现代制造工程

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五边形中空电极电火花加工颗粒增强金属基复合材料试验研究

陈少国, 于兆勤, 杨逍潇, 彭励强, 郭钟宁, 刘江文

现代制造工程. 2017, (11): 5-8. DOI: 10.16731/j.cnki.1671-3133.2017.11.002

摘要 ( 199 )

PDF (3075KB) ( 185 )

针对颗粒增强金属基复合材料的加工难题以及采用中空管电极电火花打孔排屑等问题,提出了采用多边形中空管电极电火花法加工该类材料。分别采用截面为圆形和五边形的两种中空管电极,对比研究不同颗粒增强金属基复合材料加工的效率。利用正交试验法研究颗粒增强金属基复合材料中不同加工参数对加工效率的影响,得到了多边形中空电极电火花加工的最佳工艺参数。试验结果表明,截面为五边形的中空电极较圆形中空电极电火花加工效率高,加工时间最大缩短51.8%;正交试验的最佳工艺组合为脉冲宽度32ms,占空比2:3,峰值电流7A。

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激光超声复合加工硬质合金的切削力理论与试验

段鹏, 焦锋, 赵波, 牛赢

现代制造工程. 2017, (11): 9-14. DOI: 10.16731/j.cnki.1671-3133.2017.11.003

摘要 ( 189 )

PDF (4948KB) ( 82 )

为了实现硬质合金的延性域加工,研究激光加热与超声椭圆振动复合切削条件下,使用CBN(立方氮化硼)刀具对硬质合金进行精密加工的切削特性。分析硬质合金在普通切削、超声椭圆振动切削与激光超声复合切削三种切削方式下的切削力变化特征,建立激光超声复合切削的切削力理论模型,采用超精密车床与YAG激光器、自主研发的超声振动装置等辅助设备,试验研究激光超声复合精密加工硬质合金的切削特性。通过一系列的对比试验,分析切削参数,如切削速度、切削厚度对切削力的影响规律。理论模型与试验结果表明,由于硬质合金的软化和断续切削,使得激光超声复合辅助加工显著地降低了切削力,硬质合金的切削加工性能得到显著改善,通过工艺参数的优化,可以实现硬质合金的精密加工。

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大间隙磁力传动系统驱动能力优化及加速控制方法

刘辉, 许焰, 朱宗铭, 程立志, 刘云龙

现代制造工程. 2017, (11): 15-21. DOI: 10.16731/j.cnki.1671-3133.2017.11.004

摘要 ( 179 )

PDF (5918KB) ( 90 )

以大间隙磁力传动系统的电磁体为研究对象,研究了电磁体铁芯材料与结构参数对系统驱动能力的影响,确定了电磁体铁芯采用Z10-T25取向硅钢片可提高系统驱动能力;根据所建立的系统启动过程动力学模型,研究了实现轴流式血泵快速平稳启动的加速控制方法,并将实验数据与理论仿真解析结果进行了对比:在电磁线圈通电脉冲频率从0Hz到150Hz的启动过程中,血泵转速从0r/min加速到9 000r/min,血泵出口压力p和流量Q的实验值均与理论仿真值变化趋势一致。研究表明驱动系统可在4s以内使轴流式血泵的输出压力和流量达到控制目标值。

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基于油液监测技术的齿轮箱运行状态模糊综合评价

张宇翔, 宣征南, 孙志伟, 张铱鈖

现代制造工程. 2017, (11): 22-28. DOI: 10.16731/j.cnki.1671-3133.2017.11.005

摘要 ( 148 )

PDF (4915KB) ( 95 )

针对齿轮箱运行状况和油液监测技术的特点,提出了一种模糊层析综合评价方法。提取铁谱磨粒量化指标和理化分析指标,构建综合评价指标体系;采用熵权法和层次分析法确定各指标的主、客观权重,并通过乘法集成法进行组合赋权。建立目标层与二级评价层间的隶属关系,应用隶属度加权逐层实现综合评价,在确定总体结论时引入距离分析方法,由相对贴近度最终确定状态评价。通过对自行搭建的实验机组进行监测评价,其结果与实际工况相符,验证了该方法的全面性与合理性。

