天津大学学报杂志 统计源期刊

天津大学学报 2016年第02期杂志 文档列表

天津大学学报杂志主编特邀——高档数控机床与基础制造装备设计理论方法研究

基于CAE热分析的机床结构工作空间热误差建模111-119

摘要：在机床设计阶段，首先运用CAD软件建立几何模型；然后生成中间文件并导入CAE软件，进行机床结构热分析，通过后处理提取出运动轴导轨位置处的结构热变形误差；最后利用多体理论将结构热变形引起的单轴热误差转化为机床工作空间的热误差，进而预测由于机床结构热变形而引起的机床末端刀尖点．工件的相对位姿误差．仿真分析算例表明该方法具有可行性，对机床热平衡设计具有指导意义.

基于iSIGHT的机床整机结构方案设计与集成优化120-127

摘要：机床整机结构方案设计是机床设计的关键环节．在早期设计阶段，实现整机及基础大件性能优化可显著减少后续详细设计的重复率，提高设计效率．基于多学科优化设计软件 iSIGHT，搭建了机床整机结构方案设计及集成优化系统框架，有效集成参数化建模知识、仿真分析知识；综合利用实验设计、响应面拟合及多目标优化算法，形成了以结构件关键设计参数为变量、静动态特性及质量为目标的优化技术流程．以某框中框结构卧式加工中心为例，优化后整机质量下降6.38%,，整机最大变形降低3.24%,，工件-刀具相对变形降低5.68%,，首阶固有频率提高1.15%,．优化结果验证了所提出方法的可行性．

基于等矩策略的自由曲面测量方法误差分析128-133

摘要：针对数字化测量环境中自由曲面测量点的分布问题，首先提出了2点要求：曲率自适应性和分段点之间保持间距．据此提出一类曲率自适应度可控的布点策略，称之为等矩法布点策略．这种策略是指任意相邻3个分段点组成的曲线段中，其左右两曲线段对中间分段点的质量矩大小相等．等矩法的矩次越高，曲率自适应度越小．最后通过2个算例，分析了等矩法的曲率自适应度与测量方法误差之间的关系．以正弦函数为算例，通过计算得出：当采用等4.5次矩布点时，测量方法误差取到最小；另以样条曲线为算例，计算得出满足最小测量方法误差的布点策略为均布．

支链布局对重力场下3-PRS并联机构静柔度的影响分析134-142

摘要：研究了支链布局对重力场下3-PRS并联机构静柔度的影响。首先通过分别构造静力及静变形在操作空间与关节空间之间的映射模型，将切削力/力矩、运动部件重力及支链分布重力引起的变形映射到末端，进而借助线性叠加原理构造系统的静柔度模型；然后建立子装配体在各自局部坐标系中定义的柔度系数与界面柔度系数间的映射模型；最后，在利用有限元软件验证所建立静柔度模型正确性的基础上，研究机构末端重力引起的变形及末端静柔度随支链布局不同的变化规律。研究结果表明，全对称布局的3-PRS 并联机构具有较好的抵抗重力和外载荷的能力，为该类装备的设计提供了理论依据。

天津大学学报杂志机械工程

过渡季节某大型阶梯教室内热环境的数值分析143-150

摘要：教室环境对学生的学习效率有着不可忽视的影响。为此，利用数值模拟的方法研究了西安某大学一座大型独立阶梯教室内的热环境，并评价了其对室内人员舒适性的影响。将模拟季节选在一年中的过渡季节（环境温度处于5～17,℃），并选择了有代表性的教室内窗户关闭、学生穿着热阻为1,clo 服装的情景。计算结果显示：当环境温度从7,℃变化到15,℃时，教室内学生、教师的体表温度和教室平均温度均随环境温度同程度提高。结果还表明：在环境温度较低时（7～10,℃），位于教室前排，以及靠近外墙、过道、后门的同学体表温度低，教室内热环境的舒适性指标远低于舒适范围的下限；在环境温度较高时（15,℃左右），教室内热环境基本可以满足舒适性要求。

