中国机械工程

黄强, 张根保

2009, 20(24): 2899-2902.

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为合理地分配机床刚度或确定部件刚度的优化目标，提出一种在设计阶段识别机床各部件变形敏感性的方法。首先结合多体系统理论和齐次坐标变换建立目标机床的误差模型；然后依次假设每个部件分别产生6个自由度的单位变形，利用上述误差模型分别计算出它们在最终执行部件上的作用量值和方向，比较计算结果，即可掌握各个部件刚度对机床输出精度的影响程度。

基于气动柔性驱动器的弯曲关节的基本特性研究

钱少明, 杨庆华, 鲍官军, 王志恒, 张立彬

2009, 20(24): 2903-2907.

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基于气动柔性驱动器(FPA)研制了一种弯曲关节，该关节可用于机器人多指灵巧手设计。向FPA内腔中充入不同压力的压缩气体，弯曲关节可以实现不同的转角。对关节进行了力平衡分析，分别建立了关节的转角和输出力静态模型。对弯曲关节进行了静态特性测试实验，实验结果与仿真结果基本吻合。弯曲关节动态特性实验表明:关节转角开环阶跃响应时间大约1s，关节输出力的开环阶跃响应时间大约0.5s；采用前馈补偿及PI反馈控制可使关节转角实现精确控制。

1P5R柔性关节机械臂动力学分析与控制

庄未, 方琛玮, 刘晓平

2009, 20(24): 2907-2911,2916.

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建立了六自由度柔性关节机械臂的刚柔耦合动力学模型，并在该模型的基础上讨论了1P5R(1个移动关节5个旋转关节)柔性关节机械臂的反馈线性化控制问题。在系统工作空间内设计轨迹生成器，借助MATLAB，采用数值方法分别对同一路径下两种不同运动状态的轨迹进行了跟踪仿真控制。仿真结果表明：有启动和制动阶段的轨迹跟踪效果更好；关节柔性直接影响吸收弹性振动的旋转关节轴变量，柔性越大，轴变量与关节变量的角度差越大，但关节柔性对移动关节轴变量的影响很小。

基于遗传算法的振动主动控制系统反馈参数优化

张春良, 梅德庆, 陈子辰

2009, 20(24): 2912-2916.

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在应用遗传算法对单频干扰信号作用下的振动主动控制系统反馈参数进行优化研究的基础上，针对宽频干扰信号，以主动控制频率范围内振动传递率的积分最小为优化目标函数，应用遗传算法对振动主动控制系统反馈参数进行优化计算。优化结果表明，对于常见宽频干扰信号的控制，最好不要将相对加速度、相对速度和相对位移引入反馈信号中。

超硬粉体超微粉碎的高振强振动磨技术研究

杨小兰, 刘极峰, 邹景超, 钱志刚, 单长群

2009, 20(24): 2917-2921.

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为解决超硬粉体在超微粉碎过程中颗粒不易细化、易团聚等问题，探讨振动强度K对颗粒粉碎细度的影响，选择K为10～18的高振动强度振动磨超微粉碎加工方法；构建双质体振动结构，采用非线性振动系统，应用双振源自动同步理论，实施亚近共振方法，辅以变频控制技术，初步解决了高振强技术在工程应用中引发的各类故障；进行了样机振动实验和样粉检测与粒度分析，发现颗粒的粉碎粒度有向纳米级细化的趋势，取得了输入金刚石粉体粒度均值为10μm、输出粉体粒度小于0.195μm的颗粒数占总数50%的阶段性成果。

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超高速点磨削砂轮的结构优化设计与制备

仇健, 巩亚东, 刘月明, 修世超

2009, 20(24): 2922-2927.

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采用大气孔陶瓷结合剂将CBN超硬磨料压铸到42CrMo合金钢基盘，将磨料层设计成包含斜面的倾斜结构以便更利于点磨削加工。对砂轮基体内部微小单元建立应力应变与其增量之间的关系，研究砂轮基体在高速旋转时的应力和基体变形的分布梯度，得出了基体强度校核的理论公式。研究表明，应力和变形都随砂轮转速提高而呈现二次方增大的趋势。依据点磨削工艺要求，应用有限元方法对砂轮结构进行优化,制备了试验砂轮。

轮式装载机永磁同步电机驱动系统的参数匹配

卞永明, 葛凤龙, 金晓林

2009, 20(24): 2927-2931,2937.

