现代制造工程

2017年第3期（总第438期）　刊出日期：2017-03-18

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实验研究

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主动悬架控制策略研究与试验验证

杨水永, 杜燕, 秦洪懋

现代制造工程. 2017, (3): 1-6. DOI: 10.16731/j.cnki.1671-3133.2017.03.001

摘要 ( 178 )

PDF (5076KB) ( 75 )

为了有效协调车辆乘坐舒适性、行驶平顺性及安全性,进行了基于粒子群算法的主动悬架混合控制策略研究。首先分析了天棚/地棚控制策略在提高悬架动力学性能方面的局限性;然后结合天棚和地棚控制策略,提出了混合控制策略,并采用粒子群算法进行了混合控制策略的控制参数寻优,确定了最优控制参数;随后,进行了混合控制策略下主动悬架和传统被动悬架在时域与频域内的对比仿真分析,仿真结果表明,混合控制策略下主动悬架的性能明显优于被动悬架,其车身加速度均方根值减小了13.89%,悬架动挠度均方根值减小了22.22%,车轮动载荷均方根值减小了8.59%,说明了混合控制策略在协调车辆动力学性能方面的有效性以及控制参数优化结果的正确性;最后,进行了台架试验,试验结果与仿真结果基本一致,从而验证了仿真结果的正确性。

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紧凑布局设计的物理学研究及实验方法设计

马俊燕, 刘祥沙, 廖小平, 郑羽嘉, 鲁娟, 苏贵长

现代制造工程. 2017, (3): 7-17. DOI: 10.16731/j.cnki.1671-3133.2017.03.003

摘要 ( 133 )

PDF (4185KB) ( 66 )

根据二维紧凑布局的物理学方法,利用缠绕在一系列待布物体上的橡皮筋的弹性收缩能力来模拟紧凑布局过程,这种方法是布局优化设计的一个新思路。建立基于物理学的紧凑布局模型,分析其物理运动规律,通过实验设计捕捉待布局物体的运动轨迹,验证其方法和模型的可靠性。

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基于AHP的汽车经销商信用模糊综合评价

魏欢欢, 陆远

现代制造工程. 2017, (3): 18-23. DOI: 10.16731/j.cnki.1671-3133.2017.03.004

摘要 ( 175 )

PDF (3996KB) ( 71 )

汽车经销商的信用评价是汽车生产企业管理、监督汽车经销商的一个有效途径。但我国目前汽车经销商信用评价存在着评价指标模糊、考虑因素不全面等问题。针对这些问题,根据汽车制造企业的行业发展情况,在分析汽车经销商的经营现状和对汽车经销商信用评价研究的基础上,建立了一套适用于汽车经销商信用评价的指标体系,并用层次分析法(Analytic Hierarchy Process,AHP)和模糊综合评价法对经销商的信用进行评价。汽车生产企业根据经销商等级得分,调整经销商扶持措施以及优惠政策,为选择经销商决策提供参考。

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基于K-L散度与PSO-SVM的齿轮故障诊断

秦波, 刘永亮, 王建国, 杨云中

现代制造工程. 2017, (3): 24-30. DOI: 10.16731/j.cnki.1671-3133.2017.03.005

摘要 ( 171 )

PDF (5521KB) ( 84 )

针对表征齿轮故障信号特征难提取及支持向量机结构参数基于经验选取,致使故障状态识别精度差的问题,提出了一种基于K-L散度与PSO-SVM的齿轮故障诊断方法。首先,用经验模式分解(EMD)将齿轮振动信号筛分为多个本征模式分量(IMF);然后,选取包含有信号主要特征的IMF并求其与无故障原信号的K-L散度值;其次,利用粒子群算法(PSO)优化支持向量机(SVM)的惩罚系数和高斯核宽度系数两个结构参数,在此基础上建立齿轮故障分类模型;并利用实验齿轮数据验证方法的有效性,结果表明,与TF-SVM、TF-PSO-SVM、K-L-SVM方法相比,基于K-L散度与PSO-SVM的齿轮故障诊断方法具有更高的精度。

