中国机械工程

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2011, 22(12): 0.

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考虑控制电路失谐的叶盘结构振动控制研究

王艾伦, 李林

2011, 22(12): 1387-1392.

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以适用于多能域系统建模的功率键合图为工具，建立了叶盘结构与压电回路耦合动力学模型，研究了电路参数失谐对叶盘结构振动特性的影响规律，并进行了验证。研究结果表明：控制电路失谐会使叶盘结构的动力学特性受到影响，且其影响大小与失谐支路离失谐叶片的距离有关，距离越远影响越小;在同一支路的各个参数中,电阻失谐对叶盘结构的最大振幅影响最大，电容失谐不影响叶盘最大振幅。此外,研究发现：控制电路失谐不一定会加剧叶盘结构振动局部化，在某些电路失谐模式下，叶盘结构振动局部化程度反而减小,说明谐调压电循环周期电路对失谐叶盘结构振动的控制效果并非最佳，而设计适当失谐的压电控制电路反而能得到更好的振动控制效果。

工件几何模型对不锈钢切削力数值计算影响研究

姚嵩, 胡于进, 王学林

2011, 22(12): 1392-1396.

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通过研究AISI-316L材料动态本构关系、刀屑接触、切屑分离、切屑断裂等关键技术建立了正交切削有限元模型。运用大型通用有限元软件ABAQUS对切削加工过程进行模拟仿真,对不同工件几何模型下的模拟结果进行分析和验证,证明所建立的有限元模型是合理的，并通过实验结果比较得出优化的几何模型。

四辊轧机辊系非线性参激耦合振动特性研究

刘浩然, 时培明, 陈浩, 侯东晓

2011, 22(12): 1397-1401,1417.

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考虑上下工作辊之间以及上下支撑辊与机架之间的非线性刚度和非线性阻尼,建立了四辊轧机辊系四自由度参激垂直耦合振动模型。运用多尺度法求解了该系统在主共振和1∶1内共振情形下的解析近似解,得到了幅频特性曲线方程。分析了轧机主要参数对主共振的影响，通过分析1∶1内共振幅频特性曲线,

发现内共振和主共振一样存在幅值跳跃现象。通过数值仿真验证了模型及分析结果的有效性，并分析了参激耦合振动系统随参数变化时的局部分岔现象。研究结果可为轧机辊系垂直颤振机理分析及抑制提供参考。

基于图像处理的钢板表面缺陷支持向量机识别

汤勃, 孔建益, 王兴东, 陈黎

2011, 22(12): 1402-1405.

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论述了钢板表面缺陷的机器视觉检测方法，提取了6种表面缺陷图像的特征值并将其维数合理地从32维降为20维。介绍了支持向量机的原理和算法，给出了钢板表面缺陷类型识别的支持向量机方法,进行了有关重要参数的对比寻优。利用支持向量机模型对钢板表面缺陷进行了类型识别,并与BP神经网络算法进行了对比，结果验证了支持向量机算法的有效性、快速性和稳健性。

石雕形廓五轴联动磨削控制算法研究

陈为旭, 张济宇

2011, 22(12): 1406-1413.

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针对石雕复杂型面的切割与磨削加工，提出五轴联动控制算法。通过分片切割石雕型面,利用切面外廓曲线的型值点进行椭圆拟合,得出雕像的椭圆曲线集合,建立了磨削切片与石雕工件相对位置的五轴联动控制模型。该模型适合于国产QSJ改进型桥式石材磨削切机的五轴联动控制加工，实现了磨削切片的空间运动轨迹的插补进给，能较精确地包络出石雕型面上的椭圆曲线。仿真与实际加工测试证明，该控制算法模型能实现石雕复杂型面的自动化磨切加工控制，具有明显的高精度、高效率、高重复性。

渐开线直齿圆柱齿轮的边缘效应与齿向修形初探

魏延刚

2011, 22(12): 1413-1417.

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利用Pro/E参数化建模功能和齿轮啮合原理，实现了修形变位渐开线齿轮精确三维参数化建模，用有限元方法证明了渐开线直齿圆柱齿轮的边缘效应;应用啮合原理和接触力学基本概念，借鉴滚子轴承修形技术，结合齿轮传动的特点，对某齿轮传动进行了齿向修形设计，并用有限元法证实了齿向修形可有效避免边缘效应,大大降低齿轮传动中的最大应力。

ISO与AGMA渐开线圆柱齿轮强度计算标准的比较

吴昌林, 吕云霏

2011, 22(12): 1418-1423,1465.