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为了把某载重质量为1.5t的轮式装载机的液力机械传动系统改造为轮边独立驱动的电力驱动系统，依据该型车辆的动力性能参数，对电力驱动系统进行了合理的匹配计算，包括功率匹配、速度匹配和转矩匹配。利用永磁同步电机的实验外特性曲线，采用转矩分配的整车控制策略，并结合仿真软件MATLAB/Simulink对轮式装载机进行了建模仿真。通过对轮式装载机在各种工况下驱动性能的分析和实验测试，验证了匹配理论的合理性和整车控制策略的可行性。

面向生命周期的机床行业绿色制造运行模式

李聪波, 刘飞, 王秋莲, 曹华军, 曹乐

2009, 20(24): 2932-2937.

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为了在机床行业有效实施绿色制造，面向机床产品生命周期建立了一种基于产品设计主线和生命周期主线的机床行业绿色制造运行模式,并对其中的机床绿色设计、绿色生产、废旧机床再制造等进行了论述。机床绿色设计包括绿色设计过程、设计目标、优化设计措施等；机床绿色生产包括生产工艺、环境排放及绿色化措施等；废旧机床再制造包括零部件级再制造和产品级再制造。该绿色制造模式在某机床企业得到了初步应用，取得了良好的应用效果。

基于蒙特卡洛仿真的制造资源网格任务可靠性分析

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郭夙昌, 黄洪钟

2009, 20(24): 2938-2942.

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为了反映本地任务到达和失效对网格任务执行的影响，采用确定与随机Petri网描述了制造资源的运行状态，并给出了不考虑本地任务到达情况下制造资源的网格任务可靠性表达式。对于考虑本地任务到达的情况，采用蒙特卡洛仿真方法，研究了在本地任务优先策略下制造资源的网格任务可靠性问题，分析了本地任务到达率、本地任务执行率等因素对任务可靠性的影响，从而为网格资源管理系统更好地实现网格任务调度提供依据。

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Job Shop离散制造环境下的流水式调度技术

丁雷, 王爱民, 宁汝新

2009, 20(24): 2943-2948.

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以缩短制造周期和提高加工质量一致性水平为目标，提出了Job Shop离散制造环境下的流水式连续生产调度技术。通过对流水式连续生产模式的分析，提出了基于节拍协调、成组制造资源以及动态优先级调整等策略的技术思路；提出了面向连续生产节拍均衡的资源组分配算法、适应前后序加工时间差异的压件生产额度计算方法，以及工件和设备选择优先级的动态调整算法；开发了调度软件系统，并通过实例进行了技术验证，形成了一种新型的离散制造环境下的流水式连续生产模式。

三角网格曲面模型多轴数控加工刀轨生成算法

孙殿柱, 崔传辉, 刘健, 李延瑞

2009, 20(24): 2949-2953.

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提出一种三角网格曲面模型多轴数控加工刀轨生成算法，该算法采用R*-tree动态空间索引结构组织三角面片拓扑近邻关系，基于该结构对刀轨截面与三角网格曲面进行求交获取截面数据点，计算截面数据点的瞬时加工区域，根据刀具与瞬时加工区域中各三角面片的面、边、顶点的相切关系,采用面相切、边相切和顶点相切刀位计算方法获取相应刀位点，采用最小生成树方法对刀位点排序，生成多轴数控加工刀轨。实例证明，该算法刀轨生成精度高，运行速度快，且适用于各种复杂三角网格曲面模型多轴数控加工刀轨的生成。

协同概念设计系统并发控制的研究

张利, 徐娟, 刁文涛, 刘征宇, 张建军

2009, 20(24): 2954-2958.

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研究了现有协同概念设计中各种不同的并发控制方法，针对计算机协同工作现有的并发控制机制中实时性和并发度不能同时兼顾、并发算法开发复杂的问题，利用实时控制因子和安全控制因子给出了基于优先截止期两段锁的并发控制模型及算法实现，实验验证了该模型能有效减少协同概念设计时的并发冲突，证明该模型具有很好的安全性和实时性。

成熟度驱动的设计活动重叠执行模型研究

张定华, 冯涛, 陈冰, 王刚

2009, 20(24): 2958-2962.

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针对并行产品研制过程中产品信息预发布机制下的活动重叠执行问题，引入产品成熟度概念,根据活动重叠程度，提出了基于成熟度计算活动重叠导致的返工量的算法模型。在此基础上，分别对耦合活动和非耦合活动计算活动重叠引起的返工量，建立了成熟度驱动的活动重叠执行模型,并对模型进行分析转换，最终得到了产品研制过程时序优化模型。通过实例验证了模型的有效性和优化性，表明产品成熟度可以有效地描述和控制活动的重叠执行。

典型波形作用下电液激振器输出波形研究

任燕, 阮健

2009, 20(24): 2963-2968,3023.

