中国机械工程

罗自荣, 范大鹏, 尚建忠, 杨政

2010, 21(21): 2521-2526.

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基于Hertz接触理论，建立了表达角接触球轴承非线性刚度的二自由度矩阵模型;以导引头伺服机构为对象，建立了导引头陀螺装配结构六自由度非线性运动微分方程;借用经典数值算法的思想，提出了一种求解陀螺装配结构六自由度非线性运动微分方程的四阶Runge-Kutta算法,并对陀螺支架的非线性动力学特性进行了虚拟扫频分析。研究发现，由于角接触球轴承接触刚度的非线性，陀螺支架的谐振峰分布在扫频的所有频率范围（0~500Hz）内，而增大装配预紧力却可以提高陀螺装配结构的谐振频率，减少谐振峰的出现频次，故工程上可通过调节装配预紧力来抑制谐振峰值。

基于嵌入式多参量传感器的智能轴承

邵毅敏, 涂文兵, 周晓君, 葛亮

2010, 21(21): 2527-2531.

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提出了一种新型的基于嵌入式多参量传感器的智能轴承结构。多参量复合传感器包括2个微型振动加速度传感器、2个微型转速传感器和2个微型温度传感器。通过轴承外圈上的槽式结构，将复合传感器与轴承端面进行嵌入式结合，实现对轴承运转过程中水平和垂直地面两方向的振动信号、轴承转速信号、内圈(轴)和外圈温度信号的采集。对其原理样机进行了实验验证，验证结果表明，该智能轴承监测参数准确，其参数监测和故障诊断能力较传统的方式更具优越性。

赫兹接触理论在采用边界元法分析轧机轴承载荷中的应用

肖宏, 杨霞, 陈泽军, 王健

2010, 21(21): 2532-2535,2540.

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在采用边界元法分析轧机轴承载荷的研究中，提出了一种修正算法，即首先假设一个接触宽度，利用赫兹接触理论进行修正，使用迭代算法进行计算，直到假设的接触宽度与修正后的接触宽度的差值满足给定的收敛条件，从而得到一个精确的结果。以某二辊轧机的四列圆锥轴承系统为例说明了方法的精确性。

模糊控制磁流变阻尼器与磁悬浮装置并联减振研究

周瑾, 刘勇

2010, 21(21): 2536-2540.

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针对磁悬浮装置参振质量大、刚度和阻尼低、振动幅值大时抑制振动效果差的问题，提出一种磁流变阻尼器与磁悬浮装置并联减振的方法。由于磁流变阻尼器具有非线性和滞回特性，目前的力学模型还不够精确，为此提出采用模糊控制方法对磁流变阻尼器进行控制，建立了基于TMS320LF2407A DSP的模糊控制磁流变阻尼器与磁悬浮并联减振系统。理论分析与实验结果证明，采用模糊控制磁流变阻尼器与磁悬浮装置并联减振，可以达到理想的减振效果，振动幅值可由0.48mm减小到0.16mm。

基于改进的SUSAN算子的棋盘格亚像素角点检测算法

杨幸芳, 黄玉美, 李艳, 高峰

2010, 21(21): 2541-2545.

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针对SUSAN算子在检测棋盘格角点这一特殊类型角点时出现的不足，提出了改进的SUSAN角点检测算子。改进的算子在分析原有算子仅考虑USAN区域的大小而不考虑USAN区域的形状这一局限性的基础上，通过在SUSAN圆模板内附加两个圆环模板来实现对所有棋盘格角点的有效检测。此外，鉴于棋盘格角点图像形状和灰度分布具有对称性以及灰度对比强烈的特点，采用灰度重心法对角点进行了亚像素定位。为了提高算法性能，具体操作时采用区域分离思想，将USAN区域分成内部像素区域和边缘像素区域两部分，通过对内部像素区域灰度的均值化，达到了抑制内部像素区域噪声的目的。实验结果表明，所提出的算法准确、有效，能达到亚像素级的精度。

变曲率圆弧球面滚子轴承力学性能分析

李思成, 陈晓阳, 马纯清, 陈爱华

2010, 21(21): 2545-2550.

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根据球面滚子轴承承载过程中存在的问题，提出了两种改变接触应力分布的方法：第一，在不同的载荷下改变滚子-滚道的密合度大小，使得在任一种载荷下接触区域长度都等于滚子有效长度，并给出密合度变化随载荷变化的曲线;第二，利用变曲率圆弧法对球面滚子轴承进行修形。基于Boussinesque弹性接触理论，编制计算机程序并计算球面滚子轴承的接触应力，在赫兹理论范围内对程序结果进行了验证，与赫兹解的对比表明，程序计算结果很精确。在此基础上对两种方法设计的轴承进行了应力计算，结果表明，经过程序计算修形后的滚子最大接触应力显著减小，相应的轴承寿命也得到大幅度提高。

液压机压边力模糊PID智能控制系统研究

曹春平, 孙宇

2010, 21(21): 2551-2554.

