中国机械工程

邢科新;徐琦;黄剑;王永骥;吴军;

2009, 20(20): 0-2398.

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针对中风和脑外伤患者的运动功能障碍问题，设计了一种新型的穿戴式手功能康复机器人。机器人采用气动肌肉驱动，能够辅助患者完成手指多关节复合运动功能训练。该机器人有3个自由度，通过角度和力传感器获取患手-机器人组合系统的状态参数，并采用虚拟现实技术构建康复治疗虚拟环境，提高患者的训练兴趣，从而增强康复效果。采用传统的PID控制器进行了临床实验，实现了关节角度的三次样条参考轨迹跟踪，实验结果验证了所设计的穿戴式手功能康复机器人的可用性和有效性。
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基于响应曲面法的微细铣削表面粗糙度预报模型与试验研究

石文天;;王西彬;刘玉德;刘志兵;

2009, 20(20): 0-2519.

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在自主研发的微小型车铣中心上，采用正交可旋转中心复合设计的二次响应曲面法对硬铝合金进行了微细铣削试验，分析了铣削参数（切削速度、每齿进给量、切削深度）对表面粗糙度的影响。基于二阶响应曲面法建立了表面粗糙度预测模型,根据试验结果，采用最小二乘估计得出回归系数，对回归方程进行了显著性检验，并对切削参数影响表面粗糙度的线性效应、二次效应和交互效应的显著性进行了比较。结果表明：在一定工艺参数范围内，切削速度对微细铣削表面粗糙度的影响最大，每齿进给量次之，切削深度影响最小；二次响应曲面法预测模型回归显著，置信度高,可以用于进行加工前的切削参数选择，以达到对表面粗糙度进行预测和控制的目的。

冷连轧机相对油膜厚度检测及其补偿控制

陈刚;王益群;方一鸣;刘涛;

2009, 20(20): 0-2398.

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为了减小冷连轧机支撑辊动压油膜轴承油膜厚度变化对带钢出口厚度的影响，提高AGC控制精度，
对相对油膜厚度检测及其补偿控制进行了研究。首先，基于Reynolds式变形推导出缸位移法相对油膜厚度检测模型；然后,在某1450冷连轧机上进行数据采集，运用Levenberg-Marquardt算法进行非线性模型参数估值，得到轧机相对油膜厚度的解析表达式;最后,在轧机操作侧和传动侧液压压下的同时进行油膜厚度补偿，取得了显著效果。

基于迷宫效应的涡旋齿的切向密封研究

刘兴旺;;刘振全;齐学义;

2009, 20(20): 0-2519.

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分析了涡旋压缩机涡旋齿切向密封难以实现的原因，提出了基于迷宫效应的涡旋齿切向密封结构。建立了两涡旋齿间缝口间隙的几何模型，提出了确定密封结构有效密封长度的方法，判定泄漏气体在密封结构中是亚音速流动，给出了基于迷宫效应的涡旋齿切向密封结构泄漏量的算法。计算和实验结果表明，基于迷宫效应的涡旋齿切向密封结构具有良好的密封效果。

带电清扫机器人液压自动调平收敛性研究

汤君茂;翁新华;杨汝清;

2009, 20(20): 0-2398.

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针对带电清扫机器人作业过程中对平台水平度的要求,以及液压调平系统收敛性难以保证的现状，在对平台模型的建立、运动耦合和支腿速度特性进行研究的基础上，提出了一种确保系统收敛性的控制方法。实验结果表明该方法能够确保液压自动调平系统的收敛性，而且调平精度高、速度快。

封闭式人字齿轮行星传动的自由振动特性分析

卜忠红;刘更;吴立言;马尚君;

2009, 20(20): 0-2519.

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建立了封闭式人字齿轮行星传动系统的扭转-横向振动模型，模型考虑了两级传动之间的弹性耦合。总结出系统的五种固有振动模式：扭转振动模式、差动级横向振动模式、封闭级横向振动模式、差动级行星轮振动模式和封闭级行星轮振动模式。计算了考虑科氏惯性力和离心惯性力影响后系统的固有频率，分析了转速对系统固有频率的影响，发现差动级横向振动模式对应的固有频率随着系统输入转速的增加出现了分岔现象。

柔性板μ综合振动主动控制设计与实验研究

李冬伟;

2009, 20(20): 0-2398.