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基于价值流技术的JL包装生产线优化研究

谭阳波, 戴欧阳, 陈曦

现代制造工程. 2017, (11): 29-35. DOI: 10.16731/j.cnki.1671-3133.2017.11.006

摘要 ( 148 )

PDF (6134KB) ( 116 )

运用价值流技术对桂林JL有限公司包装生产线存在的人机设置不合理、生产周期冗长,以及生产计划与实际需求不符等问题进行分析。采用价值流图优化包装生产线,同时引入拉动系统对生产进行管控,根据顾客的需求确定生产节拍。在此基础上,遵循精益生产的原则,运用工业工程手法进行分析并执行PDCA循环,通过对比改善前后的方案,改善后方案不仅提高了生产线工效,同时改善了人机利用率,减少了生产浪费。

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分布式网络化云制造模式分析

黄辉, 王哲, 纪玉娇, 严永

现代制造工程. 2017, (11): 36-42. DOI: 10.16731/j.cnki.1671-3133.2017.11.007

摘要 ( 180 )

PDF (6086KB) ( 128 )

伴随国际先进制造业的发展,作为传统产业的制造业在我国正在进行着不断的变革发展。为赶超欧美智能制造的脚步,我国适时地提出了《中国制造2025》,将与互联网相结合的先进制造上升到战略高度。云制造便是智能制造发展的一个重要产物,其独特的先进制造模式以及其为制造行业各方带来的巨大优势正不断得到业界的重视。介绍云制造的概念,重点从宏观和微观两个角度分析了云制造的运作模式,同时对于云制造发展的核心——云制造服务平台的构架进行了描述与分析。对分布式网络化云制造的发展进行了展望。

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一种三自由度冲压搬运机械手的尺度综合

刘静, 张明

现代制造工程. 2017, (11): 43-49. DOI: 10.16731/j.cnki.1671-3133.2017.11.008

摘要 ( 188 )

PDF (5126KB) ( 184 )

设计了一种用在管材冲压线上,代替人工完成上、下料动作的三自由度冲压搬运机械手,对该机械手进行工作空间求解和优化设计,以运动学、动力学性能指标为目标函数,以工作空间和静刚度指标为约束条件,以杆件参数和拉簧参数为设计变量,建立机械手的多目标优化模型。用非支配排序遗传算法(Non-dominated Sorting Genetic Algorithm-II,NSGA-II)求解多目标优化模型,在Pareto最优解集中优先选择降低电动机2极限力矩的解,且所选解不能大幅削弱其他性能指标。将所选解代入运动学、动力学方程中进行理论计算,结果表明,优化后机械手的运动学、动力学性能指标均有了一定程度的改善,为结构设计和运动控制提供了依据。

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基于CAD/CAM技术的五轴焊接机器人轨迹规划

陈少克, 樊璇, 李汉阳

现代制造工程. 2017, (11): 50-53. DOI: 10.16731/j.cnki.1671-3133.2017.11.009

摘要 ( 194 )

PDF (2931KB) ( 133 )

针对焊接机器人逆向运动学求解困难且多解或无解的缺点,提出一种基于CAD/CAM技术的轨迹规划方法,综合运用CAD三维建模技术和CAM后处理技术,实现焊接轨迹和焊枪位姿的曲线插值计算,准确得到机器人各关节的运动参数,并通过MATLAB软件对焊接轨迹与焊枪位姿进行仿真。通过仿真验证,分析焊接机器人各关节运动学参数的变化情况,并与理论数学模型进行对比,验证了数据的准确性和可靠性,为实现对不同类型相贯线焊缝的轨迹规划提供了理论依据。

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基于虚拟样机技术的机体振动灵敏度分析及优化

杜宪峰, 张磊, 景亚兵, 朱志强

现代制造工程. 2017, (11): 54-59. DOI: 10.16731/j.cnki.1671-3133.2017.11.010

摘要 ( 148 )

PDF (5040KB) ( 89 )

柴油机机体振动速度最小化是改善结构本身及相连部件振动噪声特性的关键问题。通过柴油机机体虚拟仿真计算获得振动响应随结构参数的变化率,并探讨目标函数和约束条件对设计变量的灵敏度问题,以确定影响机体振动速度与结构质量的关键设计变量。同时,通过评价机体结构形状及尺寸因素对振动速度与结构质量的影响规律,有效协调两者的权重关系。研究结果表明,改进设计使其振动速度降低了23.87％,结构质量减轻了12kg,从而验证了机体振动速度最小化研究的合理性与有效性。

