中国机械工程

张伟文, 郭钢, 黄云, 黄智

2011, 22(2): 127-132.

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采用分子动力学方法模拟了金刚石磨粒对单晶铜工件的纳米磨削过程。基于模拟结果分析了工件在磨削过程中应力及温度的变化，并据此建立了纳米磨削工作模型，研究了纳米磨削过程中磨屑的形成机理。模拟结果发现，磨粒在较大的压力作用下，磨削后工件表层有一定深度的形变产生，并存在

{111}晶面滑移形变。

兆瓦级风电偏航轴承沟道结构设计和寿命研究

李言, 朱亮, 肖继明, 李淑娟

2011, 22(2): 132-137,143.

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根据风电偏航轴承实际承受载荷情况，采用理论设计计算方法，对兆瓦级偏航轴承的沟道结构进行了设计，校核了轴承的静载能力和动态寿命，并采用有限元分析方法，建立了轴承的三维有限元仿真模型，应用典型的联合载荷和倾覆力矩，施加边界条件，对轴承模型进行疲劳寿命分析，理论设计计算和有限元仿真的方法都证明，所设计的轴承结构满足使用要求。

基于混合轨迹的柔性空间机械臂神经网络控制

洪昭斌, 陈力

2011, 22(2): 138-143.

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讨论了基于混合轨迹的漂浮基柔性空间机械臂的载体姿态、关节协调运动及柔性振动的滑模神经网络控制器设计问题。为了对柔性空间机械臂系统的柔性振动进行主动控制,基于虚拟控制力观念生成了能同时反映姿态、关节运动的期望轨迹和柔性振动的混合轨迹。基于该混合轨迹，利用神经网络逼近系统未知部分，提出了柔性空间机械臂协调运动的滑模神经网络器控制方案，该控制方案可在保证轨迹跟踪的同时对柔性杆的振动进行主动抑制。对一平面刚柔空间机械臂系统进行了数值仿真，仿真结果证实了所设计控制器的有效性。

坐标测量机动态误差补偿的分析与建模

陆艺, 曲颖, 罗哉, 孔明

2011, 22(2): 144-148.

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针对坐标测量机动态测量误差补偿问题,分析了测量机动态误差的来源，利用BP神经网络对坐标测量机动态误差模型进行建模，突破了以往只是针对其各组成系统进行建模的局限，避免了复杂数学关系的推导。引入粒子群优化算法对坐标测量机BP神经网络误差模型的初始权值进行了优化，提高了网络的全局优化计算能力和运算速度。应用Global Class 9158型测量机在不同输入参数条件下测量了标准球，获得了网络训练数据，建立了误差补偿模型，进行了测量补偿验证，结果证明该模型可使坐标测量机的误差均值减小2.3μm。

时变摩擦因数对弧齿锥齿轮动力学特性的影响

王时龙, 冯治恒, 雷松, 萧红

2011, 22(2): 148-152.

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建立了弧齿锥齿轮多自由度非线性动力学模型，深入分析了时变摩擦因数对齿轮系统动力学特性的影响。提出了齿轮啮合混合润滑模型，利用该模型计算了齿面啮合区域每个网格点的瞬时摩擦因数。与摩擦因数经验公式法相比，该模型能更准确地预测摩擦因数。对比了时变摩擦因数、常数摩擦因数和不考虑摩擦力三种情况下的动态啮合力和传递误差。研究结果表明，时变摩擦因数对弧齿锥齿轮的动力学特性有重要影响。

球面4R机构运动特性研究及其应用探索

周香琴

2011, 22(2): 153-158.

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为了运用球面4R机构满足周期性往复运动的需求，以GTM剑杆织机中球面4R引纬机构为研究对象，建立了机构的结构参数和输出运动参数之间的函数关系，利用数学方法得出了机构运动函数的特性，分析了各结构参数对运动曲线形态的影响。通过组合相关的结构参数，获得了不同形态的运动曲线，实现了机构的变异，扩展应用到引纬机构的扩幅设计和开口机构的创新设计中。研究结果表明，通过合理组合球面4R机构中的两个结构参数可以实现多种应用。

磨削条件的优化及表面粗糙度的预测与控制

池龙珠

2011, 22(2): 158-161.