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以柔性板结构为被控对象，提出混合不确定模型μ综合控制器设计方法并进行了实验验证。首先识别出柔性板实验系统的传递函数模型以及对应的状态空间最小实现模型；在此基础上，利用对系统矩阵的特征值分解和线性分式变换设计了将模态参数摄动提取成正则不确定块对角阵的方法，同时将剩余模态表示成高通滤波器形式，由此构建了混合不确定实验模型的μ综合控制器求解过程。柔性板附加质量时的振动控制实验结果显示，相对开环系统，初始外扰下衰减时间缩短了40s，随机扰动时降噪量提高了近4dB。

金刚石砂轮恒力磨削Si3N4陶瓷的钝化模型

吴志远;田欣利;林允森;杨俊飞;

2009, 20(20): 0-2519.

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以磨削效率作为评价指标，通过实验建立了恒力磨削条件下砂轮全钝化周期的钝化曲线，并根据钝化速度和钝化方式将其分为三个阶段，即初期钝化阶段、稳定钝化阶段和急剧钝化阶段。其中初期钝化阶段钝化速度最慢,磨削效率最高。钝化曲线随时间的变化是由内凹到外凸的过程，与它在这个阶段的砂轮磨损过程完全不同。此外，在稳定钝化阶段散点图的基础上，采用指数函数y=abx对钝化曲线进行拟合，并通过Origin的拟合结果得出回归方程，从而验证了推论的正确性。结合函数方程结果，探讨了采用钝化率k作为磨削液评价指标的方法。

修形人字齿轮传动误差计算与试验研究

王成;方宗德;贾海涛;吉强;

2009, 20(20): 0-2398.

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通过改变刀具切削刃的形状，以三段抛物线代替齿条的直线齿廓，推导出了刀具齿面方程;基于有限元柔度矩阵的非线性规划法，引入人字齿轮特有的约束条件，建立人字齿轮接触问题的数学规划模型,通过一种改进的正规形求解，从而获得人字齿轮的承载传动误差;利用光栅测量系统对修形前后试验齿轮副的传动误差进行了测量并与理论计算结果进行了对比验证。

网格环境下基于本体的设备故障诊断服务发现方法

郭建文;于德介;刘坚;曾威;

2009, 20(20): 0-2519.

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为了提高故障诊断网格环境下服务发现的质量，提出了基于本体的故障诊断网格服务发现方法。该方法采用本体来描述故障诊断领域功能特征，通过扩展Web服务本体描述语言来为故障诊断网格服务提供语义表示，采用故障诊断功能特征为匹配准则建立语义匹配机制。根据该方法构建的故障诊断语义信息服务组件已成功应用于某网格化故障诊断系统中。

重型凸轮磨削温度场的仿真与实验研究

陈荣莲;程维明;贺耀龙;胡志宏;

2009, 20(20): 0-2398.

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为深入研究非圆凸轮磨削机理,提高非圆凸轮磨削加工质量，运用传热学原理并结合重型凸轮磨削加工的实际情况，通过合理的假设和简化，建立了凸轮磨削的热传导数学模型。利用ANSYS模拟凸轮加工的动态过程，通过对瞬态热传导进行分析计算，得到了工件内部温度的分布情况。将ANSYS得出的温度场和红外热像仪在线拍摄的温度场进行了比较。结果表明，由ANSYS得出的温度场和红外热像仪在线拍摄的温度场基本相同，其相对平均误差为3%，模拟结果真实地反映了凸轮磨削加工热状况，为解决凸轮磨削表面热损伤和热变形等问题提供了有利依据。

基于字符串度量的CAD模型相似性比较算法

张欣;莫蓉;石源;常智勇;

2009, 20(20): 0-2519.