信息化和工业化融合

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船舶军工制造企业MES应用研究

姚涛, 张忠波, 俞涛, 陈少平

现代制造工程. 2017, (3): 31-37. DOI: 10.16731/j.cnki.1671-3133.2017.03.006

摘要 ( 148 )

PDF (5700KB) ( 76 )

针对我国船舶军工制造企业生产管理和整体信息化水平发展现状,分析了该行业的生产管理特点和实际业务数据管理需求,结合对制造执行系统(Manufacturing Execution System,MES)理论的研究,提出并构建基于MES的船舶军工制造企业生产管理平台。介绍了MES在某船舶军工制造企业的实施情况和应用效果。

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新疆区域两化融合水平的评价方法及应用

刘陈成, 袁逸萍, 杨萌

现代制造工程. 2017, (3): 38-44. DOI: 10.16731/j.cnki.1671-3133.2017.03.007

摘要 ( 143 )

PDF (5516KB) ( 65 )

为达到新疆工业企业两化融合的水平,依据《工业企业“信息化和工业化融合”评估规范》的要求,基于新疆工业企业信息化发展现状,确定以水平与能力、效能和效益为评估核心的三级评价指标体系,采用专家评议法、层次分析法(Analytic Hierarchy Process,AHP)和局部变权法等方法,提出了面向不同行业的权重变量模型,通过对新疆413家工业企业调查问卷的数据进行整理和分析,发现了新疆工业企业两化融合的薄弱环节,指出新疆应立足现有资源优势和产业特点,加快推进信息技术在工业各领域、各环节的应用、渗透和融合,提高新疆工业企业信息化环境下的核心竞争能力。

增材制造

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FDM成型维修工具件强度的工艺分析与优化

吴春炳, 唐力, 张志雄, 孙杨

现代制造工程. 2017, (3): 45-50. DOI: 10.16731/j.cnki.1671-3133.2017.03.008

摘要 ( 109 )

PDF (4722KB) ( 68 )

采用熔融堆积成型(Fused Deposition Modeling,FDM)技术能够快速方便地完成维修工具件的成型。然而,直接成型的工具件往往存在强度不足的问题,因此有必要提升FDM成型件强度。以梅花扳手和呆扳手为例,研究影响FDM成型工具件强度的因素,对不同内部填充单元的维修工具件强度进行理论计算。设计分组实验,主要对填充率、填充形状和打印方向对工具件强度的影响进行研究。通过试验结果提出了达到更好性能指标的加工原则。

数字化/网络化制造

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基于插件和优先级FCFS的机床数据采集方案设计

刘东洪, 鄢萍

现代制造工程. 2017, (3): 51-56. DOI: 10.16731/j.cnki.1671-3133.2017.03.009

摘要 ( 146 )

PDF (5332KB) ( 86 )

针对机床信息特征的多源异构性、实时性、多领域性、动态变化性和形式多样性的特征,以及应用层数据采集方法不同而导致的采集端口调度困难、采集程序可重构性低的问题,提出一种基于插件体系的数据采集集成框架。以可扩展标记语言(eXtensible Markup Language,XML)形式存储数据采集插件描述。利用预先创建多线程的方式对数据采集请求队列进行处理,采用基于优先级的“先到先服务”(First Come First Service,FCFS)为数据采集请求队列以配置采集端口,通过原型实例分析,证明该框架及其实现方法的可行性。

车辆工程制造技术

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基于模型预测控制的汽车紧急

张凤娇, 魏民祥, 黄丽琼, 赵万忠

现代制造工程. 2017, (3): 57-64. DOI: 10.16731/j.cnki.1671-3133.2017.03.010

摘要 ( 180 )

PDF (5541KB) ( 75 )

