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2011年 第22卷 第20期    刊出日期：2011-10-25
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2011, 22(20):  0. 
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相关文章 | 计量指标
机械基础工程
混合输入机构的模糊自适应变结构控制
李仁军1, 刘宏昭2, 王静平1
2011, 22(20):  2395-2398. 
摘要 ( )   PDF (523KB) ( )  
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针对混合输入机构中常速电机可测不可控的特点，提出了基于常速电机位置跟踪的控制策略来对伺服电机进行控制,对常速电机的速度波动进行补偿，并给出了控制框图。因为系统的精确动力学模型难以获得，故考虑系统参数的不确定、外部扰动和非线性摩擦，设计了模糊自适应滑模变结构控制器以实现混合输入机构的轨迹跟踪。应用模糊自适应推理逼近系统的不确定之和，从而得到连续的控制增益，消除了变结构控制的抖振。
半固着磨具“陷阱”效应影响因素分析
赵萍, 王志伟, 袁巨龙
2011, 22(20):  2399-2403. 
摘要 ( )   PDF (546KB) ( )  
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以抛光后无表面损伤的单晶硅片为试件，以表面粗糙度Ra为指标,对半固着磨具的“陷阱”效应进行试验分析，讨论大颗粒浓度及尺寸、磨具硬度、加工载荷、磨具转速对“陷阱”效应的影响。研究结果表明：对一定尺寸的大颗粒，当大颗粒数量不超过临界值时，大颗粒可全部陷入，“陷阱”效应发挥;当大颗粒尺寸较大、磨具硬度较高、加工载荷较大时，不利于“陷阱”效应发挥。
 
一种新型球面三自由度串联机构
李东灿, 杨随先
2011, 22(20):  2403-2406. 
摘要 ( )   PDF (444KB) ( )  
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提出了一种新型的三自由度RPR球面串联机构，并对该机构的运动学与工作空间问题进行了分析。通过D-H坐标变换建立了机构的位置方程，求出了位置正反解表达式，并给出了位置反解的数值实例。运用蒙特卡洛法对机构的工作空间进行了分析，给出了二维和三维形式的机构工作空间图。
 
 
低惯量旋转电磁铁的动态特性研究
 
孟彬, 阮健, 李胜
2011, 22(20):  2407-2410,2459. 
摘要 ( )   PDF (633KB) ( )  
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研制了一种新型空心杯转子结构的低惯量旋转电磁铁。首先建立了旋转电磁铁的数学模型，仿真分析了其频率响应和阶跃响应，其仿真频宽约为230Hz/-3dB和240Hz/-90°,上升时间约为4.3ms。为了验证理论分析的正确性，搭建了旋转电磁铁的试验平台对其进行了研究。研究结果表明，该旋转电磁铁具有良好的动态性能，其试验频宽达到220Hz/-3dB和220Hz/-90°，上升时间约为5.6ms。试验结果和仿真结果基本一致，表明该旋转电磁铁适合用作高频2D数字阀的电-机械转换器。
基于轴向压力补偿的精密排线数学模型和运动控制算法研究
潘骏1, 许仕伟1, 陈文华1, 王小云1, 任锟1, 沈红兵2
2011, 22(20):  2411-2415. 
摘要 ( )   PDF (531KB) ( )  
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为解决电磁线圈绕制时易出现的嵌层、塌陷、堆积突起、排线不紧密和不规则等问题，通过分析绕线时层间匀速运动排线和端点折返排线原理，建立了基于轴向压力补偿的层间匀速运动和端点折返运动精密排线数学模型，开发了相应的S形曲线加减速运动控制算法，并将其应用于某型全自动数控绕线机。试验与应用结果表明,提出的精密排线数学模型和运动控制算法有效解决了数控绕线机电磁线圈精密绕制问题。
流变模型对剪切稀化流体弹流油膜厚度影响的研究
刘剑平1, 2, 张新义1, 贾庆轩2, 于春战2
2011, 22(20):  2415-2418. 
