当期目录

2009年 第20卷 第13期    刊出日期：2009-07-10
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机械科学
数控工作台的非线性动态特性
王林鸿;;杜润生;吴波;杨叔子;
2009, 20(13):  0-1576. 
摘要 ( )   PDF (1982KB) ( )  
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通过理论分析和试验验证，着重研究了非线性弹簧力和非线性摩擦力对数控工作台动态特性的作用。数控工作台受滚珠丝杠轴向力、横向力、扭矩、摩擦力和切削力等多种载荷的作用，滚珠丝杠各类刚度的大小与滚珠丝杠的支承方式密切相关；各类刚度随着工作台位移和运动方向的变化而变化，呈现出软弹簧特性或硬弹簧特性等非线性规律；摩擦力变化规律服从Streibeck曲线。指出非线性弹簧力作用可以用有阻尼的Duffing方程描述，非线性摩擦力作用可以用van der Pol方程描述，非线性弹簧力和非线性摩擦力的耦合作用可以用Lienard方程描述。软硬弹簧特性引起的跳跃现象和非线性摩擦力自激振动引起的爬行现象使系统响应的稳定区域复杂化；跳跃现象主要发生在激励频率与固有频率接近的情况下,而爬行现象主要发生在低速润滑条件不良的情况下。极限环的存在表明非线性因素是限制失稳状态无限发展的稳定因素。
印刷运动纸带的横向振动特性
武吉梅;王忠民;王砚;武秋敏;
2009, 20(13):  0-1637. 
摘要 ( )   PDF (966KB) ( )  
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把卷筒纸印刷机的运动纸带作为运动矩形薄膜处理，建立了多色组印刷情况下纸带的横向振动模型。将中间印刷滚筒对纸带的约束视为中间支承，并用线分布的约束反力代替，建立了纸带的运动微分方程，采用Laplace变换方法得到了纸带的频率方程。分析了运动纸带振动频率与纸带运动速度及纸带张力之间的关系。该研究为优化印刷机结构及改善纸带在印刷过程中的动态特性提供了理论依据。
改进的复杂产品装配顺序模糊评价方法
赵磊;李原;张开富;刘平;
2009, 20(13):  0-1576. 
摘要 ( )   PDF (2348KB) ( )  
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复杂产品的装配顺序受多种因素的综合影响，为得到装配顺序的最佳方案，提出一种改进的复杂产品装配顺序模糊评价方法。采用基于数值的定量指标与基于规则的定性指标相结合、效益型指标与成本型指标相结合的原则，引入强制判定权重法（FD法）与模糊数学中最大隶属度原则实现对装配顺序优劣程度的多目标综合评价。所提方法在某机型组件装配中得到应用，验证了方法的有效性。
拉杆转子轴向振动的动力学模型
王艾伦;骆舟;
2009, 20(13):  0-1637. 
摘要 ( )   PDF (1345KB) ( )  
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将拉杆转子非连续界面上的接触效应和螺母与拉杆螺纹连接部分的力学特性考虑在内，运用键合图法建立了拉杆转子轴向振动的动力学模型。对实验拉杆转子的轴向振动进行了理论计算，并与实测结果进行对比，将不同预紧力作用下拉杆转子与连续整体转子轴向振动的固有频率和模态振型进行了对比分析，结果表明，所提出的拉杆转子轴向振动模型具有更高的精度。
微小型正交车铣单齿圆周刃理论切削力研究
周敏;张之敬;
2009, 20(13):  0-1576. 
摘要 ( )   PDF (1995KB) ( )  
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以铣刀的一个齿为对象，分析微小型车铣加工工艺中铣刀单齿圆周刃沿进给螺旋线展开形成的次摆线运动轨迹，得出轨迹方程以及在一个切削周期中（即一次啮合过程）单齿圆周刃的切入角、切出角、切削厚度和切削宽度等计算模型，从而分析单齿圆周刃切削力情况；以经验切削参数作为已知条件，进行了切削力数值计算，并采用Kistler三向测力仪进行加工中切削力测量，结果证明，以次摆线运动轨迹计算得出的单齿圆周刃切削计算模型更接近切削实验结果。
差压式气针传感器的误差研究
王凤伟;张;辉;邓善熙;曾汉平;
2009, 20(13):  0-1637. 
