中国机械工程

杨庆华;欧昆增;鲍官军;

2009, 20(09): 0-1011.

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介绍了新型气动数字压力阀的结构及工作原理。该气动数字阀利用步进电机加偏心机构来实现阀芯的水平移动，在控制上不需要D/A转换器而采用计算机直接控制。采用步进电机连续跟踪控制方法，有效解决了传统的步进式数字阀固有的量化误差和响应速度之间的矛盾。建立了气动数字压力阀及阀控压力系统的数学模型，对数字阀的动态特性和实验系统的压力特性进行了模拟仿真和分析。

恒压式径向柱塞泵定子加速度振动特性研究

周天悦;王存堂;顾建;陈俊强;

2009, 20(09): 0-1133.

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基于Lagrange法建立了径向柱塞泵定子的动力学微分方程，对其在恒流和恒压状态下的振动加速度频率特性进行分析，并设计振动测试装置对JB32H型径向柱塞泵定子进行振动试验研究。分析及试验结果表明：定子恒流状态的振动频带较宽，振动处于相对较高频率段；定子恒压状态的振动频带较窄，振动处于相对较低频率段。恒压系统具有低通滤波的作用。研究结果有助于柱塞泵的振动噪声控制。

基于提升小波变换和遗传算法的反卷积技术

沈晓安;杨克己;

2009, 20(09): 0-1011.

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为了提高复合材料超声无损检测中A扫描信号的时域分辨率，在分析传统反卷积技术需要先验知识等局限性的基础上，提出了一种基于提升小波变换和遗传算法的反卷积技术。利用提升小波变换多分辨率分析能力确定超声反射系数的位置集，将反卷积的优化目标函数表达成可用遗传算法求解的二次型无约束优化问题，然后利用遗传算法求解出相应位置上反射系数的幅度，从而完成对待检对象反射系数的确定。实验结果表明，与传统反卷积技术相比，该方法提高了时域分辨率，并表现出很好的泛化性能。

不同织构表面的动压润滑性能研究

阮鸿雁;吕建军;司辉;王霄;丁建宁;;

2009, 20(09): 0-1133.

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采用基于N-S方程的CFD方法，研究矩形、斜面台阶形、圆弧形、三角形、多圆弧形以及正弦形织构表面的动压润滑性能。研究表明，在一定润滑条件下，不同类型的织构表面的动压润滑性能存在一定差异，在较低雷诺数下，斜面台阶形织构表面动压润滑性能较差，其他五种类型比较接近，在较高雷诺数下，多圆弧形织构表面动压润滑性能好于其他类型。

三坐标测量机与线结构光传感器集成系统的测量模型

杨雪荣;张湘伟;成思源;唐克伦;

2009, 20(09): 0-1011.

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提出了一种三坐标测量机（coordinate measure machine，CMM）与线结构光传感器的集成系统及其测量模型的标定方法。该系统有效地结合了两种测量方法的优点，可实现高效、高精度测量。测量模型的标定包括摄像机内外参数、光平面结构参数的标定和坐标的全局统一。用CMM测头作为标定物对摄像机进行标定，无需制作摄像机标定物，可灵活设置标定点的个数和位置。用自制简单靶标对线结构光的结构参数进行标定，可以获取光平面上任意数量的高精度的三维标定点，解决了三维标定点不易获取且数量少的难题。测量模型的标定方法简单，可一次实现CMM和线结构光传感器的全局坐标统一，标定精度较高。
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RCCC机构轨迹综合的数值图谱法

褚金奎;孙建伟;

2009, 20(09): 0-1133.

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借助傅里叶级数理论，对RCCC机构连杆曲线进行了快速傅里叶变换,得到了由谐波成分表示的任意RCCC机构连杆轨迹的数学描述。通过对其连杆轨迹谐波成分的理论分析，发现了连杆转角函数谐波特征参数与机构尺寸参数的内在联系，进而确定了机构的基本尺寸型。推导出了机构实际安装尺寸、连杆上点的位置和机构实际尺寸参数的计算公式。在此基础上，以曲柄摇杆为例,建立了一个含有数百万组机构基本尺寸型的连杆转角函数谐波特征参数数值图谱。利用建立起的数值图谱和推导的理论公式解决了RCCC机构的轨迹综合问题，最后给出了算例。
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基于结构配置与性能改进综合评价的机床结构适应性设计

陈永亮;耿文轩;满佳;崔援朝;

2009, 20(09): 0-1011.

