当期目录

2009年 第20卷 第01期    刊出日期：2009-01-10
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机械科学
硬盘/磁头薄膜气体润滑中热效应影响分析
白少先;彭旭东;孟永钢;温诗铸;
2009, 20(01):  0-4. 
摘要 ( )   PDF (3288KB) ( )  
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根据热力学理论，建立了硬盘磁头热力学分析模型，利用数值方法分析了绝热过程中热效应及热蠕流效应对磁头承载能力、飞行姿态等性能的影响，并与实验结果进行了对比分析。数值分析结果表明，绝热过程中热蠕流效应对磁头的压力分布和承载力没有明显影响，但热效应对气体黏度和磁头飞行姿态影响明显。热效应使气体黏度和承载能力增加，从而使磁头飞行高度和俯仰角增大，但对侧翻角没有明显影响。理论分析与实验结果的对比分析表明，磁头的飞行过程不是绝热过程。
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信息技术
基于原始曲面信息的变形网格的曲面重构
谭光华;陈志杨;张三元;叶修梓;蒋跃华;;
2009, 20(01):  0-4. 
摘要 ( )   PDF (7442KB) ( )  
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为了对有限元分析后的模型进行干涉检查和再分析，需对变形后的网格重建实体模型。基于原始曲面的信息，对变形后的网格进行区域分割，针对分割后的每个特征区域，分别对二次曲面和B-样条曲面采用了不同的重构方法。对于二次曲面，提出了一种基于等参数线的二次曲面参数提取的方法；对于B-样条曲面，给出了一种误差控制的B-样条曲面拟合的多步迭代方法。基于原始模型的拓扑结构，对重构后的曲面进行裁剪缝合得到变形后的实体模型。由于利用了原始曲面信息，使得曲面重构得以简化。实验表明，基于原始曲面信息的曲面重构方法可以快速有效地重构出任意复杂拓扑结构的变形后的曲面。
机械科学
大尺寸机械零件的机器视觉高精度测量方法
何博侠;张志胜;徐孙浩;史金飞;
2009, 20(01):  0-14,1. 
摘要 ( )   PDF (5102KB) ( )  
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为实现大尺寸机械零件的高精度视觉测量，研究了基于序列局部图像尺寸特征的测量方法，提出了基于纹理特征的序列局部图像校准技术以解决测量过程中相面旋转引起的局部图像尺寸方向变动问题；提出了图像边缘补偿测量技术以消除实际边缘不能精确定位而对测量精度的影响；论述了基于序列局部图像尺寸特征测量方法的算法实现过程。实验表明，对大尺寸零件应用序列图像测量法进行测量，其相对测量误差在0.012%以内，基本满足机械零件二维尺寸精密自动化测量要求。
机床调整误差对螺旋锥齿轮齿面影响的研究
严宏志;陈书涵;明兴祖;;刘赣华;;
2009, 20(01):  0-4. 
摘要 ( )   PDF (5907KB) ( )  
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根据准双曲面大轮成形法加工原理及Denavit-Hartenberg齐次变换矩阵，建立准双曲面大轮凸面的齿面方程，并对齿面进行网格划分，推导出齿面误差的求解模型，最后根据实际加工中大轮的加工参数，仿真研究了各个调整参数扰动时的差曲面图。结果表明：垂直刀位与齿形角对齿面的面锥与小端附近的误差比较敏感；水平刀位与水平轮位对齿面的根锥与大端附近的误差比较敏感；轮坯安装角对齿面的面锥与大端附近的误差比较敏感。
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基于虚拟样机技术的步进链传动系统动力学仿真研究
许立新;刘建平;杨玉虎;王世宇;
2009, 20(01):  0-14,1. 
摘要 ( )   PDF (5322KB) ( )  
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以步进链传动系统为研究对象，分析了该类系统的动力学特性及影响因素，构建了步进链传动系统虚拟样机模型，分析了该类系统采用不同步进运动规律及在不同预紧力状态下动力学特性的变化规律。通过计算机仿真，验证了虚拟样机模型的合理性与正确性，研究结果可为以链传动为执行机构的一类步进传动系统的动力学分析与设计提供借鉴。
步进扫描投影光刻机同步机制研究
杨亮亮;周云飞;潘海鸿;罗福源;
2009, 20(01):  0-4. 