摘要 ( )   PDF (1004KB) ( )  
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介绍了一种基于差压式气路的气针传感器的设计方法和工作原理。分析了影响气动测量精度的主要误差因素，如工作压力的波动、电器误差、空气质量和非线性误差等，并通过相应的措施对误差给予补偿，提高了气动测量的精度和灵敏度。该气针传感器的测量范围为55μm，分辨力为0.02μm，静态误差小于0.23μm。研究结果为气动测量应用于高精度高分辨力的非接触尺寸测量提供了理论和试验依据。
三角网格曲面模型动态空间索引结构研究
孙殿柱;刘健;李延瑞;朱昌志;
2009, 20(13):  0-1576. 
摘要 ( )   PDF (2972KB) ( )  
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提出一种高效的三角网格曲面模型动态空间索引结构——R*S-tree，以三角面片的最小包围盒 (MBR) 作为数据节点，以其外接球参数作为节点最优评判指标，基于提出的簇集指派规则采用k-means算法进行节点聚类分簇，实现节点分裂，完成三角网格曲面模型动态空间索引结构的建立，实验证明，采用该索引结构可有效提高三角面片的空间查询效率。
直流无刷电机驱动曲柄压力机动态仿真与实验研究
孙友松;肖阳;史国亮;魏航;黎勉;黄开胜;李优新;
2009, 20(13):  0-1637. 
摘要 ( )   PDF (1395KB) ( )  
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研制了由直流无刷电机驱动的250kN伺服曲柄压力机试验样机，以直流无刷电机取代普通异步电机，取消了机械飞轮和离合器，驱动电路中配有大电容，以储存和释放电能。对压力机驱动和传动系统进行了理论分析，建立了机电系统的数学模型；根据样机参数进行了数值仿真和实验研究，二者结果十分接近，证明了数学模型的正确性；实验样机可以获得滑块的任意工作曲线，实现工作特性的柔性化；电容器可以起到“电子飞轮”储放能量的作用，在实验条件下，冲裁时电网瞬时峰值电流可减少86.3%。
地下穿孔机器人驱动装置的设计与研究
张忠林;王立权;叶秀芬;王茁;
2009, 20(13):  0-1576. 
摘要 ( )   PDF (2758KB) ( )  
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通过对国内外非开挖技术中的气动冲击矛冲击机构的研究，设计了地下穿孔机器人的驱动装置；介绍了该装置的结构特点和工作原理，建立了该装置的三维模型并完成了驱动装置的虚拟装配；推导了驱动装置各参数间的关系方程，并分析了主要参数对输出性能的影响；在此基础上进行了驱动装置的冲击性能测试实验，验证了理论分析的正确性，同时测试结果也表明该驱动装置能够满足地下穿孔的动力要求，可为地下穿孔机器人的总体设计提供参考。
可重构模块化机器人系统的爬坡能力研究
张力平;;马书根;;李斌;张政
2009, 20(13):  0-1624. 
摘要 ( )   PDF (2429KB) ( )  
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介绍了一种新型的可重构模块化星球探测机器人系统，详细分析了子机器人组合的三种基本构型：手臂在前，首尾相连成串状；手臂在后，首尾相连成串状；两个子机器人首尾相连成环状。以两个子机器人为例，对爬坡过程中子机器人系统的各种组合形式进行了静力学分析，在此基础上，对机器人组合的爬坡能力进行了仿真研究，结果表明子机器人组合的爬坡能力与其连接构型紧密相关。实际试验很好地验证了仿真结果，同时，以实际试验为基础，得出了如下结论：在爬坡过程中，手臂在前的串状连接的机器人组合的运动稳定性较差，首尾相连的环状连接的机器人组合是子机器人组合爬坡的首选构型。
压力测试平台在燃料泵送系统中的应用
刘亚俊;贺占蜀;黄佳彬;李萍;
2009, 20(13):  0-1576. 
