2001年, 第37卷, 第3期　
刊出日期：2001-03-15

  

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论文
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  脆性材料超精密磨削时影响表面质量因素的研究

  陈明君;董申;李旦;张飞虎

  . 2001, 37(3): 1-4，10.

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  首先从理论上分析了脆性材料在超精密磨削过程中影响表面质量的各种主要因素。然后针对影响脆性材料已加工表面质量的各种主要因素作了大量的试验研究。研究结果表明，对于脆性材料，砂轮的平均磨粒尺寸对已加工表面质量的影响很大。试验证明：当采用超精密磨床并在vs＝1200m/min、f＝0～200μm/r、ap＝0.1～10μm的磨削条件下进行磨削时，只有当金刚石砂轮的平均磨粒尺寸小于20μm，才能在塑性磨削模式下加工出高质量的超光滑表面。
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  超塑拉伸变形应变速率敏感性指数的力学解析

  宋玉泉;程永春;刘术梅

  . 2001, 37(3): 5-10.

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  从拉伸变形的状态方程和力学基本理论出发，导出了塑性和超塑性拉伸变形mε、mv和mF（mε、mv和mF分别为恒应变ε、恒变形速度v和恒载荷F的应变速率敏感性指数）的函数表达式，而且理论计算值与典型超塑性合金ZnAl5的试验数据吻合，这便从理论上解答了“拉伸变形应变速率敏感性指数的力学涵义及其规范测量”一文从试验上提出的问题，即：为什么mε、mv和mF随应变速率ε的变化规律互不相同，甚至出现了mF会大于1，mv会是负值得反常结果。对这些问题的理论解答便进一步揭示了m值的力学本质。
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  叶轮机械三维弯叶片粘性流场的数值模拟

  张艳英;苏杰先;吴猛;崔明根

  . 2001, 37(3): 11-13，1.

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  提出了一种在时间方向具有二阶精度的隐式方法，该方法是关于n个标量方程的隐式算式，算法简单。利用此方法对三维弯叶片定常粘性流场进行了数值模拟，成功地捕捉到了流场中的各种波系和涡系结构。通过与直叶片流场中的涡系结构对比发现，弯叶片降低损失的另一个主要原因是弯叶片能将二次流起主要作用的通道涡限定在一个稳定的范围内。
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  油、气管线钢的焊接局部脆化及其预防

  高惠临;董玉华;冯耀荣

  . 2001, 37(3): 14-19.

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  管线钢在多道焊的2次热循环下形成的临界粗晶区是受焊区的韧性谷区。引起临界粗晶区局部脆化的主要原因，是在多道焊2次热循环的特定热过程中所形成的粗大、富碳的M-A组元和表现出来的组织遗传现象。采用预备回火焊道处理可消除组织遗传现象；采用补充回火焊道处理可细化M-A组元，从而消除临界粗晶区局部脆化。
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  设计工况下离心压气机内部动静部件耦合非定常流动的数值模拟

  王彤;谷传纲

  . 2001, 37(3): 20-24，2.

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  以设计工况下离心压气机内部动静部件耦合的非定常流场为研究对象，采用PISO算法求解了包含绝对速度与相对速度的、统一形式的运动方程组。计算结果与试验测量结果比较，说明计算结果是可靠的，计算结果同时说明，只有采用非定常算法，才有可能较好地描述动静部件耦合的流场。
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  电磁轴承动刚度的自动测量

  杨作兴;赵雷;赵鸿宾

  . 2001, 37(3): 25-29.

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  针对电磁轴承刚度难以测量的问题，构建了一套简单的刚度测量系统用来自动测量电磁轴承的动刚度。该系统采用电磁轴承的数字控制器、功效、电磁铁作为激振器，电磁轴承的电涡流传感器作为拾振器，自行研制的测量分析系统作为测量分析工具。给出电磁轴承动刚度的测量结果。测量结果表明，该系统能较准确测量电磁轴承的动刚度。此测量系统还可以用于其他轴承刚度的测量，也可用于系统辨识。
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  穿孔等离子弧焊正面弧光传感技术研究

  董春林;朱轶峰;张慧;邵亦陈;吴林

  . 2001, 37(3): 30-33.

