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2020年第43卷第12期文章目次

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    • 1  多因素综合作用的摆线针轮传动误差分析
    张也，李朝阳，黄健
    2020, 43(12):1-12. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2020.12.001
    [摘要](631) [HTML](1054) [PDF 1.72 M](1208)
    摘要:
    摆线齿轮的齿廓修形以及制造误差是影响摆线针轮传动精度的关键因素，为了分析多因素综合作用下摆线针轮传动的误差，基于齿轮啮合原理和坐标变换，通过构建考虑齿廓修形、加工误差和装配误差等综合因素的摆线齿轮齿廓方程，得到多因素综合作用下的摆线针轮啮合副误差分析模型。该模型可实现齿廓修形、加工和装配误差等因素综合作用下摆线针轮传动误差的分析计算，分析各误差因素以及多因素作用对传动误差产生的影响。结果表明：摆线轮齿距累积误差对传动误差的影响最大；摆线轮廓度误差和装配误差的影响次之；针齿半径误差和针齿位置半径误差的影响最小。
    2  汽车悬架减振器缓冲块结构优化方法
    万里翔，余云龙，陈守义，李利平，上官文斌
    2020, 43(12):13-22. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2020.12.002
    [摘要](650) [HTML](861) [PDF 1.53 M](1573)
    摘要:
    缓冲块是悬架系统中的重要零件，对其结构进行合理的设计能够有效地提高汽车的平顺性。将缓冲块结构参数作为设计变量，利用有限元计算模型计算出不同参数组合下缓冲块的性能，进而建立缓冲块性能计算的响应面代理模型。以缓冲块的尺寸要求为设计变量，缓冲块的性能指标最优为目标函数，利用遗传算法对代理模型进行寻优处理。结果表明，通过有限元模型计算得出的缓冲块性能数据与实体试验的数据基本吻合，优化后的缓冲块性能更优。
    3  差动式行星滚柱丝杠承载特性分析
    郑正鼎，陈兵奎，杜兴，陈永洪
    2020, 43(12):23-32. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2020.001
    [摘要](492) [HTML](1175) [PDF 1.38 M](1214)
    摘要:
    基于空间啮合理论与赫兹接触理论展开差动式行星滚柱丝杠承载特性分析，综合考虑由滚柱与丝杆初始啮合点偏置引起的接触点位置变化对承载特性的影响，建立差动式行星滚柱丝杠空间啮合几何学模型，采用数值方法对滚柱和丝杆的啮合点位置和主曲率进行求解，推导出单个滚柱螺纹齿面载荷分布和承载能力计算几何模型，将模型计算结果与直接刚度法计算结果进行对比，验证了模型的正确性；系统分析了牙型角、螺距、滚柱螺纹节数、丝杆与滚柱材料弹性模量比等因素对差动式行星滚柱丝杠载荷分布和承载能力的影响规律。
    4  基于故障敏感分量和改进K近邻分类器的故障状态识别
    王化玲，刘志远，赵欣洋，晁战云，刘小峰
    2020, 43(12):33-40. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2020.002
    [摘要](374) [HTML](558) [PDF 1.45 M](798)
    摘要:
    针对故障状态下的滚动轴承振动信号非线性非平稳性强、噪声干扰大导致的故障敏感特征提取难的问题，在对轴承振动信号进行局域均值分解（local mean decomposition，LMD）的基础上，提出了一种基于故障敏感分量的特征提取与改进K近邻分类器（K-nearest neighbor classifier，KNNC）的故障状态辨识方法。该方法采用相关系数法对LMD分解出的振动分量进行故障敏感性的量化表征，然后对筛选出的信号分量进行时域/频域的特征提取，构建不同故障状态下的特征样本集。为加快故障状态识别速度，排除不良样本的影响，提出一种基于二分K均值聚类的改进KNNC算法，精简了大容量的训练样本，有效去除不良特征样本和干扰点。实验结果表明，以敏感分量特征作为输入的改进KNNC算法能够快速准确地识别轴承不同故障状态。
