中国机械工程

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2011, 22(11): 0.

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T-S模糊故障树重要度分析方法

姚成玉1, 张荧驿1, 王旭峰2, 陈东宁3

2011, 22(11): 1261-1268.

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传统部件重要度分析方法建立在布尔逻辑门的基础上，需要精确已知部件之间的联系，并且不能全面考虑部件所有状态及部件之间的联系对多状态系统可靠性的影响。针对上述问题，首先通过给出传统二态、多态逻辑门的T-S门规则形式，验证了T-S模糊故障树分析方法的可行性，进而将传统二态和多态部件重要度分析方法推广到T-S模糊故障树中，提出了T-S重要度概念及其计算方法，包括T-S结构、概率及关键重要度。然后，与传统部件重要度分析方法进行算例对比与分析，验证方法的可行性。最后，给出了液压系统T-S模糊故障树分析及其重要度计算实例。

基于贝叶斯网络的平面磨削状态智能监测技术研究

林峰1, 焦慧锋2, 傅建中2

2011, 22(11): 1269-1273.

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为解决平面磨削过程中工件表面粗糙度预测和砂轮钝化监测困难的问题，利用贝叶斯网络建立了平面磨削状态智能监测模型。该模型在获取系统磨削用量和工件材料的基础上，在线提取磨削声发射信号的峭度系数，可以有效预测工件粗糙度和识别砂轮钝化状态，为数控系统调节加工参数提供参考。该模型在平面磨床的磨削监测试验中取得了良好的效果。

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大理石机床床身对主轴箱温度场分布的影响研究

徐宏伟, 张广鹏, 黄玉美, 陈庆涛

2011, 22(11): 1274-1278.

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通过对45钢和大理石试件之间接触以及45钢和铸铁HT250之间接触的热传导温度场进行实验测试，得到了相应的瞬态及稳态温度场分布数据。通过对不同材料接触的稳态温度实验数据进行分析，计算了不同载荷作用下相应的接触热阻。通过分析，说明了大理石材料机床床身的数控机床相对于铸铁材料机床床身的数控机床，其主轴箱可能产生的温度场分布变化。研究结果为大理石材料床身的数控机床设计提供了建设性的参考意见。

水下螺栓组连接引入装置动力学仿真及试验研究

王立权1, 王才东1, 赵冬岩2, 曹为2, 郭军辉1

2011, 22(11): 1278-1283.

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为解决水下石油管道法兰连接机具20个螺栓同时引入螺母的难题，根据水下管道法兰连接机具作业需求，设计了螺栓引入装置，通过设置弹簧、尼龙导向套和橡胶支撑环，保证螺栓可靠地引入螺母。针对水下作业环境，建立了螺栓引入螺母碰撞过程的数学模型。运用ADAMS动力学仿真软件，建立螺栓引入装置系统多体动力学模型，并对其作业过程进行动力学仿真，得到了螺栓引入螺母过程的速度、位移曲线，为机具的实际作业运动控制提供依据。碰撞过程的仿真结果表明，单组螺栓与螺母的碰撞力为173.9N，弹簧最大压缩量为5.1mm，满足系统设计要求。在螺栓引入装置试验样机上进行螺栓引入试验，结果表明螺栓能成功引入螺母，验证了螺栓引入装置结构设计的合理性。

微小旋转型超声电机瞬态特性测试及机械特性估计方法

陈如娟, 陈超, 宋小刚

2011, 22(11): 1284-1288.

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提出了一种直径10mm的微小旋转型行波超声电机的结构设计方案,并加工制造了样机。针对该电机具有毫秒级的响应特性和较小输出力矩的特点，提出通过分析瞬态过程的动力学特性来估计电机负载能力的方法。利用光电编码器、NI采集卡及虚拟仪器软件组成的信号采集系统，对该微型超声电机进行了瞬态特性实验，获得了电机转速、启动及关断时间。对电机瞬态特性的实验数据进行了分析，并计算得到了电机的力矩特性。最后，通过与采用测功机得到的电机机械特性数据进行对比，验证了该方法的有效性。

一种小型电阻应变式三维力传感器的仿真设计

吴强, 俞志伟, 吉爱红, 戴振东

2011, 22(11): 1288-1293.