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利用信噪比实验设计法和二次回归设计技术,对平面磨削中砂轮转速、工件速度、径向进给量及砂轮粒度等因素对表面粗糙度的影响规律进行了分析，各因素对表面粗糙度的影响由大到小依次为砂轮粒度、径向进给量、砂轮转速和工件速度。同时建立起表面粗糙度的回归预测模型，并以F检验法对其进行检验,回归预测模型的显著性水平为0.01，回归效果良好。

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基于样本法的某型飞机救生机构振动疲劳寿命估算

高清振, 王耀华, 张晓南

2011, 22(2): 162-165.

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利用样本法对某型飞机救生机构的振动疲劳寿命估算过程进行了探讨，给出了具体的演算步骤，得到了该机构的振动疲劳寿命,并将其与试验结果进行了对比。结果表明：采用样本法获得的预测结果与试验值一致,二者的相对误差为7.02%，验证了救生机构振动疲劳寿命估算结果的准确性和样本法的有效性。

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仿蝗虫弹跳腿机构研究

陈东良, 吴磊, 王康, 方堃, 左永胜

2011, 22(2): 166-169.

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基于对现有蝗虫跳跃机理及蝗虫弹跳腿部肌肉特性的研究，建立了弹跳腿机构的三维模型，利用仿生四杆机构对跳跃中腿部的运动轨迹进行了模拟还原，同时分析了该模型的仿生机构学和力学特性，得出了机械效益和足尖点受力仿真曲线。进一步设计完成了仿蝗虫弹跳腿机构样机，通过实验验证其不仅具有较高的形态仿生特点，同时具有较好的弹跳能力。

有补片的膜片联轴器创新设计与分析

王亮申, 郑雷, 郑红霞, 侯杰

2011, 22(2): 170-173.

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为了解决传统膜片组易损坏问题,先基于TRIZ理论设计出有补片的膜片联轴器，再利用CosmosWorks软件对传统联轴器的膜片组和有补片膜片联轴器的膜片组进行了分析。研究结果表明:膜片中高应力区域出现在膜片上铰接点附近，低安全系数区域也出现在铰接点附近，这说明该区域易发生破坏;在同样工况下，膜片组增添补片后，能缩小膜片组中高应力区域和低安全系数区域范围，从而提高膜片组的抗疲劳能力。

大型铣齿机象鼻式内铣头分析性稳健设计

王汉涛, 陈永亮, 张健, 顾佩华

2011, 22(2): 174-178,226.

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针对大型圆柱内齿轮铣齿机象鼻式内铣头结构稳健设计的需要，建立了内铣头的数学模型，分别用瑞利法和积分法推导了内铣头固有频率和变形的计算公式。在此基础上,对内铣头进行了稳健性分析与设计。分析结果表明,内壁和外壁的厚度对变形的影响最大。稳健优化后，综合静刚度提高4.69％,质量增大0.3％,一阶固有频率提高4.9％，功能需求的方差及灵敏度也普遍降低，大大提高了内铣头的稳健性。

抛光机磨头磨块座振动问题求解及实验

徐斌, 邵俊鹏, 刘嘉

2011, 22(2): 179-184.

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为了研究磨块座的振动频率对瓷砖碎裂和磨削效率的影响，以摆动式抛光磨头磨块座为研究对象，将其简化为悬臂梁模型。利用有限差分方程得出磨块座的横向自由振动频率，并通过李却德孙外推法修正K值。通过实例计算得出磨块座的自由振动频率为5.68Hz。通过实验得出主轴频率与磨块座频率共振是碎砖的主因。主轴频率控制在8.7Hz可以保证高磨削效率和低碎砖率。

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基于制造任务参数距离模型的协同制造链优化构建

程方启, 叶飞帆

2011, 22(2): 184-189.

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为了在网络环境下构建有效的企业协同制造联盟,基于制造任务与制造资源之间的相互协调提出了协同制造链的概念;通过对制造任务参数的形式化描述和协同制造链优化过程的分析,建立了基于制造任务参数距离的优化模型。基于自适应遗传算法，以某金属制品公司一种产品的制造过程为例进行分析，计算过程说明该算法设计在寻优过程中优于逼近理想解排序法(TOPSIS法),可有效扩大搜索区间。结果分析表明，从制造任务属性参数角度出发对协同制造链进行优化是可行的。

复合工艺流程下批量生产车间调度多目标优化

曾强, 杨育, 王勇智, 程博

2011, 22(2): 190-196.

