2012年第35卷第3期文章目次

陈永洪 , 张光辉 , 陈兵奎 , 罗文军

2012, 35(3):1-7. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2012.03.001

[摘要](1322) [HTML](0) [PDF 3.06 M](915)

摘要:
提出一种新型蜗杆传动形式——平面内齿轮包络凸环面蜗杆传动。以微分几何和空间啮合理论为基础建立该传动的啮合函数、齿面方程的数学模型。分析该传动的各种传动形式,研究其母平面倾角对啮合性能的影响规律。研究结果表明：母平面倾角决定传动副的接触线分布;平面内齿轮一次包络凸环面蜗杆传动具有良好的润滑性能;平面内齿轮二次包络凸环面蜗杆传动具有较高的承载能力。为研制承载能力高、润滑性能好、体积小的新型动力蜗杆传动形式提供理论基础。

2 插电式混合动力汽车硬件在环测试

叶明 , 舒红 , 刘永刚

2012, 35(3):8-13. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2012.03.002

[摘要](1128) [HTML](0) [PDF 4.50 M](944)

摘要:
分析插电式混合动力系统的结构特点,建立发动机数值模型、电机电池联合工作数值模型、自动离合器模型和整车动力学模型。分析系统输入输出信号的类型及特征,搭建基于MATLAB/xPC的插电式混合动力客车硬件在环测试系统。以纯电动和纯发动机工况切换为例,将驾驶员操作油门变化的实际数据作为测试的输入条件,对插电式混合动力客车的控制逻辑进行了硬件在环测试。测试结果显示自动离合器在油门变化剧烈时会出现频繁分离结合的现象。通过对测试数据和控制逻辑的分析,发现故障原因并进行了控制逻辑修正。采用修正后的控制逻辑在道路测试中取得良好的效果。

3 热态重轨表面缺陷在线检测方法及关键技术

谢志江 , 陈涛 , 楚红雨 , 刘琴

2012, 35(3):14-19. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2012.03.003

[摘要](910) [HTML](0) [PDF 2.75 M](950)

摘要:
针对热态重轨轧制时表面缺陷检测困难,研制了一种基于机器视觉的热态重轨表面缺陷实时检测系统。根据重轨辐射和光照特性进行了光学选型,利用多个线阵CCD相机并行多角度采集得到热态重轨全表面图像,通过图像自适应预处理得到满足缺陷检测要求的图像。针对重轨表面缺陷结构连续性引起的传统图像分割算法难以实现缺陷提取的情况,提出了图像像素线线间相关度互检验算法,并利用像素去差异化和方差统计运算提取完整缺陷,此方法在该类问题的识别效果上明显优于传统边缘识别算法。系统在某集团轨梁厂的实际应用中取得了良好的效果。

4 特征系统实现算法的虚假模态剔除方法

章国稳 , 汤宝平 , 潘飞

2012, 35(3):20-25. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2012.03.004

[摘要](1454) [HTML](0) [PDF 2.79 M](1154)

摘要:
针对虚假模态影响特征系统实现算法识别结果的问题,提出用奇异值分解结合模态能量水平来剔除特征系统实现算法识别结果中的虚假模态。利用奇异值分解(SVD)方法滤除信号中的部分噪声,减少噪声模态并提高识别结果精度,利用输出矩阵、状态矩阵的特征值和特征向量以及输入分配矩阵计算出识别结果中各阶模态能量矩阵,对其进行奇异值分解得到最大奇异值,将其作为各阶模态对输出能量贡献的衡量指标,称之为模态能量水平,然后由计算模态与噪声模态能量为零的特点剔除识别结果中的虚假模态。通过数值仿真和实例分析验证了方法的有效性。

5 偏心电主轴动力学分析

陈小安 , 陈文曲 , 康辉民 , 合烨

2012, 35(3):26-32. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2012.03.005

[摘要](1178) [HTML](0) [PDF 2.19 M](925)