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研制了一种小型电阻应变式三维力传感器，其弹性体由主弹性体和附加弹性体组成，主弹性体上开有若干槽孔，电阻应变片贴于附加弹性体上，而附加弹性体与主弹性体通过物理方式连接。采用有限元方法进行仿真分析，将弹性体的位移变化转变成应变片的应变量，利用静力不同时应变不同的原理分析了弹性体的解耦性能。有限元分析计算和静力实验结果表明，所研制的传感器具有较高的灵敏度，并能够较好地消除各维间的耦合。

转炉煤气回收液压伺服系统性能分析

李新有, 刘玉, 柏, 峰, 邓晓林

2011, 22(11): 1294-1297.

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分析了转炉煤气回收新OG系统中环缝洗涤器液压伺服系统的控制原理和系统性能,采用机理建模方法建立了环缝洗涤器液压伺服系统的数学模型。针对某钢厂120t转炉煤气回收系统，对环缝洗涤器液压伺服系统的动静态性能进行了模拟仿真分析。对调试现场的环缝洗涤器进行了实际测试，现场测试数据表明，仿真结果与实测数据基本一致,表明仿真模型满足工程实际要求,从而为环缝洗涤器液压伺服系统的设计和维护提供了理论支持。

多连杆高速压力机运动学分析

鹿新建1, 朱思洪1, 何光军2, 季亚2, 张莹1

2011, 22(11): 1297-1301.

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建立了一种多连杆高速压力机的运动学分析模型,利用MATLAB编写了相应的计算程序，并以某研发中的多连杆高速压力机为例进行了实例计算。计算结果表明：该型多连杆高速压力机在下死点附近速度较低、加速度较小,该运动特性有利于减小冲裁过程中产生的振动并降低噪声，提高下死点的精度。

基于摄像头自动跟踪定位的疲劳裂纹在线测量方法研究

周见行, 高红俐, 齐子诚, 钱华荣

2011, 22(11): 1302-1306,1336.

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提出了一种基于摄像头自动跟踪定位的疲劳裂纹在线测量方法，该方法主要包括图像法裂纹在线测量算法和摄像头跟踪定位运动控制技术。基于摄像头自动跟踪方法的最大裂纹长度测量误差为0.076mm，基于摄像头固定方法的最大裂纹长度测量误差为0.148mm。试验结果表明，该方法对提高裂纹测量精度具有显著效果。

基于遗传算法的模具制造网格服务配置研究

王毅1, 2, 王宗忠2, 陈庆新2, 毛宁2

2011, 22(11): 1307-1311,1317.

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从制造项目的实际需求出发，在考虑制造网格中在制品物流的情况下，研究了制造网格环境中服务的优化配置问题，并提出了一种两阶段服务配置方法。首先根据项目任务的时间窗进行了任务候选服务节点集合的搜索匹配，进而使用了遗传算法进行服务的优化配置。在遗传算法中，采用了基于服务节点的染色体编码方法，并设计了染色体生成、选择、交叉、变异的操作算法。最后进行了实例验证，得到了较为满意的配置结果。

质量屋中基于互反偏好信息的顾客需求分析方法

李延来1, 雒兴刚1, 韩毅2

2011, 22(11): 1312-1317.

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为了以经济和高效的方式实现顾客需求满意度的改进目标，提出了产品规划质量屋中基于互反偏好信息的顾客需求综合重要度确定方法。在该方法中，首先根据本企业及竞争对手产品的互反偏好信息和各项顾客需求的竞争性评价，利用偏差最小的原理建立对应于每一个顾客的、确定顾客需求竞争性重要度的优化模型，通过拉格朗日函数来求解这些优化模型，进而确定产品规划质量屋中的顾客需求竞争性重要度;其次，利用比例标度法和层次分析法的集成方法，确定改进后的产品对满足顾客需求的提高程度;最后，利用层次分析法对顾客需求的基本重要度、顾客需求的竞争性重要度和改进后的产品对满足顾客需求的提高程度进行合成以确定顾客需求的综合重要度。以某企业彩色电视机的产品设计为实例,说明方法的应用。

陶瓷企业能量流模型及分析方法研究

陶雪飞, 尹久, 曹华军, 刘飞

2011, 22(11): 1318-1322.

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基于过程系统“三环节”能量结构模型建立了一种适用于陶瓷企业的能量结构模型，并根据能源消耗分散等特点建立了典型陶瓷企业能量流向图，以支持陶瓷企业生产过程各环节的能耗状况分析。研究了陶瓷生产系统能量特性，建立了一种陶瓷企业生产设备的能量利用率综合分析方法。研究和总结了陶瓷企业节能策略，为节能提供参考。

基于小波包分析的隔膜泵故障状态混沌特性研究

史丽晨, 段志善

2011, 22(11): 1323-1326.