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基于设计知识重用的逆向产品创新

丛海宸, 成思源, 姜自伟, 杨雪荣, 张湘伟, 黄枫

现代制造工程. 2017, (11): 60-64. DOI: 10.16731/j.cnki.1671-3133.2017.11.011

摘要 ( 146 )

PDF (4445KB) ( 71 )

逆向建模技术在产品创新设计中起着越来越重要的作用。通过功能分析与形态分析相结合,获取逆向建模所需知识,然后以逆向建模方法创建基于功能-形态-参数的新产品模型,实现了基于设计知识重用的逆向产品创新设计。以Geomagic Studio逆向建模软件和SolidWorks软件为平台,通过对手臂夹板进行基于设计知识重用的逆向产品创新,验证了该方法的优势,为产品的逆向创新提供了一种有效的设计方法。

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基于梯度降温的叠层制备热残余解析解

王荣亮, 舒小平

现代制造工程. 2017, (11): 65-69. DOI: 10.16731/j.cnki.1671-3133.2017.11.012

摘要 ( 172 )

PDF (3565KB) ( 71 )

叠层制备工件因高温制备环境易出现热残余应力和变形。实际制备工艺因制备时间差会产生降温梯度,充分考虑成型过程中沿厚度方向形成的温度梯度,建立了热残余变形和应力的解析解。根据具体的叠层工艺,采用不同的梯度降温模式。算例表明,梯度降温会造成显著的热残余现象;讨论了4种梯度降温模式对热残余程度的影响;合理解释了工件因降温梯度会产生明显的弯曲变形;揭示了弯曲变形实际上是工件降低残余应力的调节机制,以增大弯曲变形为代价来降低残余应力。研究结果为叠层制备工艺优化提供了可靠的理论依据。

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电机驱动力调节的电动汽车驱动防滑系统

孙大许, 兰凤崇, 陈吉清

现代制造工程. 2017, (11): 70-75. DOI: 10.16731/j.cnki.1671-3133.2017.11.013

摘要 ( 145 )

PDF (5247KB) ( 97 )

为了在小型、没有装备液压防抱死系统的电动汽车上实现驱动防滑功能,采用路面自动识别与经验目标值相结合的方法确定目标滑转率,应用积分分离型PID控制算法控制驱动电动机输出转矩,开发了纯电动机控制的驱动防滑系统。在均一路面、对接路面、对开路面以及棋盘路面上进行了电动汽车驱动加速仿真实验。结果表明,开发的驱动防滑系统能够快速、准确地把驱动轮的滑转率控制到目标的滑转率附近,仿真验证了控制算法和控制策略的有效性。

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增程式电动汽车动力系统参数匹配仿真与分析

刘青, 贝绍轶, 汪伟, 岳亮亮, 戴笠

现代制造工程. 2017, (11): 76-80. DOI: 10.16731/j.cnki.1671-3133.2017.11.014

摘要 ( 153 )

PDF (3855KB) ( 106 )

以某电动车为目标车辆,根据增程式电动汽车的结构与原理,对该车辆进行动力系统参数匹配。通过ADVISOR仿真软件建立模型,并且在各种循环工况下进行整车动力性能、纯电动行驶里程与燃油经济性能测试。仿真结果表明该增程式电动汽车参数匹配合理,各项性能指标均达到设计目标。

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车身薄壁结构声学性能优化设计

胡启国, 汪文珺, 罗天洪, 周亨

现代制造工程. 2017, (11): 81-87. DOI: 10.16731/j.cnki.1671-3133.2017.11.015

摘要 ( 141 )

PDF (5427KB) ( 61 )

为了较好地改善汽车的NVH性能,有效降低车内噪声,对某汽车车身结构进行板件厚度优化。建立该汽车有限元模型及声腔有限元模型,根据车身板件贡献度分析,选择贡献度较大的顶盖、地板、后门板玻璃、左后门玻璃和左后门板的厚度作为优化变量。基于最优拉丁方试验设计建立分析目标的响应面模型并进行可靠性的验证。采用多岛遗传算法对响应面模型进行优化设计,优化后车内噪声得到明显改善,表明该算法具有较高的精确性与有效性。

