中国机械工程

陈纯;;黄玉美;史厚强;韩旭炤;

2009, 20(12): 0-1390.

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研究设计了一种滚滑复合单R被动关节，该关节兼备轴承滚动副和贴塑滑动副的特点，可提高并联机构R被动关节抗弯矩的能力，且可使其回转运动精度的稳定性得到改善。对所研制的单R被动关节进行理论解析和实验研究，建立了一种关节在弯曲载荷作用下的变形简化的求解方法，并在所研发的混联数控机床VC80上进行了应用。

滚针凸度量对提高十字传动轴寿命的试验研究

华同曙;;陈晓阳;向浦江;李雄;

2009, 20(12): 0-1511.

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十字万向传动轴的节叉轴承的滚针凸度量是决定滚针与滚道之间压力分布的重要因素，影响传动轴的性能和寿命。为了提高现有汽车产品十字传动轴的使用寿命，直接以产品中节叉轴承为研究对象，对不同凸度量的滚针进行疲劳寿命试验研究。结果表明，试验与理论分析有较好的一致性，在一定的工况条件下，滚针的凸度量有一个较为合理的取值范围，在这个范围内，滚针与滚道之间的接触压力不会出现“边缘效应”，也不会出现压力集中，因而提高了传动轴的疲劳寿命。

电路板电子元件拆除模型与实验研究

宋守许;钟海兵;张洪潮;

2009, 20(12): 0-1390.

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针对拆除力对电子元件拆除工艺和效果的影响，分析了表面贴装元件（SMD）和通孔安装元件（THD）两类电子元件的拆除力影响因素，应用黏性流体力学和材料力学理论分别建立了SMD和THD两类电子元件的拆除力模型，分析了两类元件在不同条件下所需的最小拆除力，拆除实验结果显示了模型的合理性。实验表明，SMD元件水平拆除力比垂直拆除力大得多，而引脚的弯曲程度和数量是影响THD元件拆除力的关键因素，SMD、THD元件应予以分别拆除。

基于激光干涉仪的垂直轴滚转角误差测量方法

杨新刚;黄玉美;朱德祥;包宝军;;

2009, 20(12): 0-1511.

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以激光干涉仪直线度误差测量为基础研究了数控机床垂直轴滚转角误差的检测方法。采用齐次坐标变换分析了测量值与原始误差的关系，在此基础上建立了滚转角误差检测模型；分析了直线度误差激光干涉测量原理，采用电子水平仪作为相对方位的参考基准，给出了一种基于双直线度检测的垂直滚转角测量方法及装置；按照该方法的检测原理对水平轴进行了滚转误差检测实验并与电子水平仪直接测量的结果进行了对比，两种结果无显著差异。该方法及装置也适用垂直面内倾斜直线轴滚转角误差的检测。

基于滞后特性的无级变速器速比控制策略

何仁;夏晶晶;张涌;吴海啸;侯素礼;马承广;

2009, 20(12): 0-1390.

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分析了金属带式无级变速器(CVT)速比控制的滞后特性对汽车燃料经济性和驾驶性能的影响，在常规控制策略的基础上，增加了对从动轮转速信号的修正，完善了目标速比控制算法，以减小发动机工作点相对最佳经济工作路线的偏离程度。根据节气门开度变化率情况对速比控制阀的驱动信号进行修正，以改善汽车换挡速度，提高汽车的驾驶性能。在节气门开度变化率协调下，实现了上述两者性能的协调统一。试验结果表明，采用修正后的控制策略提高了汽车的燃料经济性和驾驶性能。

回旋流空气输送中药品颗粒破损现象的研究

李奕;杨光友;张道德;张铮;

2009, 20(12): 0-1511.

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通过药品颗粒垂直空气输送的实验，分析了回旋气流对药品颗粒破损的影响。研究发现，在较弱回旋流中，粒子沿着管壁输送且低速下粒子的破损显著减少。数值模拟显示，在所有输送状态下，回旋流中粒子和管壁的碰撞数比直线流的碰撞数大，但是在低速输送状态下，回旋流时粒子和管壁碰撞所损失的动能比直线流时损失的动能小。这说明回旋流会使粒子沿管壁流动并且将粒子的动能损失降低到使粒子破损的程度以下。

可重构模块化机器人系统的翻越台阶能力研究

张力平;;马书根;;李斌;张政;

2009, 20(12): 0-1390.