摘要:
为了揭示偏心状态下高速电主轴的动力学行为,从高速电主轴的结构特征出发,应用有限元法对其进行动力学分析,建立了高速电主轴动力学分析模型;基于电磁学和机械系统动力学基本理论,建立了各种偏心状态下高速电主轴的广义不平衡力表达式,根据所建动力学模型可以获得高速电主轴在不同预加载荷、轴承配置下的固有频率和不平衡响应等动态特性。将120MD60Y6型电主轴的机电结构参数代入模型,并利用Matlab/Simulink软件进行仿真分析,计算所得的数据与实验所测数据相符,从而证明所建模型是正确的。

6 面向产品族配置的约束网络模型及配置方法

董元发 , 郭钢 , 付豪 , 孙敏

2012, 35(3):33-39. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2012.03.006

[摘要](987) [HTML](0) [PDF 3.93 M](928)

摘要:
针对面向产品族的产品配置问题,建立了客户需求族模型,引入了需求元与配置元的概念;构建了需求元与配置元之间以及配置元与配置元之间基于特征属性匹配的约束网络模型。按需求元权重依次进行约束传播,通过预处理技术缩小与需求元有约束关系的配置元值域空间,减小了配置求解的搜索空间,采用非二元弧一致回溯算法对于未确定的配置元进行约束求解,得到满足客户需求的配置结果集。以某底盘产品的配置设计实例验证了该方法的有效性。

7 血浆絮状物无损检测系统设计

陈里里 , 廖强 , 杨正书 , 胡雪 , 张国珍

2012, 35(3):40-46. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2012.03.007

[摘要](1174) [HTML](0) [PDF 3.23 M](923)

摘要:
检测血浆中是否含有絮状物是保证输血安全的重要措施。针对絮状物人工检测法的缺点,设计基于机器视觉技术和神经网络的血浆絮状物无损检测系统,并对系统设计的关键技术进行研究。基于MATLAB平台设计系统软件以实现图像采集,并采用剪切、反色、中值滤波、灰度切割对图像进行预处理;采用fisher判别方法,结合迭代阈值分割法和标注矩阵连通区域选择法,消除气泡干扰,提取絮状物。系统通过基于BP神经网络建立的识别模型,完成血浆絮状物的判别。临床对比实验结果表明,系统能有效地检测出血浆中是否含有絮状物,具有较好的检测重复性和准确性。每袋样品从图像采集、处理到最终给出检测结果的时间不超过1 min。

8 表面缺陷对7075铝合金阳极氧化膜的影响

黄志涛 , 田文怀

2012, 35(3):47-51. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2012.03.008

[摘要](1217) [HTML](0) [PDF 3.75 M](930)

摘要:
为了研究加工状态对阳极氧化处理的影响,对7075高强铝合金进行了阳极氧化表面处理,利用金相显微镜、体视显微镜、扫描电镜(SEM)以及EDS观察和分析了氧化膜的微观组织、表面形貌和成分。结果表明铝合金表面析出相附近氧化膜出现中断、裂缝等缺陷;在铝合金表面有缺陷的部位,其生成的氧化膜厚度较薄,缺陷边缘尖角处氧化膜存有裂缝;通过增加表面光洁度,可以提高阳极氧化膜的质量,满足耐腐蚀性能的要求。由于表面存在缺陷,使得形成的氧化膜厚度不均匀或不完整,进而消弱了氧化膜对铝合金基材的保护作用。

9 AZ80镁合金热塑性稳定变形工艺参数识别

权国政 , 王阳 , 李贵胜 , 石彧 , 周杰

2012, 35(3):52-59. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2012.03.009

[摘要](776) [HTML](0) [PDF 6.50 M](802)

