中国机械工程

任运来;朱磊;聂绍珉;李跃文;

2009, 20(08): 0-886.

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为描述镦粗过程变形的不均匀程度，将损伤力学的临界空穴扩张比理论用于镦粗变形表面开裂的研究中。引入了瞬时鼓形系数的概念，数值计算表明：在给定的端面摩擦条件下，相对压下量是影响瞬时鼓形系数大小的因素；镦粗过程中鼓形顶点处纬向应力、经向应力仅是瞬时鼓形系数的函数。得到了损伤力学变量应力三轴度与不均匀变形程度变量瞬时鼓形系数的关系。借助临界空穴扩张比理论和塑性力学方程，建立大型锻件锻造镦粗表面无开裂条件,并通过实验证明了该条件的正确性。

交流伺服驱动系统动态建模及控制

訾斌;朱真才;魏明生;

2009, 20(08): 0-1007.

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根据交流伺服驱动系统的等效电路模型，建立了由伺服驱动电机到卷扬机的机电系统的动态模型。在该模型中不但考虑了摩擦非线性环节的影响，而且还考虑了未建模动态等干扰的影响。在此基础上，进一步针对该交流伺服驱动系统，设计了一种模糊滑模控制方法。这种方法通过分阶段地加入指数趋近控制来加快系统响应，同时利用模糊控制器实时调整滑模控制的趋近律参数,不仅保证了控制系统的快速性和鲁棒性，而且有效地削弱了滑模控制的颤动。另外，该控制方案设计简单，便于工程应用。实例数值计算表明，这种控制方法能够获得良好的控制精度和较强的鲁棒性。

平板兰姆波与缺陷作用边界元仿真实现研究

王珅;黄松岭;赵伟;

2009, 20(08): 0-886.

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讨论用于仿真计算兰姆波和缺陷作用规律的混合边界元方法实现中的若干问题，包括基本弹性动力边界积分方程和动力基础解，对边界积分方程离散得到的矩阵形式的线性方程组中系数矩阵元素的求解，以模式展开建立虚拟边界上的边界条件，计算精度的分析，以及一些仿真算例。边界元仿真的结果为使用兰姆波进行弹性平板缺陷检测提供了重要的理论基础，也可以作为缺陷量化的依据。

基于序列二次规划的动态可局部称重方法

徐敬华;张树有;沈炜良;

2009, 20(08): 0-1007.

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为实现动态称重，提出了基于序列二次规划的动态可局部称重方法。以移动载荷-简支梁为称重物理模型，将实时测量信号定义为数值化测量值时间序列，求解其对应的符号化理论值时间序列，将两序列之间的欧氏距离路径拓展为动态时间弯曲路径，使两序列沿着弯曲路径的偏差平方和最小，从而建立动态可局部称重的递归计算的数学模型，并基于序列二次规划求解有约束的非线性优化模型，获得动态可局部称重的结果。实验表明，该称重方法具有较高的计算精度和较高的计算效率，能够满足实际要求。

纳米结构硬质合金磨削的表面形貌和材料去除机理研究

任莹晖;张璧;;周志雄;

2009, 20(08): 0-886.

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在使用金刚石砂轮的精密平面磨床上进行纳米结构硬质合金的磨削实验研究，通过扫描电子显微镜观察磨削表面形貌，利用表面轮廓仪测量磨削表面粗糙度。分析金刚石砂轮粒度和结合剂类型、设定切深和工作台进给速度对表面质量的影响，讨论磨削过程中材料的去除机理。研究结果表明：表面粗糙度随单颗磨粒最大未变形切屑厚度单调递增；在相同砂轮设定切深条件下，砂轮粒度影响表面粗糙度；树脂砂轮更适宜磨削纳米结构硬质合金；材料主要以非弹性变形方式去除。

盾构机姿态控制点的优化选取方法

张旭;朱利民;

2009, 20(08): 0-1007.