分布式能源系统最佳策略下碳税与气价敏感性分析151-157

摘要：针对目前冷热电（CCHP）三联供分布式系统应用的不完善性，提出了一套包含CCHP、电热泵、蓄能系统的分布式能源系统，以及能够模拟分布式系统负荷和系统效率与负荷率、冷却水温的三维关联模型．考虑系统碳排放并引进碳税和电力回购（电力反向卖回电网），提出综合考虑环境性和经济性的碳税附加到电价的折算系数，构建了以日运行费用为目标的分布式系统分析模型．基于对几种不同运行模式的经济性分析，得出碳税完全附加到电价时分布式系统经济性优势更明显的结论；以热定电模式为经济性最优的运行模式．最后将分布式系统与传统燃煤电厂做对比，并对碳税和气价做敏感性分析，可知碳税、气价对分布式系统和燃煤电厂系统的经济性是相互影响的，当气价为3.15元/m3、碳税大于0.75元/kg 时，或碳税为0.30元/kg、气价小于2.00元/m3时，分布式系统经济性更优．

幂律流体撞击式射流破碎特征试验158-163

摘要：基于自行搭建的撞击式射流系统，采用高速摄影技术研究了非对称条件下幂律流体黏度对撞击式射流破碎特征的影响规律．结果表明：随着幂律流体黏度的增加，射流破碎模式种类增加；除弓形液线模式外，其余模式开始出现的速度与流体黏度成正比；在射流速度v较低时，破碎长度Lbu与流体黏度成反比；两股不同黏度流体撞击时，Lbu随v呈“双峰模式”且在较高v时与流体黏度成正比；相同黏度撞击时，则呈“单峰模式”且在较高v时Lbu最大；喷雾锥角a随v增加而增大，最后趋于的稳定值与流体黏度成反比；v较高时，a与流体黏度成反比．

RV减速器静态回差分析及误差分配研究164-170

摘要：以旋转矢量（rotate vector，RV）减速器为研究对象，分析了RV减速器静态回差的影响因素，建立了矩阵形式的静态回差分析数学模型，并推导出了针齿中心圆半径误差等15项误差的误差分配数学模型．以CSRV-160E-171型减速器为实例进行了误差分配计算，并基于误差分配结果进行PROE三维建模，建立了包含15项误差的虚拟样机模型1、模型2以分别模拟静态回差上、下限．建立了基于ADAMS的RV减速器回差仿真分析模型，提出了静态回差测试方案．仿真得出回差值为0．18′-1．19′，与设计值相似．仿真结果证明了误差分配数学模型的正确性．

数控机床几何误差源的快速辨识方法171-177

摘要：针对数控机床几何误差源的辨识问题，研究了基于球杆仪测量信息的机床几何误差源快速辨识方法．采用多项式模型描述机床几何误差源，建立了几何误差源与球杆仪杆长误差之间的线性映射模型．提出一种球杆仪空间误差检测轨迹，该测量轨迹使得球杆仪仅需一次安装即可实现大范围的空间测量．基于该轨迹上的误差测量数据，利用岭回归方法辨识出机床几何误差源全集．仿真与实验结果均验证了所提辨识方法的准确性与有效性，基于激光干涉仪测量方法的验证实验表明，球杆仪辨识结果与激光干涉仪测量结果的偏差在2.3,μm以下．

灰色预测在FAST液压促动器中的应用178-185

摘要：为了满足500,m口径球面射电望远镜（FAST）工程主动反射面索网节点位置和速度控制的要求，对FAST用液压促动器进行了研究，将灰色预测模型应用到传统 PID 控制中，提出一种新型的步长调整机制，在简化了以往调整机制复杂性、不确定性和耗时性的同时，很好地解决了传统 PID 控制策略下难以获得理想跟踪精度的问题．通过与传统PID控制策略进行仿真和实验对比，结果表明，变步长灰色预测PID控制策略提高了促动器的速度跟踪精度和位置跟踪精度，速度跟踪误差由0.100,mm/s减小到0.048,mm/s，位置跟踪误差由1.5,mm减小到0.2,mm，可满足FAST工程主动反射面索网节点位置控制精度和响应速度的要求．

