中国机械工程

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2012, 23(14): 0.

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基于机械物理法的热固性塑料粉碎及再生机理研究

吴仲伟, 刘志峰, 刘光复, 赵建

2012, 23(14): 1639-1644.

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提出了基于机械物理法的热固性塑料粉碎再生工艺，对在多种机械力复合作用下的粉碎过程进行了粉碎力学、断裂机理和粉碎效果的综合分析;通过对热固性酚醛塑料的试验研究，证明了在合适的转速、时间和温度条件下，由于机械物理作用、热固性塑料的物理特性及网状交联分子结构发生改变而在一定程度上恢复固化成形的能力。

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基于自感知压电换能器的键合质量检测方法研究

冯武卫1, 张玉莲1, 孟庆丰2

2012, 23(14): 1645-1650.

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将换能器耦合电信号作为识别键合质量的信息载体，研究了耦合信号的特征提取、模式识别方法及实际应用。提出了一种换能器耦合信号细化特征提取方法，该方法以三个关键键合过程即去除氧化膜、键合点塑性变形、应力扩散为依据，将瞬态耦合信号分段进行特征提取。采用主分量分析技术对提取的特征进行选择,通过BP神经网络对键合缺陷特征进行分析，有效地识别了无引线键合缺陷，预测了键合点剪切力。
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低频重载下黏弹性减振器阻尼缓冲性能分析

章新1, 孙大刚1, 2, 宋勇1, 燕碧娟2

2012, 23(14): 1651-1656.

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为研究黏弹性减振器的非线性阻尼缓冲性能,根据其结构特点和非线性特征,建立单自由度分段非对称非线性振动模型,并由平均法推导出系统固有频率共振区附近的幅频特性方程。以安装在某300kW履式拖拉机的黏弹性减振器为应用对象进行研究，分析系统在固有频率共振区附近的非线性特性和阻尼减振性能。讨论了幅频特性分别和激励幅值、刚度系数、阻尼系数、质量之间的关系，并提出改善系统减振性能的建议。
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花瓣式可展天线的结构分析

罗阿妮, 刘贺平, 李杨, 张桐鸣

2012, 23(14): 1656-1658.

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针对一种多刚体空间机构——花瓣式可展天线的花瓣数、每个花瓣的刚板数和结构参数的关系进行了分析研究。首先，根据空间机构自由度的计算公式，对不同情况下机构的自由度进行了计算，确定了每个花瓣的刚板数。然后，利用折叠状态下各刚板的几何关系，对各刚板的宽度进行了分析。最后，计算了该可展结构折叠状态时的体积，再利用各结构参数与体积的关系，分析比较后得到了可展结构的花瓣数。通过分析确定了花瓣式可展天线的多个结构参数。
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基于区间敏度分析的拓扑优化设计

李家春, 张萍

2012, 23(14): 1659-1662.

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分析了区间分析方法在包含界约束拓扑优化问题中使用的可行性。根据区间敏度分析优点与传统敏度分析的不足，将区间敏度分析思想引入结构拓扑优化设计中，建立了子区间基(中心)移动拓扑优化方法，并用数值实验验证了该方法的可行性及有效性。

仿生越障探测车的研制

刘吉兆1, 2, 刘轩昂2, 陈丰峰1, 刘仁杰1, 黄锦1

2012, 23(14): 1663-1666.

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在分析国内外灾难搜救机器人研究现状的基础上，设计制作了一款探测、越障、智能控制探测车。介绍了探测车的组成和工作原理，同时运用UG软件及Adams软件对探测车进行三维建模、虚拟装配和仿真模拟，得到了优化的结构参数。最后制造出探测车样机，测试结果表明该设计方案是可行的。
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空间相机主镜展开机构设计方案分析

董吉洪, 陈小伟

2012, 23(14): 1667-1670.

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简述了近年来各种空间相机主镜分块方式与主镜展开机构的概念设计方案，对两个典型设计实例中展开机构的设计进行了分析对比，重点探讨了空间相机可展开系统设计中机械结构设计部分的一些方法与特点，对当前可展开机构设计的研究现状进行了总结，并给出了4m口径可展开光学系统主镜的设计要点与部分技术手段。
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叶轮式供料及喷射式供料系统研究

李奕

2012, 23(14): 1671-1673,1677.

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通过数学分析和实验，研究了叶轮式供料系统和喷射式供料系统的供料性能。对于叶轮式供料系统，研究了供给量和转速以及压力差的
关系,分析了空气的泄漏对供给系统的影响。对于喷射式供料系统，利用数学分析的方法，研究了系统中的压力损失,并通过实验方法分析得出了喷射供料系统中供给量和空气流量的关系以及压力损失与管内气流速度的关系。

CNG车载瓶端部机械加工柔性组合机床的开发

姚荣庆1, 2, 陆国栋1, 黄召亮1

2012, 23(14): 1674-1677.