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根据电液激振系统结构原理，考虑流量与压力之间非线性关系，建立电液激振器数学模型，在典型波形——正弦波和三角波输入条件下，推导其输出振动波形的理论解析式，并对波形进行失真度计算，总结失真规律，最后搭建振动试验装置，采集实际振动波形验证理论分析的正确性。研究结果表明：由于受到弹性负载力方向变化的影响，在典型波形作用下振动波形表现出波峰向外侧、波谷向内侧偏移的斜偏波形，偏斜程度取决于阀口面积的大小；当阀口面积达到某一临界值时，负载压力值刚好达到系统压力值，振动波形处于临界饱和状态；随着阀口面积处于临界值以下并继续减小，振动波形斜偏程度减小，逐渐趋于对称；当阀口面积超过临界值并继续增大时，波形饱和并且饱和程度加深，最后趋于一方波；在正弦波和三角波作用下振动波形基本一致，波形失真度随阀口面积变化呈线性规律，但失真度都在某一确定范围内，并趋近于边界值。

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扩展式可靠性建模方法与四元统计模型

谢里阳

2009, 20(24): 2969-2973.

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传统可靠性理论及方法没有综合考虑和精确表达载荷、强度、结构形式、时间等控制因素及其效应。在充分反映可靠性的时间属性（载荷历程效应与强度退化效应）、载荷的宏观与微观不确定性效应、系统中零部件之间或结构上各薄弱部位之间失效相关性的前提下，研究了载荷统计特征的表达、系统可靠性建模方法、系统可靠度-零部件可靠度关系的影响因素，揭示了载荷不确定性对系统可靠性-零部件可靠性关系的影响，讨论了可靠性时间效应原理，应用系统层概率分析与建模思想和多层统计分析等现代数学方法，建立了零部件可靠性模型和系统可靠性模型，实现了系统可靠性与零部件可靠性模型形式的统一、静强度可靠性与疲劳可靠性模型形式的统一。

球面二自由度冗余驱动并联机器人可达工作空间的分析

张立杰, 牛跃伟, 李永泉

2009, 20(24): 2974-2978.

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以一种球面二自由度冗余驱动并联机器人机构为研究对象，基于机构参数设计空间及可达工作空间形成原理，利用几何法详细分析了该球面二自由度冗余驱动并联机器人机构的可达工作空间形状与机构设计参数之间的关系，并借助于保角变换理论，将可达工作空间形状变换到平面上表示出来，研究结果为设计者系统地了解和掌握该机器人工作空间性能提供了参考。

基于模糊多属性决策理论的虚拟产品维修性评价模型研究

陆中, 孙有朝

2009, 20(24): 2978-2983.

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通过分析影响产品维修性的各种因素，确定了产品维修性设计属性；以维修作业虚拟仿真、上肢评价技术、维修性核对表等方法为基础，给出了维修性各属性值的确定方法。利用多属性决策理论，提出了维修性属性值的规范化方法，构建了基于多属性决策方法与模糊理论的产品维修性的评价模型。最后，结合两种不同类型的民用飞机前起落架系统的虚拟样机给出了分析实例，证明了方法的有效性。

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一种基于直纹面误差可控的弧面凸轮复杂廓面建模方法

曹巨江, 李言, 马小琴

2009, 20(24): 2984-2987.

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针对现有弧面凸轮廓面建模方法存在的构造曲面与理论数据不关联、误差不可控问题，分析了弧面凸轮廓面的直纹面特性和等距曲面关系，推导了构造可展曲面的误差控制函数，在此基础上，通过凸轮廓面方程计算构造可展曲面的准线和母线族，在UG FreeForm环境下实现了弧面凸轮复杂廓面实体模型的构建。

基于听觉模型ZCPA的故障诊断特征提取方法研究

李允公, 张金萍, 戴丽, 张占一, 刘杰

2009, 20(24): 2988-2992.

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将一种听觉模型——ZCPA模型引入机械故障诊断特征提取中。介绍了该模型的基本原理，并根据故障诊断中振动信号分析的特点对模型的具体实现方法进行了一定的调整。利用S函数取代对数函数对耳蜗内毛细胞进行模拟，将频率箱按照频率范围等比递增的方式在频率轴上进行分布；同时，利用Gammatone滤波器组进行耳蜗基底膜的建模。利用ZCPA模型对四种转子故障进行了特征提取试验验证，结果表明，该模型只使用少量特征数据（如16个）即可有效表征不同故障，同时，对同一类型故障的特征提取结果具有很好的稳定性和一致性，具有一定的工程应用前景。

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铝合金方管分流焊合挤压过程的有限元分析

林高用, 冯迪, 刘健, 邹艳明

2009, 20(24): 2993-2998.