摘要 ( )   PDF (2492KB) ( )  
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针对燃料泵送系统存在的水击压力过大、气液分离不足以及汽蚀等问题，采用压力传感器和数字信号采集系统建立燃料泵送系统压力测试平台。根据测得的压力信号，对燃料枪关闭瞬间流量、管长、溢流阀调定压力以及主阀弹簧刚度对水击效应引起的峰值压力的影响进行研究，并通过频率分析方法和小波分析方法较精确地获得系统的气液分离值和临界汽蚀压力点。该测试平台不仅能实时可靠地对系统压力进行定量诊断与识别，同时还可以为燃料泵送系统的性能优化提供依据。
信息技术
“一元四体”模型的原理与系统作用机制研究

刘子建;薛锋;赵世宜;李丽;艾彦迪;向光远;
2009, 20(13):  0-1624. 
摘要 ( )   PDF (2211KB) ( )  
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提出“一元四体”（简称AMFB）新型产品模型原理及其体系结构，开发了支持AMFB模型的原型软件系统AMFSDI，给出了应用实例。基于制造业信息系统是耗散结构的假设，依据“一元四体”模型原理和耗散结构理论，从系统熵值变化的角度分析了AMFB模型与AMFSDI系统的相互作用，讨论了“一元四体”新型模型作用机制对制造业信息系统演化的影响。
逆向工程中三维点云数据精确拼接方法
解则晓;徐尚;李绪勇;;
2009, 20(13):  0-1603. 
摘要 ( )   PDF (1523KB) ( )  
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提出一种基于曲面拟合的精确拼接ICP算法——双向插补点到面ICP算法。对经过粗拼接大致对准到同一坐标系下的两片点云，首先对其重叠区域进行B样条曲面拟合，使用插补出的点确立初始对应点集；使用“辅助点对”约束并结合曲率约束去除错误对应点对。该方法将刚性运动一致性与几何特征不变性相结合以提高确立对应点集的正确率；对最终确立的对应点集，使用最小二乘法进行坐标变换迭代求解。应用实例表明，该方法实现了较高的拼接精度，便于实际应用。
滑动磨损过程有限元分析及销磨损预测

宿月文;陈渭;朱爱斌;谢友柏;
2009, 20(13):  0-1624. 
摘要 ( )   PDF (2800KB) ( )  
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应用有限元理论和数值仿真方法，建立了滑动磨损过程预测模型，并采用ANSYS软件开发了通用程序。引入磨损步长的概念和移动接触边界节点的方法来描述材料的去除过程，利用结构优化算法中的边界位移法解决了边界节点变动导致的内部网格畸变问题；然后通过方块-圆环磨损试验证明了上述方法的可靠性；最后，应用该方法对某起吊设备的销连接副接触磨损进行了分析与预测，其误差约为12%。结果表明，应用有限元方法从宏观接触的角度对磨损过程进行预测，可大大提高计算效率，为工程磨损设计提供了现实可用的工具。
科学基金
基于客户几何测量数据的产品外形相似度计算模型及方法研究


周宏明;;陈亚绒;詹永照;薛伟;李峰平;
2009, 20(13):  0-1603. 
摘要 ( )   PDF (938KB) ( )  
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针对基于实例推理的产品配置设计中几何图形的匹配搜索问题，提出了不同表示方法的几何属性相似度模型；依据最小二乘法原理构造参数转换目标函数，采用边界约束BFGS算法优化求解参数转换矩阵的6个未知变量。以此为基础，提出了基于客户几何测量数据的产品外形相似度计算公式，最后给出了一个叶片的几何图形相似度计算实例。应用结果表明，提出的产品几何属性相似度模型及计算方法是可行的。
信息技术
高速硬铣削加工刀具磨损监测研究
申志刚;何宁;李亮;
2009, 20(13):  0-1624. 