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为了合理、高效地进行结构改进设计，提出了一种基于结构配置与性能改进综合定量评价的方法。将方案分析的动静态性能值和结构改进程度通过综合定量计算，准确、迅速地得到结构变化量与性能改进度。以某大型内齿轮铣齿机的床身改进设计为例，对方案的评价及优选过程进行了详细的说明。

基于状态空间理论单自由度隔振系统性能的研究

钟民军;胡世峰;史铁林;何其伟;

2009, 20(09): 0-1133.

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为了能够更清晰地了解单自由度隔振系统的动态响应过程，以指导隔振系统的设计，采用状态空间理论方法对系统的状态空间模型进行了理论求解，分析了系统的动态性能、鲁棒性能和隔振性能，并针对一个具体实例进行了验证。结果表明，基于状态空间理论方法能够更简单和直观地反应系统的本质。

管坯冷定心孔电火花加工系统控制研究

倪敬;项占琴;

2009, 20(09): 0-1011.

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针对消除轧管过程中“铁耳子”现象的管坯冷定心孔电火花加工控制问题，提出了一种基于定量反馈控制理论和非线性扰动观测理论的电液伺服控制策略。该控制策略将电液伺服系统划分为负载环和压力跟踪环，在负载环利用定量反馈控制器得到压力跟踪环的液压缸期望负载压力；在压力跟踪环则利用基于非线性扰动观测的控制器实现对液压缸负载压力的跟踪。系统实际控制结果表明，该控制策略具有较好的动态跟踪性能，可以较好地实现具体加工过程。

一种测头半径误差补偿的迭代方法

徐毅;李建刚;李泽湘;

2009, 20(09): 0-1133.

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接触式测头记录的是球心坐标，而在工件定位过程中实际使用的数据是测头和工件接触点的坐标。针对这个问题，提出了测头半径误差补偿的迭代方法。从测量点集和CAD模型这两个角度来看，分别存在一个偏移曲面，将这个偏移量嵌入到工件定位算法中，构建了一个半径误差补偿的迭代过程。实验结果表明，和传统的补偿方法的计算结果相比，该补偿方法显著提高了定位精度，并且对算法的计算效率影响不大。

大量程自由曲面的自适应跟踪测量方法研究

邵建新;邱自学;袁江;姚兴田;王菽芳;

2009, 20(09): 0-1011.

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提出一种利用激光位移传感器实现自由曲面自适应跟踪测量的方法。该方法基于闭环运动控制技术，通过由光栅位移传感器及精密移动线性机构组成的伺服随动系统自动调整激光测头位置，以跟踪被测曲面的起伏变化，保证激光位移传感器始终工作在其线性度较高的测量范围内，从而实现对大量程自由曲面的自动测量。实验结果表明:利用激光位移传感器在小测量范围内非线性误差小的特点，集成光栅传感器和伺服机构，可实现大量程自由曲面的高精度测量。

基于K-S检验的变载荷齿轮故障诊断

王细洋;万在红;

2009, 20(09): 0-1133.

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齿轮载荷的变化会引起振动信号的变化，因此传统方法对变载荷齿轮箱的故障诊断不一定有效。将齿轮振动残余信号作为分析对象，以排除载荷变化的影响。对正常齿轮振动残余信号和待处理齿轮振动残余信号进行两样本Kolmogorov-Smirnov检验，获得两信号的统计距离和相似概率,并将统计距离和相似概率作为齿轮破损特征指标量,该特征指标量能较早地指示轮齿破损的发生。齿轮全生命周期运行的破损试验表明了这一特征指标量的有效性。

索网结构展开和调控性能的多目标形状优化

尤国强;杨东武;

2009, 20(09): 0-1016.