摘要 ( )   PDF (6620KB) ( )  
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分析了步进扫描投影光刻机的同步运动过程，将各个分系统分为同步主系统和同步从系统，采用串行同步总线实现了同步主系统的状态发布；分析了分系统与自身数据采集系统的同步通信，采用高速串行传输链路实现了分系统与远程数据采集系统的数据采集与通信；搭建了同步实验平台，对步进扫描投影光刻机的同步机制进行了验证。实验证明该平台稳定可靠，满足系统同步性能要求和工程要求。
TC4钛合金高效深磨磨削力及比磨削能特征研究
盛晓敏;唐昆;宓海青;余剑武;陈涛;
2009, 20(01):  0-19. 
摘要 ( )   PDF (6112KB) ( )  
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针对钛合金磨削加工困难的特点，系统开展了TC4钛合金高效深磨工艺试验，对单位面积磨削力随最大未变形切屑厚度和当量磨削层厚度的变化情况和特征进行了分析，探讨了材料去除方式的变化，研究了TC4钛合金高效深磨过程中所消耗磨削功率的变化规律，为寻求适合钛合金高效深磨的工艺及方法，提高钛合金加工质量和效率打下一定的理论基础。
基于进给速度引导曲线的参数曲线实时插补器
孙海洋;范大鹏;
2009, 20(01):  0-4. 
摘要 ( )   PDF (5075KB) ( )  
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设计了一种基于进给速度引导曲线的参数曲线实时插补器，给出了进给速度引导曲线的B-样条曲线生成方法。该方法在数控加工之前，通过建立进给速度引导曲线，来取代参数曲线实时插补进给速度规划的前瞻处理。实验表明，采用这种基于速度引导曲线的参数曲线实时插补器后，实时计算任务少，可以获得良好的伺服轴进给速度平滑效果和实时插补性能。
螺纹连接承载过程的力-磁关系研究

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张卫民;袁俊杰;王朝霞;刘红光;
2009, 20(01):  0-19. 
摘要 ( )   PDF (4277KB) ( )  
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研究了单轴拉伸载荷作用下螺纹连接试件表面弱磁信号的变化。运用有限元方法,对受拉伸载荷作用的螺纹连接件进行应力分布计算，并将结果与测得的磁信号分布进行对比，得到了应力集中和局部塑性变形与磁记忆信号变化的对应关系。总结了磁信号随应力变化的趋势与材料的弹塑性变形之间的关系，探讨了用磁记忆检测结果判别铁磁性构件中是否发生塑性变形的可能性。
信息技术
贮液容器跌落冲击的有限元数值模拟研究
杨书仪;;赵继云;刘德顺;文泽军;
2009, 20(01):  0-4. 
摘要 ( )   PDF (3867KB) ( )  
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以塑料容器为研究对象，建立三维有限元模型，运用LS_DYNA程序中的ALE算法解决容器跌落冲击动力学中液体与固体耦合的问题。通过数值仿真，分析跌落角度、跌落高度、容器壁厚以及装水量对贮液容器跌落冲击应力的影响，为贮液容器的耐撞性分析、评估与设计提供理论依据。
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复杂机械产品的层级实例库研究
张东民;廖文和;程筱胜;郭宇;张宏;
2009, 20(01):  0-19. 
摘要 ( )   PDF (3411KB) ( )  
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分析了复杂机械产品的设计特征；建立与复杂产品分解结构相对应的树状层级实例库，层级实例库是一组相关联的子实例库集合的递归结构表示；通过模板定制与复用实现子实例库的定义和编辑，提高了产品树状层级实例库的建库效率；分析了新产品开发的各种模式，并给出了整机产品、子系统、部件、零件等各个层次的设计实例加入层级实例库的方法；以全液压汽车起重机基于实例的设计工具开发为例，说明层级实例库建库工具和建库方法的应用。
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科学基金
自激振荡脉冲射流频率特性实验研究
裴江红;;廖振方;唐川林;
2009, 20(01):  0-4. 