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从分析系统的工作原理和子机器人运行机理入手，对可重构模块化星球探测机器人系统的翻越台阶能力进行了研究。对于单体子机器人，提出了通过加反向速度和规划手臂姿态的方法，使其能够顺利翻越台阶型障碍物，增强了单体子机器人的翻越台阶能力。由几个子机器人组成的新系统极大地扩展了单体子机器人的环境适应能力,分析了有利于子机器人组合翻越台阶型障碍物的组合形式，提出了首尾相连成环形连接的构型是翻越台阶的最佳组合，并提出了根据环境条件采取不同策略的决策方法，即对于较低的台阶，采取子机器人组合一起翻越，对于高台阶，采取将一个子机器人送上台阶的策略。最后，通过静力学分析，得出了单体子机器人和子机器人组合所能翻越台阶型障碍物的极限尺寸，实际实验很好地验证了分析结果。

基于复刚度带附加气室空气弹簧振动特性研究

王家胜;朱思洪;贺亮;

2009, 20(12): 0-1511.

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建立了带附加气室空气弹簧系统的动力学方程，经过线性化处理后推导出系统的复刚度模型，依照复刚度模型建立了系统的等效刚度、等效阻尼及固有频率的计算模型。以Firestone 1T15M-2型膜式空气弹簧为实验和计算对象，通过实验对计算模型进行了修正和验证，计算结果与实验结果较一致。计算结果表明，系统刚度随节流孔开度增大而减小，阻尼随节流孔的增大先增大后减小，附加气室容积的增大能使系统刚度减小并使阻尼比增大，激励频率的增大会增大系统刚度并减小系统阻尼比，静载荷的变化对系统振动特性影响不大。

变幅载荷下棒料V形槽尖端裂纹扩展寿命的估算

张立军;相恒富;赵永瑞;赵升吨;

2009, 20(12): 0-1390.

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针对金属棒料在变幅载荷作用下需要较精确地获取其V形槽尖端裂纹扩展寿命的问题，通过给定一个工程上能接受的瞬断区尺寸，获得了棒料断裂频率的计算公式，在此基础上，建立了变幅载荷作用下棒料V形槽尖端裂纹扩展寿命的数学表达式。分析了每个频率持续时间和每次频率递减量对裂纹扩展寿命的影响规律。针对下料机的共振效应对裂纹扩展寿命影响的复杂性问题，提出了共振影响因子的概念。45钢和20钢棒料的下料试验结果表明，利用提出的棒料V形槽尖端裂纹扩展寿命公式所计算的下料时间和实际试验时棒料下料所用的时间基本一致。

基于多目标遗传算法的混流加工/装配系统排序问题研究

王炳刚;饶运清;邵新宇;徐迟;

2009, 20(12): 0-1511.

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为解决由一条混流装配线和一条柔性部件加工线组成的拉式生产系统的优化排序问题，以平顺化混流装配线的部件消耗和最小化加工线总的切换时间为优化目标，建立了优化数学模型；提出了一种多目标遗传算法(MOGA)用于求解该优化模型;在该算法中，提出了一种三阶段的实数编码方法用于可行解的表达，同时应用帕累托分级方法和共享函数方法对可行解适应度值进行评价，保证了解的分布性和均匀性。利用遗传算法对两个单目标分别进行优化，结果表明，该多目标遗传算法是可行的和有效的，应用该算法可以获得满意的非支配解集。

螺旋锥齿轮脉冲电化学光整加工流场设计

阿达依&#;谢尔亚孜旦;周锦进;庞桂兵;徐文骥;

2009, 20(12): 0-1390.

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针对螺旋锥齿轮脉冲电化学光整加工工艺方法实施中所涉及的流场问题，分析了获得良好流场条件的主要影响因素，并进行了相应的实验研究。实验结果表明：利用所设计的流场，在实验研究的条件下，在Gleason №16型万能铣齿机的一个精加工铣削周期内，螺旋锥齿轮齿面的表面粗糙度可达到Ra=0.1μm的水平，而加工精度可由DIN10级提高到DIN7级。

基于正交试验的PID控制可重构制造系统生产能力优化研究

王雷;唐敦兵;

2009, 20(12): 0-1511.