针对高速行驶车辆纵向制动避撞的不足,以及传统控制方法难以求解换道过程中的多目标多约束问题,提出了一种基于模型预测控制(MPC)的汽车紧急换道控制策略。该策略以三自由度车辆动力学模型为预测基础模型,规划了期望换道路径曲线,建立了合适的安全距离模型,并以车辆前轮转角为控制变量,以跟踪期望路径为控制目标,将最优控制转化为二次规划问题求解。仿真结果表明,紧急换道控制系统能控制车辆在高速情况下完成期望换道路径规划,重合度高并且具有良好的稳定性。

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基于模糊修正的重型AT车辆坡道换挡策略研究

赵子涵, 黎云兵, 詹隽青, 贾英杰, 朱海天

现代制造工程. 2017, (3): 65-70. DOI: 10.16731/j.cnki.1671-3133.2017.03.011

摘要 ( 113 )

PDF (4491KB) ( 65 )

以某重型AT车辆为研究对象,基于已有的传统换挡规律,在分析坡道换挡问题的基础上,充分考虑驾驶员意图,选取多个控制参数,制定了车辆在坡道行驶工况下的模糊修正换挡策略。根据样车参数建立了整车换挡仿真模型并进行了连续坡道工况仿真,最后进行了实车道路试验。仿真结果和试验结果均表明:所设计的坡道模糊修正换挡策略有效地解决了传统换挡策略引起的坡道换挡问题,较好地满足了AT车辆的行驶要求。

数控加工技术

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基于RBR-GA-BP集成的凸轮轴数控磨削工艺智能推理

张晓红, 邓朝晖, 万林林, 刘伟

现代制造工程. 2017, (3): 71-76. DOI: 10.16731/j.cnki.1671-3133.2017.03.012

摘要 ( 121 )

PDF (4682KB) ( 46 )

磨削加工工艺方案智能推理一直是困扰制造企业的难题。当前选择磨削加工工艺方案的方式仍以传统的试切法和经验法为主。为此,提出一种基于规则推理理论(Rule-based Reasoning,RBR)、遗传算法(Genetic Algorithm,GA)和BP神经网络(BP neural network,BP)等多种智能技术集成的凸轮轴数控磨削工艺智能推理模型体系结构。建立了基于变量＋事实＋规则的三层结构体系,推理策略采用正、反向混合推理、置信度和活性度综合排序的方式来进行冲突消解;构建了5×12×8三层GA-BP网络拓扑模型,采用测试样本对模型进行测试,结果表明,85.42%的预测值的百分比误差处于±10%以内。以某型凸轮轴毛坯加工为例,验证了凸轮轴数控磨削工艺智能推理模型的有效性。

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基于混合粒子群算法的数控切削参数多目标优化

王宸, 杨洋, 袁海兵, 王生怀

现代制造工程. 2017, (3): 77-82. DOI: 10.16731/j.cnki.1671-3133.2017.03.013

摘要 ( 123 )

PDF (4229KB) ( 88 )

为选择合理的数控切削用量,建立了加工成本和数控切削加工效率的数学模型。针对模型其多约束、非线性的特点,采用约束违背度方法处理约束条件。为避免算法陷入局部最优,两次引入Metropolis抽样准则,提出混合多目标粒子群优化算法(HMOPSO)求解。最后采用层次分析法选择最优Pareto解,并通过实例计算对所提出方法进行了验证。

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数控铣削孔口倒角宏指令的开发

鲁淑叶

现代制造工程. 2017, (3): 83-87. DOI: 10.16731/j.cnki.1671-3133.2017.03.014

摘要 ( 143 )

PDF (3789KB) ( 53 )

以孔口倒角为研究对象,在深入了解了FANUC 0i系统的宏编程处理方法后,提出一种编写孔口倒角数控宏程序的方法。在对孔口倒角的刀具及刀具轨迹分析的基础上,利用FANUC 0i系统的宏编程指令扩展功能,开发了孔口倒角加工循环指令。实践表明,该方法能满足在数控铣床上加工孔口倒角的生产要求,该指令达到了预期的结果,简化了算法以及编程的过程,经实际验证效果良好。