摘要 ( )   PDF (4177KB) ( )  
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为了研究射流峰值压力频率和脉冲射流峰值压力以及自激振荡装置结构参数间的相互关系，运用流体网络理论建立了自激振荡装置相似网络模型，并完成了单腔室自激振荡脉冲实验。相似网络模型和实验结果表明：脉冲压力峰值频率不仅取决于系统的固有频率,还决定于系统的阻尼比；射流压力峰值频率随腔长的增大而减小，随泵压的升高而增大，存在一个最佳腔长使射流峰值压力最大；自激振荡装置具有低波滤通性，当来流脉动主频与自激振荡装置固有频率相近时，脉冲射流压力峰值最大。
信息技术
基于功构单元的产品族规划方法
龚京忠;邱;静;李国喜;杨尚飞;吴锐;
2009, 20(01):  0-23,4. 
摘要 ( )   PDF (7426KB) ( )  
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为更好地支持面向客户的产品多样化设计，提出了一种基于功构单元的产品族规划方法。该方法中，针对聚类细分的产品族客户需求，对其基本功能、扩展功能展开FBS(功能-行为-结构)进行功构分解，建立不同层次的功构单元；通过质量功能配置方法确定产品族及其功构单元的特征参数及其取值范围；采用功能流和IDEF0相结合的方法建立产品族FBS功构分解的底层功构单元的功能模型；基于该功能模型，通过谱系聚类建立产品族的不同层次的功构模块，确定基本功构模块、扩展功构模块；并由此通过功构单元结构及其特征参数的综合而建立基本模块族、扩展模块族，从而实现产品族规划。该方法应用于堆垛机的产品族规划，建立了堆垛机的功构模块及其产品族结构模型，从而验证了其可行性和有效性。
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科学基金
基于布拉格光纤光栅的碳纤维壁板损伤监测研究
常琦;袁慎芳;苗苗;王长坤;
2009, 20(01):  0-4. 
摘要 ( )   PDF (5425KB) ( )  
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针对大型的碳纤维复合材料机翼盒段壁板结构，提出使用光纤布拉格光栅测量结构应变场分布，通过神经网络判别结构损伤的方法，对典型的飞机碳纤维复合材料盒段壁板结构进行健康监测研究。研究了损伤对机翼盒段壁板结构应变场的影响，研究结果表明，光纤布拉格光栅作为传感器可以较好地应用于航空材料的结构健康监测中，采用神经网络的判别方法可以较准确地判别出结构损伤的位置和程度。
化学气相沉积碳化硅平面反射镜的高精度超光滑加工
康念辉;李圣怡;郑子文;戴一帆;
2009, 20(01):  0-23,4. 
摘要 ( )   PDF (6795KB) ( )  
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针对化学气相沉积碳化硅平面反射镜的材料特性与技术要求，制定了“传统研抛+离子束抛光”的工艺方法，并在一块口径为100mm的试件上进行了验证。首先基于加工效率和亚表面损伤选择合理的工艺参数，并采用磁流变抛光斑点法测量各道工序的亚表面损伤，并以此为依据规划下一道工序的材料去除量；然后分析抛光表面粗糙度的影响因素，在此基础上对抛光工艺参数进行优化，获得表面粗糙度均方根方差值为0.584nm的超光滑表面，并控制工件的面形误差；最后采用离子束抛光进行精度提升，使工件的低频和中频误差均大幅下降，最终工件的面形精度均方根方差值达到0.007λ（λ＝632.8nm），表面粗糙度均方根方差值为0.659nm。
频率转向特征对失谐叶盘模态局部化的作用
王红建;贺尔铭;赵志彬;
2009, 20(01):  0-4. 