摘要 ( )   PDF (436KB) ( )  
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基于Carreau流变模型和Ree-Eyring流变模型,对剪切稀化流体线接触弹流润滑进行了完全数值分析，得到了同一种润滑油在不同流变模型下的弹流油膜厚度。将理论分析得到的油膜厚度、经典弹流膜厚公式计算的油膜厚度以及实测的油膜厚度进行了对比，结果表明：基于Carreau流变模型的理论分析结果更能反映剪切稀化流体的实际弹流油膜厚度;在相同工况下,基于Ree-Eyring流变模型的理论分析结果低估了剪切稀化流体的油膜厚度，经典弹流膜厚公式过高地估计了剪切稀化流体的油膜厚度。研究结果表明：幂函数形式的流变模型更能反映剪切稀化流体的流变特性。
滑片式压缩机卸荷过程的静态特性建模与仿真
孙铜生, 许德章, 唐铃凤
2011, 22(20):  2419-2422. 
摘要 ( )   PDF (479KB) ( )  
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为研究滑片压缩机卸荷过程的静态特性，建立了流体进入进气口及卸荷阀的流量模型。通过压力-流量特性分析发现，量纲一流量与压力成抛物线关系，并随着压力的增大而减小;通过压力增益特性分析发现，增益曲线的斜率随出口与进口流量系数的比值增大而增大;通过位移-流量特性分析发现，流量随滑柱位移的增大而增大。22kW滑片压缩机的静态特性测试验证了仿真结果。
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抛光机磨头磨削方式对磨削效果影响的试验研究
邵俊鹏, 徐斌, 李冲
2011, 22(20):  2423-2427. 
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为了研究不同磨头的磨削效果,建立了垂直轴磨头磨削过程模型,并通过试验验证了其正确性。综合理论分析和试验研究结果可知：垂直轴磨头磨削瓷砖时，磨削后的瓷砖表面不平整。提出了倾斜轴磨头磨削瓷砖的加工方式，通过一系列试验得出倾斜轴磨头定深磨削可以有效提高瓷砖的平整度的结论。
信息技术
无公用平台下的参数化产品族多目标智能优化
单汨源1, 王克喜1, 2, 袁际军3
2011, 22(20):  2428-2436. 
摘要 ( )   PDF (737KB) ( )  
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在忽略产品间共性约束的条件下，参数化产品族整体性能的优化实际上等价于产品族内系列产品的独立优化。基于参数化产品族优化问题的复杂性，提出了一种基于拥挤距离排序的多目标多约束遗传算法（CDSMOGA），并将其用于求解无公用平台下的产品族优化问题。通用电动机产品族设计实例的仿真试验结果表明,CDSMOGA所得产品族优化设计方案整体性能显著优于被比较方案，验证了该方法的有效性和可行性。
一种基于水平集函数的尺寸优化方法及应用
王书亭, 陈振兴, 杨勇, 张卫国
2011, 22(20):  2437-2442. 
摘要 ( )   PDF (570KB) ( )  
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针对构建结构拓扑、形状、尺寸的统一优化模型的需求，采用水平集函数描述结构尺寸要素的方法，建立了基于水平集法的结构尺寸优化模型。该方法采用水平集函数描述规则孔洞的几何尺寸信息，并通过引入紧支径向基函数进行插值，将尺寸变量转化为基函数的扩展系数。将基于水平集法的尺寸优化方法与基于水平集法的拓扑形状优化方法融合，构建了结构统一优化模型，实现了结构尺寸、拓扑和形状的综合优化。
考虑制造误差的模锻压机C形板组配顺序研究
李毅波, 黄明辉
2011, 22(20):  2442-2446. 