摘要:
通过AZ80镁合金多组试样的热物理模拟压缩试验获得在温度523～673 K、应变速率0.01～10 s-1下的真实应力应变数据,以此作为计算应变速率敏感指数（m值）、能量耗散率（η值）、失稳判据（ξ值）三重指标的底层材料模型。以一组3D曲面形式揭示了应力、温度、应变速率、应变量的共同作用诱导的多种变形机制转化及同时存在所引起的应变速率敏感系数m值的剧烈响应,并通过m值的正负初步识别变形稳定区与失稳区。进一步绘制能量耗散图并识别出η值为负的不稳定变形区,以及η值为正的稳态变形区。在此基础上最后通过失稳判据分布图识别出ξ＞0的稳定变形区、ξ≤-1的失稳变形区、-1＜ξ≤0的亚稳定变形区。综合识别后,具有较高m值水平、较高η值水平、较高ξ值水平的稳定变形参数区间为优先推荐,具有负m值水平、负η值水平、负ξ值水平的失稳变形参数区间为避免推荐。

10 炼钢连铸热轧一体化批量计划编制模型及实现

刘怡 , 郑忠 , 陈开 , 高小强

2012, 35(3):60-66. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2012.03.010

[摘要](914) [HTML](0) [PDF 2.28 M](827)

摘要:
为解决钢铁企业生产计划一体化编制时能保证生产物流在各工序间的协调有序和高效运行,通过分析炼钢连铸热轧带钢各阶段的生产目标和工艺约束、物流变化及衔接关系,建立基于多目标优化的一体化批量计划数学模型。按照热轧带钢生产合同的要求,将一体化批量计划编制问题分解为热轧带钢的轧制单元计划、炼钢连铸的组炉和组浇计划。各计划之间既有独立又存在耦合,先编制完成轧制单元计划与组炉计划,然后再将轧制单元计划与组炉计划共同作用于组浇计划,运用基于改进协同进化的遗传算法设计模型求解策略。以某钢铁企业的带钢生产计划编制数据为例进行模型的仿真运行,测试结果表明了模型的可行性,为钢铁企业的一体化批量计划编制提供了一种有效手段。

11 某重型卡车前轴成形辊锻工艺设计与优化

周杰 , 柳豪 , 刘旭光 , 万煦义 , 佘科能

2012, 35(3):67-73. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2012.03.011

[摘要](935) [HTML](0) [PDF 3.37 M](839)

摘要:
针对某牌号重型卡车前轴锻件成形辊锻、模锻工艺调试中遇到的典型缺陷——工字梁充填不满开展研究,基于前期某锻造公司大量的生产调试数据和有限元分析软件,建立了前轴成形辊锻、模锻有限元分析模型;在此基础上,研究了工字梁充填不饱满缺陷的产生机理,重点分析了第3道次模具工字梁型腔部位的3个关键参数宽度B3、圆角R3、斜度A3对成形质量的影响规律,重新设计了前3道次辊锻模具工字梁部位孔型和尺寸,并完成了辊锻模具制造。生产结果表明,工字梁部位充填饱满,产品尺寸合格。基于数值模拟的设计方法有效增加了模具设计的准确程度,减少了模具修改次数,缩短了调试周期,保证了最终产品的质量。

12 配电变电站典型接线的可靠性非同调元件辨识

纪静 , 谢开贵 , 曹侃 , 胡博

2012, 35(3):74-80. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2012.03.012

[摘要](838) [HTML](0) [PDF 2.68 M](1212)

摘要:
由于配电变电站接线形式、断路器等设备可靠性参数及负荷水平等因素,电力系统中可能存在可靠性非同调元件。辨识出可靠性非同调元件并使其退出运行可有效改善系统可靠性。给出了配电变电站可靠性非同调的定义,以及可靠性非同调概率、频率及非同调电量等指标用以描述系统的可靠性非同调程度,基于变电站电气主接线可靠性评估原理给出配电变电站非同调元件辨识方法。理论分析和算例表明：配电变电站高压侧母联断路器在单台变压器容量满足负荷需求时可能成为可靠性非同调元件,且断路器等设备可靠性参数对系统可靠性非同调特性具有一定影响。