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针对传统静态的制造系统不能很好满足动态市场需求变化这一缺点，建立了基于控制理论的可重构制造系统生产能力可测的多重反馈自适应动态模型。对系统进行了优化，并设计出了相应的PID控制器。为了得到较优的控制参数，进一步运用正交试验法对PID参数进行了二次整定优化。最后通过实例验证了通过正交试验所设计的控制器的有效性和可行性。研究结果为可重构制造系统实时适应市场动态需求的变化提供了一条有效的解决问题的方法和途径。

基于多步Q学习的模具制造项目群随机调度算法

张沙清;陈新度;陈庆新;陈新;

2009, 20(12): 0-1390.

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通过分析模具制造项目工期、费用与报酬的不确定性以及模具返修、随机插单等突发事件频繁发生的特点，构建了基于离散时间马尔可夫链的模具制造项目群随机演化模型，提出了求解该随机动态规划模型的算法。通过并行启发式策略进行仿真和多步Q学习，有效解决了“维数灾难”问题，结合示例阐述了算法执行过程，说明了其可行性与可靠性。与标准Q学习方法相比，多步Q学习方法能够有效提高算法收敛速度。

基于灰关联分析的产品满意度三维层次评价模型

李峰平;周余庆;付培红;薛伟;

2009, 20(12): 0-1511.

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根据指标权重差异性、顾客贡献差异性及产品可比较性原则，提出了指标—顾客—产品三维层次评价模型。结合灰关联评价方法，提出了三维层次灰关联评价算法。该方法不仅能识别不同顾客对产品的不同要求，还能进行多个产品满意度的比较。实例分析验证了所建模型的合理性，说明该方法是有效的和实用的。

油气管道裂纹远场涡流检测的仿真分析

吴德会;黄松岭;赵伟;辛君君;

2009, 20(12): 0-1390.

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利用有限元分析原理建立远场涡流仿真模型，并对管道裂纹的检测过程进行分析。首先，由麦克斯韦方程组推导出远场涡流的轴对称数学模型，分析磁场在管壁的径向传播特性；再采用局部分析法在ANSYS软件中进行模型优化，减小其计算规模，并估计管道内壁磁场的轴向分布；最后，通过仿真模型得到不同裂纹作用下的检测信号，并讨论了该信号相位与裂纹几何参数，如深度、宽度等之间的对应关系。仿真结果为实际开展远场涡流裂纹检测提供了有效参考。

离心叶轮直纹叶片侧铣路径规划算法研究

杨超英;喻道远;闫娟;李苏珂;何世林;

2009, 20(12): 0-1511.

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依据基于切触点的侧铣刀位计算方法，给出了完整的五轴数控侧铣加工离心叶轮直纹叶片的路径规划方法。首先进行基本小误差刀具轴向矢量计算，获得运动刀具每一空间位置与待加工曲面作用的切触点及其构成的包络曲面。在误差的计算方面，综合考虑了刀具插补切削过程中的整体误差，针对直纹面的特点给出了详细的基于直纹线的包络面误差计算方法。把具有小误差刀具路径的规划归结为网络规划最短路径的问题，以刀具采样插值过程中刀具包络面与设计曲面之间误差最小为优化目标，建立了一种整体优化的圆锥刀具侧铣刀位算法模型，获得针对此类特殊流动特性扭曲直纹曲面具有刀轴摆动平稳性的刀具轨迹生成算法。实例验证表明所提出的方法具有良好的效果。

DFAR模型在旋转机械故障预测中的应用

左云波;王西彬;徐小力;

2009, 20(12): 0-1390.