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针对传统CNG车载瓶加工缺少数控专机造成大质量CNG车载瓶加工质量较差和生产效率低下等技术问题，将基于移置式多轴机床的旋风切削、基于图像反馈的刀具切削路径误差补偿、面向绿色切削的雾化冷却技术等进行组合应用,开发了CNG车载瓶端部机械加工柔性组合机床,实现了高速平稳切削，快速可靠换刀，自适应性补偿缺陷，高效环保的刀具冷却。结果表明，组合机床的应用使得CNG车载瓶加工技术的自动化程度、加工精度和生产效率都得到了明显提高。
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大批量定制下的客户订单聚类分析

徐宣国, 梁中梅, 韩文民

2012, 23(14): 1678-1681.

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在假定订单池中的订单都是有利润的条件下,研究了如何实现订单的批量化处理方式,即将相似性大的订单作为一组进行批量生产,先分析各个产品的共性部件（包括标准件）和个性化部件，对于个性化部件，与客户协商是否可延迟交付,以便于与其他订单进行相似性比较,目的是为了批量化生产，在一定程度上减少产品的多样化。最后对后续的订单聚类进行了重点分析,并结合具体算例展示了其实际应用。
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基于模块化产品平台的技术对象重用建模技术研究

许静1, 2, 纪杨建2, 祁国宁2, 宋利伟2, 刘曦泽2

2012, 23(14): 1681-1687,1692.

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为了应对模块化产品平台对企业资源重用提出的新需求,以技术对象为核心,提出了基于模块化产品平台的技术对象重用建模框架，从重用深度、重用广度和重用方式三个维度阐述了适合企业实施的技术对象重用机制。在所构建的重用过程模型的基础上，分别从重用广度-重用深度和重用深度-重用方式两个角度,对需求映射技术及匹配评价技术两个重用的关键技术展开论述，给出重用策略。结合某汽轮机制造企业的实际，以配置设计为例，阐述了基于生命序列图的配置设计重用场景。实践表明，该方法改善了技术对象的重用率，提高了企业人员的工作效率。
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面向供应链的高级计划与排程的混合整数规划模型

陈可嘉, 叶舒婷

2012, 23(14): 1688-1692.

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针对面向供应链的高级计划与排程问题,提出了一种混合整数规划模型。该模型是在考虑供应链物理约束、机器能力约束、工件加工顺序约束、可选机器、订单交付期的基础上，以最小化提前/拖期惩罚为目标而构建起来的。算例分析表明，该模型能够得出最优生产排程。
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数控位置伺服系统控制策略研究

张礼兵1, 2, 游有鹏1, 吴婷1, 2

2012, 23(14): 1693-1697.

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针对高速高精度加工技术对数控位置伺服系统的控制性能提出的更高要求以及现行位置伺服控制方法存在不足的问题,提出了一种基于模糊推理的广义预测控制方法。首先采用网格搜索算法和递推最小二乘法相结合的思想对伺服控制系统的模型结构和模型参数进行辨识;然后将广义预测控制方法作为数控位置伺服系统的控制策略,运用模糊逻辑推理对反馈偏差进行非线性在线校正，克服了传统的广义预测控制对CARIMA模型进行线性控制的缺点;最后通过MATLAB仿真和施耐德十字平台实验验证了该方法具有很好的控制性能和鲁棒性。该方法为高速高精度数控机床的位置伺服控制系统提供了一种新的思路。
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一种激光全息RFID双重防伪电子标签设计

张亚平, 陶波, 陈显才, 吴光华

2012, 23(14): 1698-1701.

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介绍了一种激光全息射频识别(RFID)双重防伪电子标签的设计方法,并通过理论分析和电磁仿真,研究了激光全息膜对无源RFID天线射频性能的影响规律。在此基础上设计了一款共面倒F天线,并应用于无源RFID标签,且制作了样品。测试结果表明,使用该天线的激光全息RFID标签能达到较好的读取效果,
并且受激光全息膜的影响较小。
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蒙皮柔性夹持数控切边的有限元分析方法及系统开发

姚洁, 李东升, 胡福文, 李小强

2012, 23(14): 1701-1706,1711.

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基于可重构柔性工装的蒙皮数控切边技术属于新一代蒙皮数字化制造工艺,保证工艺系统刚度是该技术实际应用的难点之一。为了校验切边过程的稳定性,利用单元生死技术实现了蒙皮切边过程的有限元仿真,并基于ABAQUS平台开发了切边数值模拟分析系统，预测切边轨迹的振动情况。为了给仿真分析提供精确的铣削力，结合铣削力理论模型和铣削力试验,建立了航空铝合金蒙皮材料2024-T3的铣削力预测模型。最后给出了仿真分析实例,结果表明,该系统可以预测柔性夹持下的蒙皮切边过程的应力、振动,能为蒙皮数控切边技术的生产实际应用提供技术保障。

汽车座椅安全带固定点强度试验仿真模型改进

曹奇, 成艾国, 周泽, 吴飞

2012, 23(14): 1707-1711.