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基于有限元的卡车车轮疲劳分析方法

汪谟清, 孙鑫, 沈磊

现代制造工程. 2017, (11): 88-92. DOI: 10.16731/j.cnki.1671-3133.2017.11.016

摘要 ( 135 )

PDF (4660KB) ( 160 )

卡车车轮的疲劳寿命是评价其性能的主要指标之一,为了较好地分析和预测车轮的疲劳性能,根据车轮动态弯曲疲劳和动态径向疲劳试验国家标准,提出了一套完整的车轮疲劳耐久性仿真分析方法。通过建立卡车车轮有限元模型,采用离散化的加载曲线进行加载以模拟车轮在实际工况中受到的旋转载荷,确定了车轮的应力分布及危险区域;基于耐久性分析软件计算出了车轮的疲劳寿命并与试验进行对比验证,结果表明有限元模型和分析方法的正确性。该方法能准确地得到结构中易于发生疲劳破坏的区域,从弯曲和径向疲劳两个方面全面地分析和预测车轮的疲劳耐久性,对车轮的性能进行评价,为后续地改进奠定了基础。

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直线电动机进给系统滚动导轨结合面动态特性参数识别优化

张亮, 傅玉灿, 杨路, 朱鑫乐

现代制造工程. 2017, (11): 93-99. DOI: 10.16731/j.cnki.1671-3133.2017.11.017

摘要 ( 149 )

PDF (6018KB) ( 69 )

机床结合面对整机的动静态特性有着重要的影响,结合面动态特性参数的识别对提高整机性能、缩短研发周期有重要意义。提出基于LMS Test.Lab试验模态分析和ANSYS响应面法的动态特性参数识别优化方法。基于结合面等效刚度和阻尼值在ANSYS软件中建立直线电动机进给系统有限元模型,对系统进行仿真模态分析,并通过LMS Test.Lab系统进行模态试验测试,对比仿真模态参数和试验测试模态参数,并通过试验测试结果修正有限元模型。最终使仿真模态参数值与试验测试结果相差在8%以内,验证了该有限元模型的准确性。

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基于ADAMS的某大型液压挖掘机建模与仿真分析

靳龙, 李玉奇, 曾昊

现代制造工程. 2017, (11): 100-104. DOI: 10.16731/j.cnki.1671-3133.2017.11.018

摘要 ( 177 )

PDF (4238KB) ( 116 )

以某大型液压挖掘机作为研究对象,其设计中采用多排螺栓组将底架和履带梁固定,利用Pro/E软件建立各部件三维模型,转换格式并导入ADAMS软件中,添加约束完成液压挖掘机虚拟样机模型的建立。基于ADAMS软件的液压挖掘机动力学仿真分析能够真实地模拟该挖掘机各联接处在工作中的受力情况,选取6种典型工况进行仿真分析,得出工作中行走架联接螺栓组受载最大的螺栓组位置及其受力曲线,为该液压挖掘机行走架联接螺栓组的强度校核及疲劳寿命计算提供依据,同时也为行走架联接螺栓组的优化及可靠性设计提供参考。

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基于记忆曲线模型的蚁群算法在柔性作业车间的调度优化

张于贤, 丁修坤, 薛殿春, 王晓婷, 程书瑞

现代制造工程. 2017, (11): 105-109. DOI: 10.16731/j.cnki.1671-3133.2017.11.019

摘要 ( 145 )

PDF (3604KB) ( 70 )

对蚁群算法在车间调度方面的应用进行研究,针对其在求解柔性作业车间调度方面存在收敛速度慢且容易陷入局部最优解的问题,提出一种基于生物记忆曲线原理的信息素更新规则。以最短加工时间为目标函数,建立柔性作业车间调度目标函数,并结合实际算例,借助MATLAB软件进行求解。通过与基本蚁群算法和其他智能算法的对比分析,提出的基于生物记忆曲线原理的信息素更新规则具有良好的求解能力和收敛能力。

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钛合金脉冲电解加工的电解液优选研究

张超, 荆光涛, 向庆波, 陈远龙

现代制造工程. 2017, (11): 110-114. DOI: 10.16731/j.cnki.1671-3133.2017.11.020

摘要 ( 141 )