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针对旋转机械振动信号的特征量有时存在非平稳、非线性发展趋势的特点，构建了分整差分函数系数自回归（DFAR）模型。DFAR模型利用函数系数自回归模型建立非参数预测模型，并且根据改进的交叉核实评价准则自动选择分数阶差分或整数阶差分来处理原始数据，估计最优的建模参数。函数系数自回归模型能使得模型参数随模型依赖变量的值连续变化而逐渐变化；分数阶差分能提取时间序列中的确定性趋势信息，同时能防止因过差分而丢失长记忆低频成分，因而DFAR模型能更好地逼近非线性时间序列。实例验证表明，DFAR模型提高了对非平稳、非线性发展的故障特征量的趋势预测精度。

一种新型形状记忆合金超弹性阻尼器的力学模型

申文求;;韩玉林;孙志林;李爱群;王时龙;

2009, 20(12): 0-1511.

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基于形状记忆合金（SMA）的超弹性能，以索、缆及细长杆类结构的振动控制为目的，研制了一种新型SMA阻尼器。这种阻尼器能够同时控制索、缆及细长杆类结构的垂直于索杆轴线的任意方向的振动。建立了该种新型阻尼器的力学模型，并在模型的基础上进行了力学分析。给出了该种阻尼器的阻尼力与振动位移关系公式，并针对三款该种阻尼器缩尺模型给出了具体数据。

基于不对称指数函数迟滞算子的压电陶瓷执行器动态Preisach迟滞模型

李黎;刘向东;侯朝桢;赖志林;

2009, 20(12): 0-1390.

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提出一种不对称指数函数迟滞算子，其形状参数为输入电压变化率的函数，因此算子的形状实时变化且不具有对称性。在此基础上构造动态Preisach模型，并利用神经网络完成其辨识。实验结果表明，该动态迟滞模型能够精确地描述压电陶瓷执行器的动态迟滞现象。在多种频率的电压信号激励下，与双S函数迟滞模型相比，该动态迟滞模型预测位移的均方误差（MSE）减小了0.20以上，最大绝对值误差减小了0.84μm以上。

基于非局部理论的超声振动下陶瓷裂纹扩展机理研究

马辉;赵波;;谢萍;闫艳燕;

2009, 20(12): 0-1511.

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基于非局部理论对超声振动下纳米复相陶瓷材料的力学特性进行研究，获得了陶瓷材料在超声振动下裂纹扩展循环应力振幅的衰减规律及断口微观结构的变化特征。为了解释这种现象，引入非局部理论，选取二维衰减核函数，建立了超声振动下陶瓷材料的非局部本构模型。通过研究非局部模量中内部变量与外部变量之间的关系，揭示了超声振动下纳米复相陶瓷的力学行为及其变化特征，并阐述了不同超声频率下循环应力振幅及微观结构的变化规律。结果表明，在超声振动的作用下，材料断裂时的循环应力振幅衰减，且这种衰减现象随频率的增大更为明显。试验得出了与非局部理论一致的结论，证实了超声振动确实对裂纹扩展起到了促进作用。

新型内摆线能量转换机构特性研究

薛运锋;杜群贵;朱俊鹏;

2009, 20(12): 0-1390.

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利用内摆线特性和传动原理，提出一种新型内摆线能量转换机构。在S195柴油机结构基础上，完成新型内摆线能量转换机构结构设计。利用Solidworks和ADAMS软件建立了新型内摆线内燃机的虚拟样机模型，进行了运动学与动力学特性研究。结果表明：与传统曲柄连杆机构相比，新型内摆线能量转换机构使活塞在上止点附近停留的时间比较长，而且在同样的曲轴转角下，活塞更接近上止点，有利于燃料的充分燃烧，提高内燃机的经济性；同时，新型内摆线能量转换机构可以实现活塞的完全直线运动，活塞侧压力大大减小，有利于减小由此而带来的摩擦损失，提高内燃机的机械效率，降低内燃机的机械振动和噪声。

铜母线连续挤压能力的分析

宋宝韫;曹雪;樊志新;刘桂林;

2009, 20(12): 0-1511.

