天津大学学报杂志 统计源期刊

天津大学学报 2016年第07期杂志 文档列表

基于EEMD时频谱二值化的振动信号微弱特征提取方法667-673

摘要：为实现时频域高维信息辅助的振动信号微弱瞬态特征增强,提出了一种多尺度时频谱二值化方法.通过高分辨率时频谱切片提取能量突变点,其权重为1,其余点权重为0.进行多次不同尺度的二进制谱分析并降维至时域,得到针对多目标频率的权重谱与权重向量,从而实现微弱冲击特征的增强.用仿真信号分析对该方法的可行性与准确性进行了验证,列车轴承故障诊断试验则进一步验证了该方法在信号微弱特征提取中的有效性.

缓冲结构对静电驱动微桥动力学特性的影响674-680

摘要：可动部件是微机电系统（MEMS）工作的关键,微桥作为主要的可动部件,其动力学特性引起了研究人员的广泛关注.即使是设计精准的微桥结构,也会因为残余应力而不可避免地改变初始形态,设计缓冲结构是减少残余应力影响的重要方法.基于欧拉-伯努利梁理论建立的微桥动力学模型,采用多尺度方法进行摄动分析,探讨初始形态、基板与极板间隙、直流偏置电压和交流激励电压幅值对系统共振频率和幅频响应的影响规律.结果表明：初始挠形、直流偏置电压和交流激励电压都具有软化效应,使共振频率漂移到较小的数值范围,且随着拱高增加或基板与极板间隙减小,软化效应增强,随着微拱曲率增大,软化效应减弱;缓冲结构可以削弱软化效应,缓冲结构的褶皱数量在2个以上时削弱效果变化不大,双侧翘曲缓冲结构削弱软化效应的能力强于单侧翘曲缓冲结构.

工程陶瓷材料磨削表面的损伤表征方法681-686

摘要：为了准确表征工程陶瓷材料磨削表面形貌损伤信息,提出了一种陶瓷磨削表面损伤表征新方法.针对工程陶瓷材料磨削表面非对称形貌特征,借助小波多尺度分析理论对其形状误差及波纹度进行了滤除,提取了表面损伤特征信息.利用提出的表面损伤率和表面损伤面积比率,对工程陶瓷材料磨削表面形貌的损伤情况进行了定量表征分析,并通过对金属、氧化铝、氧化锆和氮化硅样块表面测量实验验证了评价参数的有效性.实验结果表明,该方法对工程陶瓷材料磨削表面有较好的表征效果,准确反映了其表面形貌质量.

一种2自由度高速并联机械手的轨迹规划方法687-694

摘要：以一种平面2自由度高速并联机械手为研究对象,研究其高速搬运作业的操作空间和关节空间轨迹规划策略.通过关键路径点设置,定义针对点到点的典型搬运作业轨迹.针对操作空间,以运动学逆解模型为基础,利用3-4-5次多项式运动规律,建立关节空间运动特征（角度、速度和加速度）关于操作空间运动特征的函数映射.针对关节空间,以运动学正解模型为基础,利用5次非均匀B样条运动规律,建立操作空间运动特征关于关节空间运动特征的函数映射.给定相同的关键路径点和运动时间,以一组参数为例,对比分析在两种不同轨迹规划方法下末端参考点的运动特征,并进行对比试验.结果表明：基于5次非均匀B样条运动规律的关节空间轨迹规划在降低系统功耗和抑制机构残余振动方面具有显著优势.

一种外骨骼式康复机器人训练效果仿真695-701

摘要：h针对外骨骼式下肢康复机器人训练有效性的问题,开展了基于人体生物力学软件Any Body的康复训练仿真实验研究.通过人体动作捕捉实验,获取一成年男子在正常步行时的运动学信息,利用Any Body建立人体步行模型,并以下肢肌肉受力情况为依据确定下肢主要肌肉群.建立人-机系统模型,借助Hill方程,以人体下肢肌肉收缩速率作为判断标准,通过模拟实现矢状面内运动的外骨骼式下肢康复机器人的康复运动,获取下肢主要肌肉的收缩速率变化情况,并将其与正常步行时的肌肉收缩速率进行比较与分析.结果表明,两种情况下大腿肌肉群的收缩速率变化情况基本一致,小腿与髋部肌肉群差异较明显.改进外骨骼结构,使其能够同时实现在冠状面内的运动,比较在两种结构下的下肢主要肌肉收缩速率变化情况,结果表明髋部肌肉产生了较为明显的波动.因此,能实现矢状面内运动的外骨骼式下肢康复机器人能够有效训练大腿肌肉群,但对小腿与髋部肌肉的训练效果不明显,加入冠状面运动后,能提高对髋部肌肉的训练效果.

