中国机械工程

邵兵, 吴洪涛, 程世利, 俞水强

2010, 21(03): 253-257.

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采用李群李代数符号描述了含主被动关节机器人的动力学分析和控制问题。首先用李群李代数描述了机器人的反向动力学，然后将牛顿－欧拉方法和铰接体惯量方法结合起来，给出了含主被动关节的机器人动力学解决方法。利用动力学方法得到的结果，采用计算力矩控制方法进行仿真，并与PID控制方法的仿真结果进行比较，验证了计算力矩方法的较好的性能特征。

冗余驱动盾构机推进系统机液耦合模型及载荷特性分析

丁晟, 余海东, 王皓

2010, 21(03): 258-262,309.

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针对某型盾构机推进系统分别建立了考虑冗余驱动的机械系统动力学模型和单组液压系统的简化液压模型，在此基础上建立了盾构机整个推进系统的机液耦合模型，给出基于外载-减压阀阀口开度关系的系统状态判定方法。在MATLAB/Simulink环境下进行数值建模与仿真，分析极端工况下各组推进缸的载荷特性。结果表明，该方法能够有效评价推进系统状态，并可为盾构机异质岩土掘进时驱动力分配的控制提供依据。

产品设计中多冲突问题解决过程研究

韦子辉, 檀润华

2010, 21(03): 263-267.

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在约束理论(TOC)当前实现树(CRT)基础上引入故障树定性定量分析算法，提出面向多冲突问题分析的设计障碍树(DOT)方法。由DOT分析确定核心问题，与发明问题解决理论(TRIZ)中问题解决工具集成，建立多冲突问题解决过程模型。在中药滴丸包装机改进设计中验证了该方法的有效性。

水下管道开孔机的设计

喻重山, 张宏, 赵宏林, 喻开安, 房晓明

2010, 21(03): 268-270.

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研制了水下管道开孔机，介绍了开孔机的组成、主要参数、传动原理和技术方案特点。水下管道开孔机以液压系统为动力，采用传动箱下置、进给系统中设置安全离合器、主轴带有快进和快退功能、差速器检测主轴的进给运动、刻度盘指示和设定开孔深度等设计方案，满足了水下管道开孔作业的要求。通过水下开孔试验，开孔机工作正常，达到了设计的要求。

基于摇杆－转向架机构星球探测车的越障分析

汪丽芳, 余晓流, 汪永明, 高文斌, 王洪光, 王越超

2010, 21(03): 271-274,279.

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以六轮摇杆-转向架结构移动系统为研究对象进行准静力学分析。通过寻找车轮所受摩擦力解空间可行域的方法，对星球探测车越障性能进行研究。单侧前进越障的计算机仿真结果表明，在越障高度及与地面接触角相同的情况下，后轮的越障能力最强，中间轮最差，前轮适中。

一种起飞角连续可变的中子单色器屏蔽装置

高建波, 李峻宏, 李际周, 刘蕴韬, 陈东风

2010, 21(03): 275-279.

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从反应堆辐射防护和中子散射谱仪应用角度出发，利用电磁铁定位技术和计算机自动化控制技术，设计加工了一种起飞角连续可变的中子单色器屏蔽装置。该装置通过特定的转动流程，实现了起飞角在40°~110°范围内连续可变，同时满足了单色器周围的辐射屏蔽要求，降低了实验本底和对人体的辐射伤害。

高方平筛结构断裂及若干因素影响分析

邱明, 廖振强, 焦卫东, 樊黎霞

2010, 21(03): 280-285.

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对高方平筛运转过程中筛箱短横梁的断裂现象及产生断裂的若干影响因素进行研究。以筛体框架和悬吊系统为研究对象，采用有限元方法进行了结构动力学建模和瞬态响应分析。根据有限元分析结果与实验数据的对比，对有限元模型及边界条件进行了修正。计算结果显示，结构中应力响应最大值发生在筛箱短横梁处，与结构实际断裂位置一致。进一步计算并分析了偏重块的质量、转速和偏心距、短横梁矩形截面尺寸与壁厚、水平和垂直压紧力等因素对3个较危险位置最大应力的影响规律，所得结果可为高方平筛结构改进和动态优化设计提供参考。

磁粉夹持系统磁场的有限元分析

唐建宁, 周燕飞

2010, 21(03): 285-288.