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通过引入测量误差模型，推导出姿态参数估计误差与测量点误差之间的线性关系，定义了不依赖于参考坐标系的姿态精度度量指标和姿态精度控制指标，运用浮动搜索思想设计了测量点优化选取算法，并给出了算例。计算结果表明，该方法在保证姿态测量精度的情况下可大幅减少测量点数量。

基于近似模型的高速磨床零部件结构优化设计研究

文桂林;;崔中;彭克立;

2009, 20(08): 0-886.

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将近似模型方法和多目标优化方法引入高速磨床零部件设计中，建立基于近似模型的高速磨床零部件优化设计方法。以结构尺寸为设计变量，利用拉丁超立方试验设计方法选取样本点，建立径向基函数近似模型。在遗传算法的基础上，采用权重和方法求解多目标优化问题。以高速磨床主轴为例，运用该方法，对其质量和一阶固有频率进行优化，整个过程采用有限元模型进行仿真计算。结果表明，基于近似模型的高速磨床零部件优化设计方法可以有效地提高高速磨床零部件设计的效率，为其结构改进提供理论依据，降低生产成本。

自由活塞式内燃发电机仿真研究

李庆峰;肖进;黄震;

2009, 20(08): 0-1007.

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建立了自由活塞式内燃发电机模型，所建模型主要由自由活塞式内燃机与直线发电机两部分组成。在MATLAB/Simulink仿真环境下，将通过有限元验证的直线发电机数学模型嵌入到自由活塞式内燃发电机仿真模型中。分析讨论了耦合系统的运动特征，阐明了它与传统内燃机运动规律的差异；研究了活塞质量、负载、初始进气压力等参数对该耦合系统运动规律的作用。仿真结果表明，自由活塞在每个循环的上止点附近加速度远大于传统内燃机的加速度，且上止点随活塞质量、负载、初始进气压力等参数而变化，可以很容易地实现高压缩比。该仿真模型有利于进一步掌握自由活塞式内燃发电机的特性，并为自由活塞式内燃发电机的实际样机设计提供了理论依据。

陶瓷-金属复合结构内圆磨砂轮接杆的研究

王军;张晟;郭雪;李红俊;

2009, 20(08): 0-886.

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为提高内圆磨砂轮接杆的静动态特性,研制了一种陶瓷-金属复合结构内圆磨砂轮接杆。对所设计的新型内圆磨砂轮接杆和传统接杆的静动态特性进行了有限元对比分析和试验测试。理论分析与试验结果证明，陶瓷-金属复合结构内圆磨接杆较传统接杆的性能有了较明显提高，能够显著提高内圆磨削速度。

基于多源信息融合的移动机械手末端定位研究

丁承君;段萍;睢佰龙;张明路;

2009, 20(08): 0-1007.

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以用于危险化学反应器泄漏检测与修补的五自由度移动机械手HEBUT-Ⅱ为研究对象，对基于多源信息融合的移动机械手末端执行器的精确定位问题进行深入的研究，实现了机械手的视觉与超声信息的融合。在该定位装置中，由机械手的视觉系统产生一幅易于计算机识别和理解的二维目标图像，同时由超声传感器来提供第三维的距离信息。实验表明，该方法可以很好地将机械手末端至封堵起始点的三维信息快速准确地提取出来，实现目标定位，为机械手下一步实施喷胶封堵作业打下良好的基础。

下肢步态矫形器的生理学步态规划与试验

王企远;钱晋武;冯治国;沈林勇;章亚男;

2009, 20(08): 0-886.

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利用运动捕捉系统检测正常人下肢步行运动轨迹，得到了髋关节与膝关节的运动数据，建立了参数化的人体生理学步态信息数据库。基于人体下肢关节角数据，对用于步行康复训练的下肢步态矫形器做出了人体生理学步态规划。将规划的生理学步态在样机上进行试验，结果表明：步态矫形器能够按照规划的人体生理学步态带动患者行走，运动轨迹正确，步态连续，动作平稳。

底部钻柱动态力学特性测量方法与实验研究

李成;丁天怀;王鹏;陈恳;

2009, 20(08): 0-1007.

