2018, 50(7):87-93. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.201708100

      摘要 (2303) HTML (133) PDF 1.77 M (1795) 评论 (0) 收藏

      摘要:为更加有效地进行人机工效评估,基于模糊逻辑,对快速上肢评估(RULA)方法进行改进,以避免因为不精确的关节角度输入,产生差异较大的评估结果.利用梯形函数对关节角度、负荷和肌肉使用进行模糊化处理,利用三角形函数对RULA中间得分和最终得分进行模糊化表示,并选取重心平均法进行去模糊化.随机选取29个姿势进行相关性验证,结果表明:该方法和RULA的相关性为0.937(p<0.01),和工作体位分析系统(OWAS)相关性为0.725(p<0.01),能够良好地反应真实结果.通过运动捕捉实验,模拟控制台捕捉实验,获取12个操作姿势的精确关节数据进行分析,验证了该方法能够有效地改进RULA评估方法,并具有较高的可靠性,更有利于实现人机工效评估.

    • 湿式多片离合器摩擦转矩衰减特性分析

      2018, 50(7):94-102. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.201709141

      摘要 (2119) HTML (111) PDF 3.53 M (1256) 评论 (0) 收藏

      摘要:为研究湿式多片离合器滑摩过程中摩擦转矩衰减现象,在SAE#2试验台制动工况下进行了不同摩擦副数离合器的摩擦转矩试验.针对于湿式多片离合器的摩擦转矩衰减现象,提出湿式多片离合器摩擦转矩衰减系数,以表征多摩擦副离合器实测摩擦转矩相对于计算摩擦转矩的减小程度.根据两副和六副摩擦转矩试验拟合得到受相对转速和平均面压影响的两副-六副摩擦转矩衰减系数,并分析相对转速和平均面压对摩擦转矩衰减值和摩擦转矩衰减系数的影响.研究表明:摩擦转矩衰减系数受摩擦转矩衰减值和计算摩擦转矩的共同影响,在润滑流量充足的条件下,摩擦转矩衰减值随着相对转速的增大逐渐减小,随着平均面压的增大而增大;而摩擦因数随相对转速和平均面压的变化规律较为复杂, 但总体上湿式多片离合器摩擦转矩衰减系数呈现随相对转速的增大逐渐减小,随平均面压的增大先增大后减小的趋势.

    • 多态模块化自动变速器换挡过程仿真与试验

      2018, 50(7):103-110. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.201710036

      摘要 (1630) HTML (86) PDF 2.45 M (1148) 评论 (0) 收藏

      摘要:为实现一种新式模块化变速器试验样机的自动换挡功能,设计了样机配套换挡液压系统,并对换挡过程进行仿真建模.基于刚体动力学原理对二挡模块样机进行分析,并利用MATLAB/Simulink建立包括传动系和液压缸的整体仿真模型.利用溢流调压控制,设计一套简化换挡液压系统.以输出轴扭矩变化率和输入轴最低转速作为评价指标,研究充油流量、复位弹簧预紧量等参数对该新型结构样机换挡品质的影响规律.用换挡试验验证了模型和样机换挡可信度.结果表明,充油流量决定零件运动速度和液压缸内压力上升速度,影响换挡速度和换挡制动时间.增大流量可有效消除换挡制动,但会引起冲击增加;使用较小的弹簧预紧量可以减小换挡冲击.

    • 考虑能耗的再制造系统多目标调度方法

      2018, 50(7):111-118. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.201706067

      摘要 (2448) HTML (130) PDF 1.26 M (1784) 评论 (0) 收藏

      摘要:为充分发挥再制造产业的潜力,在保证商业利益的同时提升其对于环境保护的贡献,针对带有流水线型重加工线的再制造系统的特点,在混合流水线调度决策研究中加入对节约能源因素的考虑,提出一种改进的多目标人工蜂群算法,并应用机器闲时判断开关机策略进一步减少能源消耗.以最小化最大完工时间与最小化能源消耗量为优化目标,建立双目标数学模型;修改经典单目标人工蜂群算法为双目标算法后引入了精英策略、双重邻域搜索,保证改编算法的收敛速度,加入局部最优逃脱算子,加强改编算法的局部搜索能力.由于产品组装具有成套要求,产品的分解与重加工工序可发生变动,产生大量机器闲时,通过判断开关机策略节能,并利用带有精英策略的改进模拟退火算法求解能源消耗量计算子问题.对算法进行数值计算并与已有代表性算法比较,结果表明该方法是有效、可行的,在目标系统中应用此方法能够在保证完工时间的同时取得可观的节能效果.