13 基于全相位FFT时移相位差的电网间谐波检测

汪小平 , 黄香梅

2012, 35(3):81-84. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2012.03.013

[摘要](1241) [HTML](0) [PDF 782.17 K](1180)

摘要:
电网间谐波所造成的危害越来越引起人们的重视,电网间谐波的实际测量结果是间谐波问题研究的主要依据。为克服传统FFT检测间谐波误差大的缺陷,提出一种全相位FFT(apFFT)时移相位差的间谐波检测方法。用apFFT算法,同时调整采样率能抑制包括基波的所有0.1次整数倍谐波的频谱泄漏,用主谱线的相位差来校正频率值和幅值,相位值无需校正,直接取apFFT主谱线上的相位值。此算法概念清晰,结果直接,具有抗谐波间干扰强的优点。仿真结果表明,该方法能高精度地检测间谐波的大小、相位和频率,为电网间谐波检测和分析提供了一种新的有效途径。

14 全桥LLC串联谐振X光机高压直流电源

唐治德 , 张正茂 , 杨红 , 杨冰 , 舒志强

2012, 35(3):85-91. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2012.03.014

[摘要](1265) [HTML](0) [PDF 3.07 M](1299)

摘要:
针对X光机电源的全桥移相拓扑结构存在占空比丢失问题,提出一种全桥LLC串联谐振变换器与单相双向对称倍压整流电路相结合的高频高压X光机电源。在主电路中,采用全桥LLC串联谐振、高压变压器、单相双向对称倍压整流电路;从理论上分析了零电压软开关工作条件,建立主电路基波等效(fundamental harmonic approximation,FHA)模型,并对主电路的参数进行设计。仿真结果表明：输出电压可以在40～120 kV内连续可调,不存在占空比丢失;输出电压上升时间短、纹波小。证明了所提出拓扑的正确性和可靠性。

15 逆向诊断劣质绝缘子的快速优化算法分析

张占龙 , 彭孟杰 , 李德文 , 周军 , 唐炬 , 范康林

2012, 35(3):92-97. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2012.03.015

[摘要](731) [HTML](0) [PDF 2.06 M](838)

摘要:
针对劣质绝缘子电场逆问题计算量大的缺点,在传统模拟电荷法建模的基础之上采用快速多极子算法对其进行预处理,给出了基本计算原理,并采用Tikhonov正则化方法处理因测量数据干扰引起的逆问题解的不适定性,以及采用牛顿迭代法搜索逆问题的最优解,得到绝缘子模型的场源参数,从而实现对劣质绝缘子的检测。通过构造基本点电荷系模型对该快速优化算法进行可行性验证,最后将该算法应用于110 kV猫头型三相绝缘子串的一相绝缘子进行了实例计算,结果表明：该快速优化算法能够快速有效地实现对劣质绝缘子的在线诊断。

16 自适应滤波器在提高持续正弦信号采样精度中的应用

尹刚 , 司瑞琦 , 李长明

2012, 35(3):98-102. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2012.03.016

[摘要](1119) [HTML](0) [PDF 1.23 M](942)

摘要:
针对如何提高ADC转换精度问题,提出自适应正弦滤波方法。对于已知频率信息的信号的测量,按照最小均方误差准则自动调节自适应正弦滤波器的系数,以使滤波器的输出信号与所需测量的信号达到最佳逼近,根据自适应算法收敛结果即可精确得到所测信号幅值和相位。并用MATLAB验证了该方法的有效性,结果证明自适应滤波方法改善了ADC精度和信噪比,相当于提高了ADC的转换位数。

17 循环载荷作用下突出煤力学性质演化分析

赵洪宝 , 尹光志

2012, 35(3):103-107. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2012.03.017

[摘要](744) [HTML](0) [PDF 2.48 M](920)