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针对太空可展开天线的特殊要求，对周边桁架式可展开天线索网结构的展开和网面调整性能进行了优化研究。以天线索网结构的下弦节点位置为设计变量，索单元平均应力比和结构应变能为目标，表面精度和基频为约束条件，建立了双目标优化数学模型。采用序列二次规划法对这一复杂的非线性优化模型进行求解，得到了不同权重值时的相应优化结果。

机械自调谐式动力吸振器的研究

徐振邦;;龚兴龙;;陈现敏;倪正超;

2009, 20(09): 0-1133.

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为了拓宽吸振器的工作带宽，提高吸振器的减振效果，在分析了影响自调谐式动力吸振器减振效果因素的基础上，研制了一种通过调节自身的几何参数来调节固有频率的机械自调谐式动力吸振器，并设计了相应的控制系统。在梁结构实验平台上对该吸振器的动力学特性进行了实验评价，结果表明,该吸振器具有吸振频带宽、减振效果好等优点。

基于工艺约束矩阵的加工序列优化

胡于进;张正义;凌玲;蔡力钢;

2009, 20(09): 0-1016.

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为了便于识别加工序列是否满足工序优化过程中的相关工艺约束，引进工艺约束矩阵实现了定性约束的转化及加工序列的合法性识别；通过设计相应的转化准则、矩阵检测及修正措施，保证了约束信息转化的可靠性与准确性；提出了用于识别加工序列合法性的匹配算法，并基于约束矩阵，建立了工序优化的数学模型，利用遗传算法实现了工序优化求解，获得了最优/次优的加工序列。实例结果表明，基于约束矩阵的工艺优化不仅能得到最优/次优的工艺，而且运算效率也有所提高。

印刷电路板大型并行系统的表面贴装调度优化及其实证研究

靳志宏;计明军;刘颖;

2009, 20(09): 0-1133.

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研究了印刷电路板（PCB）表面贴装大型并行系统(JUKI FX-1)的生产调度优化问题。将该问题分解成吸嘴分配、供料器配置和元器件贴装顺序三个子问题。针对这些子问题解的特征，分别设计了聚类分析算法、顺序遍历算法、组合取贴集合指派算法，并依据其在整个贴装优化问题中的内在联系进行了有机集成。基于实际生产数据进行了一系列的计算实验，结果表明所提出的模型及算法得到的调度方案比机器自带的生产软件得到的调度方案具有更高的贴装效率。

用盆状砂轮磨削球笼等速万向节钟形壳椭圆沟道的新方法

王君明;汤漾平;宾鸿赞;冯清秀;熊正鹏;;

2009, 20(09): 0-1016.

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采用指状砂轮磨削等速万向节钟形壳椭圆沟道的理论误差在4μm左右，为减小理论误差，提出了一种用盆状砂轮来磨削等速万向节椭圆沟道的新方法。因避免了指状砂轮头部的干涉，其参数优化的有效性和精确性得到了提高，能最大限度地保证加工截面的形状和精度。建立了盆状砂轮加工的数学模型,采用约束随机方向法对砂轮的参数进行了优化，对其加工原理进行了详细的理论研究,并对加工误差进行了分析。仿真结果表明，用盆状砂轮磨削的椭圆沟道的理论误差可减小到1μm。

双刚度弹性驱动器力学特性频域分析

马洪文;尹博;王立权;尹铮;宋扬;

2009, 20(09): 0-1133.

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针对降低落地冲击的要求，提出了一种用于步行机器人关节驱动的双刚度弹性驱动器，该机构不同于传统的单刚度弹性驱动器，其特点是在动力源与负载之间装有带间隙的分段线性的非线性弹簧。应用动量原理分别建立了两种驱动器的力学模型并给出了机构个别参数对双刚度弹性驱动器的抗冲击功率能力和伸缩量的影响，最后利用MATLAB结合实例对此模型的抗冲击特性进行了仿真分析。结果表明，与单刚度弹性驱动器相比，随着外界激励频率γ的增大，双刚度弹性驱动器受到的冲击功率降低，而两者的压缩量趋向一致。
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基于气动喷嘴的线面触觉再现分析与实验

孙中圣;滕燕;包钢;李小宁;

2009, 20(09): 0-1016.