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针对液压系统压边力控制动态响应和稳态性较差等特点，以YJ28E-1000/1600Q液压机为研究对象，建立了一个基于模糊PID智能控制的系统，并利用MATLAB/Simulink仿真工具进行仿真计算。结果表明，采用模糊PID控制器进行变压边力智能控制可大大改善液压控制动态性能，提高稳态精度。

发动机气门过渡曲面砂带抛光过程接触状态分析

阎秋生, 宋亚楠, 高伟强, 孔海朋

2010, 21(21): 2554-2558.

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采用砂带抛光方式加工发动机气门颈部过渡曲面，分析了气门过渡曲面抛光加工的特点，建立了气门过渡曲面砂带抛光的运动模型和接触状态模型。气门过渡曲面抛光加工过程中抛光点工件线速度剧烈变化以及砂带导轮轴与工件接触状态多变，影响了加工过程的稳定性和表面加工质量。研究了气门过渡曲面与砂带弹性导轮的运动接触状态与变化规律，理论计算了抛光加工过程去除量的变化曲线，进行了气门过渡曲面加工实验，并分段测取了材料去除量，其变化趋势与理论计算曲线一致。

基于RSM的立式辊磨局部流场两相流耦合分析

孙椰望, 昃向博, 包玮, 王潍

2010, 21(21): 2559-2564.

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为了研究HRM4800立式辊磨磨腔内部粉体输运过程，采用Mixture多相流模型和雷诺应力方程涡黏模型对磨腔模型的典型气固输运耦合区进行了数值模拟分析。分析结果表明：受到磨辊和磨盘旋转的影响，磨腔粉体输运流场具有较强的三维旋转两相流特性，粉体与气体两相流流场呈现局部不对称性和十分活跃的湍流脉动;磨盘与磨辊交互影响区流场存在剧烈的湍涡现象,进一步揭示了流场边界对湍流运动的影响情况;受到磨盘与磨腔壁面交互区域空间减小的影响，磨盘与磨腔交互区的纵向高位区形成了高速流场，有利于粉体输运;整个流场呈现近壁面湍流平均速度线性变化的壁面律特点。

SJ-2/2型遥控跑车索道及其应用研究

罗才英, 冯建祥, 景林

2010, 21(21): 2564-2568.

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针对YP2.5-A型遥控跑车存在结构复杂、体大笨重、运行速度慢、适用范围窄、造价高等问题，在生产性试验基础上，设计出了改进型的YP-2型遥控跑车。分析了YP-2型遥控跑车、JSD3-2型绞盘机的结构和性能参数，从技术可靠、经济合理的角度，提出SJ-2/2型遥控跑车索道在林业集运材作业中的应用条件。SJ-2/2型遥控跑车索道与传统缆索吊车相比，具有索系简单、安装与拆卸方便、操作容易且自动化程度高、技术先进、生产效率高、营运成本低、经济效益显著的特点。

一种三次均匀B样条曲线的轨迹规划方法

毛征宇, 刘中坚

2010, 21(21): 2569-2572,2577.

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针对复杂曲线的数控加工，提出一种新的插补方法。首先采用一种三次B样条曲线的重叠拼接算法实时地对复杂曲线进行拟合，进而综合弓高误差、速度和加速度等因素，给出具有自适应调整能力的插补步长确定算法，该算法在提高轮廓加工精度的同时，可减小加工过程中的冲击。最后，对插补周期内节点的轨迹进行了规划，以确保运动轨迹满足速度、加速度以及加加速度的平滑约束条件。仿真实验结果表明，该方法在实时插补过程中，可以保证复杂曲线插补加工的高速与高精度，且具有很好的速度、加速度以及加加速度平滑性。

SiC颗粒增强铝基复合材料的超声振动钻削试验研究

许幸新, 张晓辉, 刘传绍, 赵波

2010, 21(21): 2573-2577.