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分析和比较了国际标准化组织（ISO）标准与美国齿轮制造者协会（AGMA）标准关于渐开线圆柱齿轮强度计算方法的差异，采用分类比较和实例对比的方法分析了两种标准的修正系数在含义和取值上的差异，以及齿轮的参数和修正系数对齿轮强度计算结果的影响。研究结果表明，两种标准的计算结果不存在其中一种比另一种更为保守的关系;AGMA标准的弯曲强度计算结果对齿轮的几何参数的变化更为敏感;参数和修正系数的取值不同是导致两种标准的计算结果产生差异的原因，其中疲劳极限、载荷、几何参数和寿命对接触强度计算结果的影响较大;试验齿轮的应力修正系数、载荷和几何参数对弯曲强度计算结果的影响较大。

基于压力波传播的流体流量远程测量方法

严伟

2011, 22(12): 1424-1426.

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为了实现流体流量的远程测量,研究了水平管道中压力波传播的理论模型及测量方法。采用传输线模拟（TLM）的网络模拟方法测量水平管道中流量计下游的压力波的衰减情况,然后以它为理论模型来取得相关的理论数据。结果发现，理论模型和实验结果相当一致,证明了理论模型的正确性和流体流量远程测量的可行性。

面向项目制造的复杂装配过程资源匹配研究

徐建萍1, 2, 郭钢1, 罗妤1, 3

2011, 22(12): 1427-1433,1488.

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大型复杂产品制造企业由于其产品结构复杂，对制造过程的组织管理不同于一般产品。在MRPⅡ系统基础上，整合项目管理方法满足复杂产品制造过程特征要求，建立满足项目制造管理模式的分级生产计划模型。针对大型复杂产品的最终装配过程，构建基于时段的资源匹配矩阵，反映资源对计划的匹配程度，采用排队原则优化多项目有限资源与计划的匹配，提高最终装配计划的可行性，保证项目产品的按期交付。

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扩散制造联盟构建过程研究

安波, 廖文和, 郭宇, 刘骄剑

2011, 22(12): 1434-1440.

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针对扩散制造这种面向武器装备等复杂产品网络化制造模式,提出了扩散制造联盟构建方法,给出了网络化制造耦合性等相关概念,并提出了基于降耦及升耦的扩散联盟构建策略;分析扩散任务相关性，建立扩散任务相关性矩阵;分析扩散资源相关性，确定资源配置优化目标，实现了扩散资源升耦优化配置，完成了扩散联盟的构建;描述了某型号扩散制造在扩散联盟构建平台上的应用，验证了扩散联盟构建过程的可行性和实用性。

基于多Agent技术的复杂结构件自动装配系统

苗新刚, 汪苏, 怀其武, 郭倩

2011, 22(12): 1440-1443.

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复杂结构件自动装配系统是集自动装配、精确定位、误差检测、过程仿真、数据存储等于一体的系统，由柔性装配工装、工业机器人、激光跟踪仪、激光扫描仪等单元组成，而各单元之间的合作与协调是该系统的关键技术。通过分析装配过程发现，多Agent技术非常适合该装配过程的特点，因此，对复杂结构件自动装配系统进行了多Agent建模，将系统分成若干个相互独立的Agent，各Agent间通过局域网进行通信，通过改进的合同网协议进行协商,从而可以可靠地、有效地完成自动装配任务。

耦合任务集执行序列优选理论与方法初探

王志亮, 王云霞, 陆云

2011, 22(12): 1444-1449.

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耦合任务集执行序列决定了复杂产品的开发周期,它的最佳选择是产品设计过程优化重组的困难所在。基于任务间信息耦合关系所产生的设计过程整体迭代，首先利用随机过程理论证明了关于执行序列优选问题的两个命题：具有较短开发周期的任务应当先于具有较长开发周期的任务执行、具有较大输出概率的任务应当先于具有较小输出概率的任务执行;其次，利用这两个命题，提出了基于时间—耦合度的执行序列优选方法（TATC）。最后，基于仿真方法及结果对比来验证TATC优选法的有效性与高效性;同时，给出了一个应用实例。

真空精炼过程的钢水温度预测模型分析

冯旭刚1, 2, 费业泰1, 章家岩2

2011, 22(12): 1450-1453.

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通过分析RH-MFB精炼过程中钢水温度和钢水传热规律,基于人工神经网络、模糊逻辑建模方法,建立了针对RH-MFB精炼复杂过程的温度预测模型。通过对比15炉300t钢水温度应用模型计算值与实际测量值,结果发现最大温差为7.2℃，最小温差为0.3℃，平均温差为4.52℃,两者误差在±5℃内的数据占到82.7%。另外根据实际要求，在RH-MFB精炼过程中通过添加铝、冷却材料实现对钢水温度的补偿。

基于SONS的结构模态参数识别研究

刘晓伟, 李舜酩, 张袁元

2011, 22(12): 1454-1458.

