2002年, 第38卷, 第12期　
刊出日期：2002-12-15

  

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论文
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  制造业与现代化

  宋健

  . 2002, 38(12): 1-9.

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  分析了制造业的历史地位、现在的形势和未来发展趋势。从制造业创造了人类，制造业是产业革命的主力军，浪漫与现实，可靠的现代化，安全的现代化等方面论述了制造业对现代化的重要作用。
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  小波变换对突变信号峰值奇异点的精确检测

  朱洪俊;秦树人;彭丽玲

  . 2002, 38(12): 10-15.

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  研究了小波变换对突变信号峰值奇异点的精确检测机理和方法，采用了离散小波变换的直接算法，避免了塔式算法在本检测方法中的某些局限性。通过模拟算例和应用实例的验证，证明即使在有严重噪声干扰的情况下，该方法也很容易实现对突变信号峰值奇异点的准确检测和精确定位，具有相当高的定位精度（其误差不大于1个采样点）和分析精度（不存在累积误差），同时具有较高的实时性。
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  单级齿轮系统的拍击振动模型

  张锁怀;沈允文;董海军;刘梦军

  . 2002, 38(12): 16-20.

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  在考虑不平衡质量、主动轴转速波动和齿轮副齿侧间隙的情况下，建立了单级齿轮传动系统的拍击振动模型，模型具有3自由度，1个旋转和2个沿啮合线方向的平移。推导出了相邻两次碰撞之间的映射关系式。根据计算结果，系统的拍击振动周期与激励周期有关；在某一转速下，拍击周期等于激励周期，而在另一转速下，拍击周期是激励周期的两倍。系统处于拍击状态时，齿面碰撞和齿轮正常啮合交替出现。
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  汽车主动悬架非线性振动的VOFB控制

  乔宇;王洪礼;竺致文;王江

  . 2002, 38(12): 21-24.

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  提出了一种应用于汽车主动悬架非线性振动主动控制的新型鲁棒自适应控制算法——VOFB算法(Variable-structure-control output feedback backstepping)，并证明了稳定性， 还进行了仿真验证。引入了一个非线性滤波器，简化了设计，设计了一输出反馈观测器，最后将变结构控制的设计方法引入Backstepping控制器设计，得到了对系统扰动的鲁棒性。
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  磁力轴承转子系统的力耦合和力矩耦合分析

  胡业发;周祖德;王晓光;吴华春

  . 2002, 38(12): 25-28.

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  为减轻或消除磁力轴承转子系统中存在的力耦合和力矩耦合，针对八极径向磁力轴承，在不考虑时间因数的情况下，以转子与定子的偏心为变量，分析和计算了电磁力的分布，推导了径向磁力轴承沿周向任意点处电磁力的表达式，提出了磁力轴承转子系统力耦合和力矩耦合概念，并推导出交叉耦合系数计算公式。计算结果表明：力耦合和力矩耦合总是存在的，结构设计无法解决，只有采用控制补偿的方法才能减少或消除这两种耦合。
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  循环对称结构动态响应问题的可靠性分析

  刘岚;刘更;吴立言;赵宁

  . 2002, 38(12): 29-33.

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  以提高复杂循环对称结构动态响应问题的可靠性分析精度为主要目的，运用三参数可靠性模型，对循环对称结构动态响应问题的概率有限元方法的基本理论及计算进行了研究。以结构的材料性能参数、几何参数等为随机变量，导出了求解循环对称结构的动态响应及动应力的数字特征及概率分布的计算表达式。在此基础上计算了在动载荷工作状态下的圆盘和齿轮的可靠度，并与Monte-Carlo法的计算结果进行了对比。结果表明文中的方法更加有效、简捷。
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  电液负载模拟器的复合控制

  焦宗夏;华清;王晓东;王少萍

  . 2002, 38(12): 35-38.

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  提出了同时以速度和加速度作为参考输入量进行多余力的消除的结构不变性原理的改进方法；进一步研究了位置同步补偿的优点和不足，提出利用舵机伺服阀的控制信号进行速度同步控制抑制多余力矩的新方案。最后给出了基于线性理论的复合控制方法，仿真和试验结果证明该方案在系统的动态品质、鲁棒性和消扰能力等方面具有相当好的效果。
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  基于加速度补偿的龙门移动式镗铣床双直线电动机滑模解耦同步控制研究

  孙宜标;郭庆鼎

  . 2002, 38(12): 39-43.

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  针对龙门移动式镗铣床同步伺服问题进行了研究，并用两台直线电动机作为龙门柱纵向进给的传动机构。为了实现速度同步，采用滑模控制策略对双电动机同步伺服系统进行鲁棒解耦控制。并通过检测龙门框架不平行时所产生的应力变化来实现加速度动态补偿，以消除滑模控制的抖振现象，进一步提高同步精度。仿真结果表明该控制方案具有很强的鲁棒性，在不对称负载的条件下能实现动态同步。
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  并联机床后置处理算法与系统

  李铁民;郑浩峻;汪劲松;段广洪

  . 2002, 38(12): 44-48，5.