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为研究随钻测井时底部钻柱近钻头处的动力学特性，设计了直梁应变片式测力传感器，研制了一种基于虚拟仪器平台的模拟钻柱动态力无线测量装置，阐述了其测量原理与系统结构，实现了模拟钻柱旋转过程中轴向力、径向力和扭矩的多线程检测及侧向力求解，并进行了不同钻压和井斜角条件下底部钻柱组合的动态力学特性实验，研究了侧向力的变化规律。实验结果表明，系统能够实现实验室内模拟钻柱的动态力实时测量，可为底部钻具组合的井斜控制机理研究提供实验基础。

微型光热驱动机构及其显微运动测量研究

陈超;张冬仙;刘超;章海军;

2009, 20(08): 0-886.

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提出微型光热驱动机构（PTMA）及其显微运动测量的新方法，设计与微加工制作一种长度为1.5mm的非对称型PTMA，并开展光热驱动的实验研究。利用该测量方法，在波长为650nm、功率为9mW的半导体激光控制下，对PTMA的振幅与频率等显微运动特性进行测量和分析，测得最大振幅为10.3μm，理想响应频率范围为0～7Hz，并绘制出其运动轨迹。研究结果表明，这类新型PTMA可在激光操控下产生不同振幅（位移）、不同频率（速度）的微运动，为机电系统提供了一种新的微驱动方法。

基于曲面模型的过盈连接的研究

刘宝庆;董惠敏;

2009, 20(08): 0-1007.

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从新的角度使用过盈体积来度量实际过盈效果。使用三坐标仪测量包容件与被包容件的表面数据，通过样条函数建立接触曲面的数字模型。使用结点法精确计算过盈体积，并且讨论过盈体积的修正方法和该计算方法的收敛性。通过实例证明，该方法可以有效地针对计算不同相位和间隙的装配模型过盈体积，能够在装配前预测过盈范围，从而能够更好地指导装配。

多曲率油槽电火花成形加工及精密组合电极的设计

文武;王西彬;龙震海;朱朝阳;

2009, 20(08): 0-886.

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使用紫铜电极和石墨电极对某装备液压系统上压力油槽进行电火花加工试验，分析QT700-2电火花加工特性，通过材料去除率、电极损耗速度、侧面间隙、表面质量等对比试验，选择合适的电极材料和加工参数，研究了精密组合电极加工压力油槽的基本规律，结果表明,紫铜是加工QT700-2较为合适的电极材料。依据理论分析和试验结果设计出装配式成形电极，并依据选择的电参数加工出符合要求的工件。

基于信任机制的制造网格节点粗粒度授权的研究与实现

熊峰;蔡红霞;刘丽兰;王琛;

2009, 20(08): 0-1007.

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为了确保制造网格中共享服务的安全，在制造网格节点上实现共享服务的自动授权，提出一种基于信任的节点粗粒度授权机制。在该授权机制中，制造网格节点将自己的服务共享给制造网格域或节点时是建立在信任的基础上的。采用信任评估函数量化实体之间的信任关系。授权策略中设置服务使用的信任门限，根据信任度是否达到节点粗粒度访问控制策略中的最低门限来确定访问主体是否有权进行访问服务。实例分析和算法模拟证明，将该授权机制应用于制造网格系统可有效加强制造网格共享服务的访问控制。

基于工作流的扩散工艺调整模型研究

刘骄剑;廖文和;郭宇;俞烽;;

2009, 20(08): 0-886.

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在快速扩散制造模式下，为保证工艺调整过程的严格控制和高效执行，确保扩散件的质量，研究了工艺快速扩散的过程，建立了基于工作流的扩散工艺调整过程模型以及调整影响分析模型，并将其应用于原型系统的开发。某航天企业的实施验证表明，该系统显著缩短了工艺调整时间，提高了生产效率，降低了生产成本。

面向刀具路径生成的NURBS曲线拟合算法研究

杨旭静;胡仲勋;钟志华;

2009, 20(08): 0-1007.