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仅利用结构的振动响应信号,提出了使用2阶非平稳源(SONS)盲分离方法识别结构模态参数的方法。在介绍SONS算法和采用盲源分离方法识别模态参数流程的基础上,以简支梁锤击振动响应信号进行了实验,并分析了响应信号含噪声的情况。实验表明,SONS方法准确地提取了简支梁结构的低阶模态振型、固有频率和阻尼比,抗噪性能好,且分离结果较二阶盲辨识(SOBI)算法准确、稳定。针对高阶模态直接盲分离识别效果不好的现象,采用先滤波再盲源分离的方法,成功识别了高阶模态固有频率。

CAD图纸多明细表功能的研究与实现

张卫国, 王雅光, 罗年猛

2011, 22(12): 1459-1465.

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提出了一种适用于二维CAD软件的多明细表实现方案，该方案具有在一张CAD图纸中绘制多张装配图且每张装配图具有独立的明细表功能。采用“观察者-目标”模式对各明细表相关对象进行组织，实现零部件信息与具体图形表达的分离，减少了数据冗余，降低了对象耦合度，简化了数据的组织与提取，同时支持明细表的智能化修改和更新。实际应用表明，该方案提高了工程人员的设计效率，减少了错误的发生。

复杂产品质量特性波动混沌传递状态空间建模

任显林, 张根保

2011, 22(12): 1466-1471.

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针对复杂产品质量系统非线性耦合状态下的质量特性波动传递与控制问题，提出了质量特性波动混沌传递模式，分析了质量特性非线性混沌特性以及复杂质量系统结构参数进入混沌区域的临界点，建立了产品质量特性波动传递混沌状态空间计算模型，给出了复杂产品装配过程质量特性波动传递的实例建模。最后，结合项目实施，以零传动滚齿机装配过程质量特性波动传递为例，证明了提出的理论与计算模型的有效性。 

基于四要素的机械零部件失效率计算模型

王正

2011, 22(12): 1472-1476.

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分析了影响典型失效率曲线变化的因素,提出了零部件失效率计算的四要素,即载荷、强度、强度退化规律以及寿命指标（载荷作用次数或时间）。分别在以载荷作用次数和时间为寿命度量指标框架下，建立了能够全面地体现载荷、强度、强度退化规律以及寿命指标等参数影响的零部件失效率计算四要素模型，并研究了零部件可靠度与失效率随寿命指标的变化规律。研究表明，零部件的可靠度随寿命指标的增大而逐渐减小，零部件的失效率随寿命指标变化具有浴盆曲线全部（或部分）特征。对于不同的强度分布、载荷分布和强度退化规律组合，零部件具有不同的可靠度，失效率曲线具有不同的形状。所建立的失效率模型无需依赖产品的失效数据信息，而只要在载荷、强度、强度退化规律以及寿命指标等参数已知的情况下便可以准确地计算零部件的失效率，可更好地在设计阶段指导零部件的可靠性设计。

随机梁式结构特征值的子结构递推求解方法

万信华1, 2, 黄斌3, 高洪波4

2011, 22(12): 1476-1479.

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将递推随机有限元法和子结构模态综合法结合起来，提出了求解随机梁式结构特征值的子结构递推求解方法。算例表明,对于较宽随机涨落范围内的随机特征值求解问题，子结构递推求解方法相对于传统的基于一阶、二阶泰勒展开的摄动随机方法而言，其结果能够更好地逼近蒙特卡罗模拟解。

一种自控式流量调节装置的研究

闻岩, 刘彬, 李娜

2011, 22(12): 1480-1483.

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为补偿由于熟料厚度变化而引起的篦冷机床面冷却风量分布不均，基于流体力学圆柱坐标系下的连续方程，建立了水泥熟料蓖冷机冷却气体流量调节器的模型，并给出了分析方法及设计计算公式。以变刚度片弹簧为控制元件,设计了一种新型机械自控式流量调节器。实验表明,利用所设计的机械流量调节器可以实现每个篦元上空气流量的自适应调节,达到均化冷却风量分布的目的。

一种圆筒形压电直线电机的设计及实验研究

陈培洪, 王寅, 黄卫清

2011, 22(12): 1484-1488.