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  小孔的稳定性是影响穿孔等离子弧焊焊接过程稳定性及接头质量的重要因素。在等离子弧发射光谱分析的研究基础上，研制了轻便实用的弧光传感器，采用普通光电器件和滤光镜片替代赘重昂贵的光谱分析系统，可以捕捉到表征小孔特征状态的信号。介绍了弧光传感器的组成、物理模型及信号特征。
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  运用凯恩方程建立弧面分度凸轮机构的动力学模型

  常宗瑜;张策;杨玉虎;王玉新

  . 2001, 37(3): 34-37，4.

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  运用凯恩方法对考虑电动机特性、间隙等因素的弧面分度凸轮机构进行了建模和求解。事实证明用多体理论对分度凸轮建立的模型可以方便地处理间隙等非线性因素，而且使建模过程简洁直观。
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  周期性脉动流体的管路输送系统压力分布求解

  阎祥安;张承谱;沈嘉琦

  . 2001, 37(3): 38-40.

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  采用刚度矩阵法对管路子系统耦合，求解管路系统压力分布，并进行了仿真及试验验证。
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  复杂流体网络动态建模与仿真新方法

  贺尚红;李旭宇;钟掘

  . 2001, 37(3): 41-45.

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  对流体元件常规传递矩阵模型进行了改进，引入了一种处理节点边界条件的简便方法，提出了复杂流体网络在各种终端边界条件和多扰动条件下的动态建模方法。将频谱函数与时域响应的傅里叶逆变换转换为傅里叶正变换，利用著名的FFT算法实现了复杂流体网络的时域仿真计算，为大规模液压和气动网络的频率特性计算及时域动态仿真提供了全新的手段，有关算例及相关试验验证了本方法的正确性。
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  基于电流变液的大射电望远镜馈源支撑系统风振阻尼控制

  苏玉鑫;段宝岩;魏强;南仁东;彭勃

  . 2001, 37(3): 46-50，5.

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  针对新一代大射电望远镜机电光一体化创新设计悬索馈源支撑系统的随机风振响应问题，设计了一种电流变可调阻尼器来实现大射电望远镜悬索馈源支撑系统风振的附加阻尼控制，彻底解决了对于柔性悬索结构振动的附加阻尼控制难题。推导了电流变可调阻尼器的力学模型，并提出了相应控制策略。通过计算机仿真，验证了所设计的可调阻尼器的有效性，可使馈源支撑系统的风振降低50%左右，可有效地提高馈源轨迹跟踪的精度。
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  三区段变参数振动钻削微孔的研究

  杨兆军;王立江;王立平

  . 2001, 37(3): 51-54.

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  分析了振动钻削微孔时钻入、钻削和钻出三个区段上不同的振动钻削机理，通过二次回归试验求出了各区段的最佳振动参数。提出了随钻孔区段的改变而改变振动参数，使各区段都工作在最佳振动钻削状态的三区段变参数振动钻削新方法。研究结果表明，这一新方法克服了定参数振动钻削微孔时各项钻削质量顾此失彼的矛盾，是全面提高微孔加工质量的有效方法。
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  复杂结构的风激随机振动分析

  孙东科;林家浩;张亚辉;张春宇

  . 2001, 37(3): 55-58，6.

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  将随机振动虚拟激励法引入风工程，用于求解大型复杂结构抖振响应。计算自动包含了激励之间的非完全相关性、振型之间耦合项的贡献，并保持了高效、快捷的特点。特别适合于实际工程应用。以一座大型门式起重机的抖振响应为例，分析了风激励振动对操作平顺性的影响。
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  轴流泵及离心泵产生低扰动搏动流的方法

  钱坤喜;曾培;茹伟民;袁海宇;封志刚;李岚

  . 2001, 37(3): 59-61.

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  研制了一种轴流泵和一种离心泵。讨论了叶轮泵的搏动流。搏动流对于减少血液周身循环阻力具有重要意义，但利用叶轮泵产生搏动流将会导致血液破坏。搏动流叶轮血泵需要解决的问题是如何产生低扰动的搏动流。对于搏动流轴流泵，将泵的入口和叶轮外形轮廓设计成锥形，当叶轮以恒定的转速旋转时，搏动流轴流泵产生的搏动流可预期是低扰动的。对于搏动流离心泵，其搏动流的产生通过周期性的改变叶轮转速来实现，同时，设计出扭曲形叶片的叶轮，使血流的速度在叶轮周期性改变转速时只改变方向，而大小不变。通过这种方法，也可以产生搏动流，而且可将紊流减至最小。与搏动流轴流泵相比，搏动流离心泵只需要一个驱动部件，实用性更强。搏动流离心泵已成功试用于存活期达数月的小公牛血液辅助循环试验，没有发现明显的血液成分破坏和器官功能损坏。搏动流离心泵用作心功能恢复期间的循环辅助装置是最合适的，因为其不仅能像隔膜泵那样产生搏动流，减少了血液周身循环阻力，而且能像非搏动流旋转泵那样不发生倒流，从而增加了主动脉舒张压及自然心脏的冠状动脉灌注。
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  正交车铣运动的矢量建模及表面粗糙度的理论分析

  贾春德;姜增辉

  . 2001, 37(3): 62-64.