摘要 ( )   PDF (545KB) ( )  
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以800MN巨型模锻压机为研究对象,运用商用软件Marc,建立了并行承载C形板组结构的三维有限元模型，分析了由制造误差而形成的承载部件典型组配方式，研究了不同组配方式和不同承载板数量下关键部件的应力畸变规律，得到了保证力流均匀传递的并行承载结构组配规律。
基于双树复小波变换的轴承故障诊断研究
艾树峰
2011, 22(20):  2446-2451. 
摘要 ( )   PDF (698KB) ( )  
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提出了一种基于双树复小波变换解调技术的轴承故障诊断新方法。该方法利用双树复小波变换具有近似平移不变性、避免频率混叠和有效降噪的优点，首先对轴承故障振动信号进行双树复小波分解和重构，将振动信号分解成实部和虚部，然后计算振动信号的双树复小波幅值包络和包络谱。齿轮箱轴承故障振动实验信号的分析表明,该方法能在强噪声环境下准确提取轴承故障产生的周期性瞬态冲击信号，能有效消除频率混叠现象和强噪声的影响，能有效识别轴承内圈和外圈故障。
基于xPC Target的直线电机快速原型控制系统
闫光亚, 艾武, 陈冰
2011, 22(20):  2452-2455. 
摘要 ( )   PDF (538KB) ( )  
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以嵌入式工业PC为控制器，配以模数转换板、数字量输出板、光栅尺接口板和驱动板，利用MATLAB的xPC Target工具箱搭建了直线电机快速原型控制系统，并在快速原型控制系统中实现了带有跟踪微分器的非线性PID控制算法。实验结果表明:这种基于xPC Target的直线电机快速原型控制系统能够直接采用Simulink中建立的控制算法,具有很高的灵活性;同时，直线电机控制系统采用带有跟踪微分器的非线性PID控制算法时具有很好的动静态特性和抗扰性。
基于主成分分析的汽车操纵力舒适性分析与评价
扈静, 刘明周, 龚任波, 蒋增强, 葛茂根
2011, 22(20):  2456-2459. 
摘要 ( )   PDF (420KB) ( )  
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以汽车操纵装置的操纵力舒适性客观定量评价为研究目标，运用主成分分析算法，采用加权主成分和价值函数，建立汽车整车操纵力舒适性评价模型。在此基础上，进一步通过多元线性回归分析建立了汽车整车操纵力舒适性与主成分之间的回归方程，实现了对汽车整车操纵力舒适性的预测与评价分析。
机械基础工程
人工肌肉作动器的制备及其视觉测控系统研究
贺红林1, 2, 汪良1, 占晓煌1, 刘文光1
2011, 22(20):  2460-2465. 
摘要 ( )   PDF (661KB) ( )  
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为制作离子聚合物-金属复合材料(IPMC),基于全氟磺酸液制出厚达0.5mm基体膜，在利用还原法在膜表沉积出铂电极后，制成动力达22.5mN的IPMC。研制出IPMC视觉测控系统，并通过视觉采集部件捕捉其电致动图像,引入区域平均法和Roberts算子进行图像滤噪与锐化，采用灰度阈值法从图像中分割出IPMC轮廓并提取其末端位移。设计出IPMC控制电路，进行了IPMC功能特性与控制实验。研究表明，增大IPMC膜厚可增大其输出动力,采用PI控制可使IPMC末端位置跟踪误差控制在±0.5mm之内。
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椭圆度对椭圆滑动轴承稳定性的影响
张宏献, 徐武彬, 王镇江, 陈其兵, 李冰
2011, 22(20):  2466-2469. 
摘要 ( )   PDF (493KB) ( )  
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建立了椭圆滑动轴承的油膜力力学模型，并采用基于Sommerfeld数的滑动轴承转子系统稳定性分析方法分析了该模型。利用量纲一运行参数op得到不同椭圆度误差的滑动轴承的稳定性临界曲线。结果表明：滑动轴承轴颈的椭圆度误差对滑动轴承转子系统有显著影响。
激光直写法制备仿刚毛微纳阵列的研究
耿路峰1, 于敏1, 浦东林2, 陈林森2, 戴振东1
2011, 22(20):  2469-2475. 
