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期刊信息/Journal information
机械科学与技术
西北工业大学
机械科学与技术

西北工业大学

姜澄宇

月刊

1003-8728

mst@nwpu.edu.cn

029-88493054

710072

西安友谊西路127号（西北工业大学647号信箱）

机械科学与技术/Journal Mechanical Science and Technology for Aerospace EngineeringCSCD北大核心CSTPCD
查看更多>>本刊为专业技术性刊物。反映机械科学与技术的研究成果及其在生产实践中的应用成果，刊登理论研究、设计计算、机构分析、成果报道及评述，介绍新方法、新工艺、新材料、新设备。
正式出版
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    OpenSim环境下青年男性启动步态的下肢生物力学特征研究

    马晓子牛永刚霍洪峰赵虎...
    1551-1558页
    查看更多>>摘要：为分析健康青年男性启动步态的下肢生物力学特征,使用BTS-SMARTDX运动捕捉系统测试,基于OpenSim模拟仿真出肌力的变化,结果表明:gait2392 模型可以准确模拟健康青年男性的启动步态;在APA阶段,支撑侧踝关节背屈、膝关节屈曲,启动侧髋关节外展;支撑侧踝关节背屈肌、启动侧髋关节外展肌相互协调,完成加载启动侧、卸载支撑侧的任务;在卸载阶段,以膝关节屈曲为主导带动下肢运动,跖屈肌执行蹬伸功能;在执行阶段,以膝关节伸展为主导向前摆动,股直肌执行屈髋和伸膝双功能.研究结果可以为下肢助力外骨骼设计与研究提供帮助.

    启动步态OpenSim肌力生物力学

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    弧齿锥齿轮TCA接触印痕与传动误差协同求解方法研究

    王煜石容凯彬丁撼孙甲尧...
    1559-1568页
    查看更多>>摘要：弧齿锥齿轮齿面接触分析(Tooth contact analysis,TCA)可以精确计算得到反映传动性能的重要评价指标接触印痕以及传递误差.然而由于存在强烈的非线性和数值耦合关系,导致求解精度差、效率低和稳定性差.因此,提出了一种同时考虑接触印痕与传动误差的TCA协同求解新方法.首先基于啮合原理进行齿面参数化表达,同时在三维坐标空间中利用旋转矩阵模拟齿轮副的啮合运动进行接触轨迹和传递误差求解;再根据数值齿面的曲率特征,进行接触印痕精确解析求解.算例结果验证了本文所提方法的可行性.

    弧齿锥齿轮齿面接触分析接触印痕传递误差

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    自适应曲率变化的等弓高误差插补算法研究

    张相胜王国先
    1569-1576页
    查看更多>>摘要：针对等弓高误差法进行插补计算时遇到自由曲线的曲率剧烈变化情况会出现精度不达标的问题,提出一种自适应曲率变化的等弓高误差插补算法.根据几何关系推导出初始参考步长,以各插补段内的最大弓高误差恒定为约束条件,提出步长自动调整机制并与曲率分区策略相结合,在保证插补步长内的最大弓高误差恒为设定值的同时实现最佳步长的快速计算.改进的算法在进行插补计算时很好地规避了传统等弓高误差法易出现的误差超限和步长过保守等问题,加工后自由曲线的弓高误差恒定且均为加工容许的最大值,计算得到的插补点数量少,机加工效率高.

    插补点计算等弓高误差曲率分区步长自动调整

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    细粒度状态驱动的离散车间动态瓶颈识别方法

    苏璇吉卫喜张朝阳姜一啸...
    1577-1589页
    查看更多>>摘要：针对当前瓶颈识别方法难以动态、及时、准确地响应离散制造过程的问题,结合图式推演建模方法,提出事件-数据混合驱动的资源细粒度状态监测方法(EDH),以实时识别离散制造过程中的动态瓶颈.首先,通过制造物联技术和复杂事件处理技术获取并处理复杂多变的制造过程实时信息,通过信号渐变模型提高实时位置信息的准确性;在此基础上,对制造资源的状态数据进行细粒度聚类,提出改进的数据分析算法(IFGCM)提高聚类的准确性;最后,结合建立的状态时序流图式模型和动态瓶颈识别方法实时感知制造资源瓶颈.通过在某电梯零部件制造车间的实际应用,验证了其有效性.

    离散制造复杂事件混合驱动细粒度状态动态瓶颈识别

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    拓扑与MOGA算法下的梁柱材刀架轻量化设计

    杨春梅马亚强刘彤彬丁禹程...
    1590-1599页
    查看更多>>摘要：为了提高梁柱材钻铣刨加工中心的综合性能,本文以其中具有X,Y方向插补运动的刀架为研究对象,进行轻量化设计.对刀架的质量进行两次优化:第一次使用拓扑算法优化,以最大刚度为目标函数,应力、变形为约束,质量为响应约束,建立拓扑优化模型进行优化;第二次使用MOGA算法在拓扑优化的基础上进行优化,建立拓扑优化刀架的重构模型,验证力学性能与低阶固有频率,选择优化设计变量,设计CCD(Central composite design)试验获得初始样本点,选取 5 个验证点与Kriging模型的预测值进行拟合,根据Kriging模型建立局部灵敏度较高设计变量的响应面模型,获得设计变量对应力、变形、质量直观的影响程度,利用MOGA算法建立优化模型,寻找最优解.试验结果表明:在满足强度的条件下,经过两次质量优化设计,刀架质量减小了 14.48%.