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提出了一种基于字符串度量的CAD模型相似度比较算法。由于模型为边界表示，故可将比较的两个CAD模型用属性邻接图来表示。根据模型面的属性集定义排序函数，将属性邻接图的顶点按照一定的序列排列。同时定义了顶点间的关系集，可将排序后的属性邻接图映射为字符串。通过编辑距离来度量字符串的相似度，并用字符串的相似度来度量CAD模型的形状相似度。实验结果表明，该算法能客观地反映两个CAD模型的相似度,且准确性和效率令人满意。

基于自适应遗传算法的风力机通用翼型的优化设计研究

陈进;陆群峰;王旭东;程江涛;

2009, 20(20): 0-2398.

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风力机翼型主要选自航空翼型，但风力机翼型与航空翼型的设计要求存在许多的不同之处，所以，基于初始航空翼型以获得适合风力机的翼型的优化设计工作就显得十分重要。将基于由儒科夫斯基变换理论建立的翼型广义泛函集成表示方法与遗传算法相结合，构建了能够以普通航空翼型为基础，优化得出风机专用翼型的优化设计方法。该算法建立了自适应的交叉、变异算子，采用最优个体保存策略，有效改善了遗传算法未成熟收敛现象，并以雷诺平均的N-S方程对翼型进行流场分析，将得出的升力、阻力系数作为目标函数。计算结果表明，优化后的翼型在保持了原始翼型基本性能特征的基础上，相对于原始翼型具备更好的气动性能，更适用于风力机。

基于粗糙集的产品协同设计知识推送方法研究

杨洁;;杨育;王伟立;赵川;

2009, 20(20): 0-2519.

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针对产品协同设计环境下设计人员获取知识效率低的问题，提出基于粗糙集的产品协同设计知识推送方法。首先,构建了产品协同设计知识推送体系，分析了知识推送的流程；其次,运用粗糙集理论计算产品协同设计过程中各子任务的重要度，确定知识推送的先后顺序；然后，运用相似度方法为设计人员推送解决约束相关的知识；最后，将该方法应用于工程算例，结果验证了该方法的有效性和可行性。
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一种新的面向协同产品开发的访问控制模型

邹灵浩;郭东明;高航;孙长乐;

2009, 20(20): 0-2398.

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针对现有访问控制模型不能完全满足协同产品开发访问控制需求的实际,在对访问控制策略进行分析研究的基础上,基于任务和角色访问控制模型,借鉴并扩充强制访问控制模型，提出一种面向协同产品开发的混合访问控制模型并给出了模型的定义和基本规则;然后以某型号飞机设计制造的协同产品开发系统的访问控制为例验证了模型的可行性。

瞄准前沿，找准方向，规范申请，提升水平
——NSFC机械工程学科2009年度基金项目申请情况分析

王国彪;彭芳瑜;赖一楠;

2009, 20(20): 0-2519.

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以国家自然科学基金委员会(NSFC)机械工程学科12个二级申请代码和44个三级申请代码涉及的研究方向为例，通过对2009年度国家自然科学基金项目申报情况的统计和分析，描述了各申请代码的基金申请、主要研究内容和批准情况，指出了申请书中存在的共性问题，以期对国家自然科学基金机械学科申请者今后的申报工作有所裨益。

金属切削加工中难加工材料2Cr13的本构模型

李琳;解丽静;王西彬;张之敬;

2009, 20(20): 0-2398.

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使用准静态压缩实验和切削实验相结合的方法，拟合出2Cr13材料的Johnson-Cook模型。在低应变率范围内采用压缩实验的方法来获得材料模型的系数，使用切削实验来获得高应变率条件下的材料系数。由于压缩实验所能获得的最大应变率仍然比切削实验中所能达到的最低应变率低几个数量级，因此实验采用应变外推的方法来获得符合Johnson-Cook公式应用范围的材料参数。在切屑成形仿真模型中，使用新建立的Jonhson-Cook材料模型，将仿真结果同实验进行对比，验证了模型的准确性。

双电机激励非线性系统锐共振同步稳定性分析

李小号;刘杰;刘劲涛;姚兆;

2009, 20(20): 0-2519.

