中国机械工程

尹小琴, 许永根, 马履中, 陈修祥, 龚智强

2010, 21(24): 2899-2903.

摘要 ( )

PDF (3700KB) ( )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

针对中医推拿中振法、按法、揉法、滚法等按摩操作手法,分析要实现这四种按摩手法所需的施力方向和运动自由度。根据其所需自由度,提出总体设计方案,对并联机构执行器进行了多种机型设计,借助ADAMS软件从按摩手法中的滚法所需的摆动幅度以及同等按摩力度所需的驱动力参数等方面进行机型优选,并对优选机型进行了三维建模和模型制作。通过运动学分析与仿真验证，说明该机构具有良好的运动学性能,且位置正反解分析简单，为后续的机器人控制以及机器人的产品化提供了理论依据。

五轴联动数控加工中的刀具轨迹控制算法

耿聪, 于东, 张晓辉

2010, 21(24): 2904-2909.

摘要 ( )

PDF (4470KB) ( )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

已有的五轴联动数控加工系统往往忽略刀轴矢量插补问题，只是简单地通过对线性轴进行插补、对旋转轴进行跟随的方式来实现刀具轨迹的控制，导致产生非线性误差和刀具碰撞与干涉等问题。为此，提出一种基于刀轴矢量插补的刀具轨迹控制算法。该算法采用大圆弧插补法对加工过程中的刀轴矢量进行控制，同时采用NURBS曲线拟合方法对控制过程中产生的中间点进行处理，并通过对拟合而成的NURBS曲线进行插补来实时计算各运动轴的位置。该算法不仅能够有效地提高五轴联动数控加工的精度，而且可以有效减小数据存储量。仿真和实际加工验证了算法的有效性和实用性，证明算法具有轨迹过渡平稳、非线性误差小的特点。

基于CFD的微型旋流器流场数值模拟研究

袁智, 汪海阁, 张晶, 黎红胜

2010, 21(24): 2910-2914.

摘要 ( )

PDF (3718KB) ( )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

对微型旋流器进行了网格划分，确立了边界条件,基于雷诺应力模型(RSM),采用CFD软件对微型旋流器的压力场、速度场和分离介质的运动轨迹分布特征进行了数值模拟研究。分析了旋流器内部分离介质流动分布特征的数值模拟结果。

永磁同步电机驱动液压泵干扰观测器研究

张红娟, 权龙

2010, 21(24): 2914-2917.

摘要 ( )

PDF (3021KB) ( )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

针对永磁同步电动机驱动液压系统中参数易变、滞后、负载扰动等非线性因素造成的系统性能下降的问题，采用负载观测器、模型跟踪控制两种干扰抑制策略分别对干扰进行估计，补偿扰动对系统的影响。仿真和实验结果表明，模型跟踪控制动态响应时间短，动态速降小，抗扰能力强，具有良好的稳态鲁棒性，跟踪控制精度高。

基于Bootstrap的曲面最佳适配不确定度评定

陈满意, 王建军

2010, 21(24): 2918-2920,2951.

摘要 ( )

PDF (2853KB) ( )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

曲面最佳适配是曲面误差评定的基础。采用基于统计学的Bootstrap方法，推导出测量点数据与曲面模型之间曲面最佳适配参数的联合置信区间。曲面最佳适配的不确定度用该联合置信区间来表示。不确定度评定独立于检测和曲面最佳适配过程，只是一个附加的数值分析过程。根据测量数据就可以直接得到曲面最佳适配的不确定度。

低功耗先导比例溢流阀稳态特性的研究

李勇, 丁凡, 申允德

2010, 21(24): 2921-2925.

摘要 ( )

PDF (3853KB) ( )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

研制了一种由低功耗比例电磁铁驱动的先导溢流阀，在考虑液动力、主阀和先导阀芯动态过程、阻尼口流动和流体可压缩性等非线性因素的基础上，建立了该阀的数学模型，并应用Simulink软件进行了仿真分析，探讨了低功耗比例电磁铁的结构和性能参数对该阀稳态控制特性的影响，仿真与试验结果基本一致，试验还表明该阀具有良好的稳态控制和负载特性，线圈稳态功耗仅为8.1W，温升低。

基于复合工作液的多次切割放电机理及修正量规律研究

刘志东, 张艳, 王振兴, 徐安阳

2010, 21(24): 2925-2928.