S型齿廓少齿数齿轮的几何建模与强度分析702-708

摘要：针对渐开线少齿数齿轮副因齿面接触应力大导致承载能力低而难以广泛应用的问题,提出了一种能够实现凹凸弧齿廓啮合的基于正弦曲线齿条刀具加工的S型齿廓.给出了齿条刀具正弦函数的曲线方程,推导了S型齿廓数学模型,建立了S型齿廓少齿数齿轮的几何模型,分析了S型齿廓的诱导法曲率的计算方法,开展了齿轮副接触应力的有限元仿真分析,并与渐开线少齿数齿轮作了对比分析.结果表明,相互共轭啮合的S型齿廓齿轮副具有相同的齿廓方程形式,能够用一把齿条刀具或滚刀加工,且能较大幅度地提高少齿数齿轮副的承载能力.

基于9阶van der Pol方程的三稳态电路设计及实现709-715

摘要：基于9阶van der Pol方程的分岔结果,设计了1个平衡点和2个极限环共存的三稳态电路.利用平均法分析了9阶van der Pol方程的分岔性质,设计了能够实现三稳态现象的无量纲方程的系统参数.根据基尔霍夫电路定理,利用运算放大器和模拟乘法器等元件,构建了9阶van der Pol方程的电路原理图,并通过PSpice仿真和硬件电路试验验证了该电路的可行性和可靠性.试验结果表明,该电路系统中有1个稳定平衡点与2个稳定极限环共存的现象,为研究确定性激励以及随机激励下三稳态系统的动力学行为奠定了基础.

变姿态柔性机械臂横向振动主动控制理论与实验716-720

摘要：综合模态控制和极点配置方法来抑制变姿态柔性机械臂的横向振动.建立了工程适用的柔性机械臂回转系统简化动力学模型,通过模态滤波器和状态观测器实现机械臂末端横向加速度到模态速度和模态位移的转换,结合极点配置法获得当前姿态下系统的模态增益系数,可计算得到模态控制力和实际控制力.实现了基于NI控制器和回转液压作动器的主动控制实验系统,开展了变姿态条件下柔性机械臂横向振动主动控制实验,结果验证了上述方法对变姿态条件下柔性机械臂横向振动抑制的有效性.

实际气体介质离心压缩机级气动性能相似性分析721-727

摘要：为研究某一离心压缩机模型级气动性能是否随不同实际气体介质变化,通过验证数值模拟与实验结果的符合性,采用数值方法对比分析了以空气为原始工作介质和以R134a（氟利昂）、CH_4（甲烷）为实际气体介质在当量转速与变转速下的气动性能的相似性及变化规律：无论以设计工况还是非设计工况为当量转换点,均能获得一致的当量转速值,且不同实际气体介质在当量转速下的多变效率及多变能量头系数曲线与原始气体性能曲线能够保持很好的符合度.以实际气体CH_4为例,说明了在变转速条件下,压缩机气动性能在亚音速时,不同马赫数的性能曲线及工况范围变化趋势一致;跨音速时,气体的最高效率点明显移向大流量工况,且马赫数越大,运行工况范围显著变窄,同时性能曲线不再满足相似性规律.

过冷水制冰系统新型融冰方法的实验研究728-733

摘要：针对过冷水制冰系统极易发生冰堵以及传统融冰方式效率低、能耗高等缺点,基于载冷剂管路旁通并利用热泵冷凝热作为热源,研发出一种新型高效节能的融冰方法.对新型融冰方法的融冰效率、工作性能及能耗进行了实验研究,将3种采用不同加热和循环方式的融冰方法进行实验对比分析.实验结果表明：利用热泵机组加热管道内载冷剂的新型融冰方法效果最佳,其融冰效率为47.7%,;相比电加热管路内载冷剂和热泵机组加热全部载冷剂的融冰方法,新型融冰方法的融冰时间分别缩短了72.3%,和38.1%,,复温时间分别缩短了19.2%,和61.8%,,水温波动分别减少0.47,℃和1.56,℃,融冰总能耗分别节约了37.4%,和55.7%,.

基于多尺度、电化学-热耦合模型的锂离子电池生热特性分析734-741

摘要：为实现精确的电池热管理,选取正、负极材料分别为LiyMn_2O_4和LixC_6的层叠式锂离子电池为研究对象,建立了微观-宏观尺度耦合、电化学-热耦合模型,分析了不同放电倍率下单体电池的放电特性及电池包的平均温升、单体电池内部生热机理及变化特性,并详细定量分析了生热量各组成部分所占的比例及变化.分析结果表明：高放电倍率下,电池放电性能变差,温升显著提高,5C放电倍率下,温度升高63,℃.低放电倍率下,可逆热是主要的生热来源,高放电倍率下,液相中的欧姆热是主要的生热来源;相比之下,负极生热量最高,其主要来源于负极的可逆热,隔膜中所占百分比次之,正极最少,其主要来源于正极的不可逆热和欧姆热.