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研究了曲面数控加工的NURBS刀具路径生成理论及算法，通过精确计算拟合偏差的方式来优化控制顶点的数目和位置，从而实现NURBS曲线的高精度拟合和刀具路径生成。实例研究表明，该算法拟合精度高、稳定可靠，并且容易实现编程，适用于自由曲面数控加工中的NURBS刀具路径计算与生成，能够满足模具型面的高性能数控加工需求。

一种低成本的并联机器人运动学标定方法

刘伟;;赵剑波;高峰;戚开诚;;

2009, 20(08): 0-886.

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研究了一种适用于一般精度并联机器人的低成本运动学标定方法，该方法操作简单，避免了利用昂贵检测仪器测量末端位姿全集。以一台6维并联运动模拟台为例，建立了末端平台上6个标准球在单方向上的位置坐标增量残差与机构几何参数误差之间的关系，标定过程中仅需一个异型的游标卡尺就能检测6个单方向位姿数据。数值仿真表明，理论上该低成本的方法与基于末端位姿检测的传统标定方法的标定精度基本相同。最后，分析了游标卡尺测量误差及标准球安装误差对标定结果的影响。

微细缝结构电解加工研究

王少华;朱荻;曲宁松;王昆;

2009, 20(08): 0-1007.

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讨论了微细电解线切割加工的机制；针对加工中产生的短路现象，制定了进给运动控制方案；采用电化学腐蚀法在线制备了直径为10μm左右的钨丝线电极；设计了适合微细电解线切割加工特点的冲液系统；针对电解液、加工电压和加工速度等影响微细电解线切割加工精度的因素进行了参数对比试验，通过优化加工参数，在不锈钢（0Cr18Ni9）试件上加工出了小至30μm的微缝以及直径为10μm的探针和
90°微直角结构，尺寸均匀，加工稳定性好。

汽油HCCI发动机实时控制系统的开发

周能辉;谢辉;赵华;陈韬;

2009, 20(08): 0-886.

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参考文献 | 相关文章 | 计量指标

均质压缩燃烧（HCCI）是一种新的燃烧方式,要实现对HCCI发动机的实时控制还很困难。为了保证HCCI发动机系统的可靠性和实时性，开发了基于单片机和CAN总线的汽油HCCI发动机分布式控制系统。采用分层闭环管理的思想，把整个控制体系划分为负荷控制、燃烧相位控制和机构控制三个层次，每个层次采用独立的闭环控制，将复杂的HCCI控制任务简化成一系列简单的任务。该系统结构清晰，易于实现，而且具有较高的鲁棒性。试验表明，所采用的控制策略和控制系统满足了汽油HCCI发动机实时控制的需求。

喷射液束电解—激光复合加工可行性研究

张华;;徐家文;;王吉明;袁立新;;

2009, 20(08): 0-1007.

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参考文献 | 相关文章 | 计量指标

针对激光加工存在再铸层的致命缺陷，提出了喷射液束电解—激光复合加工方法并对其进行了基础实验研究。在分析电解液中激光衰减特性的基础上，研制了专用实验装置并对不锈钢片进行了打孔实验。通过对该方法与空气中、喷射液束中激光打孔加工效果的比较，论证了喷射液束电解—激光复合加工的可行性。

基于马尔可夫链样本模拟的线抽样可靠性灵敏度分析方法

何红妮;吕震宙;

2009, 20(08): 0-886.

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相关文章 | 计量指标

针对工程中较难解决的高维、小失效概率的隐式非线性极限状态函数的可靠性灵敏度分析问题，提出一种基于马尔可夫链样本模拟的线抽样可靠性灵敏度分析方法。该方法采用马尔可夫链快速获取失效域中的样本，这些样本不仅可以用来求得线抽样的重要方向，而且可以用作线抽样的样本来求解可靠性灵敏度。在给出利用马尔可夫链模拟样本来估计可靠性灵敏度的原理和实现过程后，还对可靠性灵敏度估计值的方差进行了分析，最后通过算例对该方法进行了验证,结果表明：基于马尔可夫链样本模拟的线抽样可靠性灵敏度分析是一种高效率、高精度的方法。
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机电集成超环面传动定子的位移分析

郑大周;许立忠;;

2009, 20(08): 0-1007.