    • 单一可动叶片车轮和砂土的交互作用力学特性

      2018, 50(7):119-125. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.201707156

      摘要 (1740) HTML (155) PDF 3.62 M (1641) 评论 (0) 收藏

      摘要:为评估本课题组研发的新型可动叶片车轮ALW(Active Lugged Wheel)与土壤交互作用的力学特性,搭建了ALW-土壤交互作用力学测量平台,测量了采用不同叶片运动轨迹的ALW机构与砂土间相互作用所产生的牵引力和垂直升力,将其与光滑车轮和单个叶片产生的土壤反作用力分别进行比较,辨识了车轮表面和叶片与砂土的耦合作用影响.根据测量结果进一步分析了叶片倾斜角度和沉陷长度对土壤反作用力的影响,并通过最小二乘法构建了叶片沉陷长度与土壤反作用力相关性的数学模型.结果表明:当车轮转角处于一定范围内时,ALW产生的牵引力和垂直升力比光滑车轮和单个叶片产生的作用力的总和更大,因此推断车轮表面和叶片与砂土的耦合作用会影响砂土的变形形式,ALW可以利用砂土的这种变形特性增大土壤反作用力;ALW受到的牵引力和竖直升力与叶片的倾斜角度没有明显关系,而与叶片的沉陷长度呈二次函数关系,因此可以通过主动调节叶片的沉陷长度来提高ALW机构在软土上的运动性能.

    • 车辆驾驶性评估方法在蠕行工况中的应用

      2018, 50(7):126-130. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.201712026

      摘要 (1754) HTML (143) PDF 651.09 K (1197) 评论 (0) 收藏

      摘要:为解决评估体系构建方法不科学,评估指标权重计算及主客观权重分配不合理的问题,提出构建驾驶性评估体系和计算指标权重的新方法.考虑车辆驾驶性在蠕行工况的内涵,基于SMART原则对驾驶性评估体系进行设计,从纵向响应特性、纵向平顺特性、纵向稳态特性3个维度构建了蠕行工况驾驶性评估体系;提出用网络层次分析和组合熵分别计算主客观权重,并设计结合网络层次和组合熵的综合权重优化模型,用于计算评估体系中各评估指标权重,使其兼顾主观性和客观性.应用该方法进行多辆车的蠕行工况驾驶性评估,对比分析不同权重计算方法的评估结果.结果表明:本文提出的方法得到的评估结果较层次分析、熵权等方法更准确,该评估体系构建方法更具科学性,权重计算方法更有效.

    • 数控车床故障传播机理分析

      2018, 50(7):131-136. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.201707143

      摘要 (1656) HTML (88) PDF 1.54 M (1632) 评论 (0) 收藏

      摘要:为探讨数控车床故障传播机理,即识别系统关键节点与关键故障传播路径,基于数控车床故障数据,应用有向图理论、集成决策实验室分析(DEMATEL)和解释结构模型(ISM)方法构建数控车床分层故障传播有向图模型;基于故障传播概率、边介数两指标定义故障传播强度表征故障传播行为;提出结合系统分层故障传播有向图模型和故障传播强度的数控车床故障传播机理分析方法.分析结果表明:系统分层故障传播有向图模型实现了系统层级分解,简化了故障传播分析过程,为关键路径识别奠定了基础;将故障传播强度作为关键路径识别的依据,避免了传统分析方法基于单一指标描述数控车床故障传播行为而产生的偏差,实现了准确定位故障源,准确识别系统关键路径.所提方法有助于系统故障诊断与维护.

    • 变弹性模量对高强钢辊弯成型回弹预测的影响

      2018, 50(7):137-143. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.201707163

      摘要 (1879) HTML (241) PDF 2.23 M (1479) 评论 (0) 收藏

      摘要:为研究非线性弹性模量对高强钢辊弯成型回弹预测的影响,进行拉伸试验和连续循环加载卸载试验,分析DP980高强钢在不同预塑性应变下的非线性弹性模量.采用塑性屈服面法和弹性模量减少转化面法,建立DP980高强钢弦线模量数学模型.运用型钢成型COPRA RF专业软件和有限元MSC MARC商业软件,建立了八机架的连续辊弯三维有限元模型.采用连续辊弯汽车用高强钢薄壁结构件试验验证有限元模型的可靠性.结果表明:循环加载实验中,随着预塑性应变的增加,弹性模量出现初期迅速下降,其后保持几乎不变的趋势,且塑性应变为10%时,DP980高强钢弹性模量下降了25%;对比试验与仿真结果发现,变弹性模量模型比恒值弹性模量模型能更准确地预测回弹问题,且预测精度提高了20%以上.充分考虑高强钢在预应变下非线性弹性模量,能显著改善辊弯成型预测回弹的精度.