CAD/CAE/CAPP/CAM

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基于AMESim的喷嘴挡板伺服阀动态性能分析

李云松, 陈小安

现代制造工程. 2017, (3): 88-94. DOI: 10.16731/j.cnki.1671-3133.2017.03.015

摘要 ( 165 )

PDF (5434KB) ( 99 )

喷嘴挡板伺服阀的动态性能关系到电液调速系统的控制精度和响应速度。根据挡板组件、阀芯套件的运动规律,推导出了挡板的位移偏移与控制滑阀位移的函数关系和动态平衡方程。结合某型伺服阀的相关参数,采用AMESim软件建立了喷嘴挡板伺服阀动态模型,仿真结果表明:伺服阀具有超快的响应、较高的灵敏度、良好的油压稳定性和稳定的动态跟随性能;系统在阶跃响应下,挡板与喷嘴的间隙能快速准确地回到初始位置保证了稳定初调速度。分析了伺服阀内部状态变量的灵敏度特征,为喷嘴挡板伺服阀结构参数优化和动态性能分析提供了理论依据。

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基于改进粒子群算法的ZC1型蜗杆副优化设计

宋丽娟, 吉卫喜, 谢健, 王煜

现代制造工程. 2017, (3): 95-100. DOI: 10.16731/j.cnki.1671-3133.2017.03.016

摘要 ( 145 )

PDF (3908KB) ( 56 )

在参数分析的基础上,选择轴向模数、砂轮齿廓圆弧半径及导程角这三个参数作为优化设计变量对ZC1型蜗杆副进行优化设计。为了提高ZC1型蜗杆副的啮合性能,以诱导法曲率和润滑角为目标函数,并结合蜗杆齿顶齿厚约束、蜗轮齿顶齿厚约束以及根切约束来建立优化数学模型。采用改进的粒子群算法作为优化算法,结果显示,优化后的润滑角更大、诱导法曲率更小,有效地提高了蜗杆副的啮合性能。

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含预应力服务器机箱结构动态数值模拟分析

龚宝龙

现代制造工程. 2017, (3): 101-105. DOI: 10.16731/j.cnki.1671-3133.2017.03.017

摘要 ( 176 )

PDF (3814KB) ( 108 )

利用有限元模拟仿真技术,采用Static Structural、Modal及Harmonic Response模块,对含预应力状态下的服务器机箱结构进行动态数值模拟分析,其中包含模态分析及谐响应分析,得出服务器机箱的固有频率及振型、风扇振动引起谐响应规律,并对含预应力及不含预应力的模态结果进行对比分析。研究结果表明,第2阶模态90Hz附近的振型以底座后部振动为主,易引起主板的损坏;含预应力及不含预应力状态下的机箱结构固有频率差值很小,故在服务器模态分析中,可通过取消预应力的设定来简化模态分析过程;风扇作为振动源产生的机箱谐响应振动,最大振幅在90Hz附近,位于机箱底座后部。

制造技术/工艺装备

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基于灰色神经网络建模的刀具可靠性评估

陈保家, 朱晨希, 严文超, 吴志平, 陶立涛

现代制造工程. 2017, (3): 106-111. DOI: 10.16731/j.cnki.1671-3133.2017.03.018

摘要 ( 146 )

PDF (4775KB) ( 104 )

针对失效样本数据缺失的刀具可靠性评估,提出一种基于灰色神经网络建模的可靠性评估方法。通过试验在线测取加工过程中数控机床刀具的振动信号和磨损量数据,利用小波包分解、时域统计和相关性分析,提取显著性特征量,包括小波能量熵,第7频带和第9频带的小波能量,第7频带均值、方根幅值、均方根值和标准差,建立灰色神经网络模型,以所提取的7个显著性特征量为输入,以刀具磨损量为输出训练网络模型。输入待评估样本数据,获取刀具磨损量的预测数据,结合预先设定的失效阈值确定其伪失效寿命。最后利用威布尔分布模型对其伪失效寿命数据进行分布估计,完成刀具的可靠性评估。仿真试验结果表明:灰色神经网络模型与灰色预测模型相比,具有更高的预测准确率。