PDF (3978KB) ( 82 )

钛合金电解加工中,由于钛的自钝性极易产生钝化膜,导致电解加工无法进行。设计制造出一套实验装置,采用直流、脉冲模式对钛合金电解加工进行了大量的实验。依据电流效率曲线原理,通过数据的处理与分析,优选出适合钛合金电解加工的电解液配方。

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基于PLC的L形镍片自动上料机的设计南通大学自然科学资助项目(13H072)

郭琳娜, 郑天池, 孙小刚, 鞠家全, 邱自学

现代制造工程. 2017, (11): 115-119. DOI: 10.16731/j.cnki.1671-3133.2017.11.021

摘要 ( 159 )

PDF (4050KB) ( 62 )

L形镍片自动上料机应用于电池保护器的生产过程中,能够代替人工将L形镍片放置到治具上。根据镍片结构的特殊性,设计了自动上料机的整体结构,设计并分析了自动上料机的关键部件,包括供料装置、直线送料装置、智能相机和四自由度机械手;介绍了控制系统的软硬件设计。对样机进行调试和运行,并与人工上料方式进行对比,结果表明:所设计的自动上料机整体性能优越,上料速率为90~100pcs/min,较人工上料速率提高了近一倍;产品合格率可达99%,较人工上料的合格率提高了8%。

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基于改进的GA-SLP生产车间布局规划研究

琚晶晶, 林锦国

现代制造工程. 2017, (11): 120-124. DOI: 10.16731/j.cnki.1671-3133.2017.11.022

摘要 ( 163 )

PDF (3349KB) ( 106 )

现有的车间布局规划大都基于物流成本最小化建立目标函数,从人因工程学的角度,建立了一个考虑作业人员劳动强度的目标函数。同时运用系统布置设计(SLP)与遗传算法(GA)相结合的GA-SLP方法进行车间布局规划研究,并使用Matlab软件对模型进行求解,弥补了传统SLP方法迭代时间长、易受主观思想影响的不足,又能快速获得最优解。通过对某汽车配件生产企业的案例实施,达到了物流成本最小和劳动强度指数最低的目标,结果表明该方法能够获得最优的车间布局。

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齿轮卧式滚磨光整加工方案设计及理论研究

谢盼新, 李文辉, 杨胜强, 雷洪

现代制造工程. 2017, (11): 125-129. DOI: 10.16731/j.cnki.1671-3133.2017.11.023

摘要 ( 137 )

PDF (4570KB) ( 101 )

介绍了目前齿轮的精加工和光整加工方法,指出现有工艺的优缺点。提出了一种齿轮滚磨光整加工的技术方案,阐述了该工艺的加工机理,重点研究了磨料与工件表面间复杂的相对运动情况,建立了数学模型,推导出计算切削速度的公式,从理论上找到影响加工效果的主要因素,并通过MATLAB 软件绘图分析各因素的影响规律。利用离散元软件EDEM对料箱内磨料颗粒系统的运动过程进行可视化仿真,实时地观察了磨料在料箱中的运动情况,通过对比不同参数下,磨料颗粒对齿面的平均接触力,为实验研究和生产应用奠定了理论基础。

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修复速度对脉冲冷焊修复层温度场的影响

赵运才, 徐颖, 上官绪超

现代制造工程. 2017, (11): 130-135. DOI: 10.16731/j.cnki.1671-3133.2017.11.024

摘要 ( 138 )

PDF (5090KB) ( 97 )

脉冲冷焊修复速度是决定修复层质量的关键因素。为了确定不同修复速度对脉冲冷焊修复层温度场的影响,在45钢试样表面加工一尺寸为50mm×6mm×1mm的长方体缺口,对缺口进行脉冲冷焊修复。首先建立了三维有限元分析模型,并以体载荷形式,给修复过程中不断激活的单元体施加生热率的方式模拟出在不同修复速度下的温度场动态分布。探讨了修复层温度场的变化特征。然后利用DZMH-6脉冲冷焊机设备、热电偶和XSR30无纸记录仪确定了真实温度场分布规律。研究表明:在2.3mm/s时的温度上升速度和温度峰值比在2.5mm/s时大,数值模拟的温度场结果与实际测量结果吻合性较高。采用生死单元技术和体生热率热源方式可有效预测真实脉冲冷焊修复过程温度场。