    • 柔性销轴式人字齿星型轮系均载特性

      2018, 50(7):144-153. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.201707127

      摘要 (1811) HTML (240) PDF 8.82 M (1487) 评论 (0) 收藏

      摘要:为研究人字齿星型轮系各路功率分流载荷分配机理,提高齿轮箱承载能力,采用节点有限元法建立柔性销轴式齿轮涡扇发动机人字齿星型轮系动力学模型.研究当量啮合误差下星型轮系动态均载性能,分析误差激励、销轴结构、工况参数对系统均载特性的影响.结果表明:齿轮偏心误差使中心齿轮振动轨迹偏离原点,是造成不均载的主要原因;系统均载系数随误差增加呈线性增加,且制造误差的影响大于安装误差;柔性销可以明显改善系统均载性能,在4种星轮柔性销轴中Montestruc改进的柔性销均载性能最佳;系统的均载系数随输入转速增加呈增大趋势,共振会导致系统的均载性能急剧下降;均载性能随系统承载功率增大而变好,且功率变小,柔性销对系统的均载性能改善的优势更加明显.

    • 多目标模糊综合评价的装配序列优选方法

      2018, 50(7):154-163. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.201706167

      摘要 (1987) HTML (95) PDF 1.41 M (1645) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了对装配序列进行合理评价,确保装配序列优选结果的正确性,提出一种装配序列多目标模糊综合评价方法.通过调研及专家知识构建装配序列多目标评价指标体系,并定义各指标的量化方法;用模糊层次分析法评估各指标间的相对关系,以获取较准确的装配序列指标权重;根据评价指标的量化方法计算可行装配序列各指标的初始值,并结合指标相应权重使用消除和选择转换法综合评价不同装配序列的优势值和劣势值,根据优势值和劣势值排序结果,从正反两方面综合选择出最佳装配序列.以某企业机床传动系统X轴装配序列优选过程为例,验证了该方法的有效性.结果表明,可行装配序列综合评价结果合理,优选出的方案具有较好的精度和效率.装配序列多目标综合评价方法计算过程简单,实用性强且评价结果合理,可用于一般机械产品的装配序列设计过程.

    • Kriging模型在齿面磨损预测中的应用

      2018, 50(7):164-168. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.201711001

      摘要 (1920) HTML (164) PDF 1.47 M (1192) 评论 (0) 收藏

      摘要:为快速准确地对齿面磨损进行预测,考虑双齿啮合区的载荷分配并用Kriging方法建立了新的磨损数值仿真模型.基于Winkler弹性模型和轮齿啮合原理得到磨损量计算所需要的压力分布及啮合速度,在确定压力分布时考虑了由磨损带来间隙的影响,并对所需的载荷进行了动态分配;基于Archard磨损模型推导齿轮的磨损量数值仿真模型,得到了不同磨损次数下轮廓各个啮合点处的磨损深度;用Kriging方法和人工神经网络方法构建磨损与齿轮参数的关系代理模型,研究不同初始样本量下代理模型的逼近程度和拟合优度.算例计算结果表明:磨损量随磨损次数增加逐渐累积,参与啮合的齿廓各个位置的磨损量均不相同,节点处最小,越靠近齿根越大,主动轮(小齿轮)大于从动轮(大齿轮);综合比较3个初始样本量训练得到的Kriging模型表明,最小样本量为100时逼近程度和拟合优度都满足要求,并可预测未来的磨损量.采用Kriging模型具有较高的计算效率和精度,克服了磨损数值仿真模型计算耗时长的不足.

    • 双圆弧谐波减速器共轭啮合区混合润滑分析

      2018, 50(7):169-176. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.201709160