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装配间隙对连采机履带销失效形式的影响

吕继双

现代制造工程. 2017, (3): 112-115. DOI: 10.16731/j.cnki.1671-3133.2017.03.019

摘要 ( 113 )

PDF (2854KB) ( 87 )

以EML340连续采煤机履带销为研究对象,建立多组包含履带板和履带销的有限元模型,进行一系列有限元计算,考察同心装配和不同心装配两种工况下,装配间隙变化对履带销失效形式的影响。分析结果表明:不同心装配引起的偏载将加速履带销破坏;履带销最大应力随装配间隙增大而变大;间隙值增大后,履带销最大应力位置逐渐偏离剪切面;履带板销孔间隙值为2mm时,不同心装配最大应力值是同心装配时的1.5倍;履带销断裂形式属于疲劳破坏。

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多节点流水线制造车间订单接受与调度研究

宋李俊, 向波, 李攀

现代制造工程. 2017, (3): 116-121. DOI: 10.16731/j.cnki.1671-3133.2017.03.020

摘要 ( 127 )

PDF (4698KB) ( 79 )

在准时化生产(Just-In-Time,JIT)模式发展背景下,订单交货延迟惩罚以及产品库存费用受到越来越多关注。针对订单交货延迟惩罚与产品库存费用之间的平衡问题,在有限产能的前提条件下,建立了以总利润最大化为目标的订单接受与调度一体化决策模型。模型使用改进型双层编码遗传算法进行求解分析。最后经实例验证,通过与其他几种启发式订单选择规则进行对比,以及对改进前与改进后的算法对比,分别验证了模型与算法的有效性与可行性。

仪器仪表/检测/监控

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面向曲轴轴肩的高效视觉检测系统开发

张从鹏, 侯波

现代制造工程. 2017, (3): 122-125. DOI: 10.16731/j.cnki.1671-3133.2017.03.021

摘要 ( 152 )

PDF (3160KB) ( 47 )

为了解决曲轴轴肩部位加工质量检测过程耗时长、效率低的问题,面向实际应用,开发了一种基于视觉的曲轴轴肩加工质量高效检测方法与检测系统。根据曲轴轴肩磨削加工过程中尺寸超差的原因,制定了轴肩尺寸公差超限的图像检测判据,设计了曲轴零件的载物成像、光源系统及检测平台,提出了轴肩尺寸超差的高效检测算法。实验结果表明:开发的视觉检测系统操作简单、使用方便,对轴肩尺寸超差检测的准确率为100%,大大提高了检测效率,可用于多种轴类零件的检测。

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题基于机器视觉的扁弹簧分类方法研究

陈鹏, 张爱梅, 张强, 王华敏

现代制造工程. 2017, (3): 126-129. DOI: 10.16731/j.cnki.1671-3133.2017.03.022

摘要 ( 122 )

PDF (3311KB) ( 55 )

为实现扁弹簧的自动化分类,提出一种基于机器视觉的扁弹簧分类方法。首先对采集到的不同型号的扁弹簧图像进行预处理,对预处理图像提取黑色像素分布向量,作为特征参数向量。然后采用DDAG SVMs方法将不同型号的扁弹簧进行分类,最终对采集到的不同型号扁弹簧测试样本进行分类测试实验。结果表明,该分类方法效率高、准确率高,可以满足扁弹簧自动化分类的各项要求。

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具有功率回收功能的液压缸试验设计及研究

胡悦, 胡军科, 吴志鹏, 程阳, 贺峰

现代制造工程. 2017, (3): 130-134. DOI: 10.16731/j.cnki.1671-3133.2017.03.023

摘要 ( 144 )

PDF (3874KB) ( 65 )

针对目前液压缸试验台功率浪费严重以及液压缸活塞杆换向时存在液压冲击等问题,提出功率回收型液压缸试验台设计方案,详细论述该试验台功率回收原理,并分析液压冲击产生的主要原因是换向时油液的动能瞬时转化为压力能,针对该问题,提出采用并接蓄能器的方法来抑制液压冲击,通过理论分析,采用AMESim系统建模和仿真。仿真结果及试验应用均表明:功率回收液压缸系统加载平稳,液压冲击明显减小。