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针对双激励电动机在振动筛中的同步驱动问题，在建立双电动机激励单质体非线性系统的动力学模型基础上，分析系统在锐共振(共振频率比z=0.95~1.05)情况下，双激振电动机作反向同步回转的振动同步性及同步稳定性，推导出双激振电动机在平衡奇点处的振动同步稳定性条件。通过数值仿真，在不同初始条件下对双激振电动机的同步性影响因素进行了讨论，对推导的同步稳定性条件的正确性进行了验证。研究结果为进一步开发高效的锐共振振动机械提供了理论支持和实验依据。
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多轴数控磨削螺旋锥齿轮的表面粗糙度研究

明兴祖;;严宏志;陈书涵;

2009, 20(20): 0-2398.

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根据螺旋锥齿轮六轴五联动数控磨齿机的结构模型和双面法直口杯砂轮数控展成磨削原理，分析了磨削表面粗糙度的包络形成机理及其影响因素，建立了数控磨削齿面的数学模型。基于运动轨迹的分析方法，进行了数控磨削齿面的节点和接触迹线矢量计算，通过网格划分，将磨削3D理论残留面积高度的求解问题转化为沿齿高方向各横截面上的2D理论残留面积高度的计算问题，并考虑塑性侧向隆起现象，建立了磨削表面粗糙度的计算模型。对弧齿锥齿轮大轮的磨削表面粗糙度Ra值进行计算和试验验证分析，结果表明：砂轮速度提高时，Ra值可明显减小；展成速度提高时，Ra值略有增大；当磨削深度a≤0.08mm时，Ra值随a的增大略有增大，但当a＞0.08mm时，Ra值增大显著；其他因素对Ra值也有不同程度的影响；实例中Ra实测值与计算值的相对误差的最大绝对值为15.3％，说明理论模型能保证磨削表面粗糙度有较好的精度。

液体药品异物检测智能机器人系统的设计

张辉;王耀南;葛继;周博文;

2009, 20(20): 0-2519.

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开发了一种医药在线检测与分拣智能机器人系统（intelligent robot system of pharmaceutical detecting and sorting,IRPDS），实现了高速灌装医药生产线上注射型药液内异物的在线检测。该机器人系统采用多工位异物动态视觉扫描检测原理和多帧图像序列的检测方法及高精度伺服控制等先进技术，能以高灵敏度检测出针剂药液内的微小异物。介绍了该系统的组成结构和工作原理，对系统的机械电气控制设备和软件实现过程进行了说明,并对检测系统的性能进行了测试，测试结果证明，IRPDS能很好地实现医药异物在线自动化检测，对大于50μm的异物具有较高的识别准确率，误检及漏检率小于5%。

基于CAD几何法的并联机器人运动参数求解

许佳音;路懿;

2009, 20(20): 0-2398.

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用CAD变量几何法精确求解六自由度并联机器人的位姿、线速度/线加速度、欧拉角速度/角加速度。以有限差分理论为基础，利用计算机辅助几何约束和尺寸驱动技术，构造含有欧拉角的并联模拟机构，得到其位姿解。在此基础上进一步构造线速度/线加速度模拟机构和欧拉角速度/角加速度模拟机构，得到其线速度/线加速度以及欧拉角速度/角加速度解。当改变6个驱动杆长度时，模拟机构也随之相应变化，自动求得各项运动学参数。结果表明CAD变量几何法不仅快速直观，而且准确可靠。

基于Fuzzy-AHP的机械设备多特征参数健康状态综合评价研究

宾光富;;周元;Balbir;S.;Dhillon;

2009, 20(20): 0-2519.

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针对机械设备结构形式多样、关联性强、运行环境复杂等因素导致系统评价困难的问题，从机械设备功能层次结构出发，运用模糊综合评价
(fuzzy set)和层次分析法(AHP)，提出了一种量化评价机械设备多特征参数健康状态的新方法。结合人的健康概念，综合考虑设备运行过程中各特征参数(如可靠性、维修性、技术性能等)，研究了机械设备健康状态及其评价层次结构，提出用健康值来定量描述机械设备运行状态程度；利用AHP方法结合专家的经验判断，分析评价层级结构权重；运用Fuzzy set评价理论，提出一种正负指标的隶属函数构建方法，探讨了系统评价矩阵和模糊变换算子，并建立了基于Fuzzy-AHP的机械设备多特征参数健康状态评价模型，采取“自下而上”方式逐一计算出各系统的健康值，形成系统健康值数据库，以掌握机械设备健康状态。以水泥行业中的核心设备回转窑作为分析实例，验证了该方法的有效性和可行性。

以载荷作用次数为寿命度量指标下的零件可靠性建模

王正;康锐;谢里阳;

2009, 20(20): 0-2398.