    5  涡流发生器对重型货车气动减阻特性的影响
    许建民，范健明
    2020, 43(12):41-58. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2020.12.005
    [摘要](433) [HTML](872) [PDF 16.59 M](970)
    摘要:
    为了解涡流发生器对重型厢式货车气动减阻特性的影响，以某国产重型厢式货车为研究对象，基于计算流体动力学的数值模拟，研究涡流发生器的形状、布置位置、高度以及间隙比对厢式货车的减阻效果，并分别从速度流线结构、湍动能分布和压力分布等方面探讨其减阻原因。结果表明：涡流发生器的形状、布置位置、高度以及间隙比对重型厢式货车气动阻力的影响较大。其中叉形涡流发生器位于货厢后端时的气动阻力系数最小，其值为0.699 6，相对于货车原始模型的减阻率为11.7%，因此叉形涡流发生器是最佳的涡流发生器造型。加装涡流发生器减小了货车尾部涡流区的面积和强度，使尾部气流延迟分离，进而减小了货车前后压差阻力。
    6  数字图像相关位移场测量的误差补偿
    蒋中宁，罗远新，王勇勤，郭平
    2020, 43(12):59-67. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2020.12.006
    [摘要](572) [HTML](599) [PDF 2.27 M](956)
    摘要:
    数字图像相关方法中，位移场测量的误差大小与算法的迭代次数通常成反比，要获得较低的误差，必须增加迭代次数，从而增加了计算量；而非迭代的方法误差相对较大。为解决这一问题，提出了一种基于BP神经网络的误差补偿方法。选择基于非迭代光流法的位移场测量方法为算法模型，详细分析了该算法本身存在的截断误差，以模拟散斑图的位移测量值及其误差为数据集，用训练好的神经网络误差预测模型对测量结果进行补偿。实验验证结果表明，补偿后的位移测量误差相较原来总体下降了50%左右，测量误差的统计分布也显著下降。
    7  虚拟交通场景与试验台架融合的测控系统开发
    程越，魏文磊，李鑫，杨帅，刘永刚
    2020, 43(12):68-77. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2020.10.007
    [摘要](506) [HTML](652) [PDF 4.98 M](820)
    摘要:
    目前，电动汽车结构呈现多样化，且研发周期越来越短。传统的测试台架已无法满足其测试需求。结合电动汽车发展现状及实际测试需求，为了在实验室环境下对动力总成各部件性能进行整车级集成测试，提出了整车仿真测试与试验台架相结合的设计方法，将虚拟现实驾驶模拟系统和台架动态加载控制系统集成，最大限度地模拟实车运行状况，检验关键部件的协调工作，以提升台架测试效率和产品开发周期。最后，以EM-CVT台架测试为例，验证了该台架测控系统的可行性。
    8  一种镍基单晶高温合金的反相热机械疲劳行为
    张剑，姜华，赵云松，杨振宇，李金国，骆宇时
    2020, 43(12):78-86. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2019.266
    [摘要](534) [HTML](684) [PDF 5.95 M](821)
    摘要:
    采用扫描电镜、透射电镜等方法研究了一种镍基单晶高温合金在600~900℃的反相位热机械疲劳行为，旨在探讨单晶合金的热疲劳变形及断裂机制，丰富单晶合金热机械疲劳理论。试验结果表明：当应变幅由0.6%增大至0.9%时，热机械疲劳寿命下降，塑性应变量和应力范围增大。合金的循环应力响应曲线在低温半周表现为循环硬化行为，而在高温半周则表现为循环软化行为。合金主要的变形特征是局部区域滑移带的运动。热机械疲劳裂纹起始于试样表面应力集中处，并沿着滑移带在{111}面向合金内部扩展，拉应力对合金的断裂起到了主导作用。