摘要 ( )   PDF (731KB) ( )  
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提出一种采用激光直写技术制备微纳阵列的新方法来制备仿壁虎刚毛二级结构微阵列。该制备过程由计算机控制完成。实验制备出具有不同几何尺寸的一级结构阵列，并在此基础上探索制备二级结构微阵列的三种方案，其中，“自上而下”的方案通过对曝光时间和显影时间的控制使第二级结构扎根于第一级结构中，有效提高了两级结构间的连接强度。制备实验的同时，分析了曝光时间、显影时间等参数对阵列制备的影响。激光直写制备微纳阵列的方法具有高效率、低成本的优点。
基于Lamb波时间反转的复合材料结构损伤监测
冯勇明, 周丽
2011, 22(20):  2476-2480. 
摘要 ( )   PDF (528KB) ( )  
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采用Lamb波时间反转法,对复合材料结构进行在线连续健康监测。利用板中Lamb波时间反转法的原理和自聚焦特点,运用时间反转方法，通过传感器网络的布置,激励并接收Lamb波,从而对复合材料结构实现损伤监测。该方法无需结构无损情况的基准信号，能够对有损结构进行快速的损伤定位及损伤大小判断。采用改进的RAPID算法进行损伤成像，得到的损伤图像可将损伤情况可视化。实验研究表明所提方法可行和有效。
黏性液体三次雾化的试验研究
杨伟红1, 2, 宋锦春1, 陈建文1, 佟琨1
2011, 22(20):  2481-2485. 
摘要 ( )   PDF (565KB) ( )  
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对黏性液体进行了超音速二次雾化和基于撞击流技术的三次雾化试验，并对三次雾化的影响因素进行了分析。分析结果表明：随着进气压力和压缩空气流量增大，油雾颗粒粒径变小;随着进气压力增大，油雾浓度逐渐变小;随着韦伯数增大，粒径变化率变小。当韦伯数小于5.376时，粒径变化率大于零;当韦伯数大于5.376时，粒径变化率小于零;当韦伯数为22.81时,油雾颗粒粒径变化率绝对值最大，且喷嘴喉口直径为影响粒径变化率大小的主要因素。
 
产品规划中基于不完全语义信息的顾客需求分析研究
郭茜1, 李延来1, 蒲云1, 雒兴刚2
2011, 22(20):  2485-2489,2519. 
摘要 ( )   PDF (510KB) ( )  
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顾客需求分析是产品规划的基础。针对顾客需求偏好信息模糊、不完备的特点,提出了基于残缺语言判断矩阵的顾客需求重要度确定方法。该方法首先充分利用个体的已知偏好信息对缺失信息进行合理推断，然后通过信息集结获得群体偏好信息，进而揭示顾客需求的相对重要性。实例研究证明了该方法的有效性和易操作性。
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基于裂纹萌生期限的典型零件剩余寿命预测
宋守许, 张敬东, 刘志峰
2011, 22(20):  2490-2494. 
摘要 ( )   PDF (624KB) ( )  
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将有限元分析方法与疲劳寿命预测相结合，以曲轴为对象，对循环载荷导致的疲劳断裂进行了研究。以实际裂纹检测精度定义的疲劳裂纹萌生极限尺寸为计算标准，通过ABAQUS有限元分析计算整体应力应变，采用子结构分析由名义载荷得出的局部最大名义应力载荷谱，结合Ohij疲劳寿命法则准确计算出裂纹萌生期限，实现了基于裂纹萌生的剩余寿命预测。
材料工程
电爆炸喷涂技术用于提高炮管的抗烧蚀性分析
蒋啸林1, 王燕妮2, 3, 陆辛4
2011, 22(20):  2494-2497. 