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相关文章 | 计量指标

介绍了机电集成超环面传动的集成原理，针对空间螺旋定子齿复杂的力学分析问题，应用空间坐标变换原理推导了定子齿的空间曲线方程，给出了定子齿截面坐标与定子坐标之间的关系。以定子齿的截面能量为积分单元，给出了定子齿的势能计算公式，通过最小能量法原理求得了定子齿的位移表达式，分析了在不同的啮合位置定子齿的位移分布规律。研究结果对机电集成超环面传动系统的强度和刚度设计，以及定子齿的稳定性分析具有参考价值。

基于AHP的多学科设计优化可行解的满意评价方法

张静;李柏林;刘永均;

2009, 20(08): 0-886.

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相关文章 | 计量指标

为进一步完善多学科设计优化理论，研究了复杂系统多学科设计优化可行解的评价问题。首先采用层次分析法确定各个学科的权重；然后基于满意优化理论，建立多学科设计优化系统的满意评价模型，提出多学科设计优化可行解的评价方法；最后结合送料机械手系统的应用实例，对该方法进行了验证。分析结果表明,该方法可以有效地评价多学科设计优化系统。

选择性激光烧结设备管式辐射加热数值建模与计算

郭开波;陈立平;史玉升;黄小毛

2009, 20(08): 0-1007.

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相关文章 | 计量指标

为了分析选择性激光烧结系统预热温度场分布不均的成因，对HRPS系列选择性激光烧结系统采用的管式辐射加热系统进行了数学建模，通过数值计算获得了不同安装高度下辐射热源对工作腔内各点的热量分布情况及均匀度变化曲线，也获得了最优的安装高度。这种数值建模的量化分析方法为开发辐射加热预热装置提供了有益的借鉴和分析思路。

超细粉末硬化水玻璃砂的性能特征研究

王继娜;樊自田;昝小磊;

2009, 20(08): 0-886.

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相关文章 | 计量指标

采用课题组配置的超细复合粉末作固化剂，研究测试了超细粉末硬化水玻璃砂的性能特征，将它与目前大量采用的酯硬化水玻璃砂在性能上作了比较，并通过SEM对常温下和800℃焙烧后粉末硬化水玻璃砂样以及酯硬化水玻璃砂样的粘结桥微观结构进行了观察。试验结果表明：超细粉末硬化水玻璃砂工艺中，当水玻璃加入量占原砂质量的3%，粉末加入量占水玻璃加入量的25%时，砂样的常温强度比酯硬化水玻璃砂的强度提高约23%，残留强度降低约76%；粉末硬化水玻璃砂对水玻璃的模数敏感度不高，硬化过程中使用高模数水玻璃将显著改善水玻璃砂的溃散性和再生回用性能；粉末硬化水玻璃砂的抗湿性远远优于酯硬化水玻璃砂。

钢轨万能轧制过程轨头宽展规律的理论和实验研究

董永刚;张文志;宋剑锋;

2009, 20(08): 0-1003.

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为了得到钢轨万能轧制过程中轨头的宽展规律，在计算宽展时引入了考虑轨腰和轨头压下率差异的变形协调系数和轧件材质影响系数，对Smirnov宽展公式进行了修正。为了验证修正后轨头的宽展模型，用刚塑性有限元软件DEFORM-3D对18kg/m普碳钢轻轨的万能轧制过程进行了数值模拟，并且在燕山大学轧钢实验室完成了18kg/m普碳钢轻轨的万能热轧实验，实测了采用不同轧制规程时轨头的宽展值。通过比较可知，修正后的轨头宽展模型具有比较高的精度，其计算结果比修正前的模型更接近于实测值。修正后的轨头宽展模型可以用于预测钢轨万能轧制过程宽展和合理制定轧制规程。

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