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  通过矢量分析，建立了正交车铣运动的矢量建型，并在此基础上给出了描述正交车铣运动的矢量表达式。建立了表面粗糙度的计算公式，并对它进行了简要的分析。
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  3自由度气动比例/伺服机械手连续轨迹控制的研究

  陶国良;王宣银;路甬祥

  . 2001, 37(3): 65-69.

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  讨论了3自由度气动比例/伺服机械手的连续轨迹控制，建立了系统的数学模型，通过采用最优状态反馈、PI环节和扰动观测补偿实现了气动比例/伺服系统的连续轨迹跟踪，并以毛笔书法轨迹为对象进行了试验研究。试验分析表明，气动比例/伺服机械手可实现较高的控制精度，在许多工业自动化领域，完全可以与价格昂贵的电动机伺服系统媲美。
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  带有间隙支承的CT机回转系统的非线性动力学

  韩清凯;张天侠;杨积东;闻邦椿

  . 2001, 37(3): 70-72，7.

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  将全身CT机的机械回转系统简化成一个刚性转子系统，该系统的静子与支承之间存在间隙。首先对其非线性振动响应进行了解析分析，然后用数值方法研究了间隙、偏心和回转角速度等参数变化所导致的系统分岔和混沌运动的特征。
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  双螺杆油气多相流混输泵内部工作机理研究

  曹锋;邢子文;束鹏程

  . 2001, 37(3): 73-77.

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  从变质量多相系统的热力学特性角度，从能量守恒、质量守恒定律出发，建立了一套描述双螺杆多相泵内部工作机理的控制方程。通过对多相泵内部工作过程的模拟，分析了气体体积分数、回流损失、流量、压力分布及功率消耗间的相互关系。为验证数学模型的正确性，利用动态信号分析仪对试验样机进行了宏观性能测试和内部压力建立过程曲线（p－V图）测试。试验和数值模拟结果的比较表明，建立的数学模型能够正确反映双螺杆油气多相流混输泵内部压力建立过程及其宏观性能特征。
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  一种高锰奥氏体低温钢的力学性能

  付瑞东;任伊宾;郑炀曾;刘向左;管秀发

  . 2001, 37(3): 78-80.

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  测定了一种高锰奥氏体低温钢从室温到77K温度的拉伸和冲击性能以及77K温度下的断裂韧度，并观察了其断口形貌特征。结果表明试验钢屈服强度与温度的关系为σ0.2＝300＋1392.4exp（-0.0106T）；77K的σ0.2＝883MPa，K(J0.05)约为232MPa·m(1/2)；低温沿晶断裂被完全抑制，77K的断口表现为以韧窝为主并混有少量准确小刻面的特征。X射线相分析表明该钢具有很高的组织稳定性，77K温度变形前后均为单相奥氏体组织。
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  梯度自润滑滑动轴承的研制

  金卓仁;程继贵;夏永红;刘鸿志

  . 2001, 37(3): 81-84.

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  介绍了梯度功能材料的发展过程，同时根据梯度材料的原理研制了梯度自润滑滑动轴承，并介绍了梯度自润滑滑动轴承的优化方法及制备工艺，通过性能测试表明在相同工况条件下梯度自润滑轴承的承载能力、极限pv值、耐磨性及使用寿命等均明显优于均质自润滑轴承。
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  多轴CNC机床加工曲面上曲线的刀具姿态实时控制

  金建新

  . 2001, 37(3): 85-88.

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  多轴CNC机床加工的空间曲线都是位于曲面上的，且切削刀具不是数学上的理想质点，因此，从满足机械加工工艺和机床CNC系统实时控制的要求出发，建立了刀具及其姿态控制的数学模型，该模型中的曲面—曲线标架只需要被加工曲面—曲线具有一阶连续性，这大大减小了设计和构造空间曲面—曲线的复杂程度，提高了CNC系统的实时性。最后，以磨削圆锥球头立铣刀的刀刃为例，说明了模型的实际应用方法。
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  基于统计分析的电火花线切割加工稳定性研究

  伍俊;李明辉

  . 2001, 37(3): 89-92.

