2019年第42卷第4期文章目次

魏长旭 , 宋朝省 , 朱才朝 , 谈聪 , 郭万龙

2019, 42(4):1-8. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2019.04.001

[摘要](1213) [HTML](657) [PDF 2.22 M](2593)

摘要:
以某电动车高速轮边减速器为研究对象，考虑齿轮啮合损失、搅油损失、风阻损失及轴承损失等因素，建立了该减速器的总效率计算模型，研究了工况参数和设计参数对减速器各种损失及总效率的影响规律。结果表明，随着工况参数转速、转矩、摩擦系数、齿高倍数和运动黏度的增大，系统效率均减小，其中转速、转矩和摩擦系数对总效率影响较大，齿高倍数和运动黏度对总效率的影响较小；减速器设计参数主动轮齿数和法面模数的变化均导致总效率先增加再减小，螺旋角的增加可明显提高系统效率。

2 基于PVDF传感器的车辆动态称质量系统算法分析及应用

王豪 , 纪少波 , 韩文扬 , 韦金城 , 李萌 , 赵同军 , 葛智

2019, 42(4):9-16. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2019.04.002

[摘要](821) [HTML](531) [PDF 986.48 K](921)

摘要:
为有效管理车辆超限超载，并为道路设计规划提供数据支撑，基于聚偏二氟乙烯（PVDF）传感器提出一种适应高速公路动态称质量系统。针对压电膜传感器信号设计了电荷放大电路、单片机信号采集电路和SD卡存储电路等，提出用滑动平均滤波算法进一步处理采样信号，并对软件系统的设计流程进行了分析。为验证数据处理方案的准确性，进行了室外场地模拟试验，又进一步进行道路现场试验获取车辆载荷谱数据，通过对数据的分析得到此路段实际交通量的结构组成。试验结果表明，设计的称质量系统能够满足动态称质量的精度要求，具有较高的实际应用价值。

3 纯电动汽车驱动桥的轻量化设计

林利红 , 李雨龙 , 李聪波 , 赵来杰

2019, 42(4):17-28. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2019.04.003

[摘要](1188) [HTML](821) [PDF 4.40 M](2078)

摘要:
为解决电驱动桥非同轴问题，减少环境污染，进行了电驱动桥的轻量化设计。提出一种新型纯电动汽车同轴一体化电驱动桥结构，在4种极限工况下进行了桥壳强度、刚度有限元仿真分析。根据有限元分析结果，以桥壳厚度为优化变量、以桥壳质量为目标函数建立电驱动桥桥壳轻量化优化模型。以目标驱动方法对轻量化模型进行求解，对比分析桥壳厚度与驱动桥桥壳最大位移变形、最大应力及质量之间的响应曲面关系。对轻量化设计后的电驱动桥在4种极限工况下进行仿真分析，将分析结果与轻量化设计前进行对比，结果显示轻量化后驱动桥减重8.4%，轻量化效果明显且能够满足驱动后桥使用要求。

4 大学生方程式赛车尾翼负升力特性有限元探究

严择圆 , 杜常清 , 胡艺凤 , 王嘉鹏

2019, 42(4):29-39. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2019.04.004

[摘要](1009) [HTML](1302) [PDF 3.48 M](1474)

摘要:
由空气动力学套件产生的负升力对提高大学生方程式赛车的赛道表现有着重要作用，赛车尾翼是产生负升力的主要部件之一。使用有限元方法（computational fluid dynamics）对大学生方程式赛车尾翼的负升力特性进行研究。结果表明，在一定范围内尾翼产生的负升力数值随主翼攻角的增大而增大；大学生方程式整车流场中影响尾翼负升力的外界因素主要是车身遮挡物与前翼下游上升气流，尾翼的最大负升力损失达到40%；对尾翼分区域设计不同主翼攻角值有效提升了赛车尾翼产生负升力的能力。

5 计入字符识别跟踪的双目摄影振动测量方法

王文韫 , 陈安华

2019, 42(4):40-48. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2019.04.005

[摘要](803) [HTML](429) [PDF 3.54 M](959)

摘要:
针对大尺寸结构振动和模态测量要求，提出一种基于字符编码标志的双目摄影目标追踪振动测量方法。设计了一种由字符和圆形组成的编码标志，采用自适应维纳滤波进行图像去噪，自适应局部阈值法提取字符特征，基于BP神经网络训练进行字符识别，实现目标的追踪匹配；进行标志区域灰度平滑，采用灰度质心法获取标志中心坐标；基于双目摄影振动测量方法计算测点的时域振动响应。以某3 kW风力机叶片为对象进行实验研究，结果与锤击法的前3阶频率相对误差均小于0.9%，表明该方法可靠可行。