摘要:
以具有突出倾向煤制备的型煤试件为研究对象,对其在循环载荷作用下的力学性质及不同载荷水平时的滞回曲线演化规律进行了分析。结果表明：型煤试件在循环载荷作用下的加、卸载曲线将形成滞回环,且从第2个循环后,开始出现次级滞回环;随着循环次数的增加,滞回曲线围成面积逐渐减小;循环载荷水平的选取与煤样的变形响应程度密切相关;滞回曲线的加卸载段分别可以用二次曲线进行表征,随着加卸载次数的增加,各拟合参数变化规律性明显,但与载荷水平变化规律性不强;加卸载阶段各对应拟合参数的符号均相反。

18 含瓦斯煤体破坏过程中AE序列关联维数演化分析

刘延保 , 曹树刚 , 李勇 , 郭平 , 张遵国

2012, 35(3):108-114. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2012.03.018

[摘要](1063) [HTML](0) [PDF 3.82 M](1070)

摘要:
利用分形理论对无瓦斯和含瓦斯煤体失稳破坏中的声发射序列关联维数演化特征进行了分析。结果表明,单轴载荷条件下煤体的声发射时间序列在各变形阶段具有明显的分形特征,各变形阶段的声发射过程具有不同的自相似性,其关联维数可描述煤样力学状态;三轴加载过程中,无瓦斯和含瓦斯煤样的声发射时间序列随应力水平的变化趋势和声发射关联维数变化趋势相似;弹性阶段后,煤样的声发射时间序列关联维数的突降,可以作为破坏的“前兆”,这一特征不随围压变化、瓦斯压力的存在与否而发生变化。

19 微重力环境下横向旋转磁场对热表面张力流的影响

姚丽萍 , 曾忠 , 张永祥

2012, 35(3):115-120. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2012.03.019

[摘要](978) [HTML](0) [PDF 3.04 M](814)

摘要:
微重力环境下外加磁场可以有效地控制浮区法晶体生长中的热表面张力流,从而提高半导体晶体生长的质量。在比较相同强度（7 mT）的横向静态磁场与横向旋转磁场对热表面张力流影响的基础上,研究了外加横向旋转磁场（旋转频率50 Hz）对三维半浮区熔体热表面张力流的控制。结果表明：横向旋转磁场对熔体产生周向搅拌作用和轴向抑制作用,其有助于三维热表面张力流转变为二维轴对称流动。浮区法晶体生长中,横向旋转磁场是一种比较理想的熔体对流控制方法。

20 高压喷雾射流雾化及水雾捕尘机理的拓展理论分析

周刚 , 程卫民 , 聂文 , 王刚

2012, 35(3):121-126. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2012.03.020

[摘要](1074) [HTML](0) [PDF 1.78 M](1200)

摘要:
通过对射流扰动控制方程、射流色散方程解算结果的分析,基于两相流的喷雾概念模型,引入了空穴、湍流和空气动力共同作用的雾化模型。认为高压喷雾时,喷嘴内部形成的空穴和湍流作用主导喷嘴出口附近的一次雾化,而空气动力则控制着此后的二次雾化过程。提出以临界韦伯数作为射流是否发生二次雾化的判据。根据对液滴破碎方式的分析,认为液流完全分裂成雾滴的射流临界初速度为60 m/s,且射流破碎一般发生在一次雾化中,薄膜破碎一般发生在二次雾化中。基于液滴对尘粒的主动碰撞理论,对典型喷雾降尘机理进行了改进,认为当含尘气体处于非饱和状态且温度高于液体温度时,捕集率与液滴粒径间存在一个最佳组合;在相同的液气比,相同的液滴喷入时,降低气流速度有利于微细液滴对细小尘粒的捕集。

21 不同制备方法对Fe3+/TiO2光催化剂活性的影响

吉芳英 , 何莉 , 赵易 , 徐璇 , 王晓东

2012, 35(3):127-132. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2012.03.021