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针对气动喷嘴阵列喷气再现线面触觉问题，建立手指皮肤和喷嘴的流固耦合有限元模型。提出均布系数的概念表征线面载荷的均匀性和连续性。分析喷嘴直径、喷嘴间距和入口压力对线触觉的影响，确定气动喷嘴的设计标准。通过实验确定了能够再现逼真线面触觉的入口压力，并验证了分析得出的结论，为气动触觉广泛应用于虚拟装配、遥操作等领域打下良好的基础。

基于拟正交试验与支持向量机的设计时间预测方法研究

郭波;张晓冬;段爽月;杨杰;

2009, 20(09): 0-1133.

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针对产品设计时间预测问题，提出了一种基于拟正交试验与支持向量机的设计时间预测新方法，将产品特征和设计者的设计能力作为影响因素进行综合考察。以变速箱传动轴的设计时间预测为例，对影响因素的定量化评价、试验步骤以及预测方法进行了详细说明。应用实例表明，该方法能较为全面地反映产品设计任务中各因素以及设计者能力对设计时间的影响，避免历史数据中的不确定因素所带来的干扰，有效解决预测模型选择、非线性和维数灾难等问题。

连续可变配气相位器性能检测装置的控制研究

姚春德;杨建军;

2009, 20(09): 0-1016.

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针对连续可变配气相位器(continuously variable cam phaser,CVCP)响应速度的测试，研究了三位四通比例电磁阀阀杆位移和进气侧与排气侧CVCP响应关系，包括CVCP内部的叶片位置、提前腔和滞后腔腔内油压等，讨论了极限相位间响应速度测试方法和调节中间相位的PID控制方法，开发了控制检测装置的电子控制器。试验结果表明，CVCP检测装置能够准确方便地获得相位器的响应特性，电子控制器能够根据测试项目和传感器信息自动完成对比例电磁阀阀杆的控制。

典型钢材熔化焊接头金属的微动摩擦学性能

屈金山;;周仲荣;

2009, 20(09): 0-1133.

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在检验合格的16Mn钢、1Cr18Ni9Ti不锈钢和Domex 700MC钢焊件上从不同区域截取并制备微动试样，进行微动磨损试验，研究焊接接头不同部位金属的微动摩擦学性能。结果表明，微动磨痕宏观轮廓呈长短轴尺寸接近的椭圆形，摩擦面上存在与滑移方向成不同角度的微裂纹，微裂纹的扩展、相交导致金属脱落并形成凹坑。接触界面间的耗散能量和摩擦因数的值均随循环周次的增加而由小变大，达到峰值后减小并最终趋于稳定值。同一焊接接头不同部位金属以及不同材料焊接接头相同区域金属均具有不同的微动摩擦学性能。

多分辨率三角网格基础上的区域分割

白晓亮;张树生;

2009, 20(09): 0-1016.

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提出一种多分辨率三角网格基础上的区域分割方法。该方法首先构建多分辨率三角网格模型，然后从多分辨率模型中提取得到一个三维线框；最后将三维线框映射回原始网格提取特征线并据此完成区域分割。研究表明，对结构简单样件，该方法可以准确地完成其区域分割；对于形状复杂的样件，该方法可以给出一个相对准确的三维线框模型，从而提高区域分割效率。

基于形状分布的圆台体识别

马元魁;张树生;白晓亮;张开兴;

2009, 20(09): 0-1133.

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给出了一种结合最小有向包围盒（minimum oriented bounding box，MOBB）以及形状分布的识别圆台体及其参数的算法。首先建立基本体素的MOBB，对体素进行标准化；然后生成其D2形状分布曲线，计算此曲线分别与标准圆锥体形状分布曲线、标准圆柱体形状分布曲线的EMD(earth mover’s distance)值以及相应的上底直径；最后通过比较两个上底直径的大小来判断此体素是否为圆台体，并由包围盒的边长给出圆台体的参数。该算法简单有效，不需要任何交互操作，而且能够识别发生了一定外形改变的圆台体，抗噪能力强。
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基于多信息融合理论的MIG焊机器人焊接质量控制

岳建锋;张翠宣;李亮玉;

2009, 20(09): 0-1016.