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针对不宜采用普通压板夹持的零件，提出了一种通过磁粉传递夹持力夹持工件的设计方案。使用有限元方法对磁粉夹持系统进行二维建模，定性地分析了磁粉填充区域内磁场的分布以及不同磁粉填充参数对磁场分布的影响，并通过实验测试验证了采用二维磁场建模和计算的合理性。结果表明，极大多数的磁力线经过磁粉形成闭合回路；在同等的电流激励下，磁感应强度随着磁粉填充高度的增大而明显降低，却随着磁粉填充长度的增大而增大。结论对磁粉填充参数的合理选择具有指导意义。

磁悬浮轴承数字控制器故障诊断与处理

纪历, 徐龙祥, 唐文斌

2010, 21(03): 289-295.

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对磁悬浮轴承数字控制器的可靠性进行了研究，根据磁悬浮轴承数字控制器的特点与结构，将其分为DSP芯片以及信号输入通道、信号输出通道三个部分，分析了每个部分可能发生的故障类型，针对不同的故障类型研究了相应的故障诊断与处理方法，并以美国TI公司的浮点DSP芯片TMS320VC33为核心研制了高可靠磁悬浮轴承数字控制器。应用该数字控制器在五自由度磁悬浮轴承系统上进行了可靠性验证试验，试验中，当转子处于30 000r/min的高转速下手动复位DSP芯片以模拟其发生故障，控制器能够在100μs内判断出故障并切换到备用DSP芯片，在整个故障处理过程中磁悬浮轴承系统保持稳定。同样，在转子处于30 000r/min的高转速下任意切断单个或多个信号传输通道，控制器能在20μs内判断出故障通道并切换到备用通道，且整个切换过程对转子状态没有任何影响。

生产车间混合式控制结构模型和协商机制研究

王世进, 段永瑞

2010, 21(03): 296-302.

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为了提高车间控制系统的柔性、开放性和全局优化性能，在分析现有车间控制体系结构的基础上，融合Agent技术，提出了一种适应性混合式车间控制系统体系结构模型。该模型利用递阶结构将控制功能设计成系统优化Agent、单元协调Agent和单实体Agent三层结构，并允许同层Agent及上下层Agent之间的协商。为了进一步提高协商效率，集成分布式协商和全局控制，设计了基于招投标机制和示例学习方法的协商机制，详细分析了包括时间约束算法和基于示例的学习方法的协商机制核心算法。在JADE(Java Agent development framework)平台上构建了原型系统。

一种求解作业车间调度问题的文化遗传算法

王伟玲, 李铁克, 施灿涛

2010, 21(03): 303-309.

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针对传统遗传算法缺乏有效指导，容易陷入局部极值的缺点，提出了以一种采用种群空间和信仰空间的双层进化结构进行寻优的作业车间调度算法。该算法针对调度问题的特点，以遗传算法为主群体空间，利用优良调度方案的知识信息构成信仰空间。为充分利用父代个体的优良特征加速收敛，算法采取不同的策略在主群体空间中指导遗传操作，在选择操作中引入k近邻法的思想进行动态学习，在变异操作中通过选择合适的变异点进行邻域搜索变异。典型算例的仿真实验与分析表明，算法在计算效率和求解质量上均具有较好的效果。

大流量电液换向阀的动态特性试验与仿真研究

高成国, 林慕义

2010, 21(03): 310-313.

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针对大流量电液换向阀主阀在冲击载荷作用下的断裂失效问题，在对其结构和性能分析的基础上，建立了二位三通电液换向阀开闭过程的动态特性数学模型，对电液换向阀的动态特性进行了试验和仿真分析。根据分析结果，运用能量法对冲击载荷进行了定量分析，得到了主阀各个工作阶段的最大冲击应力，为研究主阀零件在多冲载荷下的变形及失效，提高阀的使用寿命和安全性提供了依据。

基于一种改进聚类算法的雷达导引头产品功能模块划分方法研究

毛雨辉

2010, 21(03): 314-319.

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提出了我国飞航导弹雷达导引头产品的系列化和快速设计的要求，指出导引头产品的模块化设计是实现该要求的重要手段；采用一种改进的聚类算法来实现导引头产品功能模块的划分，该算法是将划分方法中的k-平均算法结合导引头设计的实际过程进行改进，形成k-最短距离算法；给出了雷达导引头产品功能模块间的相异度评价准则。以雷达导引头的目标跟踪模块为例验证了该算法的正确性和实用性。

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基于EPC规范的车间层多源信息集成技术

王东强, 鄢萍, 刘飞, 任凡

2010, 21(03): 319-324,377.