摘要 ( )

PDF (3072KB) ( )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

[JP3]研究了在复合工作液条件下高速走丝电火花线切割多次切割的放电机理及理论修正量与实际修正量的关系。结果表明，采用复合工作液的多次切割的极间放电仍然是传统的间隙放电，在综合考虑第一次切割放电间隙与最后一次放电间隙差异的情况下，多次切割的实际修正量与理论修正量是一致的。

基于DSP的高速开关阀控液压缸位置控制系统研究

贺娟, 袁颂岳

2010, 21(24): 2929-2931.

摘要 ( )

PDF (2323KB) ( )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

基于DSP的液压伺服系统，以TMS320LF2407A芯片为主处理器，设计了一种数字控制器。该控制器可以提高液压伺服控制系统的控制精度和减少超调量，增强了系统的跟踪能力，能实现系统的实时在线控制，并满足系统的动态控制要求。

一类离心轮系统的混沌数学模型及其线性反馈控制

陈帝伊, 石, 琳, 马孝义, 陈海涛

2010, 21(24): 2932-2936.

摘要 ( )

PDF (3956KB) ( )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

通过分析一类离心轮系统的非线性特性，在其对应数学模型的基础上进行复杂动力学分析得出其Poincaré映射图、Lyapunov指数图、时域波形图和分岔图，进而证明该模型是混沌数学模型，从而将此类离心轮系统控制转化为对混沌系统的控制，用线性反馈控制方法对此类离心轮的三种运行状态进行控制，利用MATLAB仿真实现了控制离心轮系统的目的。结果表明，利用线性反馈可以很好地消除混沌，使系统达到一个稳定的状态。该控制策略能有效地改善离心轮系统的动态性能，并能增强其鲁棒性与抗干扰能力。



面向MDO的复杂产品多学科视图建模技术

吴宝贵, 鞠虹, 李赵雪, 王正壮, 刘敬

2010, 21(24): 2936-2941.

摘要 ( )

PDF (4357KB) ( )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

提出了面向MDO的复杂产品多学科视图建模技术,给出以主模型为导向的多学科并行建模技术路线。通过建立复杂产品设计过程的层次分解与映射模型，分析产品组成的多学科性;给出多学科并行的设计方法，以实现各学科子系统功能的独立性;通过多学科视图建模的一致性规则及多模型的协同运行策略，解决冲突的协调问题;采用面向对象方法，建立起多学科视图建模技术的层次实现结构;基于优化技术与

CAD/CAE的技术集成，实现多模型协同仿真与优化。该技术应用于汽车车身的多学科建模与仿真优化，实现了设计信息的动态交互与多学科共享，有效改进了产品设计水平,提高了产品的设计效率。

机构结构新旧自由度计算公式对比之理论研究

欧阳富, 蔡汉忠, 廖明军

2010, 21(24): 2942-2948.

摘要 ( )

PDF (4847KB) ( )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

经过对国内外常用的4个重要自由度计算公式的构成因子的研究,通过三万多个例题验证计算与分析比较：发现新公式和库兹巴赫·格鲁巴(kutzbach qrubler)公式是正确的,这两公式能计算所有平面、空间机构结构的自由度。其他任何公式都是不完善的计算公式，通过研究还发现：并联空间机构中的冗余自由度、过约束就是新公式中多余自由度λ,新公式还涉及多余机座、自转双自由度、多余自由度双重含义以及球面缩度的新概念。研究结果为人们利用这些新概念和新公式去创造新机器提供可靠的理论依据。

脱脂机组卷取工艺综合优化技术的开发

周庆田, 白振华, 何高, 张冬冬, 张利民

2010, 21(24): 2948-2951.