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提出了一种复合工艺流程下批量生产作业车间调度的多目标优化方法。针对复合工艺流程下批量生产车间调度的特点,建立了以最大完工时间最短、制造成本最低为优化目标的多目标优化模型,针对该模型提出并设计了一种改进NSGA-II算法。在改进的NSGA-II算法中引入了面向对象技术、分段不定长编码技术、分段混合交叉与变异技术、精细化调度技术。案例分析验证了该优化方法的有效性。

具有3层重构能力的可重构数控系统

王涛, 刘清建, 王太勇, 王立文

2011, 22(2): 197-201.

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提出了一个软硬件可重构的数控系统平台方案,给出了硬件系统的重构策略，并设计了一个引导型软件重构开发平台。通过对数控系统的功能分析，将重构分为核心功能重构、工作功能重构和辅助功能重构，并以此研究了数控系统硬件重构、软件重构和模块重构的关系和协同设计问题。

面向可靠性评估的先验信息最大熵变尺度方法

戴怡, 王仲民, 凌光

2011, 22(2): 201-203.

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研究了面向数控系统可靠性评估的Bayes先验信息获取方法，建立了基于最大熵原理的概率密度函数的非线性约束优化模型，利用拉格朗日乘子法将该约束优化问题转化为无约束优化问题。结合变尺度优化算法的特点，采用BFGS变尺度法实现了对该无约束优化问题的快速求解，并进行了仿真验证研究，仿真结果表明该方法可行、有效。

无优先权维修活动及其Petri网建模

曲长征, 于永利, 陶凤和

2011, 22(2): 204-207.

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为准确描述装备维修过程中的活动关系,提出了维修过程中无优先权活动关系的概念，并对比分析了其与传统维修活动关系的异同。应用Petri网建立了考虑资源约束的无优先权拆卸和无优先权维修过程模型，采用Petri网进程分析了模型的运行特点。应用模型对某装备维修过程进行了分析，验证了无优先权活动对维修过程的影响。

磁悬浮球形磁阻电动机产生悬浮力和磁力矩的机理分析

曾励, 王军, 张丹

2011, 22(2): 208-211.

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球形电动机系统结构复杂、旋转角度受到限制，高速、超高速运转时，机械支承的摩擦磨损造成关节部件发热，导致关节的动态特性变差，针对此，提出一种新型多自由度磁悬浮球形磁阻电动机。分析了电动机产生磁悬浮力和电磁转矩的机理，对磁悬浮球形磁阻电动机进行了综合控制，通过仿真分析了系统的悬浮控制结果。通过仿真试验可知，状态同步悬浮控制精度高，抗干扰性强。

轴承套圈内圆在线电解修整磨削试验

杨黎健, 任成祖, 靳新民

2011, 22(2): 212-214.

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提出了一种新的在线电解修整磨削轴承内圈的方法。该方法直接将导电的金属工件做为电解阴极，将铸铁基CBN砂轮作为阳极，在磨削过程中利用工件电极对砂轮进行修锐，维持了与传统在线电解修整磨削相同的磨削过程，保证了磨削过程的稳定进行。使用W10的砂轮可获得表面粗糙度Ra为0.03μm的加工表面。

2D数字伺服阀频率特性研究

李胜, 阮健, 孟彬

2011, 22(2): 215-219,242.

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阐述了2D数字伺服阀的工作原理，建立了电-机械转换器的数学模型并进行了仿真分析，设计了2D数字伺服阀控制器，并对电-机械转换器及样阀进行了实验研究。理论和实验结果均表明，该电-机械转换器具有良好的频率特性，-3dB、-90°处的频宽约为250Hz。2D数字伺服阀在25％的最大阀开口下对应-3dB的频宽约为130Hz。

同轴送粉喷嘴三路气流对粉末汇聚特性的影响

付伟, 张安峰, 李涤尘, 朱刚贤, 路桥潘, 鲁中良

2011, 22(2): 220-226.