      摘要 (1626) HTML (106) PDF 5.21 M (1294) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了给轮齿啮合区的加速寿命试验提供理论依据,更好地指导产品优化设计,以某型号谐波减速器为分析对象,基于包络理论求出柔轮与刚轮的齿廓方程,分析了啮合点的曲率半径、卷吸速度以及啮合区受载情况,综合考虑啮合区的宏观几何、真实表面粗糙度等因素,建立了柔轮与刚轮啮合区的混合润滑模型,通过分析润滑区膜厚比、摩擦因数等参数,定量研究了转速和温度对润滑性能的影响.结果表明:转速越高,平均油膜厚度和膜厚比越大,接触载荷比和接触面积比越小,润滑性能越好.当转速高于2 200 r/min时,啮合区由边界润滑变为混合润滑,接触载荷比和接触面积比较50 r/min时减小90%以上,摩擦因数减小一半以上,将转速控制在2 200 r/min以上有利于改善润滑状况;随着啮合区温度的升高,平均油膜厚度和膜厚比逐渐减小,接触载荷比和接触面积比逐渐增大,润滑状况逐渐变差.温度为60 ℃时,摩擦因数较10 ℃增加一倍以上,接触载荷比和接触面积比增加一倍以上,需严格控制谐波减速器工作温度在60 ℃以下.

    • 特高压管廊GIL热特性的数值模拟

      2018, 50(7):177-184. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.201709162

      摘要 (1500) HTML (193) PDF 1.51 M (1113) 评论 (0) 收藏

      摘要:为研究管廊绝缘气体输电线路(gas-insulated transmission lines, GIL)的热特性影响因素,考虑外壳的电感效应和阻抗的温度效应,提出了含外部空气域GIL热特性的三维气热耦合有限元数值计算方法.针对苏通GIL综合管廊工程的特点,利用该方法研究空气流速、负载电流、环境温度、绝缘气体压强、表面辐射率5个因素对该GIL热特性的影响.计算结果表明:空气流速低于10 m/s时,增大空气流速可有效降低GIL温度,但随着空气流速的继续增大,降温效果下降;负载电流增加会导致GIL温度的急剧升高,且导体温升>外壳,两者之间温差将增大;GIL温度与环境温度呈线性比例关系,而导体与外壳温差随环境温度的升高略有减小;绝缘气体压强在0.5 MPa时,增大气体压强有利于导体散热,但外壳温度变化<0.5 ℃;增大外壳内表面或导体外表面的辐射率都将使导体温度降低,但外壳温度不变,同时导体温度对导体外表面的辐射率变化更为敏感.

    • 氮液滴在气流中的破碎和碰撞模拟

      2018, 50(7):185-191. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.201710038

      摘要 (1801) HTML (167) PDF 2.02 M (1270) 评论 (0) 收藏

      摘要:为揭示喷雾冷却中雾场氮液滴的行为,基于流体体积法(VOF)建立氮液滴的碰撞模型,对氮液滴在高速气流下的不同碰撞过程进行数值模拟,研究碰撞过程中液滴形态及气隙压力的变化情况.设定相同与不同液滴尺寸的液滴碰撞,以及对心与偏心液滴碰撞等4种不同条件,分析在各种碰撞条件下,碰撞初始条件改变对于液滴形态与后续液滴大小的影响.数值计算结果表明:高速气流下液滴发生碰撞时,其破碎形态主要由气流速度决定,而碰撞参数B主要决定液滴拉伸形成韧性带的方向;液滴接触时形成的气体间隙,其压力呈现先增大后减小的趋势;与对心碰撞过程相比,偏心碰撞时气隙压力会更快释放;相同尺寸对心碰撞的后续液滴分离情况最差,这是由于韧性带沿着气流方向,导致液膜没有明显破碎,对于后续液滴蒸发不利.

    • 超临界二氧化碳高压涡轮气动设计及性能

      2018, 50(7):192-198. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.201712093

      摘要 (2428) HTML (360) PDF 2.95 M (1781) 评论 (0) 收藏

      摘要:为建立高性能超临界二氧化碳(SCO2)布雷顿循环系统,基于西安热工研究院的5 MW等级SCO2火力发电试验平台的高压涡轮设计参数,采用基于Denton损失模型的自编一维涡轮设计程序、AXIAL软件及AXCENT软件设计了2级轴流超临界二氧化碳涡轮,采用CFX软件RANS方程与NIST的真实超临界二氧化碳工质物性数据相结合的数值方法,研究了超临界二氧化碳高压涡轮设计工况和变工况气动特性.结果表明:综合考虑高设计参数下的超临界二氧化碳涡轮辅助系统的可实现性,选择两级轴流直叶栅涡轮设计方案,经叶型优化后可实现两列涡轮静叶的总压损失约为0.042,第1/第2列动叶栅相对总压损失为0.050和0.064,叶片的根部、中部和顶部流场的马赫数分布合理.考虑动静叶泄漏掺混损失的高压涡轮的等熵效率可达到84.88%,轴功率3 251 kW,涡轮变工况性能良好.

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