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  研制了电火花线切割加工间隙放电状态检测系统，并运用时序分析理论中的统计检验的方法对加工中由正常放电相对时间比率值构成的时间序列进行了分析，指出了电火花线切割加工稳定时的正常放电相对时间比率值构成的时间序列的统计特征。提出用量纲一波形参数——峰度值（峭度系数）来判断电火花线切割加工的稳定性，用试验的方法研究了该方法的可靠性，为采取适当的电参数控制策略，提高加工稳定性提供了重要的依据。
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  弹性凸轮系统参激振动稳定性分析

  冯志华;兰向军

  . 2001, 37(3): 93-96，1.

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  将多尺度法与Fourier级数展开相结合，分析了单自由度线性周期时变弹性凸轮系统的参数激振动稳定性问题，导出稳定性边界临界曲线的近似解析解，指出在频率比ω0/ωn＝2/k（k＝1，2，…）处存在着不稳定区域。通过实例对不同凸轮运动规律及不同运动时间分配进行分析计算，得出相应稳定区域图，发现后者对系统稳定性影响远甚于前者，增大阻尼比可大大改善系统稳定性。最后，直接对方程数值积分证实所得近似解析解的正确性。
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  静电场耦合微机电系统的动态模型

  高钟毓

  . 2001, 37(3): 97-101.

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  研究静电场耦合微机电系统（Micro electromechanical systems，简记为MEMS）的动态模型问题。首先，给出了耦合静电场的输入/输出两端点对模型，讨论了微机电系统的独立变量对的选择与分析方法。其次，叙述了所研制的典型微结构，包括SEM照片、有限元分析的振动模态，以及简化模型。第三，分析了MEMS传感器系统的静电场与静电力表达式、动力学方程，以及开环和闭环传递函数。第四，给出了MEMS传感器系统的实测频率特性和等效模型参数，并且根据以上分析和试验结果，提出了几点有重要意义的结论。
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  基于组态思想的旋转机械状态监测系统

  陈耀武;耿晨歌;汪乐宇

  . 2001, 37(3): 102-105.

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  为适应旋转机械状态监测系统多样化需求，提出一种新颖的基于组态思想的旋转机械状态监测系统。该系统以配置研究设计的组态化状态监测系统管理分析软件平台的通用计算机为核心，加上研制的电涡流信号采集前置分机、压电信号采集前置分机、工艺量信号采集前置分机和系统组合控制分机组成。系统可以依据工业现场状态监测的实际需要，由用户方便地组建成具有多种信号采集和数据分析功能的离线的便携式振动数据采集分析系统、准在线状态监测系统、或在线状态监测系统。所有信号采集前置分机和系统组合控制分机都是以DS80C320高速处理单片机为核心设计的高速、小型化、低功耗系统。论述系统总体方案、系统分机设计和管理分析软件设计，并给出系统在工业现场的应用结果。
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  基于跟踪比较反馈滤波下有源结构故障噪声检测方法研究

  吴长智;杨庆佛;杨崇艳

  . 2001, 37(3): 106-108，.

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  对有源结构交变噪声辐射机理进行分析，提出了一种在线分离检测故障噪声的新方法。在耦合声场中，采用跟踪比较、反馈滤波技术，对箱体中传动部件早期故障进行诊断。作为实例，对CT6140主轴箱辐射噪声进行在线分离检测，从而诊断出传动部件存在的早期故障，并对故障模式进行分析。为在强耦合噪声背景下获取被测声源数据开辟了一条新的试验途径。
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  超高速铣削的理论研究

  梁锡昌;郑小光;徐国斌

  . 2001, 37(3): 109-112.

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  多年研究表明，利用现有的切削理论，已经无法再成十倍的提高切削速度。一种新的超高速铣削理论被提出，它的思想是：一方面利用挤压变形和摩擦，提高工件切削区的温度，使工件的强度和硬度显著下降；另一方面，设法保持刀具的温度在300℃以下，使硬度不变；从而实现了刀具硬度与工件硬度比的大量增加，实现了vc＝8500m/min超高速铣削。本理论已经生产验证，表明本理论的正确性。