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通过对比分析有限元理论中显式积分和隐式积分两种方法的优劣,针对汽车座椅安全带拉伸试验这一准静态过程，选用LS-DYNA显式有限元程序建立国产某车型汽车安全带分析模型，通过对传统模型中单元类型、计算时间、加载曲线等关键参数进行优化,逐步提高计算仿真结果与实车安全带拉伸试验的吻合度。研究结果为优化建模精度，提高预测准确度，并进一步优化车身结构提供了较好的思路。

超声振动辅助电火花铣削间隙流场分析与验证

朱涛, 张建华, 常伟杰, 王涛, 宋夕超

2012, 23(14): 1712-1717.

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为研究超声振动对电火花铣削间隙流场的作用，根据流场理论将超声振动辅助电火花铣削间隙流场简化为二维流场，建立间隙流场动力学基本方程并推导出间隙流场在x和y方向的压力变化方程。通过Fluent有限元软件建立二维轴对称旋转仿真模型,验证该方程的正确性。分析了间隙流场交变压力的作用，并进行实验验证。研究结果表明：在超声振动的作用下，加工间隙中电介质沿x和y方向超声频率周期性变化的压力增强了空穴作用，促进了电介质的循环，减少了短路和电弧放电,提高了加工过程的稳定性和加工效率,进而提高工件材料去除率，同时能够减小火花放电凹坑深度，使工件加工表面的熔融金属铺展得更均匀,从而降低工件加工表面粗糙度。
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基于模糊控制的微细电火花加工脉冲电源研究

黄瑞宁1, 2, 刘兵1, 楼云江1

2012, 23(14): 1718-1722.

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设计了一套微细电火花加工脉冲电源，该电源采用有效放电火花数检测方法对放电状态进行统计，并利用模糊控制算法对脉冲宽度和脉冲间隔进行调整以改善加工性能。试验结果表明，该脉冲电源在保证加工稳定性的基础上，能够有效地提高加工精度及加工效率。
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含棒状共晶团复合陶瓷细观强度模型研究

李宝峰, 郑坚, 倪新华, 孙涛, 付云伟

2012, 23(14): 1722-1725.

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以剪滞法为基础推导了棒状共晶团外加远场拉伸应力与共晶团界面极限剪应力、共晶团体积含量、共晶团长径比之间关系的解析表达式,进而得到含棒状共晶团复合材料的拉伸强度与基体极限剪应力之间的理论表达式。计算过程中将共晶团长径比的概率统计分布规律引入到计算模型中,并考虑了棒状共晶团方位的随机分布。定义了共晶团达到最大剪应力的共晶团长度占共晶团整个长度的比值β,
当加权平均的β值超过材料的许用值β时，材料发生剪切破坏。β的取值由材料自身的性质决定，可以通过试验确定。分析了复合材料的β的取值与其强度的关系，并在MATLAB中实现了编程计算。
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基于核密度估计的点云鲁棒配准算法

林洪彬1, 2, 刘彬1, 张玉存1

2012, 23(14): 1726-1732.

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针对传统点云配准算法收敛区间窄、鲁棒性差的难题，提出了一种基于核密度估计的点云配准算法。构建了一种能够实现Kullback-Liebler测度与欧氏测度之间平滑过渡的核密度分布相似性测度，推导了该测度在刚体约束下的解析表达式;通过对比实验分析了测度函数在大尺度参数下平滑但存在极值偏移，在小尺度参数下全局极值位置精确但存在局部极值的性能特点;提出采用尺度参数可变的BFGS拟牛顿算法进行点云配准参数的寻优求解。实验结果表明,该算法实现了点云数据的配准，拓展了算法收敛区间，同时提高了算法在白噪声干扰下的鲁棒性。
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气动膜片式微滴喷射装置理论分析与实验研究

谢丹1, 张鸿海2, 舒霞云2, 曹澍2

2012, 23(14): 1732-1737.

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微滴喷射是通过产生微米级的液滴实现流体按需精确喷射沉积成形的技术。气动膜片式微滴按需喷射装置的原理是以膜片为驱动部件，以压缩气体脉冲为驱动源，通过膜片的弹性变形实现液体腔的体积变化从而产生微液滴。通过建立驱动气压与液体腔内工作压力的关系，分析腔体内液体的流动状态，从而建立气动膜片式喷射系统的数学模型，以此作为优化装置结构和控制参数的依据。此外，利用该装置完成了黏性液体的可控喷射。研究结果为喷射制造的实际应用提供了理论与实验依据。
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干摩擦和水润滑条件下单晶硅的摩擦磨损性能研究

周海兰, 赵永武, 陈晓春, 王永光

2012, 23(14): 1738-1741.