摘要 ( )   PDF (516KB) ( )  
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为进一步提高火炮身管内膛的抗烧蚀性能,对火炮身管内膛表面改性涂层应具备的特性进行了分析，利用电爆炸喷涂技术制备了涂层,并将其与电镀铬镀层进行了性能对比试验。试验结果表明，利用电爆炸喷涂技术可制备出抗烧蚀性能显著优于镀铬层的涂层。在今后延长火炮身管抗烧蚀寿命研究过程中，运用电爆炸喷涂技术是制备高品质涂层的一种有效方法。
复杂形状钛管件内表面氧化铝涂层综合制备新工艺研究
郭训忠1, 陶杰1, 汪涛1, 唐巧生2
2011, 22(20):  2498-2502. 
摘要 ( )   PDF (575KB) ( )  
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为提高钛管件的耐腐蚀性能及抗冲刷磨损性能，研究了在具有复杂形状钛管件内表面制备氧化铝陶瓷涂层的新方法。先通过爆炸焊接制备了Ti/Al双金属复合管，再将其成形为复杂管件，接着通过微弧氧化将复合管件的铝层进行陶瓷化处理，从而将铝层部分转化为氧化铝层。采用XRD、SEM对氧化铝层的相组成及形貌进行了分析，并对氧化铝层与基体的结合强度、耐腐蚀性能和耐冲刷性能进行了表征。结果表明：涂层主要由γ-Al₂O₃及α-Al₂O₃组成，其中γ-Al₂O₃的厚度约为
40μm，α-Al₂O₃的厚度约为10μm;陶瓷涂层与基体结合力达55N，涂层腐蚀电流比钛基体降低5个数量级。另外，氧化铝陶瓷涂层可以有效地防护基体被冲刷。
大型座舱骨架整体成形有限元模拟及实验研究
孙前江, 王高潮, 黄映霞
2011, 22(20):  2503-2506. 
摘要 ( )   PDF (489KB) ( )  
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为研究飞机大型座舱骨架的整体成形,在DEFORM-3D软件中对该铝合金锻件的整体锻造过程进行了有限元模拟，并优化了模具结构及坯料。在模拟结果的基础上生产了坯料和模具，并在万吨水压机上对坯料进行了整体锻造，实际生产的锻件质量良好。研究表明，模拟结果与实际生产基本一致，通过大型座舱骨架整体成形的有限元模拟实现了模具结构和坯料的优化，减少了试模次数，提高了锻件的质量。
学科发展
大幅面光电产品智能检测装置的研究及其最新进展
沈惠平1, 王玮1, 邓嘉鸣1, 丁少华2, 马正华1, 李云峰1, 杨廷力1
2011, 22(20):  2507-2512. 
摘要 ( )   PDF (682KB) ( )  
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阐述了国内外智能检测装备的研究成果和最新进展。首先,介绍了8种国内检测装置和4种国外智能检测装置的基本结构、特点和应用场合。然后，按载物台与摄像头的相对运动方式说明了4类检测方式。最后，创新提出并设计了平面三自由度、空间三自由度、空间五自由度、空间六自由度4种新型的并联运动光学检测载物台，分别介绍了其结构组成、工作原理及特点。
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微电子封装点胶技术的研究进展
孙道恒, 高俊川, 杜江, 江毅文, 陶, 巍, 王凌云
2011, 22(20):  2513-2519. 
摘要 ( )   PDF (660KB) ( )  
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流体点胶是一种以受控的方式对流体进行精确分配的过程,它是微电子封装行业的关键技术之一。目前，点胶技术逐渐由接触式点胶向无接触式(喷射)点胶技术转变。从微电子封装过程的应用出发，对点胶技术的发展进行了概述;在对比各种点胶方式的同时，重点介绍了无接触式喷射点胶技术，以及其中所涉及的关键技术，并提出了评价点胶品质的标准。
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