[摘要](864) [HTML](0) [PDF 2.95 M](836)

摘要:
采用溶胶凝胶法和水解法制备了2种Fe3+/TiO2催化剂,通过XRD、UV-Vis、BET、氮吸附脱附曲线和三维荧光等表征对催化剂的结构和性能进行了分析,并通过对DBP的降解实验考察了2种催化剂的活性。结果表明：2种催化剂均具有锐钛矿TiO2晶体,溶胶凝胶法制备的催化剂的禁带宽度为2.6 eV,吸收边红移到477 nm,水解法禁带宽度为3.2 eV,吸收边未发生红移现象;溶胶凝胶法和水解法制备的催化剂的氮吸附脱附曲线各为Ⅳ型和Ⅴ型,水解法的滞后环移向高相对压力区域,样品孔体积有所降低,平均孔径有所增大,两者的比表面积分别为57.03、10.94 m2/g;2种催化剂均不同程度的削弱了TiO2的荧光,溶胶凝胶法制备的催化剂荧光更弱。DBP降解实验发现,溶胶凝胶法制备的催化剂2 h内对DBP的降解率高达60.53%,水解法催化剂为31.83%。

22 住宅建筑气候适应性通风调控方法

喻伟 , 李百战 , 赵温江 , 陈金华 , 刘猛

2012, 35(3):133-139. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2012.03.022

[摘要](1202) [HTML](0) [PDF 4.44 M](884)

摘要:
为得出住宅建筑室内可接受热环境的气候适应性通风调控方法,根据适应性模型理论,以aPMV模型为基础,结合重庆地区的调研结果分析得出住宅建筑室内可接受的温度范围;基于状态空间法对重庆地区住宅建筑常用的通风调控技术进行分析研究,包括不同换气次数和分时段设置通风对室内温度的作用分析,从房间温度整体分布角度提出了重庆地区通风技术的分月调控方法;结合室外温湿度等参数的温湿图,具体分析了通风调控对室外气候参数的调控有效区域,得到各月通风调控方法的气候适应性区域。提出的基于室内热舒适适应性模型的可接受热环境的通风调控策略有利于建筑的热工设计和寻求设备的经济运行方式。

23 卫生热水蓄热方式对地埋管换热性能的影响分析

王勇 , 唐曦

2012, 35(3):140-146. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2012.03.023

[摘要](881) [HTML](0) [PDF 3.28 M](940)

摘要:
竖埋管地源热泵系统为室内环境控制提供冷热量。在空调工况下,热回收机组可以提供卫生热水。卫生热水的供应在冬夏不同的运行模式下,对地埋管的换热性能影响不同。通过某地源热泵工程设计,分析了冬夏季卫生热水系统在蓄热方式下对地源热泵系统地埋管换热性能的影响。利用卫生热水的蓄热能力,对地埋管换热器在不同工况下的动态换热性能进行了对比分析,并通过数值计算得到了不同运行模式下地埋管的换热性能参数。根据计算结果提出了在该工程负荷特性下的系统调节方式。

24 1,4丁二醇蒸馏底物的回收工艺

魏顺安 , 王攀 , 董立春 , 谭世语 , 尤新强 , 杨楠

2012, 35(3):147-152. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2012.03.024

[摘要](929) [HTML](0) [PDF 2.15 M](842)

摘要:
在Reppe法生产1,4丁二醇(BDO)的过程中,刮膜式蒸发器会产生一定量的黏稠蒸馏底物。提出了在加压条件下,以稀硫酸为催化剂,对该底物进行水解处理回收BDO并减少废物排放的工艺过程。最优工艺条件为：硫酸质量分数为15%,稀硫酸与底物质量比（配料比）为1.3〖DK〗∶1.0,反应温度为150　℃,反应时间为7 h。通过对水解产物的分离与分析,基于底物的BDO回收率可达39.1%。

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