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构造了一种基于产品电子代码规范的车间层多源信息智能集成的系统模型,实现了车间设备数据、人力资源、生产物流等多源制造信息与上层应用系统之间的无缝交互与集成。论述了该模型实现车间层与企业内部、外部系统的信息集成的层次结构及数据流程，介绍了其多源信息格式定义及数据交互模式设计。应用案例研究表明，该系统模型在支持车间快速响应能力提升、实施网络化制造和制造业信息化向车间底层的深化等方面具有广阔的应用前景。

评定空间直线度误差的3DLSA算法研究

胡仲勋, 杨旭静, 金湘中

2010, 21(03): 325-329.

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为了有效地评定空间直线度误差，并得出正确度较高的误差值,运用几何学、误差理论和最优化原理，参照相关国家标准,提出了评定空间直线度误差的三维最小二乘算法（3DLSA），推导了3DLSA算法的数学模型,实现了空间直线的三维拟合。按该算法编制程序进行了数字实验。实验结果表明,3DLSA算法是一种有效的算法，在空间直线度误差评定中，比两端点连线算法、LSM算法及其他多种算法具有更好的鲁棒性和更高的正确度。 

双臂空间机器人基于高斯型函数的姿态、关节运动模糊自适应补偿控制

梁捷, 陈力

2010, 21(03): 330-336.

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讨论了载体姿态受控、位置不受控情况下，具有未知载荷参数的漂浮基双臂空间机器人系统关节运动的控制问题。利用拉格朗日方法并结合系统动量守恒关系，分析、建立了漂浮基双臂空间机器人完全能控形式的系统动力学方程。以此为基础，针对双臂空间机器人2个末端爪手所持载荷参数未知的情况，设计了一种基于标称计算力矩控制器附加模糊自适应补偿控制器的复合控制方案，即通过模糊自适应补偿控制器来弥补系统参数未知对标称计算力矩控制器控制精度的影响，以确保存在未知系统参数情况下整个闭环控制系统的渐近稳定性。该控制方案能够有效地控制漂浮基双臂空间机器人的载体姿态及机械臂关节协调地完成期望的轨迹运动，并具有不需要反馈和测量双臂空间机器人载体的位置、移动速度、移动加速度，同时也不要求系统动力学方程关于系统惯性参数呈线性函数关系的显著优点。通过系统数值仿真证实了该方案的有效性。

脊状表面的准LIGA成形技术及其减阻试验研究

胡海豹, 黄桥高, 蒋雄, 宋保维, 潘光

2010, 21(03): 336-339.

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为了研究脊状表面的减阻特性，利用准LIGA成形技术在铝合金表面加工了两种不同尺寸的矩形脊状结构。在准LIGA成形技术中，以波长为300~400μm紫外光作为曝光光源，再通过显影、表面活化、微电铸及去胶工艺得到脊状表面。在低速风洞中对制备的脊状表面进行流场测试，获得了其湍流边界层内流动参数的分布情况。试验结果表明，脊状表面改变了边界层内的流场结构，抑制了湍流脉动，降低了湍流度，达到了减阻效果。同时，利用准LIGA成形技术制备脊状表面的方法是可行的。

超细晶粒镍药型罩的精密电铸试验研究

雷卫宁, 朱增伟, 陶钢

2010, 21(03): 340-343.

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针对新型破甲聚能试验装置，分析了其核心部件药型罩的电铸过程中的电场分布。采取超窄脉宽电源和阴极旋转的方式，像形阳极、阴极电场局部屏蔽和去泡等辅助工艺措施，制备出高纯度、超细晶粒电铸镍药型罩。采用X射线等现代检测方法对电铸药型罩进行了检测，结果表明，药型罩含镍量不小于999%，电铸层晶粒尺寸小于100nm，且组织致密。晶体以细小的等轴-柱状晶方式生长，并存在明显的择优生长取向。电铸镍药型罩头部速度超过10km/s，射流的凝聚性和均匀性非常好，为提高破甲侵彻性能提供了保证。

基于摩擦功原理的高副滑动磨损的研究

章易程, 田红旗, 唐进元, 李蔚, 林英豪, 陈广

2010, 21(03): 344-347.

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针对现有的摩擦磨损计算公式不能全面反映磨损机理的问题，根据摩擦功原理，推导了基于磨损功的高副滑动磨损计算公式；在考虑刚度变化将引起齿间载荷动态变化的情况下，进行了机车齿轮副磨损的计算仿真分析，计算结果与实际磨损情况相符。研究表明，该公式为滑动摩擦副磨损计算提供了一种原理清晰、使用简便的新方法，为齿轮副与凸轮副等复杂曲面的高副磨损状态评估提供了可靠依据。

水轮发电机转子非线性电磁振动的幅频特性

徐进友, 刘建平, 宋轶民, 王世宇

2010, 21(03): 348-351.