摘要 ( )   PDF (1291KB) ( )  
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针对高速铣削淬硬钢加工中的刀具磨损问题，运用时域平均、离散小波分析以及希尔伯特变换等信号处理技术来提取切削力信号中与刀具磨损密切相关的特征量，并基于马氏距离法对刀具磨损状态进行监测识别。用硬铣削试验验证了该监测策略的有效性。
科学基金
质量突变转子系统的动力学研究
王宗勇;林伟;闻邦椿;
2009, 20(13):  0-1603. 
摘要 ( )   PDF (700KB) ( )  
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根据转子动力学理论，建立了具有质量突变特性的非线性转子系统力学模型及动力学方程。利用数值方法分析了频率、突变质量比及非线性刚度在质量突变后对轴心位移的影响，定义了质量突变后的暂态过程时间并确定了碰摩参数区域。结论表明，质量突增对刚性及柔性转子系统的轴心位移均具有较大影响，同时质量突减亦会增大柔性转子系统的轴心位移，暂态过程时间与系统阻尼、质量突变时的轴心位置及系统工作频率有关，碰摩参数区域随着质量突增幅度及质量偏心距的增大而增大等。
大流量多孔内冲液下的放电波形特征
李磊;顾琳;赵万生;
2009, 20(13):  0-1624. 
摘要 ( )   PDF (2348KB) ( )  
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针对集束电极电火花加工可实现大流量多孔内冲液，极间工作液流速相对传统冲液方式显著增加，使其放电波形呈现出无有害拉弧、较频繁的短暂短路、长延时及间隙电压上升、放电电流下降的特点，通过对多孔内冲液与传统单孔内冲液方式下的极间流场进行数值模拟和对比，分析了这些波形特征的成因，为设计和优化集束电极电火花加工的伺服进给、控制和脉冲电源自适应系统提供了必要的依据。
环板式减速器的弹性准静态受力分析
张俊;宋轶民;郑奇斌;
2009, 20(13):  0-1603. 
摘要 ( )   PDF (1392KB) ( )  
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为揭示环板式减速器的受力状况，建立了该类传动的弹性动态静力学模型。模型中计入了高速轴、环板、齿轮副、轴承的弹性变形以及支承轴的附加转角等诸多影响因素，并采用力－位移混合法构造了相应的变形协调条件，最终建立了环板式减速器的弹性动态静力学方程。通过求解系统的动态静力学方程，获得了系统中各关键零部件的受力和变形，其求解结果与有限元分析结果的相对误差不超过8%，表明所建的动态静力模型具有较好的分析精度。
小直径铣刀铣削淬硬钢圆弧切削力研究
王小纯;胡映宁;曹景源;龙卫仁;苏家强;
2009, 20(13):  0-1624. 
摘要 ( )   PDF (1197KB) ( )  
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在高速加工中心上，用直径2mm的小直径铣刀，采用单因素法，在相同材料切除率的情况下对45淬硬钢（硬度为HRC52）进行了圆弧路径和直线路径的高速铣削对比实验。通过对切削力信号的分析研究，找出了铣削参数对铣削力的影响规律，获得了等切除率条件下直线路径切削力均大于圆弧路径切削力的结论，建立了该实验条件下的切削力经验公式。
材料工程
表征涂层接触疲劳寿命方法的试验研究
朴钟宇;;徐滨士;王海斗;濮春欢;
2009, 20(13):  0-1603. 
摘要 ( )   PDF (1875KB) ( )  
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采用超音速等离子喷涂技术制备了铁基耐磨涂层，使用球盘式试验机进行了接触疲劳试验。在得到疲劳数据的基础之上，采用Weibull分布处理试验数据，得到了Weibull失效概率曲线图，通过该图可以直观地得到涂层的各种寿命参数，以及预测在同一应力水平和摩擦工况条件下，任意循环次数时涂层的接触疲劳失效概率。试验表明这种方法可以有效地表征和预测涂层的疲劳寿命。

科学基金
变胞机构冲击运动的研究
杨世明;金国光;贠今天;冯志友;
2009, 20(13):  0-1624. 