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应用三维有限元法对铝合金方管的分流焊合挤压过程进行分析，揭示了挤压过程中金属的流动规律及纵向焊缝的形成过程，结果表明：对于分流孔形状复杂的模具，成形过程可分为镦粗、分流、分流孔剩余间隙填充、固态焊合和稳态挤压五个阶段；分流孔与坯料之间所封闭的气体将导致挤压制品表面产生缺陷；在焊合高度方向上，固态焊合最先发生在中部，上部金属最后焊合，导致分流桥下部有少量气体被封闭，致使在挤压开始阶段产生不良焊缝。最后以分流孔形状为目标函数，提出“规则截面”的优化措施，以避免制品表面产生缺陷。

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多轴压缩工艺制备超细晶铜的研究

石凤健, 王雷刚, 芦笙

2009, 20(24): 2998-3001.

摘要 ( )

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研究了多轴压缩后纯铜的组织演变和性能。通过扫描电子显微镜观察了组织随压缩次数变化的情况;通过测量试样中间面上的显微硬度研究了硬度随压缩次数变化以及硬度分布的情况。试验结果表明:位错分割是主要的晶粒细化机制，随位错密度的增大以及压缩轴的旋转，低应变时产生的亚晶通过吸收位错以及位错重排取向差不断增大，晶粒不断细化，12次压缩后，绝大部分区域为超细晶组织；多次压缩后材料硬度明显提高，但由于摩擦的影响，压缩后中间面的硬度分布不均匀，中心部位硬度较高，周围硬度较低。

激光拼焊板综合强度比及其动态变化规律研究

孙东继, 林建平, 刘瑞同, 胡巧声

2009, 20(24): 3002-3007.

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在综合考虑板厚和材料硬化能力变化对拼焊板母材强度差异影响的基础上,提出激光拼焊板综合强度比理论模型，并建立了其显式关系式。基于激光拼焊板平面应力状态本构关系的理论研究，在三种典型变形状态下探讨了同材差厚激光拼焊板综合强度比的动态变化规律，并分析了弱侧母材应变状态的变化情况，获得了板厚比对拼焊板母材强度差异以及弱侧母材应变状态变化的影响规律，为深入研究拼焊板冲压成形性能提供了理论参考。

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基于电磁耦合无级变速系统的混合动力电动车工况仿真研究

罗玉涛, 唐浩成, 符兴锋

2009, 20(24): 3008-3012.

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针对装备有电磁耦合无级变速（EMCVT）系统的混合动力电动车（HEV）的传动系统结构，建立了EMCVT系统的数学模型，依据ECE+EDUC循环工况进行了仿真研究，通过计算整个EMCVT装置各个组成部分的工作效率和电磁功率、定子电流、转子电流以及传动比和转速差等，研究了整个EMCVT系统的实际运行情况。仿真结果表明，通过合理的控制策略，可以保证整个EMCVT系统在较高的工作效率区域内运行。

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乘用车两车侧面碰撞变形侵入量影响因素研究

唐友名, 曹立波, Mohan Pradeep, Kan Steve

2009, 20(24): 3013-3019.

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选取美国福特汽车公司第5代Taurus轿车侧面变形侵入量为研究目标,分析其侧向速度变化为定值（28km/h)时的变量(两车质量比、主要吸能结构相对位置、撞击车接近速度和接触面积等侧面碰撞因素)与侧面变形侵入量的函数关系。为了确保侧面碰撞因素的有效性，对比分析了在美国联邦碰撞法规FMVSS规定的碰撞条件下的US-NCAP实验值和模拟值，验证了目标车Taurus侧面碰撞有限元模型和其他一系列乘用车前面碰撞有限元模型的正确性。结合真实世界事故统计分析数据，分析了变形侵入量对乘员损伤等级的影响。

应用新型离合机构的汽车预紧式安全带MADYMO建模与仿真

邹杰慧, 刘秋成

2009, 20(24): 3020-3023.

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提出了一种用于安全带预紧器的新型离合机构，并以Tokai-Rika 85PT安全带的机械构架为基础，应用此离合机构开发了一套新型预紧式汽车安全带DN08。利用MADYMO工程软件建立了正面碰撞仿真模型，从假人运动姿态和头、胸部伤害响应值等方面对比了两种安全带系统对乘员的保护效果。研究结果表明，新型安全带系统能够较好地降低各项人体伤害指标，具有更为突出的乘员保护效果。 

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