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在分析振动切削基本原理的基础上，采用了超声振动钻削的方法对金属基复合材料进行孔加工。借助自行研制的超声钻削设备，通过使用不同材质的硬质合金麻花钻，对两种不同含量的SiC颗粒增强铝基复合材料进行了普通钻削与超声振动钻削的对比试验。从复合材料的破碎形式、超声振动钻削力、钻头磨损以及孔的加工质量等4个方面对超声振动钻削复合材料的特性进行了研究。结果表明，轴向超声振动钻削能够提高入钻的定位精度及孔的表面质量，有效地改善钻头横刃的磨损，同时，钻削扭矩较普通钻削降低约30%。

飞机工装制造执行系统的设计与实现

杜辉, 叶文华, 楼佩煌

2010, 21(21): 2578-2583.

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针对飞机工艺装备制造水平低下、信息化程度不高的问题，设计开发了飞机工装制造执行系统(MES-AT)。详细介绍了MES-AT的主要功能模块和系统结构体系，重点阐述了基于CBR和MRPⅡ的生产计划编制、免疫遗传混合算法的模糊调度以及生产信息共享模型等关键方法。在某航空企业工装公司的应用表明，MES-AT增强了车间的执行能力，提高了企业的管理效率。

组件化的装配生产线快速设计

张顺琦, 秦现生, 邓瑞君, 白晶

2010, 21(21): 2584-2589.

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为了实现快速低成本的装配线设计与制造，在模块化的基础上引入组件的概念，提出了一种组件化的设计方法，并用于装配生产线的快速定制设计与制造中。对组件、组件实例、组件化和组态进行了定义，给出了组件化设计的方法和流程。通过元素识别、元素聚类、元素集概括抽象实现了系统的组件化并建立了组件库;提出了生产线快速定制设计的组态法则，构造了组态成套方程，并给出了组件实例化的过程。结合某装配线的设计与制造，进行了应用验证。实践结果表明，采用组件化设计方法，装配线的开发周期和效率均得到了显著提高。

培育竞争优势的产品族规划理论与方法研究

王志亮, 马银忠, 耿烽

2010, 21(21): 2589-2594.

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提出了产品的族竞争思想，并理论证明了关于产品族竞争的论点：产品族成员的种类数量越多，越能提高产品族竞争能力;

确定定制属性的最佳取值可最大程度地减小产品定制偏差。建立了培育族竞争优势的产品族定制规划客户价值模型，并借助所提出的反映族竞争思想的定制规划扩展质量屋，给出了产品族及成员的客户价值计算方法;各产品族（成员）之间的客户价值竞争差距分析可使企业识别竞争优势或劣势所在，由此给出产品族成员属性取值调整的决策原则。实例验证了理论与方法的正确性和有效性。

基于服务水平约束的可控提前期批量敏感的两级库存优化模型

丑文亚, 单汨源, 李果

2010, 21(21): 2595-2602.

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研究了基于服务水平约束的提前期内需求分布函数未知和可控提前期对订货批量敏感条件下的两级库存优化问题。首先建立了该问题的基本模型，在相关分析基础上采用Minimax方法将原问题的求解进行了有效转化，进而分析了服务水平约束对订货批量决策和生产批量决策的影响，给出了最优订货批量和生产批量解的范围。根据最优订货批量和生产批量解的范围，给出了转化后问题的求解算法和步骤。在数例分析中，应用上述方法求出了两级库存的最优解，并分析了服务水平和安全因子对两级库存最优值的影响和作用。结果显示，在服务水平和安全因子的双重约束下，两级库存成本最优值受服务水平和安全因子两者中设置要求较高者的约束。

基于元胞自动机的大型零件生产车间动态柔性调度仿真建模

陈勇, 阮幸聪, 鲁建厦

2010, 21(21): 2603-2609.

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针对供应链上大型零件生产车间的特点，建立了基于元胞自动机的动态柔性调度仿真模型。将实际车间调度抽象成由工位、缓存、工件及作业调度规则构成的系统。工位和缓存为模型网络空间的固定格点，工件为移动粒子，作业调度规则为一系列模型状态演化规则，包括工位选择规则、工件排序规则、任务触发规则。设计各规则的程序图，以一算例说明模型演化过程中元胞及粒子的状态属性值的变化过程。针对某大型发电机零件生产车间的动态柔性调度问题，利用元胞自动机模型进行仿真，对比实际方案，仿真得到的方案更优，从而验证了基于元胞自动机的仿真建模是一种处理大型零件生产车间动态柔性调度问题的有效方法。

多相关子系统输入中输入的相干性分析

安木金, 李舜酩, 张袁元, 刘建娅

2010, 21(21): 2609-2613.