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针对往复式活塞隔膜泵的不同典型故障，将小波包重构技术和混沌理论相结合，分别计算了不同状况时系统的最大Lyapunov指数，定义了最大Lyapunov指数增长率并将其作为特征参数。研究结果表明：动力端不同磨损处的最大Lyapunov指数处于不同的数量级;隔膜泵磨损故障的特征频带是高频段，而压力波动的特征频段是中低频段。

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基于网络的具有在机监测与智能维护的可重构数控系统技术

王太勇1, 丁彦玉1, 韩志国2, 刘振忠1, 邵明堃1

2011, 22(11): 1327-1332.

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构建了一个基于网络的可监控数控系统。为适应开放式数控系统的发展趋势，构建了一个四层次的开放式系统架构模型，该模型可满足功能结构调整与后续功能扩展的需求;为实现数控系统的功能集成、机床运行状态的监测与加工质量的实时获取以及免二次装卡的需求，建立了基于嵌入式监测单元与在机质量检测单元的数控系统原型。在分析机床监测发展现状的基础上，组建了基于DSP+ARM架构的嵌入式监测单元，该单元可进行机床运行状态的实时监测，并通过现场总线方式与数控系统实现无缝连接，还可依据监测目标的改变与需求进行柔性化的软硬件配置;利用开放式架构，嵌入质量检测单元，可实现被加工工件几何信息的在机获取。研究结果为数控装备维护与系统功能集成提供了一种可行的方案。 

基于PSO_LSSVM的抽油机电动机扭矩软测量建模

陈祯, 黄安贻

2011, 22(11): 1333-1336.

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提出了一种新的基于粒子群优化的最小二乘支持向量机(PSO_LSSVM)模型的抽油机电动机扭矩软测量方法,该方法利用粒子群算法取代以往惯用的交叉验证法来进行模型参数的优化,从而避免了参数选择时的盲目性,提高了效率。仿真验证证明，基于PSO_LSSVM的抽油机电动机扭矩软测量模型能够有效地克服传统测量方法的不足，并获得较理想的测量精度和速度,具有小样本学习能力强和计算简单的优点。 

整体叶盘扭曲通道电解加工电极运动轨迹切向恒速分析

徐庆, 朱荻, 徐正扬, 曲宁松

2011, 22(11): 1337-1340,1351.

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为保证整体叶盘扭曲通道电解加工的顺利进行，提出了工具电极相对于工件的运动在全程中保持切向恒速的加工方式。建立了曲面段中工具电极和工件运动的数学模型，分析了工具电极和工件的速度匹配方式。阐述了单向恒速和切向恒速两种运动方式对加工稳定性的影响：采用工具电极在加工过程中单向恒速的方式，加工间隙和加工电流波动较大，导致加工过程不稳定并使加工精度降低;而工具电极切向恒速的运动方式使加工间隙稳定，有助于扭曲通道电解加工的顺利进行。为了验证切向恒速运动方式的合理性，进行了工艺试验研究。试验表明，采用单向恒速的运动方式在加工过程中发生了短路现象，而采用切向恒速的运动方式加工过程稳定，加工精度高。

品牌产品造型设计中形态传承的分析与评价

高瞩1, 2, 吉晓民1, 郭魂2, 史丽2

2011, 22(11): 1341-1346.

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提出了产品造型设计形态传承度的概念，阐述了产品形态传承的基本思想，并基于感性工学原理从设计语意的量化上确定了形态传承的判据,提出了形态传承的评价与优化方法。该研究为设计师进行品牌产品造型设计提供了概念生成的理论依据，也为品牌产品造型辅助设计系统的开发奠定了理论基础。

面向零件公差设计的产品质量损失成本模型

赵延明, 刘德顺, 徐小艳, 张俊

2011, 22(11): 1347-1351.

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面向零部件公差设计优化问题，提出一种基于层次分析法的产品质量损失成本模型，该模型克服了常用的田口方法的一些缺点。应用层次分析法通过产品质量特征将零部件公差与产品质量损失联系起来，解决了定量描述零部件公差与产品质量损失之关系问题。采用标准化分段质量损失函数，使得所给出的零件公差对产品质量损失成本的影响关系更加接近于实际，并具有较强的普适性。以微电机零部件公差为例，说明了所提出的产品质量损失成本模型的建模方法。 

基于有限元法的移动2杆柔体机械手动力学仿真

杨玉维, 赵新华, 王收军, 徐进友, 陈炜

2011, 22(11): 1352-1357.