摘要 ( )

PDF (2745KB) ( )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

针对传统方法设定脱脂机组卷取工艺时易出现粘结、松卷、心形卷等缺陷的问题，经过大量的现场试验与理论分析，充分考虑到脱脂机组的设备及生产工艺特点，改变以往脱脂机组卷取张力的设定以表格法为主的思路，首次将脱脂工序与下游罩式退火工序紧密地结合起来，以粘结缺陷最小为优化目标函数，以将不出现松卷与心形卷缺陷作为约束条件，提出了一套新的脱脂机组卷取张力综合优化方法，以二次曲线的形式给出了卷取张力随半径变化的曲线。该方法操作简单、实用。采用该技术方法可以使钢卷内部应力分布更趋合理，最大限度地降低粘结、松卷以及心形卷缺陷发生的概率，提高下游机组的生产效率、产品质量与成材率。

基于近场声悬浮的非接触式直线型压电作动器

孙运涛, 陈超

2010, 21(24): 2952-2956.

摘要 ( )

PDF (3812KB) ( )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

针对近场声悬浮(NFAL)传输在航空航天、高纯度材料加工以及微机电系统装配操作等领域的良好应用前景，设计出了非接触式直线型压电作动器。该作动器依靠兰杰文振子的振动，产生高声强声场来悬浮并驱动物体沿行波方向运动。先通过动力学分析和结构设计，试制出了一对兰杰文振子样机，并通过实验获得了其动态特性参数;然后，成功制造出了基于NFAL的非接触式直线型压电作动器，此作动器可悬浮传输的最大单位面积质量为3.06g。

基于独立分量分析与小波包分解的混叠声源信号波形恢复

钱苏翔, 杨世锡, 焦卫东, 胡红生

2010, 21(24): 2956-2961.

摘要 ( )

PDF (4285KB) ( )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

通过联合应用独立分量分析与小波包分解，提出一种混叠声源信号波形恢复的新方法。首先，借助基于奇异值分解的聚类分析估计原始多通道混合声观测中的独立源数。在此基础上，依据最小相关准则削减原始观测维数。随后，利用独立分量分析的冗余取消特性，由被削减的新观测出发初步抽取各独立源分量。最后，基于小波包分解进行信号消噪，实现多个混叠声源信号的波形恢复。实验结果表明，基于独立分量分析与小波包分解联合的新方法，能有效分离并正确恢复被噪声强烈污染的混叠声源信号波形，从而为后续的应用（如声源识别、声学故障诊断等）奠定了基础。

车身覆盖件虚拟冲压线系统的仿真建模方法研究

林正英, 时维元, 张伟

2010, 21(24): 2962-2967.

摘要 ( )

PDF (4452KB) ( )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

针对车身覆盖件虚拟冲压线系统大装配体的运动仿真，为了能实现实时的交互仿真操作，提出基于一层装配关系和装配骨架的数字样机建模方法。先由零件实体或多边形面片模型及其装配骨架模型组装成为小的功能体，即子装配体，再由子装配体及其运动骨架模型组装成为整体设备，即根装配体，为了避免重复约束，简化仿真运动的求解复杂性，根装配体中具有相对运动关系的子部件必须是各自只具有一层装配关系的零部件或者是子装配体，即“一层”装配方法;装配骨架模型是通过重构零件的装配基准信息而抽象来的，并映射到虚拟零件模型上，从而使模型具有参数化、自动化，能自动装配不同型号的同一族零件;为了运动仿真的快速重构，利用运动副建立运动骨架模型来描述零部件之间的运动关系。该建模方法应用在某虚拟冲压线的运动仿真上，完全满足实时、交互运动仿真的要求。

基于集成模型的多层次设计重用方法

江伟光, 鲁建厦, 汤洪涛, 武建伟

2010, 21(24): 2967-2972.