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提出了以随机载荷作用次数为寿命度量指标框架下的零件可靠性建模方法，分别给出了强度不退化和强度退化时随机载荷多次作用下的零件可靠度与失效率计算模型，研究了不同情况下零件可靠度与失效率随载荷作用次数的变化规律。研究表明，即使零件强度不退化，零件的可靠度与失效率也会随着随机载荷作用次数的增加而逐渐减小，且失效率曲线具有浴盆曲线“早期失效期”和“偶然失效期”的特征。强度随载荷作用次数退化时，随着载荷作用次数的增加，零件的可靠度降低较为明显，失效率先减小后增大具有“浴盆曲线”的全部特征。

楔横轧轴类零件轧件与轧辊瞬时速比影响因素分析

何涛;王宝雨;胡正寰;

2009, 20(20): 0-2519.

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轧件与轧辊的瞬时速比和楔横轧工艺参数之间存在着十分密切而复杂的联系。对轧件与轧辊的瞬时速比进行了模拟和实验结果的对比分析，结果证明利用有限元方法计算轧件与轧辊的瞬时速比具有良好的通用性和可靠性。在此基础上系统地阐明了工艺因素对瞬时速比的影响规律。研究结果对研究轧件与轧辊的相对运动关系及偏心轴类零件楔横轧模具的辊型曲线具有指导作用。

基于自适应遗传算法的冷连轧负荷分配优化

魏立新;李兴强;刘泽;杨景明;

2009, 20(20): 0-2402.

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针对冷连轧轧制力模型精度低的问题，利用BP神经网络预测变形抗力和摩擦因数，并与现有的轧制力解析模型相结合，用来提高轧制力的设定精度，再以各机架轧制力等比例均衡分配为优化目标，采用改进的自适应遗传算法，设计了一种冷连轧负荷分配优化方法。通过对某五机架冷连轧机的负荷分配进行比较，结果表明自适应遗传算法具有比标准的遗传算法收敛性能更好、精度更高等优点，可以作为冷连轧负荷分配优化的新方法加以推广。

Zr基大块非晶合金在过冷液相区超塑性成形的摩擦行为及机理研究

郑志镇;成蛟;王新云;李建军;

2009, 20(20): 0-2519.

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采用双杯挤压方法研究了成形温度、应变速率等工艺参数对Zr55Al10Ni5Cu30块体非晶合金在过冷液相区塑性成形时模具和零件之间的摩擦行为的影响。采用有限元模拟方法获得大块非晶合金双杯挤压的摩擦因数标定曲线，有限元模拟中非晶合金的变形采用Kawamura的本构模型，将高温压缩实验的数据拟合，获得本构模型中的参数，结果表明非晶合金在过冷液相区内变形的摩擦因数在0.2~0.7之间。当应变速率较低时，随着温度的升高，摩擦因数总体上降低；而当应变速率较高时，随着温度的升高，摩擦因数先略有上升，然后急剧下降。当温度较低时，随着应变速率增大，摩擦因数显著增大，而在高温时，随着应变速率增大，摩擦因数略微有所减小。按照现代摩擦理论对非晶合金在过冷液相区内成形的摩擦机理进行了分析，认为黏着是摩擦的主导因素。

高温快速成形工艺对制品复原性影响试验研究

刘东雷;辛勇;伍晓宇;丁磊;

2009, 20(20): 0-2402.

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以自主开发的车用蓝牙高光模具和温控辅助装备为基础，利用高温快速成形工艺对制品型腔复原性的影响进行试验研究。结果表明：高温快速成形与普通成形主要区别在于当模温升高至塑料热变形温度附近时，制品复制率明显提高，在低于或超出塑料热变形温度区域，模温变化影响甚微，而其他参数的影响与普通成形类似；各参数对浇道凝料的影响与普通成形区别不大，且浇道凝料对模温的变化并不敏感，故可通过提高模温在不增加废料的前提下提高制品复制率。

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