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建立了子系统输入单输出系统模型，分析了两相关子系统输入单输出系统中各级输入之间的相关关系，给出了集合平均的输入关系式。在此基础上推导了多相关子系统输入各级输入之间的相关关系和集合平均输入模型。利用集合平均法使相干分析由子系统有序输入变为无序输入，得出了合乎实际的模型，为进一步分析子系统各级输入对单输出的贡献大小创造了条件。最后给出了某汽车振动试验数据的处理结果，对理论分析进行了验证。

基于多信息融合的油液品质评价方法及其实现

刘健, 吴雄喜, 计时鸣

2010, 21(21): 2614-2618.

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提出了多传感器信息融合的油液品质评价方法，建立了基于该信息融合技术的二级融合模型，发展了基于神经网络模型的油液品质评价模型。该模型充分利用多源信息，对油液品质进行综合评价，并给出了一组基于信息融合实现油液品质评价的神经网络训练过程及其结果。研究实例表明，基于多信息融合的评价模型对4种油样的预测结果与实际结果是一致的，运行过程的实测值和趋势预测值的对比结果也证明了油液品质评价模型的正确性。提出的多信息融合技术的油品质量评价方法提高了评价准确率，降低了对工程技术人员分析经验的依赖性。

MoSi₂的高温摩擦磨损性能及磨损率预测

胡小平, 黄之初, 张厚安, 颜建辉

2010, 21(21): 2619-2623.

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以Al₂O₃陶瓷材料为对摩件，采用销-盘式高温磨损试验机，考察了单一因素（温度、载荷和转速）变化时MoSi₂材料的摩擦因数和磨损率。研究了温度、载荷及转速交叉变化下MoSi₂材料磨损率的神经网络预测，建立了具有学习率自适应和附加二次动量项的BP神经网络预测模型，并给出了神经网络的训练过程。神经网络预测结果和实际测试结果表明，预测误差控制在3%以内，BP神经网络具有较高的预测精度，可以满足MoSi₂磨损率的预测需要。

等效拉深筋精细数值化模型与起皱模拟应用

张华

2010, 21(21): 2624-2627.

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提出一种等效拉深筋精细数值化模型。根据拉深筋与弹簧的作用效果相似的特点，在板料冲压成形动力显式算法中采用弹簧单元处理等效拉深筋模型，实时、同步地反映等效拉深筋模型的被动作用效果，能更准确地模拟冲压成形过程中板料的流动规律。实际汽车覆盖件实验结果表明，等效拉深筋精细数值化模型能够准确模拟拉延成形过程中局部起皱的产生、发展和最终起皱的形貌。

基于遗传蚁群融合算法的超弹性材料参数识别

陈少伟, 成艾国, 胡朝辉, 何智成

2010, 21(21): 2627-2631.

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引入一种新的基于遗传蚁群融合算法的优化策略，构造超弹性材料的本构模型来分析反向问题，同时采用最小二乘法使仿真计算值和目标值之间的差值最小。该算法融合蚁群算法(ACA)的特点与遗传算法(GA)的交叉、变异进化策略，改善了解空间搜索的全局性。将该算法与GA进行了比较，结果显示该算法具有较好的优化精度。算例的最终结果也显示该算法在实际工程应用中具备一定的实用性。

新型砂轮研究进展及其展望

邓朝晖, 伍俏平, 张高峰, 张璧

2010, 21(21): 2632-2638,2645.

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磨削加工技术是制造技术中的重要领域，是实现精密加工、超精密加工中最有效、应用最广的工艺技术。砂轮是磨削加工技术中使用最为广泛的加工工具，但传统砂轮存在磨粒容易脱落、磨削比能高、法向力与切向力之比大、需要定期修锐、加工塑性金属材料时容易堵塞等问题。探讨了砂轮的最新研究进展和研究成果，分析了单层钎焊砂轮、纤维砂轮、开槽砂轮、柔性砂轮、多孔砂轮以及磨粒有序化砂轮等新型砂轮的结构特点和不足，并对砂轮的研究发展进行了展望。

工程陶瓷微缺陷无损检测技术的研究进展

田欣利, 王健全, 但伟, 杨俊飞, 郭昉, 张保国

2010, 21(21): 2639-2645.

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工程陶瓷材料具有优良的综合性能,加工损伤和本征缺陷临界尺寸很小，对坯料和制品进行无损检测是保证质量和可靠性的重要措施。根据研究和应用现状对工程陶瓷材料表面/亚表面及内部缺陷检测技术进行综述。介绍了常规的液体渗透检测、超声检测和射线检测技术，对几种非常具有发展潜力的无损检测方法进行了阐述和评价。适用于工程陶瓷材料的无损检测方法有很多，但受当前经济和技术条件制约，高效、可靠和智能化的缺陷检测技术仍需重点突破。

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