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在熔化极气体保护焊（metal inert-gas，MIG）焊接质量的自动控制过程中，采用多传感器信息融合理论将正面熔池宽度信息和温度信息进行一致性检验，实现了正面熔宽有效采集。通过主成分分析和经验公式确定了焊接质量控制BP神经网络模型的输入参量和隐含层节点数。对常规BP神经网络进行改进，提高了其收敛速度。在机器人MIG焊接中利用该模型实施焊接试验，获得了较好的焊接效果，这为利用焊接正面传感信息对焊接质量闭环控制提供了新的解决方案。

镁合金射钉枪端盖等温体积成形及数值模拟

王昶;胡亚民;王萍;赖周艺;

2009, 20(09): 0-1133.

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针对射钉枪端盖零件，设计了等温挤压成形工艺和等温挤压试验模具。利用DEFORM-3D对成形过程进行数值模拟，预测了射钉枪端盖零件成形力为90kN以及成形过程分为5个阶段。采用YAW-500kN微机控制电液伺服压力试验机进行挤压试验，试验证明所设计的成形方案合理可行，同时也验证了数值模拟分析的正确性。
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淬硬轴承钢GCr15磨削白层结构特性的实验研究

黄向明;周志雄;杨军;夏启龙;

2009, 20(09): 0-1016.

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通过对淬硬轴承钢GCr15进行磨削加工，系统研究了磨削白层的结构特性。实验研究表明，磨削表面由白层和暗层组成，而磨削白层由晶粒很细小的隐晶马氏体、少量残余奥氏体和碳化物组成。白层硬度较高而暗层出现软化，高硬度白层是由于隐晶马氏体中高密度位错和超细晶粒相互作用而引起的强化。暗层硬度变化是由于磨削温度梯度导致不同的回火状态而引起的。磨削白层厚度随磨削深度增大而增大，其表面残余应力表现为拉应力，并随磨削深度的增大而增大。磨削白层的形成主要是磨削热和材料的塑性变形两种因素共同作用的结果。

基于多学科的活塞优化设计方法

廖林清;屈翔;雷刚;

2009, 20(09): 0-1125.

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根据多学科优化设计理论，计算活塞在静止状态时受热负荷和机械负荷共同作用下的应力值，计算结果表明耦合作用中以机械负荷为主。提出了基于正交试验设计的优化搜索策略，优化后活塞质量减少了46％。分析了火力岸高度、顶部厚度和销座间距对活塞应力及温度场的影响程度：它们对活塞所受耦合应力的影响和单独承受机械应力的影响趋势和程度是基本一致的，火力岸高度对活塞应力影响最大，三个因素对活塞温度的影响都不大。

车门板辊压包边机器人环境力约束仿真与试验研究

陆光钰;王怀彬;王;皓;李淑慧;

2009, 20(09): 0-1016.

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介绍了采用机器人对车门板进行辊压包边的生产工艺。基于有限元方法对辊压包边过程中板料的变形抗力进行了计算，对辊轮三种可能的压入方式（竖直、水平、环向）进行仿真分析，得出了在不同压入方式下包边机器人末端所受的最大环境约束力，同时在万能材料试验机上进行了相应试验。计算和试验结果表明，竖直压入方式辊轮所受环境力峰值最大，环向压入方式环境力峰值最小。

适应不平地面的Mecanum四轮全方位小车结构及运动学模型

王一治;常德功;;钱晋武;

2009, 20(09): 0-1125.

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为了在存在局部不平地面条件下应用Mecanum四轮全方位小车，总结出实际楼宇环境下存在的四类不平地面类型，分析给出对应于四种不平地面条件下Mecanum轮与地面的四种接触状态；针对四类接触状态，提出一种新的适应不平地面的Mecanum四轮全方位小车结构；用矢量及坐标变换方法解析了这种小车结构在不平地面条件下的运动学特性，分析给出了该小车的运动学条件及其适用范围；得出了该四轮小车在不平地面上运行的六维运动学模型。

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