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采用CAN总线的生产现场监控系统的设计与实现

过琦芳

现代制造工程. 2017, (3): 135-140. DOI: 10.16731/j.cnki.1671-3133.2017.03.024

摘要 ( 126 )

PDF (4999KB) ( 63 )

中小企业现场设备存在多种品牌的小型可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller,PLC),而当前各品牌PLC的通信互不开放。考虑中小企业生产数据的监测要求,利用各品牌PLC自带的编程口协议和CAN总线技术,设计PC机与多种品牌小型PLC的通信系统,并以MC68HC908GZ60微控制器为核心芯片实现。在不改变设备现状的情况下,经济地实现对各台设备的生产过程监控,达到现场管理信息化低成本改造的目标,为中小企业现场管理信息化提供了低成本解决方案。

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基于聚类的关节式坐标测量机姿态优化方法

汪金鹏, 郭阳宽, 祝连庆, 潘志康

现代制造工程. 2017, (3): 141-144. DOI: 10.16731/j.cnki.1671-3133.2017.03.025

摘要 ( 109 )

PDF (3374KB) ( 58 )

为了提高关节式坐标测量机的精度,提出了一种基于聚类的测量姿态优化方法。在数学模型的基础上,通过对测量机的测量姿态信息进行聚类来形成簇,并对簇进行打分和提取,最后根据提取结果对测量姿态进行优化。实验结果表明,测量机精度受姿态影响较大,优化后精度提高了约1倍,为进一步研究奠定了基础。

设备设计/诊断维修/再制造

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大型锻造液压操作机钳架缓冲方法的研究

刘军毅, 方秀荣

现代制造工程. 2017, (3): 145-149. DOI: 10.16731/j.cnki.1671-3133.2017.03.026

摘要 ( 125 )

PDF (3745KB) ( 73 )

大型锻造液压操作机钳架的设计需要满足大缓冲力、大缓冲行程及高效率的要求。通过将弹簧缓冲与节流、溢流及蓄能器三种液压缓冲方式作用下钳架运动的缓冲控制特性进行对比,获得既能够满足大锻件液压操作机钳架大缓冲力的缓冲要求,还能实现快速复位的装置模型,为大型操作机的设计提供了技术支持。

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含水平贯穿式裂纹管的耦合动力学方程

李兆军, 陈鸿, 邱旻, 赵天孟, 王玉江

现代制造工程. 2017, (3): 150-154. DOI: 10.16731/j.cnki.1671-3133.2017.03.027

摘要 ( 104 )

PDF (3337KB) ( 56 )

考虑到水平贯穿裂纹的存在将影响管的疲劳寿命,根据断裂力学理论,引入因裂纹扩展而释放的应变能表达式。运用有限元法建立含水平贯穿裂纹管单元的动力学模型,进而在管单元模型的基础上应用有限元法建立含水平裂纹管的耦合动力学方程,最后通过对比性实验对理论分析结果进行验证。研究表明,基于有限元法所建立的动力学方程较好体现了含水平贯穿裂纹管的动态性能与其结构参数、材料参数、裂纹参数之间的内在关系。

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重型车辆传动系统磨损状态的评价方法研究

王峰, 韩建霞

现代制造工程. 2017, (3): 155-161. DOI: 10.16731/j.cnki.1671-3133.2017.03.028

摘要 ( 109 )

PDF (4613KB) ( 76 )

为了实现视情维修,提高重型车辆的可靠性和可维修性,对某重型车辆传动系统的润滑油进行长期光谱监测。根据某重型车辆的润滑油光谱监测数据,构建元素浓度梯度和元素浓度相对度差分二维模型,结合模糊理论和综合评价的思想,研究车辆运行技术状态的综合评价方法。结果表明,此模型具有更高的准确性和稳定性,为重型车辆光谱分析和数据处理提供了新的理论依据。