摘要 ( )   PDF (492KB) ( )  
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在构态变化时，变胞机构常常发生冲击。为了探讨变胞机构在构态变化时的冲击特性，根据高斯最小约束原理和Lagrange乘子法，研究了求解变胞机构发生冲击后瞬间速度的方法，得到了求解存在约束情况下发生冲击后瞬间速度的方程式，给出了求解变胞机构构态变化时构件和运动副所受冲击的方法，从而为控制变胞机构冲击提供了理论基础。
车辆工程
四轮独立驱动四轮转向电动试验样车的研制
赵明慧;王连东;马雷;刘超;;安娜;;
2009, 20(13):  0-1603. 
摘要 ( )   PDF (2235KB) ( )  
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研制出一辆四轮独立驱动四轮转向(4WD-4WS)电动试验样车，4个车轮分别由彼此独立的直流电机驱动，后轮转向机构由步进电机驱动跟随前轮转向。阐述了底盘总成、电气总成的结构及特点；采用等转矩、等功率两种模式分配四轮驱动力，进行了直线行驶与转弯行驶的基本试验。结果表明，研制的4WD-4WS电动样车设计结构可靠、性能良好，为系统地进行动力学性能试验，以及寻找最佳的驱动力分配模式和最佳的四轮转向模式提供依据。
科学基金
基于转子启动过程谐波特征的故障诊断方法研究
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张占一;刘;杰;应怀樵;李允公;杨金福;
2009, 20(13):  0-1624. 
摘要 ( )   PDF (2100KB) ( )  
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为对滑动轴承转子系统启停机过程中系统结构模态特性及非线性特征进行分析，提出了一种基于转子启动过程谐波特征的故障诊断方法。该方法利用时间三维谱图初步提取系统谐波成分，继而采用等时间采样的阶次能量比对系统振动能量在谐波成分之间的迁移特征进行深入研究。采用该诊断方法对柔性转子试验台启动过程振动特征进行分析，发现了系统存在的谐波特征及其在系统振动中谐波能量配比关系，提取出了系统存在的主要故障特征，从而验证了该诊断方法的有效性。
材料工程
孔隙对纤维增强聚合物基复合材料层压板力学性能影响的研究进展
朱洪艳;李地红;张东兴;吴宝昌;陈玉勇;
2009, 20(13):  0-1624. 
摘要 ( )   PDF (961KB) ( )  
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
从理性层面研讨了孔隙率、孔隙形态和孔隙大小等对复合材料结构力学性能的影响；从实验角度阐述了含孔隙复合材料的性能模拟、细观机制模型和有限元模型的研究进展；指出了纤维增强聚合物基复合材料孔隙问题的未来研究方向。
车辆工程
汽车行驶平顺性建模与仿真的新方法
李杰;秦玉英;赵旗;
2009, 20(13):  0-1607. 
摘要 ( )   PDF (704KB) ( )  
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应用有限元思想，以汽车八自由度模型为研究对象将汽车振动结构离散，规定节点的位移属性，给出单元变换方法，按照节点位移在结构总位移向量的位置组装汽车振动结构方程的系数矩阵，采用强迫位移约束处理的方法，建立能够求解的汽车振动数学模型。将建立数学模型的方法与虚拟激励法结合，实现汽车行驶平顺性的仿真。结果表明，建模与仿真方法简单，易于工程应用。
波动载荷作用下液压驱动牵引车辆的蓄能器配置
沈建军;冯忠绪;刘本学;张志峰;刘龙;唐红彩;
2009, 20(13):  0-1629. 
摘要 ( )   PDF (721KB) ( )  
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探索了采用蓄能器组来有效抑制液压牵引工程车辆压力冲击的方法，建立了泵控马达调节系统加入蓄能器组后的数学模型, 从而为液压牵引车辆中蓄能器的选择和匹配，以及深入研究泵控马达系统调速特性和动态特性在有无蓄能器情况下的不同提供了参考；以液压底盘实验台为例进行仿真，结果表明理论分析是可行的。
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