中国机械工程

走向绿色和智能制造——中国制造发展之路

路甬祥

2010, 21(04): 379-386,399.

摘要 ( )

PDF (6350KB) ( )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

大量程纳米级垂直扫描系统研究

王淑珍, 王生怀, 谢铁邦

2010, 21(04): 387-390,476.

摘要 ( )

PDF (4156KB) ( )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

研究开发了一种大量程纳米级垂直扫描系统，该系统采用粗/精两级驱动,粗驱动子系统由滑动导轨、直流无刷电机、精密丝杠组成，精驱动子系统由平行平板柔性铰链和压电陶瓷组成。对平行平板柔性铰链进行了力学分析，并推导计算了其固有频率。该垂直扫描系统的粗位移和精位移由同一套激光干涉位移计量系统计量。该垂直扫描系统运动范围为0～40mm，运动分辨率为5nm。

平行片簧机构输出位移分析

杨雪锋, 李威, 王禹桥, 叶果, 苏秀平

2010, 21(04): 391-393,436.

摘要 ( )

PDF (3187KB) ( )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

为了分析平行片簧机构在大变形状态下的位移输出特性，根据其结构的对称性，利用Bernoulli-Euler方程和同伦分析方法，在对单个片簧进行受力分析和变形分析的基础上建立了片簧的半段梁模型，得出了一种计算平行片簧机构输出导向位移和耦合位移解析解的方法，并采用有限元方法进行了分析验证。结果表明，在导向位移为片簧长度的34%时，耦合位移达到片簧长度的8%，此时该解析解仍具有较高的精度。

轿车前舱结构性能综合优化

高云凯, 孙芳, 程金山, 余海燕

2010, 21(04): 394-399.

摘要 ( )

PDF (8995KB) ( )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

为了改进汽车碰撞安全等性能,对国内某轿车新产品前舱进行了优化分析。根据原有几何模型，建立了有限元分析模型并进行了静力、模态和100％RB碰撞分析；参考该车总布置和接头位置，建立了前舱结构的局部体单元模型并进行多工况拓扑优化；对原设计进行了静力、模态和等效静态100％RB碰撞综合工况结构尺寸优化；根据优化结果修改模型，并进行了校核计算。结果表明：经过优化，车身100％RB碰撞性能得到改善且前舱一阶弯曲模态、弯曲刚度、扭转刚度均提高近10％。 

精密滚珠丝杠副摩擦力矩波动的分析与测试

康献民, 傅卫平, 王大承, 李霆, 王世君

2010, 21(04): 400-405.

摘要 ( )

PDF (5331KB) ( )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

根据Hertz接触理论关于点接触模型的描述，对滚珠丝杠的摩擦力矩进行了分析推导,研究了滚珠进出滚道的摩擦力作用方式对丝杠摩擦力矩的影响,分析结果表明：滚珠进出滚道时摩擦力的改变是摩擦力矩波动的主要原因,滚珠丝杠预紧力对滚珠接触力的影响是摩擦力矩波动的决定性因素。试验测试表明：丝杠摩擦力矩与丝杠转速成正比,摩擦力矩波动的频率与滚珠进出滚道的频率一致,说明了所提出分析方法及理论的正确性。

四自由度作业装置系统横向推拉力特性分析

韩军, 陈高杰, 张德恩, 肖伟

2010, 21(04): 406-410.

摘要 ( )

PDF (4082KB) ( )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

针对步行式挖掘机的步行能力问题,利用Denavit-Hatenberg齐次变换矩阵建立了四自由度作业装置系统的运动学模型，以确定多节臂作业装置相对于基坐标系的函数关系，根据作业装置各个机构之间的连接关系和不同的驱动方式，分别建立了四自由度作业装置系统的横向最大推力和最大拉力的线性规划优化模型，利用序列二次规划算法求解该优化模型，得到了作业装置在工作空间内的最大横向推拉力的特性分布图。

基于柔性铰链机构的谐振式微加速度计设计制作

何高法, 唐一科, 周传德, 何晓平, 吴英

2010, 21(04): 410-414.