摘要 ( )

PDF (4229KB) ( )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

针对产品开发过程中对设计重用的需求，提出基于集成模型的设计重用系统，该系统可支持多个层次和粒度的设计重用。实例检索系统用于实现产品和零部件相似实例的检索，适于难以采用模型表达的设计知识的重用;结构配置系统可实现一类变型产品的快速配置，适于零部件结构和模块的重用;参数化系统映射属性集，可驱动CAD模型，适于零部件参数和特征的重用。最后，结合某减振器企业开发了支持多层次设计重用的变型设计系统，初步验证了该方法的可行性。

混合动力客车系统参数匹配及仿真

罗玉涛, 胡勤栋, 张桂连

2010, 21(24): 2973-2978.

摘要 ( )

PDF (4186KB) ( )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

提出了一种混合动力大客车的结构方案，阐述了该方案的结构特点;利用仿真模型计算出了动力总成的功率和扭矩需求，并对动力总成各零部件的参数进行了初步设计;然后在MATLAB/Simulink环境中建立了发动机性能、ISG电机性能、驱动电机性能以及蓄电池能量管理模块的仿真模型;仿真结果表明，动力总成各零部件参数的设计是合理的，且混合动力客车能够达到预定的性能目标。

二级半转轮腿式探测车动力学仿真分析

汪永明, 余晓流, 汤文成

2010, 21(24): 2979-2982,2988.

摘要 ( )

PDF (3631KB) ( )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

以二级半转轮腿式探测车为研究对象，建立其虚拟样机模型,并设定其轮腿机构的各杆运动耦合关系以及与路面的3D碰撞属性。针对探测车平地行走和垂直越障两种情况,在ADAMS软件中进行了动力学仿真分析，在给定驱动电机旋转角速度的情况下，得到了探测车车体质心位移、速度和加速度随时间变化的曲线，并对轮腿机构跨步杆所受路面的接触力进行了仿真分析。仿真结果表明，该探测车具有较强的垂直越障能力和较小的车体垂直起伏度。

基于Memetic算法的拓扑优化方法

陈志敏, 赵龙彪, 邱浩波, 高亮

2010, 21(24): 2983-2988.

摘要 ( )

PDF (4436KB) ( )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

将Memetic算法用于拓扑优化，通过采用进化搜索和局部搜索结合的混合搜索策略，有效加快了收敛速度。Memetic算法的进化搜索策略与遗传算法相同，但将邻接熵过滤方法作为其局部搜索策略。邻接熵过滤方法在进化搜索产生的新个体周围进行局部搜索，通过删除优化结构中的一些孤立单元和棋盘格现象，能在新个体的附近搜索到一个更好的个体。Memetic算法的混合搜索策略不仅继承了遗传算法能发现全局最优解的优点，而且能大幅度提高搜索效率。采用Memetic算法求解经典算例，与采用遗传算法的求解结果进行比较，证明了该方法的有效性和优越性。

新型蜗轮副综合参数检查仪研制及精度检定

郑永, 彭东林, 王先全, 杨继森, 陈自然

2010, 21(24): 2989-2994.

摘要 ( )

PDF (4180KB) ( )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

为实现高精度蜗轮蜗杆传动质量的检定，研制了一套新型蜗轮副综合参数检查仪。采用数字计数法测量传动误差的传统方法和脉冲信号二次插补相融合的测试原理，并与FPGA等最新电子技术相结合，保证了仪器的高精度和先进性能。分析了仪器的主要误差来源，根据蜗轮副国家标准，仪器可用于检测5级精度以上的高精度蜗轮副。

机械加工零件表面完整性表征模型研究

曾泉人, 刘更, 刘岚

2010, 21(24): 2995-2999,3008.

摘要 ( )

PDF (4081KB) ( )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

总结了机械加工零件表面完整性的发展及其表征与测量的已有方法和标准。针对零件精加工的表面完整性要求，借鉴美国表面完整性切削加工数据组，提出了表面完整性表征模型，并明确给出了表征模型中各特征的主要表征参数。考虑具体被加工零件及其工艺，同时结合表面完整性内涵，初步构建了机械加工零件的表面完整性概念模型，为机械加工零件表面完整性的控制及其疲劳寿命的提高，提供了理论基础和实施途径。

间断高速铣削动力学分析

林紫雄, 黄翔, 梁睿君, Muhammad Masud Akhtar

2010, 21(24): 3000-3004.