摘要 ( )   PDF (3470KB) ( )  
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基于叶盘集中参数模型，分析了叶片刚度失谐对频率转向区内的系统固有频率及叶片模态振型的影响， 提出了一个描述模态局部化程度的参数，仿真研究了频率转向特征对失谐叶盘模态局部化程度的作用规律。研究表明，频率转向曲线之间关于节径的最小间隙（转向频率间隙）是反映频率转向特征的重要参数，并存在一个转向频率间隙的极小值点，在该极值点附近，频率转向区内的模态对叶片失谐非常敏感,并会导致模态局部化程度剧烈变化。
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基于热力学的LT55陶瓷刀具加工45钢扩散与氧化磨损
邵芳;;刘战强;万熠;张宝国;高占雨;
2009, 20(01):  0-23,4. 
摘要 ( )   PDF (8370KB) ( )  
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从热力学的角度研究LT55陶瓷刀具扩散磨损和氧化磨损的规律，先利用热力学理论计
算Al₂O₃和TiC陶瓷相在不同温度下融入铁中的溶解度，再用吉布斯自由能判据分析高温下扩散反应发生的规律。用吉布斯自由能函数法，计算出LT55陶瓷刀具加工钢铁类材料时不同温度下5个可能的氧化反应的标准吉布斯自由能，并对反应发生的可能性进行排序，分析各个反应的特点，理论计算表明，生成TiO₂、Ti₂O₃和Ti₃O₅的反应可能性非常大，
生成FeO•Al₂O₃的可能性非常小。理论计算与试验结果有较好的一致性，研究结果对刀具材料的研究和设计提供有价值的参考。
微塑性成形中的激光冲击脱模研究
王匀;杨昆;王霄;李保春;
2009, 20(01):  0-4. 
摘要 ( )   PDF (5109KB) ( )  
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针对微成形技术中存在的脱模问题，提出利用激光冲击波在模具与工件界面上产生界面力进行脱模的新工艺。根据冲击波在介质中传播的特点，分别从冲击波垂直入射、冲击波脱模压力的计算、冲击波斜入射的角度讨论激光冲击波脱模的机理；然后在LS-DYNA软件中进行数值模拟，分析工件从模具上脱落的过程，并进一步讨论在一定冲击波压力下工件的脱模性能；最后按照数值模拟条件进行脱模实验，证实激光冲击波脱模的可能性。
基于改进变异蚁群算法神经网络的空间大型可展开天线动态响应辨识
王娟;刘明治;杨要恩;
2009, 20(01):  0-23,4. 
摘要 ( )   PDF (3274KB) ( )  
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针对空间大型可展开天线柔性大、展开过程中弹性变形与刚体运动相互耦合、机构运动参数时变的特点，提出了基于改进变异蚁群算法神经网络的辨识模型用于可展开天线动态响应辨识的方法。该方法采用改进变异蚁群算法优化神经网络权值，将变异机制引入蚁群算法，解决了蚁群算法收敛慢的缺点，对变异蚁群算法进行改进，提高了算法跳出局部最优的能力，进一步加快了收敛速度。仿真结果表明，该辨识模型兼具神经网络和蚁群算法的优点，不仅具有优异的非线性逼近能力，还具有高的运算效率。该辨识模型能够准确地辨识天线的动态响应，辨识的收敛速度快且精度高。
基于贝叶斯网络的系统可靠性共因失效模型
尹晓伟;钱文学;谢里阳;
2009, 20(01):  0-4. 
摘要 ( )   PDF (3982KB) ( )  
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研究了应用贝叶斯网络建立共因失效系统可靠性模型的方法。应用所建模型,对典型系统进行了可靠性分析，并应用Monte-Carlo数字仿真方法进行了仿真计算。结果表明，模型的计算结果与传统的定性分析结果相吻合，且具有较高的计算精度，证明了该理论模型的正确性和有效性。

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材料工程
中厚板的横向波浪矫直研究
王效岗;黄庆学;马勤;
2009, 20(01):  0-23,4. 