    9  集成旋翼控制的直升机高带宽飞行控制设计
    孙青云，李玉龙，鲁可，吉洪蕾
    2020, 43(12):87-98. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2020.300
    [摘要](454) [HTML](882) [PDF 1.04 M](828)
    摘要:
    为发展一种集成旋翼控制的直升机高带宽飞行控制设计方法，基于显模型跟踪控制技术，在反馈控制模块引入旋翼运动信息并采用旋翼/机体控制增益的最优化设计提升直升机动稳定性，采用旋翼前馈增强控制提升直升机操纵频率，提出基于有效跟踪的显模型参数设计方法提升直升机小幅高频和中等幅度姿态控制的操纵品质。最后，基于高阶飞行动力学模型分析直升机操纵品质，结果表明：将旋翼控制用于直升机飞行控制设计能够在保持系统稳定性的同时提升操纵频率，直升机纵、横向操纵响应带宽分别提升18%和10%，纵、横向姿态快捷性分别提升25%和20%。
    10  紊流脉动对生物反应器运行影响的数值模拟
    曾诗，龙天渝，罗超
    2020, 43(12):99-107. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2019.265
    [摘要](408) [HTML](507) [PDF 2.67 M](696)
    摘要:
    为研究紊流脉动对生物反应器运行的影响，针对时均速度为零的振动格栅反应器，构建气-液两相流模型并对其进行验证。借助Fluent软件对反应器中气和水的流动进行数值模拟，得出10种工况下紊流脉动强度与气含率、氧转移系数和雷诺应力的关系。结合实验测得的生物膜理化数据，分析紊流脉动强度对生物膜生长的影响。结果表明，增大紊流脉动可有效提高反应器内的气含率和氧转移系数，促进气液两相进行高效传质。对于本研究所用振动格栅生物反应器，当紊流强度q<2.7 cm/s时，生物膜厚度和密度随着紊流强度的增加而增加。当q>2.7 cm/s时，雷诺应力的作用显著，生物膜逐渐变薄变密。紊流强度q=3.4~4.8 cm/s时，生物膜生长和污染物去除效果最佳。
    11  纳米α-Fe2O3可见光催化剂的制备及掺杂改性研究进展
    赵志伟，谭雅焕，耿聰
    2020, 43(12):108-117. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2020.299
    [摘要](708) [HTML](2347) [PDF 1.24 M](1464)
    摘要:
    纳米α相三氧化二铁（α-Fe2O3）具有化学性质稳定、环境友好、制备成本低和窄禁带宽度的特性，是一种理想的可见光催化剂。文章介绍了α-Fe2O3不同制备方法的研究进展，尤其总结了一些特殊结构的制备工艺。着重分析了掺杂剂种类对α-Fe2O3的光催化降解有机污染物活性的影响和影响机制，并总结了α-Fe2O3光催化剂掺杂改性研究的发展趋势。
    12  pH对水热合成红磷晶体及其光催化性能的影响
    郭仓臣，王云，马玉花，库尔班·买吐逊，木尼热·艾尼娃，朱恩权
    2020, 43(12):118-124. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2020.12.012
    [摘要](471) [HTML](1370) [PDF 2.57 M](1159)
    摘要:
    以商业红磷（C-RP）为原料，NaOH溶液为调节剂，采用水热法处理C-RP获得HRP-pHx（x=5，7，9）光催化剂。选择罗丹明B （RhB）为降解对象考察HRP-pHx的光催化活性，其中HRP-pH7展现出最高的光催化活性，对RhB的降解速率常数为3.1×10-2，是未调pH水热处理所得HRP的2.8倍。结果表明，调节pH增强RP光催化活性的主要机理是均匀的结构和较小的粒径使得HRP-pH7比HRP具有更多的活性位点。循环光降解实验结果发现HRP-pH7循环降解RhB五次后的降解率仍大于92%，体现了较好的稳定性。捕获剂实验发现光降解中起主要作用的是光生空穴和超氧基自由基。

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