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分析了非线性电磁力和机械不平衡力对水轮发电机转子动态特性的影响。采用解析方法得到了偏心转子的非线性电磁力，建立了动态偏心条件下转子的机电耦联动力学方程。采用复变函数将系统的动力学方程简化，利用谐波平衡法分析了系统的稳态解，得到了系统的幅频响应。结果表明，动态偏心条件下水轮发电机转子的电磁振动呈现非线性特征，幅频曲线在一定条件下将出现跳跃现象，系统呈现明显的软特性。

高强度钢板非弹性回复行为实验研究

余海燕, 高云凯

2010, 21(03): 351-354.

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通过在不同塑性应变水平下的加载-卸载实验，对TRIP600和H220BD两种高强度钢板卸载后的应变回复行为及其随塑性应变的变化规律进行了详细的分析，并建立了弹性模量计算模型。结果表明：高强度钢板卸载后产生的应变回复由弹性部分和非弹性部分组成，其中非弹性应变回复所占比例在塑性应变为02时可达20%；弹性模量随着应变的增大而下降，且下降幅度逐渐减小，当应变增大到一定水平时弹性模量趋于一个稳定值。

疲劳寿命影响因素的试验研究

李莉, 谢里阳, 何雪浤, 赵晋芳

2010, 21(03): 355-358.

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考虑应力集中、表面加工及尺寸三方面影响因素设计10种疲劳试样，进行拉压疲劳试验，得到了不同形式试样的疲劳寿命。应用三参数Weibull分布描述了疲劳寿命分布的特性。试验结果分析表明：同时存在应力集中和表面加工影响的零件，应力集中对疲劳寿命的影响起主导作用；对于缺口试件，纯粹意义上的尺寸效应是不起作用的，危险点周围材料的应力梯度是造成尺寸效应的关键。

金属棒料精密下料新工艺及实验研究

唐勇, 赵升吨, 王振伟

2010, 21(03): 359-363.

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提出了一种能获得高质量断面的金属棒料下料新工艺——旋转锻打疲劳下料技术，探讨了旋转锻打疲劳下料技术的机理，描述了旋转锻打疲劳下料新工艺的实验情况, 展示了成功的实验结果，还根据下料断面特点提出一种新的断面质量评价方法。实践证明，研制的新型旋转锻打疲劳下料机能对不同直径的不同材料进行快速精密下料，下料后的形态能完全满足精密塑性加工要求，能直接进行下一步工序加工。

路面时域波形室内再现方法研究

汪斌, 过学迅, 徐占, 李孟良, 杨波

2010, 21(03): 364-367.

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利用国产四通道道路模拟试验系统对路面时域波形的再现进行了研究，介绍了通过谐波叠加法重构路面不平度，利用H1算法进行系统频响特性识别、目标信号的迭代及迭代质量的评价等问题。以标准路面谱作为激励进行实车验证，迭代后各个车轮处的位移响应误差均在5%以内，该结果能够满足室内疲劳、可靠性等试验的需要。

基于DOE技术的微型汽车前轮定位参数设计

任凯, 王军杰, 吴德宏

2010, 21(03): 368-372.

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针对DOE技术在微型汽车前轮定位参数设计中的作用，提出了将正交设计理论与ADAMS中的DOE技术相结合的方法。建立了参数化的前悬架系统模型，采用了一种控制典型工况下前轮定位角度值与理想值偏差的优化目标函数，利用正交设计方法对前轮定位参数进行了优化设计。通过优化前后的结果对比，验证了该方法的先进性和有效性。

基于道路模拟的摩托车动力学建模与仿真

邹喜红, 石晓辉, 施全, 肖顺利

2010, 21(03): 372-377.

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基于道路模拟试验激励和约束方式，建立了摩托车五自由度人-车多体动力学模型，应用拉格朗日方程建立了系统运动微分方程和状态方程。通过对海南试验场采集的道路载荷谱进行室内模拟迭代，得到了某摩托车道路模拟激励信号。以该激励信号为输入，编制MATLAB程序对摩托车进行了动力学仿真，并借助道路模拟试验机进行了试验验证。结果表明，结合道路模拟和计算机仿真能对摩托车动力学性能进行准确分析和预测。

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