摘要 ( )   PDF (566KB) ( )  
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用几何分析和数值模拟相结合的方法，研究了具有横向浪形的中厚板在矫直过程中的演化。研究结果表明，具有横向浪形的中厚板可以通过辊式矫直得到矫直；在矫直过程中，浪形处弯曲应力层、应变层发生中性层偏移。由于板材中性层的偏移，使板材的不同部分产生延伸和压缩，这种效应明显地改善了板形。浪形矫直效果产生主要在第1矫直单元和第2矫直单元，随着矫直单元增加，平直精度进一步提高。同时增加压下量，矫直后平直精度将有所提高。

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树脂超声处理的新型涂层技术研究
胥光申;续丹;张锡强;金京;赵万华;卢秉恒;
2009, 20(01):  0-4. 
摘要 ( )   PDF (5298KB) ( )  
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为提高快速成形系统中堆积方向的制作分辨率，研究了光敏树脂的黏度、表面张力及固液两相接触角随超声处理时间和功率的变化规律。试验结果表明：LPR2001型光敏树脂在超声处理开始的2~5min，树脂的黏度、表面张力及接触角迅速减小；随处理时间延长，以上树脂特性值随之回升；超声功率在40~50W时，树脂的黏度、表面张力及接触角减小幅度最大。对光敏树脂超声处理前后能实现的最小涂层厚度进行了实验对比，结果表明：超声处理的树脂能将最小涂层厚度由原来的0.02mm降低到0.01mm。
冲击时刻未知情况下复合材料结构冲击载荷识别
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严刚;周丽;
2009, 20(01):  0-23,4. 
摘要 ( )   PDF (4109KB) ( )  
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提出了一种应用遗传算法对复合材料结构进行冲击载荷识别的方法，在冲击时刻未知和量测信息缺失的情况下，同时识别冲击时刻和冲击位置并近似重建冲击载荷历程。此方法将冲击载荷识别转换为优化问题，结合复合材料结构在冲击载荷作用下的响应模型，通过最小化理论计算结果与实际量测信息之间的差别，遗传算法自适应地搜索出描述冲击时刻、冲击位置和冲击载荷时间历程的参数。为了提高运算效率，采用微种群遗传算法来加速收敛性。数值仿真结果证明了该冲击载荷识别方法的有效性和可应用性。
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学科发展
塑性加工技术新进展
王仲仁;滕步刚;汤泽军;
2009, 20(01):  0-4. 
摘要 ( )   PDF (6782KB) ( )  
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综述了塑性加工技术的当前进展。分别介绍了薄坯铸轧、高强度钢板冷冲压、镁合金板材热态成形、内高压成形、单点数控增量成形、薄板热冲压-淬火、多点三明治成形及多尺度数值模拟等塑性加工新技术的特点及应用情况，如通过边凝固边轧制目前可得到约1～3mm厚的铸轧坯，可大幅度降低后续轧板的变形量与能耗，新研发的强度超过1000MPa的高强度钢的延伸率已可达60%。指出了塑性加工领域未来的发展趋势。 
基于压电陶瓷的振动能量捕获技术现状及展望
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杨拥民;张玉光;陈仲生;陶利民;邓冠前;
2009, 20(01):  0-23,4. 
摘要 ( )   PDF (3340KB) ( )  
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分析了压电式振动能量捕获原理；针对提高振动能量捕获量和捕获效率这两个目标，对当前国内外在新型压电材料、压电振子性能研究与结构配置及高效电路等方面所作的研究进行了详细论述；指出向微能源器件、集成自供电系统发展和从旋转机械中捕获能量是压电陶瓷振动能量捕获技术的研究前景。
并联运动机械结构综合及其优化设计研究的最新进展
 
沈惠平;;张曙;刘安心;杨廷力;
2009, 20(01):  0-125. 
摘要 ( )   PDF (5222KB) ( )  
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综合评述了以德国为主的欧洲工业国在并联运动机械结构综合与设计方面的最新研究成果与进展，内容涉及：针对实际应用背景提出新机型并进行了设计；通过研制设计分析仿真软件，针对某种并联运动机械机型进行了结构综合改进与优化、尺度综合和优化以及性能评估与改善等工作；进一步地，在大量实践与理论探索的基础上，较系统地提出用于开发混合运动机械、冗余并联运动学以及可重构并联运动机械的设计方法学,这些内容都是并联运动机械设计研究领域内富有创造性的成果。

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