6 真空碳热还原直接制备铁/碳化钛复合粉体和陶瓷

吴柯汉 , 张国华 , 周国治

2019, 42(4):49-55. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2019.04.006

[摘要](765) [HTML](390) [PDF 2.58 M](1084)

摘要:
传统生产碳化钛系钢结硬质合金的方法是将金属钢粉和TiC粉机械混合后压块烧结成型。该方法原料成本高，且TiC粉表面极易氧化，使得后续的粉末冶金过程中TiC表面与Fe的接触变差，不能紧密黏结在一起，严重影响最终产物的材料性能和纯度。实验采用TiO₂粉、石墨粉和还原铁粉作为原料，通过真空碳热还原直接制备出Fe-TiC复合粉体，作为生产TiC系钢结硬质合金的原料。该方法成功避免了TiC粉表面氧化的问题，且原料成本低，产品纯度高，制得的陶瓷性能优良。研究发现，随着原料中碳配比的增加，最终得到的陶瓷产物硬度逐渐降低，而其弯曲强度先升高后降低。同时发现使用Ti粉作为烧结添加剂有助于增强产品的硬度及弯曲强度。最终产品的硬度为1 191.7 HV（11.7 GPa），弯曲强度为1 776 MPa；其制备工艺为：原料配比TiO₂：C：Fe=20：8.6：15，温度1 400℃，烧结时长6 h，并加入质量分数为1%的Ti粉作为添加剂。

7 攀枝花钛精矿真空碳热固相还原

黄润 , 吕晓东 , 武庆慧 , 李玉莲 , 张金柱

2019, 42(4):56-62. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2019.04.007

[摘要](750) [HTML](366) [PDF 2.50 M](1060)

摘要:
运用FactSage、XRD和BSE-EDS分析手段研究了在1 000~1 400℃下真空碳热还原钛精矿的物相变化及还原历程。结果表明：还原温度能促进还原反应进行和金属铁的形核长大。当温度为1 200~1 300℃时反应最为剧烈；在1 350℃时有硅进入铁相，初期有少量的Fe₂TiO₄→FeTiO₃，钛精矿的还原历程主要为：FeTiO₃→FeTi₂O₅→Ti₃O₅→Ti₂O₃。铁氧化物被还原为金属铁，并形核集聚长大，钛氧化物则由高价态向低价态转变，还原最终主要物相为Ti₂O₃和金属铁。还原过程中会形成（Fe，Mg） TiO₃及M₃O₅型固溶体，遏制铁的还原效果。

8 攀西钛精矿流态化氧化-磁选提质研究

李哲 , 范川林 , 潘锋 , 杨海涛 , 朱庆山

2019, 42(4):63-71. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2019.04.008

[摘要](819) [HTML](382) [PDF 2.81 M](1210)

摘要:
随着氯化法钛白产业不断发展，利用我国攀西钛精矿生产氯化法用富钛料是重要的发展趋势。针对攀西钛精矿因杂质含量高无法满足电炉还原钛渣升级原料要求的问题，笔者开展了流态化氧化焙烧磁选提质实验研究，分析氧化过程的物相结构转变，考察焙烧参数、磁选条件等对提质效果的影响。结果表明，基于钛铁矿弱氧化可形成磁性的钛铁矿赤铁矿固溶体原理，在650~750℃温度范围内攀西钛精矿流态化氧化焙烧可获得较高磁性，在3 500 Gs下直接磁选精矿产率达70%以上；经进一步球磨磁选后，可获得满足生产升级钛渣（UGS）用原料指标的提质矿，钛回收率49.29%，且通过优化磁选可进一步提高提质效果。通过流态化氧化磁选实现攀西钛精矿提质利用具有较好的可行性。

9 基于灰色关联度分析和支持向量机回归的沥青路面使用性能预测

赵静 , 王选仓 , 丁龙亭 , 房娜仁 , 李善强

2019, 42(4):72-81. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2019.04.009

[摘要](872) [HTML](545) [PDF 1.44 M](1202)