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研究了移动2杆柔体机械手动力学问题。该移动机械手由弹性-阻尼悬架轮式移动载体和2杆柔体机械手组成，并假定移动载体以恒线速度通过不规则路面。综合采用经典有限元法并引入中间单元坐标系和浮动坐标法，以回避由单元刚体运动所导致的弹性构件非零应变，从而精确描述机械手弹性变形与参考运动间的动力学耦合问题。综合利用拉格朗日原理和牛顿-欧拉方程并在笛卡儿坐标系下，以简洁的矩阵、矢量形式构建了该系统的完整动力学模型。采用数值方法给出了该动力学模型正解的仿真结果。通过与刚-柔体模型、刚体模型仿真结果的比较，证实该柔体系统存在动力学耦合现象及构件弹性振动对系统性能有负面影响。

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一种基于线性物理规划和两级集成系统综合方法的多目标多学科优化方法

陶友瑞1, 韩旭2, 姜潮2, 刘迎春1

2011, 22(11): 1357-1361.

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提出一种高效、直观的方法来解决多目标多学科设计优化问题。在该方法中，设计者首先确定线性物理规划中各目标的偏好类型及偏好值，然后利用ε约束法将多目标问题转换成单目标问题，再采用两级系统集成综合方法进行多学科设计优化，得到不同设计优化方案，最后采用线性物理规划评价各设计方案的优劣并得到最优方案。采用该方法对一个工程实例（减速器模型）进行了优化，从5个设计方案中求得了最优设计方案，最优解中的两个目标函数值都在可容忍区间，从而也验证了该方法的有效性。通过该算例也说明该方法具有很好的工程应用价值。

基于速度与频率加权的摩托车舒适性评价

邹喜红, 石晓辉, 施全, 郝建军

2011, 22(11): 1362-1365.

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考虑轮距滤波的情况下，分析了摩托车振动响应与车速之间的关系，并通过大量试验找出了摩托车在碎石路和水泥路上行驶时车速的统计规律。在此基础上，提出了基于速度与频率加权的摩托车舒适性客观评价方法，并对某125摩托车进行了舒适性试验和评价。结果表明，速度和频率加权加速度均方根值是各种车速下频率加权加速度均方根值的综合反映，具有较强的通用性和实用价值。

基于频率加权的整车主动悬架系统控制器降阶研究

黄长喜, 汪洪波

2011, 22(11): 1366-1369.

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建立了整车7自由度主动悬架系统动力学模型。考虑高频动态未建模不确定性和人体对振动的敏感频段等因素，为有效抑制路面干扰，设计了加权广义悬架系统H∞控制器。在此基础上，应用频率加权右互质分解控制器降阶方法对所设计的高阶控制器进行降阶。乘坐舒适性比较和频域仿真分析结果表明，高阶控制器的阶数被较大程度地降低，且降阶悬架闭环控制系统能获得与全阶悬架闭环系统相近似的控制性能。

Galfenol合金应用研究进展

陈定方1, 卢全国2, 梅杰1, 舒亮1, 刘坤1

2011, 22(11): 1370-1378.

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Galfenol合金是一种既有良好的机械性能又具有大磁致伸缩率的新型磁致伸缩材料。介绍了Galfenol合金的性能，分析了目前Galfenol合金各种本征非线性建模方法的特点，认为目前普遍采用磁各向同性的一维建模方法无法揭示和完整描述Galfenol的磁致伸缩行为，考虑材料磁各向异性特性的建模方法是合适和必要的;重点阐述了Galfenol合金在微驱动器、复合悬臂梁、流体传输与控制、微传感器等领域中的应用现状，认为充分发挥Galfenol合金的可加工性，将其制作成各类微动器件所需要的形状，将更具有实用性。

数控机床高性能传动部件控制技术的研究进展

范大鹏, 范世珣, 鲁亚飞, 张连超

2011, 22(11): 1378-1385.

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介绍了高档数控机床工作台、刀具伺服等关键传动部件控制技术的研究进展，主要包括滚珠丝杠的工作行为建模与控制方法、电机直接驱动关键技术、宏微结合驱动与传动新技术以及智能刀具伺服技术等内容。针对以上典型传动控制技术，分别回顾了其发展历程，总结了近年来的主要研究成果，归纳出各自的基本设计思想，讨论了四种传动控制技术的发展趋势以及研究中尚待解决的问题。

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