直喷条件下正戊烷闪急沸腾喷雾特性试验742-748

摘要：利用纹影法在定容弹中,在不同的试验条件下,进行了正戊烷闪急沸腾喷雾特性试验.通过对喷雾图像的拍摄及处理,分析了燃油温度、环境背压、喷油压力对闪急沸腾喷雾的影响.试验结果表明,发生闪急沸腾时,离散液滴数量增多,液滴直径减小,随燃油温度的提高或者随环境背压的减小,喷雾贯穿距先减小后增大,喷雾锥角和喷雾面积先增大后减小;随喷油压力的增大,喷雾贯穿距增大,锥角及喷雾面积均增大;在燃油温度从293,K变化到363,K,环境背压从30,k Pa变化到100,k Pa,以及喷油压力从5,MPa变化到10,MPa的过程中,喷油压力对喷雾贯穿距影响最大,环境背压次之,燃油温度最小;环境背压对锥角的影响最大,燃油温度次之,喷油压力最小;喷油压力对喷雾面积影响最大,环境背压次之,燃油温度最小.

针阀粗糙度对柴油机喷孔空化现象的影响749-754

摘要：针对目前柴油机广泛应用的无压力室（VCO）喷嘴,搭建大尺度可视化喷嘴稳态实验系统,采用高速摄像及粒子图像测速（PIV）技术,研究针阀粗糙度及粗糙区域长度对喷孔内空化现象及流动特性的影响.研究结果表明：针阀粗糙度的增大对喷孔内空化现象有明显的抑制作用;针阀粗糙度对空化现象的影响是通过改变喷孔内部流体的时均速率和湍动能等流动特征实现的;针阀粗糙区域长度变化对空化现象的影响规律与粗糙度相似,但影响程度较弱;粗糙度及粗糙区域长度对空化现象的抑制作用随针阀升程增大而减弱.

怠速和停机数据拟合的摩擦扭矩在线学习算法755-762

摘要：针对发动机摩擦扭矩因为磨损、老化等发生缓慢变化的问题,发展了一种基于怠速和停机工况数据拟合的柴油机摩擦扭矩在线学习算法.建立了一种简化的摩擦扭矩模型;设计了怠速和停机工况摩擦扭矩观测算法,采用噪声抑制能力强的最速跟踪微分器优化了停机阶段的摩擦扭矩估计;利用怠速和停机观测的摩擦扭矩实现了摩擦扭矩模型的在线修正,并在柴油机电控单元（ECU）中成功实现.发动机台架试验结果表明,通过摩擦扭矩基础模型的在线学习,更新后的摩擦扭矩与倒拖试验数据基本吻合,摩擦扭矩估计偏差为2-7,N·m.

质子交换膜燃料电池系统引射器的数值分析763-769

摘要：基于CFD方法建立了应用于质子交换膜燃料电池（PEMFC）阳极氢气循环系统引射器的三维数值模型,研究了其结构参数,如混合管直径、等压混合管收敛角、等容混合管长度、扩散管长度和角度对引射器回流比的影响.结果表明：回流比主要受二次回流管与吸入腔之间的压差和混合管进口面积影响;存在最佳的等压混合管收敛角、等容混合管长度和扩散管角度;扩散管长度和混合管直径越大,回流效率越高.

撞击式射流破碎特性的实验研究770-776

摘要：基于自行搭建的撞击式射流系统,采用高速摄影技术,研究了对称射流撞击和非对称撞击射流液膜的破碎特性.分析研究了射流撞击夹角及喷嘴内径对射流撞击破碎的破碎模式和破碎特征（破碎长度、液膜长度、液膜宽度、液膜长宽比）的影响规律.对比研究了3种不同流体——水、甘油、卡波姆凝胶（非牛顿流体）的破碎特性.在实验的韦伯数范围内,喷射模式可分为3种破碎模式,即封闭液膜模式、开边界模式、液线液滴模式;破碎长度随韦伯数的增大,呈先增大后减小的趋势;减小撞击夹角可以减小液膜的长宽比,喷嘴内径的大小不会改变液膜长宽比的值;与对称撞击相比,非对称撞击更能加剧液膜的破碎.

稿约778-778

摘要：《天津大学学报（自然科学与工程技术版）》是由天津大学主办的综合性学术期刊,主要刊登自然科学和工程技术领域具有创造性的科学研究论文.《天津大学学报（自然科学与工程技术版）》为月刊.