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在UMT-2微摩擦试验机上,对单晶硅片进行了干摩擦和水润滑两种状态下的摩擦磨损试验，分析讨论了载荷和滑动速度对单晶硅片的摩擦因数和磨损率的影响规律;运用扫描电子显微镜,
观察和分析了其磨损表面形貌。结果表明：干摩擦条件下的磨损机理主要表现为黏着磨损,水润滑条件下的磨损机理主要表现为机械控制化学作用下的原子/分子去除过程;水润滑条件下的摩擦因数和磨损量均较小，最小磨损率仅为
10μm3/s;在水润滑条件下，载荷和滑动速度达到一定值时，硅片表面将发生摩擦化学反应，生成具有润滑作用的Si(OH)4膜,即机械作用在一定条件下对化学反应具有促进作用。
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陶瓷CBN砂轮地貌建模与磨削仿真

宿崇1, 2, 施志辉1, 刘元伟1

2012, 23(14): 1742-1745.

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针对砂轮表面上磨粒形状的不规则性、尺寸的不确定性以及分布的随机性特点,采用随机空间平面切分实体的方法生成了具有实际磨粒几何特征的不规则多面体磨粒;提出了虚拟格子法,实现了磨粒空间位置的随机分布,构建了陶瓷CBN砂轮地貌仿真模型;采用有限元法和光滑粒子流体动力学法的耦合方法进行了砂轮地貌模型磨削仿真，通过切削层SPH粒子的运动情况，分析了磨粒的切削机理及工件表面的创成机理。
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基于残差信息的汽车液压主动悬架故障诊断与隔离研究

杨柳青1, 2, 陈无畏1, 汪洪波1

2012, 23(14): 1746-1752.

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为提高汽车液压主动悬架控制性能,提出一种针对液压作动器、车身垂向加速度传感器的故障诊断与隔离方法。建立四自由度汽车液压主动悬架动力学模型,并考虑液压作动器和传感器常见故障，建立悬架故障模型。采用极点配置方法设计故障检测滤波器，利用输出残差信息对作动器卡死和增益故障、传感器增益故障进行诊断。在此基础上，为准确诊断故障发生部位，利用相关系数和故障向量径长值对故障进行隔离。在MATLAB/Simulink环境下对故障悬架进行大量仿真计算,结果表明:残差波动超过一定阈值时可敏感地诊断出作动器或传感器故障;汽车液压主动悬架作动器故障采用最大相关系数准确隔离，车身垂向加速度传感器故障采用最大相关系数和最小故障向量径长值准确隔离。
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基于Sobol法的车身噪声传递函数全局灵敏度分析

聂祚兴, 于德介, 李蓉, 姚凌云

2012, 23(14): 1753-1757.

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针对局部灵敏度分析方法不能考虑参数的概率分布、不能适用参数大范围变化及分析各参数之间交互作用等局限,将Sobol全局灵敏度分析法引入到汽车噪声传递函数的灵敏度分析中。Sobol法将函数f(x)分解成2n项递增项之和，通过采样计算模型响应的总方差及各偏方差，以求得灵敏度，从而有效避免了局部灵敏度分析方法的缺陷。以某型轿车为例，在建立声固耦合有限元模型的基础上，计算出从悬置点到驾驶员右耳处的车身噪声传递函数，并运用Sobol法分析出相关板件厚度的一阶全局灵敏度及总体全局灵敏度值，从而甄别出对驾驶员耳旁声压单独影响较大或交互作用显著的板件，为车身噪声传递函数的优化工作提供指导。应用实例验证了该方法的有效性。
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纯电动汽车电机与制动器协调起步控制

秦大同, 陈淑江, 胡明辉, 隗寒冰, 周孟喜

2012, 23(14): 1758-1763.

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根据车辆正常起步的技术实质，结合纯电动汽车起步无需离合器参与的特点，模仿普通自动变速器车辆的自动起步功能，提出了一种纯电动汽车电机与制动器协调控制的自动起步控制方法，并对其起步过程进行了动力学分析。在此基础上，提出了一种具有坡度识别和坡度自适应起步能力的纯电动汽车电机与制动器协调控制起步策略。在MATLAB/Simulink软件平台上，搭建了起步控制仿真模型，从起步时间、起步冲击度、坡度识别精度和不同坡度起步时有无溜车或飞车现象四个方面对起步策略进行了仿真研究，结果表明，电机与制动器协调控制起步策略不仅起步时间短，起步冲击小，坡度识别精度高，而且不同坡度起步时均无溜车或飞车现象，具有较好的坡度自适应能力。
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