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为了确定铜母线连续挤压的扩展挤压能力与摩擦条件、坯料直径及腔体模具结构参数之间的关系，根据坯料在扩展模腔内的变形特点，将坯料扩展变形区划分为两个区域。通过对两个分区的上限进行分析，建立了腔体进料口处单位压力的数学解析式，编程求解得到了摩擦条件、坯料直径和产品宽厚对腔体进料口处单位压力的影响规律。结果表明：产品宽度变大，挤压力基本呈线性规律增大，产品厚度变薄会导致挤压力迅速增大；随着坯料直径的增大，挤压产品的最大宽度会明显扩大，最小厚度略有减小。以工模具的承载能力为条件，给出了不同直径坯料所能挤压的产品的规格范围。

三自由度双磁极面混合磁轴承参数设计与性能分析

邬清海;朱熀秋;

2009, 20(12): 0-1390.

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介绍了一种新颖的三自由度双磁极面磁轴承的基本结构和悬浮力产生机理；用等效磁路法对该磁轴承的磁路进行了推算，导出了其径向、轴向悬浮力数学模型，并对数学模型进行了线性化处理，得出了其径向、轴向位移刚度和电流刚度。详细阐述了这种磁轴承气隙磁感应强度、磁极面积、控制线圈安匝数等参数设计方法以及计算过程，给出了实验样机参数。在有限元分析软件ANSOFT中建立了试验样机模型，并用三维有限元法对试验样机的结构和磁路进行了仿真分析；采用MATLAB软件和三维有限元参数化求解方法分别对样机各自由度之间的运动和电磁耦合性进行了分析。研究结果表明，这种磁轴承机械结构和磁路结构正确合理，参数设计方法可行，所设计的样机能够满足性能要求。

自顶向下协同装配设计中的耦合结构参数协同计算

张书亭;高曙明;杨友东;;陈翔;

2009, 20(12): 0-1511.

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提出了自顶向下协同装配设计中的耦合结构参数的协同计算方法。针对耦合结构参数协同计算的模糊性和分布性，采用三角模糊数表示设计参数，通过效用函数表示设计者的设计经验和偏好；通过设计者协商建立以效用为目标的优化模型并利用遗传算法进行优化求解。在满足产品功能需求的前提下，该方法可满足分布在异地的设计者的设计经验和偏好。机械手协同装配设计的耦合结构参数协同计算实例验证了该方法的有效性。

基于基本杆组法的机构动态强度可靠性分析

张春宜;;白广忱;

2009, 20(12): 0-1390.

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在以构件截面尺寸、材料强度、密度等为随机变量，以基本杆组为单位进行运动分析、动力分析的基础上提出了机构动态强度可靠性分析的通用方法。以曲柄滑块机构为例，用一次二阶矩法进行了实例仿真分析，得到了各构件动态可靠性指标曲线和机构动态可靠度曲线。结果表明，该方法通用性强,可以应用于科学研究和工程实践。

超精密运动台激光测量模型及误差补偿算法

滕伟;周云飞;穆海华;杨亮亮;

2009, 20(12): 0-1511.

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分析激光测量中阿贝误差与余弦误差产生的原因，分两种情况讨论阿贝误差与余弦误差对测量光程的影响：一是忽略激光干涉仪加工误差与安装误差的理想模型；二是考虑干涉仪加工误差与安装误差的非理想模型。计算两种情况下测量光束的光程长度，建立x、y方向直线测量位置不受运动台倾斜或旋转影响的测量模型，进而推导出运动台五自由度激光测量算法。实例证明该算法能有效地进行阿贝误差与余弦误差补偿，满足超精密运动的要求。该算法已成功应用于半导体加工设备中。

复杂锻件成形中塑性应变的测试新方法及应用

李峰;刘晓晶;李超;石连升;;

2009, 20(12): 0-1390.

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为解决复杂锻件成形过程中应变难以测定的问题，采用了一种利用螺纹进行测量的新方法。以压气机叶轮件为例，设计了一套组合式模具，凹模由4块镶块组合而成。采用等温模锻方法成形了该叶轮件。利用螺纹法对成形过程中不同截面上4条流线及其轴向、径向应变分别进行了测量分析，并定量给出了该叶轮件成形过程中变形及应变的分布规律。结果表明，该方法是测试模锻成形过程中金属塑性变形流动较为有效的实验手段，利用该方法可对一般塑性体积成形中金属流动和应变分布进行研究。

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