    梁柱材刀架拓扑优化Kriging模型MOGA算法

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    经纱张力的神经非奇异积分快速终端滑模控制

    付茂文沈丹峰赵刚尚国飞...
    1600-1607页
    查看更多>>摘要：为减小织机长片段经纱张力波动,提高张力控制性能,提出神经非奇异积分快速终端滑模控制(RBF-NIFTSMC)方法.通过对送经系统的受力分析,建立了织机的时变张力控制模型,根据系统存在时变数学模型、未建模动力学和外部干扰未知等特点,设计了一种非奇异积分快速终端滑模控制方法.该控制器可在短时间内到达滑模面,无奇异问题,利用NIFTSMC理论自适应估计未知不确定性,并最终由李雅普诺夫理论证明稳定性.为进一步提高滑模控制性能,将滑模面和变步长神经网络相融合,实现时变滑模面,神经网络的参数由改进天鹰优化(AO)算法优化得到,最终通过仿真实验结果证明所提出的控制方法的有效性.

    张力送经系统滑模控制神经网络天鹰优化算法

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    微织构刀具切削CFRP的织构参数优化研究

    程耀天张旭谢朝雨
    1608-1614页
    查看更多>>摘要：碳纤维增强复合材料(Carbon fiber reinforced plastic,CFRP)在加工时易出现切削力及面下损伤深度过大现象,为改善CFRP加工性能,创建了基于二维Hashin准则的宏观连续动态切削CFRP有限元模型,通过引入沟槽形微织构刀具以降低切削力及面下损伤深度.基于响应面法(RSM)建立了 29 组四因素三水平切削实验,拟合了面下损伤深度关于 4 个织构参数(织构到切削刃的距离T,织构宽度W,织构间距s和织构深度d)的二次多项回归方程,分析了各因素对面下损伤深度的影响.结果表明:不同参数的微织构刀具切削CFRP产生的切削力及面下损伤深度均小于无织构刀具,各织构参数对面下损伤深度影响程度依次为W,d,s,T,在T=10 μm,W=30 μm,s=20 μm,d=10 μm时切削力及面下损伤深度达到最小.

    有限元仿真CFRP织构参数面下损伤深度RSM

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    MBSE在动车组转向架失稳检测系统架构设计中的应用

    刘义鑫刘潇潇王保民车军...
    1615-1623页
    查看更多>>摘要：针对传统的动车组转向架失稳检测系统研制过程中出现设计数据追溯性差、模型复用性低、难以保证设计信息一致性,以及缺乏系统整体设计理念等一系列问题,将基于模型的系统工程(Model-based system engineering,MBSE)应用于动车组转向架失稳检测系统的设计.在Arcadia建模方法的基础上,结合功能定义分析方法对动车组转向架失稳检测系统进行架构设计:通过运行分析、系统分析、逻辑架构分析和物理架构分析 4 个层次建立其失稳检测系统"黑盒"到"白盒"的架构模型;通过识别功能、表达功能和评估功能 3 个环节对功能进行定义分析,并借助状态机仿真方式验证最终架构的逻辑正确性.研究表明:在动车组转向架失稳检测系统架构设计过程中,采用基于模型的系统工程方法建立的模型具有可追溯性和可复用性,可以在设计早期对系统进行整体设计,降低决策风险,对动车组转向架的研发有着积极的推动作用.

    MBSE动车组转向架失稳检测系统Arcadia功能定义分析方法

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    粒子群算法优化支持向量回归的民机客舱座椅舒适度评价预测

    逄欣苟秉宸
    1624-1630页
    查看更多>>摘要：为建立民机客舱座椅舒适度主客观评价之间复杂非线性的评价预测模型,同时提高模型的预测精度,本文将支持向量回归(Support vector regression,SVR)中的惩罚参数C、通道控制参数ε以及核函数参数σ作为优化目标,利用粒子群算法(Particle swarm optimization,PSO)寻找全局最优参数,建立PSO-SVR人-民机客舱座椅舒适度评价预测模型,并对预测结果进行对比分析.分析结果表明:与BP神经网络(Back propagation,BP)模型相比,支持向量回归模型具有良好的鲁棒性;与SVR模型相比,PSO-SVR模型预测精度更高,误差波动小,预测结果均方误差(MSE)降低了85.95%,决定系数(R2)提高了 15.42%.因此粒子群算法可以有效提高支持向量回归模型的预测精度和泛化能力.

    民机客舱座椅支持向量机回归粒子群算法舒适度评价预测

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    多孔双向功能梯度板瞬态热应力分析

    黄梦婷仝国军张东健蒲伟...
    1631-1639页
    查看更多>>摘要：为了研究多孔双向功能梯度板在热荷载作用下的应力变化特征,本文由定解条件结合传热学基本定律得到平面温度场及应力场解析解,运用解析法求解研究模型的应力场,通过算例分析加热时间、沿板长方向的孔隙率控制参数Ax、沿板厚方向的孔隙率控制参数Ay以及 4 种边界加热函数对多孔双向功能梯度板热应力分布的影响规律.结果表明:1)板内热应力等高线表现为非对称分布,最大压应力积聚于上边界处且最小压应力积聚于右下区域;2)孔隙率控制参数Ax的取值变化不改变板内最大及最小热应力的坐标位置;3)加热时间及孔隙率控制参数Ay取值的变化导致板内热应力等高线的变化较大,而孔隙率控制参数Ax及上边界加热函数对板内热应力影响作用不显著.

    功能梯度板热应力解析解加热边界孔隙率

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