摘要 ( )

PDF (3572KB) ( )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

基于间断切削过程动力学行为，提出了间断切削的二维稳定性分析模型，分析了间断切削过程在不动点处失稳后发生的分岔。通过相图和迭代解分析了发生Second Hopf和flip分岔前后系统的动力学行为。发生Second Hopf分岔的前后，系统的解由渐进稳定到经分岔后渐进发散不稳定，越靠近分岔值，系统的迭代解越是缓慢渐进收敛或发散;发生flip分岔的前后，系统的解由“跳跃”稳定到经分岔后“跳跃”发散不稳定，越靠近分岔值，系统的迭代解越是缓慢“跳跃”收敛或发散;对一维和二维稳定性分析模型进行仿真对比，通过试验验证了二维稳定性分析模型的可靠性。

考虑磨削力的磁悬浮磨床电主轴转子系统动态特性分析

田杰, 李香滨

2010, 21(24): 3005-3008.

摘要 ( )

PDF (2924KB) ( )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

以电磁轴承支承的磨床电主轴为研究对象，建立了转子的弹性支承模型，对其进行了模态分析，得出转子固有频率随支承刚度变化的规律;对施加磨削力时转子的稳态响应特性进行了分析，根据危险界面的节点位移，初步确定了主轴系统的稳定性。

激光不同的波形对金属直接成形精度的影响

邓星, 张安峰, 朱刚贤, 李涤尘, 卢秉恒

2010, 21(24): 3009-3013.

摘要 ( )

PDF (3497KB) ( )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

针对激光金属直接成形工艺中的小特征尺寸制造问题，采用数值模拟和工艺实验相结合的方法，研究了激光波形对激光金属直接成形精度的影响。研究结果表明，与连续波相比，方波和正弦波加载时具有较快的加热和冷却速度，尤其是方波,能使熔池中心具有很大的温度梯度，在平均输出功率相同的条件下，方波和正弦波能够使熔池中心达到更高的温度。同样的激光熔覆，利用方波只需要较小的平均输出功率，不但减小了热量输入，同时也减小了激光加工过程中的热影响区域。薄壁零件成形优化过程中，利用方波加载能获得最小特征尺寸的薄壁，达到提高零件成形精度的目的。

孔隙率对碳纤维/环氧树脂层压板力学性能的影响

张阿樱, 张东兴, 李地红, 朱洪艳, 肖海英, 贾近

2010, 21(24): 3014-3018.

摘要 ( )

PDF (3881KB) ( )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

采用超声Ｃ扫描、显微镜分析及图像分析软件对碳纤维/环氧树脂层压板的孔隙含量、分布、形状、尺寸进行定量表征。讨论了孔隙率对层间剪切强度、纵向拉伸强度和压缩强度的影响规律。结果表明：铺层方式影响孔隙的分布;

对于不同铺层,孔隙的长度、面积和纵横比都随着孔隙率的增加而增加;随着孔隙率不断增大，层间剪切强度、纵向拉伸强度和压缩强度不断下降;铺层方式影响纵向拉伸模量的变化。

退火轴承钢磨削白层的形成机理研究

黄向明, 周志雄, 杨军, 汤爱民

2010, 21(24): 3018-3023.

摘要 ( )

PDF (4303KB) ( )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

采用热电偶技术和三向压电晶体测力仪,分别在线测量了退火轴承钢GCr15在不同磨削条件下接触区的温度和磨削力，利用扫描电镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)对磨削表面白层组织形态、残余奥氏体、组织亚晶粒以及微观应变进行了分析，并通过有限元软件分析砂轮磨粒对工件表面的接触应力和应变，探讨了退火钢磨削白层的形成机理。结果表明：退火钢白层组织中存在超细粒隐晶马氏体和少量残余奥氏体等组织。磨削白层是相变的产物，但可在低于材料名义相变温度Ac1的条件下产生。白层的形成条件是磨削过程快速升温和快速冷却以及磨削力引起材料的强烈塑性变形和高接触应力，塑性变形和接触应力能降低材料相变温度和细化晶粒。

当期目录