摘要 ( )

PDF (4851KB) ( )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

为设计制作高灵敏度、高稳定性的谐振式微加速度计，基于微制作工艺，采用柔性铰链机构和双端固定音叉谐振器设计了微加速度计结构；分别用解析法和有限元方法分析了加速度计的理论灵敏度，同时进行了谐振器结构优化设计；根据检测原理设计制作了测试用电路板，给出了开环谐振频率测试结果以及闭环时加速度测试结果。测试结果表明所设计的谐振式加速度计工作稳定，灵敏度约为55.03Hz/g,分辨力约为182×10^-6g。

超声椭圆振动车削的切削特性

王桂林, 李文, 段梦兰, 张德远

2010, 21(04): 415-419.

摘要 ( )

PDF (5813KB) ( )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

为了深入研究超声椭圆振动切削特性及其应用前景，通过建立超声椭圆振动切削模型，根据运动学方程，分析和推导出了切削占空比、振纹高度、振动频率、振幅之间的关系,揭示了超声椭圆振动车削表面粗糙度、加工精度、加工效率之间的相互关系。通过切削力和表面粗糙度试验对推导出来的结果进行了验证，试验结果表明有效减小切削力是超声椭圆振动切削加工应用的主要优势。

基于混合粒子群算法求解装配线第二类平衡问题

鲁建厦, 蒋玲玲, 李修琳

2010, 21(04): 420-424.

摘要 ( )

PDF (4279KB) ( )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

阐述了装配线平衡问题类型及其平衡求解的相关算法，给出了装配线第二类平衡问题的数学描述。在分析用标准粒子群优化算法求解装配线第二类平衡问题的缺陷基础上，利用粒子群优化算法所具有的全局搜索能力和高搜索效率以及模拟退火算法所具有的局部搜索能力，提出了采用粒子群和模拟退火的混合算法求解第二类平衡问题的方法，并给出了求解流程。应用实例证明，用混合粒子群优化算法比标准粒子群优化算法求解第二类平衡问题能获得更优的结果。

柔性作业车间多品种小批量调度算法研究

吴秀丽, 李苏剑, 杜彦华

2010, 21(04): 424-429.

摘要 ( )

PDF (4908KB) ( )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

提出一种多目标混合遗传算法(MIGA)，采用集成法同时解决柔性作业车间调度的两个子问题：机器分配问题和工序调度问题。MIGA在标准遗传算法的基础上采用随机权重法解决多目标问题，引入精英保留策略加速算法的收敛，集成小生境技术提高种群的多样性，基于扩展工序编码，按Makespan和安装准备成本最优对调度批分别解码。最后，用标准算例进行了算法验证，证明MIGA可以有效解决柔性作业车间多品种小批量调度问题。

面向可重构制造系统的工艺规划方法研究

江铈广, 许虹

2010, 21(04): 430-436.

摘要 ( )

PDF (5715KB) ( )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

提出一种面向可重构制造系统的工艺规划方法，首先，分析影响工序组合的相关属性，并通过编码的方法使其数值化，建立可将整个零件族内具有一定相似性的工序进行组合的数学模型及算法；然后，建立工序组合评价指标体系，采用多级模糊综合评价方法对其进行综合评价。通过实例表明,该方法可以得到零件族内最佳的工序组合方案，并显著地减少系统重构次数,缩小重构范围。

基于功能需求的虚拟样机模型发现方法

袁逸萍, 孙文磊, 朱颖

2010, 21(04): 437-442.

摘要 ( )

PDF (4911KB) ( )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

针对复杂产品虚拟样机概念设计中资源发现方法无法和产品功能模型相集成的问题,提出一种基于功能需求语义的资源发现方法。通过建立功能模型，定义功能需求本体，消除了用户对功能描述方式的差异,同时构建了虚拟样机模型本体，并给出了基于功能需求的资源发现算法，最后，构建了系统实现的体系结构。

白车身焊接机器人加工路径优化和仿真

晁永生, 刘海江

2010, 21(04): 442-445.

摘要 ( )

PDF (3731KB) ( )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

为合理规划多焊接机器人的焊接路径,提出一种综合运用遗传算法和仿真分析的求解方法。对焊点焊接顺序进行分析，确定各个焊点的焊接优先关系，将各个焊点分配给各个机器人，以最短的工位时间为优化目标，采用自适应遗传算法进行焊接任务求解。在eM-power中建立焊接生产线三维模型，并对分配的焊接路径进行仿真，对发生干涉位置的点进行焊接顺序约束，最后寻找出可行的焊接路径。在虚拟环境下模拟机器人加工路径，大大缩短了多机器人焊接路径规划的时间。

倒装焊封装对MEMS器件性能影响的有限元分析研究

魏松胜, 唐洁影, 宋竞

2010, 21(04): 446-451.