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带锯机上薄钢带疲劳寿命的实验及分析

彭少波, 秦建新, 向小宇, 陈超, 林峰, 陈家荣

现代制造工程. 2017, (11): 136-140. DOI: 10.16731/j.cnki.1671-3133.2017.11.025

摘要 ( 135 )

PDF (3887KB) ( 97 )

利用自主研制的带锯机,分多组进行实验,测试出不同张紧力作用下薄钢带的疲劳寿命,以及它与张紧轮之间的最大静摩檫力。考虑到张紧力影响疲劳寿命和共振频率,静摩擦力提供切割力,上述因子均与切割参数相互影响,利用实验数据、理论计算和基于Workbench软件的辅助计算,进行受力分析和模态分析,旨在推导疲劳寿命与切割参数之间的影响关系,为带锯机切割参数与张紧力的选择提供重要的理论依据。

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地铁车辆螺栓连接装配失效实验研究

陈正玮, 李树栋, 葛万明, 宗艳, 耿烽

现代制造工程. 2017, (11): 141-144. DOI: 10.16731/j.cnki.1671-3133.2017.11.026

摘要 ( 129 )

PDF (2712KB) ( 65 )

地铁车辆装配用到大量螺栓连接,但是装配过程中不乏螺栓连接失效现象。针对用量较大的M8×30规格普通外六角不锈钢螺栓,进行调整垫片和使用拧紧添加剂的单因素及其组合多因素影响螺栓连接的正交失效实验,采用方差分析和极差分析方法处理实验数据,得到了调整垫片和添加剂的使用对螺栓连接的影响程度,并得到螺栓连接过程中各因素最佳连接组合和最易失效连接组合。

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基于双树复小波包的柴油机时频奇异谱特征提取研究

吴定海, 范红波, 宋彬, 韩兰懿

现代制造工程. 2017, (11): 145-149. DOI: 10.16731/j.cnki.1671-3133.2017.11.027

摘要 ( 156 )

PDF (4337KB) ( 94 )

针对传统时频分布计算量大、分析速度慢和特征提取复杂的缺点,提出一种基于双树复小波包时频奇异谱的柴油机特征提取方法,研究了基于双树复小波包变换的基本原理及其离散时频分布,运用奇异值分解方法对所得的离散时频分布进行特征提取,获得离散时频奇异谱。结合柴油机不同工况测试试验,对比分析了该离散时频特征提取方法的计算效率、不同工况下的特征提取效果,试验结果表明:该方法分析速度快,能够有效表征柴油机不同的运行工况。

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产品移情设计方法与应用研究综述

曾栋, 李楠, 李梅子

现代制造工程. 2017, (11): 150-156. DOI: 10.16731/j.cnki.1671-3133.2017.11.028

摘要 ( 172 )

PDF (5574KB) ( 69 )

为了透彻地洞察用户需求,国内外研究者基于“移情”理论,从方法体系和实际应用方面对产品设计中的用户体验问题展开了相关研究。首先阐述了产品移情设计的内涵,接着从宏观和微观两方面对移情设计方法研究现状进行了梳理,然后细分了移情设计应用的3个层面,即视觉层、行为层和社会层,分别探讨了它们的内容以及关系。最后,分别从方法研究和应用研究两个方面展望了移情设计的研究趋势。

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趋势预测法在机械设备状态评价中的应用和展望

曲盼盼, 宣征南, 张铱鈖, 何照荣, 孙志伟

现代制造工程. 2017, (11): 157-161. DOI: 10.16731/j.cnki.1671-3133.2017.11.029

摘要 ( 132 )

PDF (4391KB) ( 86 )

设备状态趋势预测是设备故障诊断的主要任务之一,也是该领域的重要研究内容。尤其是在机械设备的维修方式由定期维修过渡到预测维修后,为了准确地预测设备状态的发展趋势,制定出科学、合理的维修措施,设备的状态趋势预测技术尤为重要,因此,对机械设备状态趋势分析的方法及进展进行了介绍,并结合油液监测技术,提出了一种以多元信息融合为基础的设备趋势预测新方法。