摘要:
沥青路面使用性能多因素预测是一个复杂的非线性问题，传统预测模型存在很多不足。为弥补传统模型的缺陷，建立一个高精度、长周期、多因素的预测模型，通过灰色关联度分析对各因素进行降维处理，选择与沥青路面使用性能关联度较大的影响因素进行支持向量机回归非线性预测，提出了基于灰色关联度分析和支持向量机回归（GRA-SVR）的沥青路面使用性能预测模型。最后选用广云高速实测车辙指数（RDI）值进行实例验证，并同GM（1，1）和PPI两种模型的预测结果进行了对比分析。结果表明：基于GRA-SVR建立的多因素预测模型具有很好的精度和可操作性，可在长周期过程中使用，为大数据养护决策提供了模型参考和依据。

10 管式换热器在混合气体余热回收中的传热优化

串禾 , 段洋

2019, 42(4):82-91. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2019.04.010

[摘要](727) [HTML](768) [PDF 2.98 M](1223)

摘要:
为了研究高温混合气体在管式换热器中的传热特性，基于k-ε湍流模型、传热理论和Maxwell-Stefan扩散理论建立三维稳态数值模型，分析物质扩散条件对换热器温度场分布的影响。对换热器进行参数化分析，如冷热流体入口温度、速度，并从（火用）的角度探究换热器的热传递效率。研究发现，物质扩散改变了混合气体中各组分的分布，使在传热中占主导地位的氢气发生回流扩散，反复换热，消耗高温流体热量，降低了换热器的传热性能，与未考虑物质扩散因素相比，等效传热系数从16.564 W/（m²·K）降为15.955 W/（m²·K），且在一定的工况参数范围内，换热器的（火用）效率在10%~30%之间，冷却效果明显。

11 基于水力模型的多因子水质监测点优化布置方法研究

陈炳瑞 , 张震 , 付浩 , 涂杰 , 王彤 , 赵明 , 丁祥 , 吴芬芬 , 刘文睿

2019, 42(4):92-100. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2019.04.011

[摘要](679) [HTML](402) [PDF 1.04 M](1196)

摘要:
随着城市快速的发展，城市供水管网的规模也在不断的扩大，其拓扑结构也越来越复杂，增加了供水安全的难度。其中供水水质安全最为迫切，因此需要在供水管网中设置一定数量的水质监测点对供水水质进行监测。在前人研究的基础上，针对供水管网水质监测点优化布置的问题，在单一的节点水龄法的基础上综合考虑其他影响因素对管网水质的影响，利用北方某市供水管网水力模型进行水质监测点的优化布置方案设计，通过水力模拟软件，优化节点水龄法，设计出了基于多因子优化法的水质监测点优化布置程序。并对北方某市供水管网进行计算，结果表明，基于水力模型的多因子水质监测点优化布置方法计算出的水质监测点位置与实际位置有43.75%的重合度，不仅覆盖了在常规管网运行中水厂及加压泵站等重点水质监测位置，也在供水分界线、管网中以及管网末梢增加了部分监测点，同时对污染事故的预警时间也比优化前短，效果明显。因此，在人工经验的基础上，以多因子法为补充加强，理论与实际相结合，使布置方法更有科学依据，考虑因素更加全面，布点更加合理。利用该方法分析供水管网工况，可为水质监测点优化布置工作提供较好的实施方案。

12 倾斜煤层窄长露天矿分区开采分期境界优化

曹博 , 陶亚彬 , 白润才 , 白文政 , 刘光伟

2019, 42(4):101-110. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2019.04.012

[摘要](753) [HTML](610) [PDF 1.91 M](1308)

摘要:
针对倾斜煤层窄长露天矿，经常采用纵采转横采内排的开采程序，基于其剥离物流向流量的变化对经济合理剥采比大小的影响，提出一种分区、分时期的优化开采境界方法。该方法依据首采区位置的不同可分为A模式（即首采区位于矿权一侧）和B模式（即首采区位于矿权中部）两种开采模式。此外，按照露天剥采工程发展过程中剥离物流向流量变化的情况，将其露天矿山开采过程归结为三个时期：全部外排期、部分内排期和全部内排期。通过构建剥、采、排工程位置模型，系统地研究了两种开采模式分时期境界优化的原则和适用条件，并提出境界优化模型。研究成果在准东露天煤矿开采实践中得到应用，结果表明：准东露天矿的经济合理剥采与其开采境界优化前相比，由原来的1.50 m³/t增加至1.62 m³/t，其经济合理开采深度增加了24.7 m，顶帮外扩距离增加了45.65 m，经济可采储量增加了85.27 Mt。实现了露天开采经济效益的最大化。

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