摘要 ( )

PDF (5876KB) ( )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

对2×2、4×4、6×6、8×8面阵列凸点分布形式的倒装芯片分别进行了建模和模拟，分析了面阵列倒装芯片在常规温度载荷下芯片表面应力分布和变形的一般规律，并分析比较了凸点分布形式、基板类型对面阵列倒装芯片表面应力分布的影响，在此基础上估算了应力和变形对典型MEMS器件的影响。对于常规4×4面阵列情况，倒装焊后的悬臂梁吸合电压的最大相对变化率为5%，而固支梁一阶固有谐振频率最大相对变化率为110％。



基于区域划分的刀具方向控制方法

李炳林, 王学林, 胡于进, 李成刚

2010, 21(04): 452-457.

摘要 ( )

PDF (6751KB) ( )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

针对复杂曲面的五轴加工，提出了一种刀具方向控制的方法，并给出了相应的算法。对曲面进行三角网格划分，通过三角面片的法矢比较和面片合并将曲面划分成多个区域；构造区域单位矢量集的锥平均值，先用锥平均值代替区域的初始加工方向，再对刀具方向进行局部优化和修正。通过实例说明该方法在规划刀具方向中的应用。

基于自适应波形匹配延拓的局部均值分解端点效应处理方法

张亢, 程军圣, 杨宇

2010, 21(04): 457-462.

摘要 ( )

PDF (5202KB) ( )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

局部均值分解（LMD)能将复杂的信号自适应地分解成若干个具有物理意义的单分量信号，但是在其实现过程中会产生端点效应，使结果失真。在详细分析了LMD产生端点效应的原因后，提出了自适应波形匹配延拓法来解决端点效应。该方法充分考虑了信号的内在规律与边缘处的变化趋势，使延拓更加合理，且具自适应性。对仿真信号与实际工程信号进行了分析，结果表明该方法能有效抑制LMD分解的端点效应。



微压印过程中抗蚀剂流动分析

温聚英, 魏正英, 熊孝东, 杜军, 卢秉恒

2010, 21(04): 463-469.

摘要 ( )

PDF (7155KB) ( )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

为研究微压印过程中低黏度抗蚀剂流动状态对微压印成形精度的影响，对常温压印过程中抗蚀剂流动进行了有限元分析，系统研究了不同结构的模板占空比、宽厚比等压印工艺条件对抗蚀剂填充的影响，以及抗蚀剂流动对软模具的变形影响，得到了单双峰转换曲线及模具结构对抗蚀剂填充效率的影响曲线，从理论上分析了抗蚀剂流动特性，并进行了实验验证，进一步证明了仿真方法的可行性。

弧齿锥齿轮齿面误差的最少参数修正法

曹康, 唐进元, 李国顺, 刘艳萍

2010, 21(04): 469-476.

摘要 ( )

PDF (6594KB) ( )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

研究弧齿锥齿轮小轮齿面误差与调整参数误差之间的敏感性关系，基于SFT加工法得出对齿面误差影响较大的调整参数，提出齿面误差最少参数修正法。建立刀倾法加工的弧齿锥齿轮齿面数学模型，推导弧齿锥齿轮小轮的理论齿面方程和误差齿面方程，推导机床调整参数误差作用下的齿面任一点加工误差的解析表达式，提出机床调整参数误差对齿面误差的影响系数概念，依此判断各项机床调整参数误差对齿面误差的影响程度。通过理论齿面和误差齿面的比较，确定各项机床调整参数误差作用下的全齿面法向误差的变化规律。由解析法和数值法相互验证,确定弧齿锥齿轮加工过程中对齿面误差影响较大的调整参数误差项。利用函数法建立机床调整参数变化量与齿面法向误差的关系，采用序列二次规划法，求得机床调整参数修正量最优解。通过实例验证，提出的反调修正方法可以有效降低齿面误差。

磁悬浮轴承开关功率放大器系统建模及控制研究

王军, 徐龙祥

2010, 21(04): 477-481.