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在同轴送粉激光金属直接制造过程中，为防止反弹的金属粉末堵塞喷嘴和烟尘污染透镜，在激光腔内引入轴向保护气流并确定保护气流量的大小。采用FLUENT软件模拟中路气、载粉气、外层保护气对粉末汇聚特性的影响规律，并找出各自的取值范围。依据正交试验的方法，找出一组三路气体参数的最佳搭配关系，并通过间接方法验证了不同气路对汇聚浓度的影响规律。实验结果与模拟结果趋势基本一致。

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基于依赖约束的产品设计功能属性匹配选择

梁学栋, 戈鹏, 杨育, 包北方

2011, 22(2): 227-231.

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针对目前产品设计过程中功能属性选择较少考虑功能间协调效率的问题,提出了将功能协调效率概念引入功能属性选择的解决方案。引入协调理论中依赖逻辑和图论中约束关系的方法来描述产品不同功能间的逻辑关系，并在此基础上确定产品功能属性间协调程度以及部件与功能属性的映射关系，建立了基于改进遗传算法的产品设计功能属性选择优化模型。工程算例结果表明该模型能够高效地实现功能属性量化择优。

椭圆型弹性球铰链转动性能及疲劳强度研究

李成刚, 尤晶晶, 吴洪涛

2011, 22(2): 231-234.

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基于卡氏第二定理，推导出椭圆型弹性球铰链柔度、精度的解析表达式。提出弹性球铰链柔度精度比的概念，并以此为性能指标对铰链的设计进行了优化。结果表明：铰链应选用弹性模量大、切变模量小的材料;在保证强度的前提下，应尽量减小椭圆广角、椭圆长短半轴之比以及铰链最小厚度与椭圆短半轴之比。指出在设计弹性铰链时不能仅追求转动性能，还需要考虑其疲劳强度，进而推导出弹性球铰链疲劳强度的校验公式。

双电弧共熔池埋弧焊数字化协同控制系统

何宽芳, 黄石生, 李学军, 肖冬明

2011, 22(2): 235-239.

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应用工控机和PLC建立了双电弧共熔池埋弧焊数字化协同控制系统。采用软件的方式实现了双电弧埋弧焊工艺参数的优化设置、两电弧起弧和收弧的时序数字化控制，从而实现了电弧能量参数的精密控制，保证了双电弧之间的协同稳定工作。阐述了数字化协同控制系统的软硬件设计。双电弧高速埋弧焊试验结果表明，所设计的数字化协同控制系统满足设计要求，焊接过程稳定、焊缝成形美观，能实现良好的双电弧高速埋弧焊工艺。

AZ31镁合金板材温热电磁成形能力

孟正华, 黄尚宇, 胡建华, 胡婷婷

2011, 22(2): 239-242.

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将电磁成形和温热成形方法相结合，以AZ31镁合金板材为对象，测试了25℃至230℃内AZ31镁合金板材的极限应变，得到了AZ31镁合金板材在温热电磁成形条件下的成形极限图。温热电磁成形条件下的成形与准静态胀形结果对比表明：随温度提高，镁合金板材温热电磁成形的极限得到提高;相比于单一电磁成形和单一温成形，温热电磁成形可获得更大的极限变形，从而有利于提高材料的成形能力。

基于Kriging模型的跑车尾翼断面形状的气动优化

容江磊, 谷正气, 杨易, 江涛, 尹郁琦

2011, 22(2): 243-247.

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探讨了一种将参数化寻优方法与计算流体力学（computational fluid dynamics，CFD）相结合的优化方法。以一跑车的尾翼为例，利用NURBS曲线对尾翼断面形状进行参数化设计，采用拉丁方法进行试验设计，基于Kriging模型建立近似模型，最后建立其数学模型进行全局寻优设计。优化后整车的阻力减小了2.35%，负升力增加了25.93%，较大地改善了其空气动力学性能。结果表明，该方法可为汽车附件的气动优化提供一定的工程指导。

基于柔性动力学的类菱形车转向性能分析

查云飞, 钟志华, 闫晓磊

2011, 22(2): 247-251.

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针对车架的柔性变形会产生轴转向的问题，建立了考虑轴转向产生附加转角的类菱形车柔性二自由度模型。将类菱形车简化为三点支承的连续梁，通过三弯矩方程分析了轴转向的转角与侧向加速度的关系。通过类菱形车柔性二自由度模型和刚性二自由度模型的对比分析，结果显示，车架的柔性变形不仅影响类菱形车的稳定性，也降低了类菱形车的灵活性以及车辆对驾驶员操纵指令的执行能力。

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