散体与连续体耦合系统的模态特性实验186-190

摘要：为深入研究散体与连续体耦合这类包含复杂接触关系的系统的模态特性，以装载碎石的长方体箱体容器为研究对象，进行了模态实验方法研究。通过5组不同工况下的对比实验，探索了锤击激励和振动台激励在耦合系统模态实验中的差别和适用条件，并根据实验结果总结出散体物料百分比对结构整体模态特性的影响规律：车箱中散体物料百分比的不同会影响车厢整体的振动特性，随着物料的增多，结构的各阶频率下降，模态混淆现象逐渐增强，主要振型由弹性体振型转变为刚体振型。

轴向与径向伸缩式成型鼓槽凸轮曲线设计方法191-197

摘要：以一种大伸缩比轴向与径向伸缩式成型鼓为对象，在系统分析其结构与工作原理的基础上，建立驱动内、外瓦鼓肩连杆机构的运动学模型，分析并归纳了内、外瓦鼓肩在伸缩运动中需满足的基本要求；运用机构运动倒置的方法，通过选取内瓦鼓肩为假想机架，将与主连杆固联的槽凸轮曲线设计转化为变速转动的盘形凸轮廓线设计问题。分析并确定机构的基本参数和从动件运动规律，进而建立摆动滚子从动件变速转动槽凸轮机构数学模型，推导槽凸轮曲线方程。最后结合算例验证了设计方法的有效性。文中提出的建模与设计方法可为大伸缩比成型鼓凸轮曲线设计提供一种新的思路。

低温燃烧汽油机瞬态空燃比主动抗扰控制198-205

摘要：为了实现对废气稀释低温燃烧汽油机瞬态空燃比的有效控制，提出了一种动态进气量观测器和主动抗扰控制（ADRC）的前馈反馈控制策略．进气量观测器揭示了进气前回流对进气歧管状态参数的影响规律，采用状态观测的方法实现了对缸内充气效率的动态跟踪．ADRC 作为反馈环节，能够实时估计并补偿影响空燃比的内外部扰动，实现了对空燃比的闭环精确控制．实验结果表明，相比于传统的静态补偿和 PID 前馈反馈策略，该方案在转速变化的各种瞬态工况下提高了空燃比的控制精度．

空气喷射量对空气辅助喷射喷雾特性的影响206-212

摘要：利用激光粒度仪分析了空气辅助喷射喷雾索特平均直径（Sauter mean diameter，SMD）的变化规律，并且分别在定容弹及光学发动机上开展了喷雾特性（喷雾锥角和贯穿距离）的试验研究，引入喷雾半锥角（α角和β角）的概念用以分析在有进气气流时空气喷射量对喷雾特性的影响．结果表明，增加空气喷射量可以改善燃油的雾化效果，特别是当喷雾燃空比γ小于0.8时，喷雾的SMD会有明显降低；在定容弹内空气喷射量的增大会使喷雾锥角减小，但对贯穿距离的影响不大；在光学发动机内由于进气气流的影响，空气喷射量的增加会使喷雾锥角增大，贯穿距离变小，同时喷雾锥角随时间的变化趋势也明显不同于定容弹内的试验结果．

汽车动力锂电池组翅片式散热性能仿真分析213-220

摘要：以计算流体动力学（CFD）为基础，应用商业软件ANSYS Fluent进行仿真分析，研究具有不同结构尺寸的翅片式电池热管理系统的冷却性能。首先，通过实验与模拟对比单体电池在不同放电倍率下放电时的温度变化，验证了仿真分析的可靠性。其次，以模块的最高温度和最大温差作为温度控制的监控参数，模拟分析了不同结构尺寸翅片对电池组热性能的影响，发现加入翅片可以显著降低电池组的最高温度，改善温度场的均匀性，而翅片开缝可以扰动空气流场，同时减轻热管理系统质量，提高电池组热管理系统的综合性能。