摘要 ( )

PDF (4445KB) ( )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

磁悬浮轴承开关功率放大器系统为一非线性系统,开关功率放大器的性能影响磁悬浮轴承控制系统的稳定性,为此,提出了一种建立磁悬浮轴承开关功率放大器系统模型的方法。在分析三电平功率放大器工作原理的基础上，对系统中非线性部分进行分析，以相应的傅里叶级数表达式来代替，建立了非线性网络的传递函数并推导了开关功率放大器闭环系统的稳态数学模型。MATLAB软件的仿真和试验验证结果表明,该系统模型能有效反映开关功率放大器和闭环控制系统的实际工作特性，建模的方法是可行有效的。

短裂纹密度场细观统计分析

敖波, 张定华, 邬冠华

2010, 21(04): 482-486.

摘要 ( )

PDF (6539KB) ( )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

通过LY12铝合金棒材位移控制下的疲劳试验获得了含裂纹的计算机层析成像(CT)检测样本。采用微焦点CT对疲劳试样进行了扫描与重建，获得了密度场图像库，并提取了试样内部的三维裂纹形态。结果表明裂纹以体的形式存在。对裂纹区域内外平均灰度、沿裂纹扩展轨迹密度变化、沿裂纹体两侧走向密度分布等进行了密度场的细观统计分析。细观统计结果表明,裂纹区域和邻近区域的密度要低于正常区域的密度，材料内部的疲劳损伤呈现不均匀性。

双DSP并行控制的超音频脉冲TIG焊机及其适用性

黄松涛, 齐铂金, 许海鹰, 焦向东

2010, 21(04): 486-490.

摘要 ( )

PDF (7907KB) ( )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

基于两套桥式逆变直流回路并联调制模式的新型主回路,采用双数字信号处理器并行全数字控制方式研制了新型大功率超音频直流脉冲TIG焊机。该焊机脉冲电流的上升沿和下降沿变化速率不小于50A/μs，脉冲频率可达30kHz以上。适用性试验表明，该焊机产生的超音频脉冲电弧具有电弧超声作用和电弧高频效应，对提高焊缝接头质量与性能有明显作用。

用于汽车驾驶机器人的车辆性能自学习方法

陈刚, 张为公, 龚宗洋, 孙伟

2010, 21(04): 491-495.

摘要 ( )

PDF (5551KB) ( )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

为了缩短在进行汽车试验前驾驶机器人对不同车型的适应性调整时间，提出了一种用于驾驶机器人的车辆性能自学习方法,对影响驾驶机器人驾驶行为的车辆尺寸和汽车性能参数进行自学习。车辆尺寸的学习通过示教再现实现，汽车性能自学习中油门和制动执行器的指令信号通过所需的车辆驱动功率来确定。对因长时间驾驶引起的控制参数变化进行在线优化，以补偿长时间试验过程中汽车零部件的磨损。试验结果表明，提出的方法实现了驾驶机器人的自学习、自适应、自补偿，驾驶机器人具有良好的车型适应能力，车速跟踪精度满足试验的要求，能消除汽车试验中人为因素的影响。

多学科优化设计在拼焊板车门轻量化中的应用

胡朝辉, 成艾国, 王国春, 钟志华

2010, 21(04): 495-499.

摘要 ( )

PDF (5490KB) ( )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

采用均匀拉丁方实验设计方法进行了样本数据设计,并且采用移动最小二乘响应面方法构建了拼焊板内板门系统的刚度、强度、侧碰安全性多学科系统的近似模型。利用连续二次规划优化方法对此近似模型进行了优化，将拼焊板内板焊缝线位置及各板件的厚度作为设计变量，在使车门系统的下垂刚度、强度及侧碰性能得到提高的同时，使得车门系统质量得到较大程度的减小。



离合器从动盘结构静力学特性分析与改进

王青春, 范子杰, 侯勇

2010, 21(04): 500-503.

摘要 ( )

PDF (5860KB) ( )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

采用试验和有限元的方法研究了离合器从动盘结构的刚度和强度，并对应力集中的区域提出了改进方案。根据离合器从动盘的工作原理建立了结构的有限元模型，计算了从动盘结构的刚度和应力分布；进行了相应的试验，验证了所建立有限元模型的正确性；根据有限元计算的结果，提出了结构的改进方案。改进方案可以在降低应力集中的同时，减小结构的质量。

当期目录