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为研制具有高分辨率、宽频响、大行程的压电直线电机,提出了一种基于叠层压电陶瓷的圆筒形压电直线电机,并利用碟形弹簧对叠层压电陶瓷进行预紧。在分析电机工作原理的基础上对电机的结构进行了设计，并制作了原理样机,对其进行了实验研究。实验测定结果如下：在一定频率范围内定子驱动足输出振幅最大值为2μm,电机最大无负载速度为3.7mm/s,最大输出推力为4.3N。

间隙对不等厚板激光拼焊焊缝质量的影响及其补偿方法研究

陈东1, 2, 3, 赵明扬1, 朱天旭1, 朱思俊1

2011, 22(12): 1489-1493.

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焊缝凹陷是激光拼焊板的常见缺陷之一，严重影响焊缝强度，间隙是产生焊缝凹陷的主要原因。基于理论分析和工艺试验，研究了间隙的产生原因和对焊缝质量的影响，分析了间隙与工艺参数等因素的关系。研究结果表明:在不等厚板激光拼焊中，允许间隙的大小主要与偏移量、板厚组合、焊缝宽度以及薄板最小熔宽有关,薄板最小熔宽主要与钢板的材料有关。可以采用正偏移量对间隙进行补偿。该研究通过建立最大允许间隙和偏移量的计算公式，给出了间隙的偏移量补偿方法，从而提高了激光拼焊对间隙的适应能力。该结果可为优化工艺参数提供理论指导。

基于塑性应变场单曲率面板材激光热成形工艺研究

石永军1, 刘衍聪1, 胡俊2

2011, 22(12): 1493-1497.

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为了实现单曲率面板材的高精度激光热成形,提出一种基于塑性应变场进行工艺规划的方法。该方法首先通过有限元分析获得单曲率型面板材弯曲变形所需要的塑性应变场，基于塑性应变场进行路径规划，利用工艺参数与残余塑性弯曲应变基本关系数据库确定激光加工工艺参数。为了快速评价工艺规划的合理性，提出基于等价载荷模型的有限元仿真方法。实验结果表明，利用该加工策略加工的激光热成形面与目标曲面形状基本一致。

纳米ZrO₂对MoSi₂涂层高温摩擦磨损行为的影响

胡小平1, 颜建辉1, 张厚安2

2011, 22(12): 1498-1502.

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采用等离子喷涂制备了MoSi₂及纳米ZrO₂强韧化MoSi₂复合涂层，分析了涂层与氧化铝配对副在1100℃大气环境中不同载荷下的摩擦磨损行为,并采用XRD、SEM对磨损表面进行了物相、形貌和成分分析,进而分析了涂层的磨损机理。结果表明：随着载荷的增大，MoSi₂和ZrO₂-MoSi₂涂层的摩擦因数和磨损率均逐渐减小,纳米ZrO₂降低了MoSi₂涂层的摩擦因数，增强了MoSi₂涂层的抗摩擦磨损能力;随着载荷的增加，MoSi₂涂层的磨损机制由黏着磨损向脆性断裂变化，但始终存在氧化磨损;ZrO₂-MoSi₂涂层磨损机制主要是氧化磨损和轻微黏着磨损,当载荷增加到40N时，还存在脆性剥落磨损;纳米ZrO₂降低了MoSi₂涂层的脆性脱落趋势。

车辆座椅三维减振平台的运动学分析及参数优化

吴伟光, 马履中

2011, 22(12): 1503-1507.

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针对车辆座椅的三维减振问题,提出一种新型三平移并联机构减振平台,对减振平台进行了运动学分析，利用MATLAB搜索机构的工作空间及其工作空间的奇异位形和操作灵活度，分析了机构结构参数与工作空间以及操作灵活度之间的关系，对该并联减振平台的结构参数进行了优化,且在MATLAB/Simulink中建立了该减振平台的仿真模型。仿真结果表明：在随机激励下减振平台具有较小的振动传递特性，适合作为车辆座椅三维减振平台。

基于横向位移控制4WS车辆操纵稳定性仿真研究

尤永1, 黄俊杰2, 王浩2, 邝坤阳2

2011, 22(12): 1508-1511.

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建立了一种基于横向位移偏差控制的4WS汽车闭环控制系统,控制目标是减小横向位移偏差，提高轨迹跟踪性能和操纵稳定性。系统中的驾驶员模型是一个基于横向位移偏差控制，包括预瞄、积分和高频补偿的多路闭环控制系统。后轮转角采用前馈和反馈控制结合的方法。对两种汽车运行轨迹进行了仿真研究,结果表明4WS汽车比2WS汽车有更好的横向位移跟踪性能和操纵稳定性。

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