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  以6自由度6-TPS型并联机床为模型，阐述了生成控制数据的一般流程，指出后置处理必须解决的两个关键问题——工件坐标系定位和动平台位姿获取。针对不同位形，提出利用综合误差系数和综合误差度来评价终端运动精度，并据此将工件坐标系定位归结为一类兼顾作业空间和运动精度的有约束非线性规划问题；提出了一种利用5自由度刀位文件获得6自由度动平台位姿的方法；研究了笛卡儿空间的插补算法，并比较了两种不同方法所产生的不同刀具插补轨迹。最后介绍了基于以上算法所开发的后置处理系统的结构。
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  平面2自由度驱动冗余并联机器人的机构设计

  张立杰;刘辛军

  . 2002, 38(12): 49-53.

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  机器人机构参数的设计是极其复杂的难题。研究一种平面2自由度驱动冗余并联机器人的机构设计方法，首先建立了该并联机器人机构的空间模型，在此基础上探讨了该并联机器人机构的工作空间性能指标与杆件尺寸之间的关系，并绘制了相应的性能图谱，这些图谱是该并联机器人的机构设计的重要参考依据，该方法为实现并联机器人机构设计的计算机辅助设计提供了一种简单、有效途径。
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  金刚石车刀前角与切削刃钝圆半径对单晶硅加工表层质量的影响

  赵清亮;陈明君;梁迎春;董申;邓驰

  . 2002, 38(12): 54-59.

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  在对单晶硅的超精密切削加工中，为了优化金刚石刀具参数以利于实现其塑性域切削，运用线弹性断裂力学和有限元法对在不同的刀具前角和切削刃钝圆半径下切削区域的应力场分布和微裂纹扩展规律进行了计算仿真研究，并在此基础上进行了单晶硅的金刚石切削试验以验证仿真分析。结果表明，采用前角范围为–15?～–25?的车刀进行切削有利于抑制原子级尺寸裂纹初步扩展成微裂纹，因此可以提高加工时的脆塑转变临界切深值，有利于实现塑性域切削；而且，切削刃钝圆半径越小加工时的微裂纹就越不易扩展，因此也就容易实现单晶硅的塑性域车削，得到高质量的金刚石切削加工表面。
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  基于技术进化的产品设计过程研究

  檀润华;苑彩云;张瑞红;曹东兴

  . 2002, 38(12): 60-65.

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  在介绍发明问题解决理论(TRIZ)中的S曲线、技术成熟度预测、技术进化模式、技术进化路线的基础上，提出了产品核心技术的两条性质，并且提出技术进化是按TRIZ中进化路线所示结构状态序列不断替代的过程。依据该原理及过程建模方法IDEF3，建立了一种新的产品设计过程模型。用一个工程实例说明了该模型的应用。
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  双驱动卷扬机多流传动系统的动态性能分析及试验研究

  林超;李润方;谢永春;伍奎;施成越

  . 2002, 38(12): 66-69.

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  从运动学角度分析了双驱动卷扬机多流传动原理和计算方法，通过实例分析进一步阐明该传动的性能和特点。采用功率键合图理论和方法，建立双驱动卷扬机多流传动系统在考虑支承弹性下的系统耦合振动模型，并进行动力学的仿真。设计双驱动减速器传动试验装置，改进现有试验台， 实现了多通道数据采集。从而较全面地揭示了行星减速器系统的动态特性及传动性能，并与理论结果对比，其变化趋势一致，变化规律基本相同。进而验证了双驱动卷扬机多流传动系统的键合图模型的正确性，也表明所用的方法是有效的。
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  智能化电火花加工CAPP系统的研究

  赵万生;刘晓芳;迟关心;李志勇

  . 2002, 38(12): 70-74.

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  针对电火花加工工艺的特点，采用专家系统与人工神经网络相给合实现电火花加工智能化CAPP系统——I-EDM-CAPP系统。建立了基于规则的简易Petri网SPN模型以实现加工方法的智能选取；采用复合神经网络（CNN）实现电参数学习模型，从而能够准确地选择并合理地扩展电加工工艺参数。
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  精密金属异型挤压塑性成形及模腔优化共形解析

  齐红元;朱衡君;邱成;杜凤山;刘才;齐红宇

  . 2002, 38(12): 75-78.

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  针对异型材挤压塑性成形及模腔建模理论的焦点课题，借助近代复变共形映射理论和金属塑性成形理论成果，将三维金属异型材挤压塑性流动问题转化为二维轴对称成形问题，求解了金属异型塑性流动的流函数、速度场及应变速度场等数学解析模型，建立了金属异型挤压塑性流动通用的三维解析方法。应用能量极值原理，求解了异型材挤压成形及优化模腔工程建模的理论课题。
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  SiCP/2024复合材料在半固态下流变行为的研究

  罗守靖;姜巨福;滕东东;祖立君

  . 2002, 38(12): 79-83.

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  采用半固态等温压缩试验和金相显微镜等方法和手段，对SiCP/2024复合材料在半固态下流变行为进行了研究。结果表明，SiCP/2024复合材料在半固态下压缩时的流动应力随试验温度的提高而显著下降；当压缩时间较短时，复合材料的压缩应力比未增强合金小，当压缩时间较长时，压缩应力大于未增强体合金，且其具有伪塑性体的特性。
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  定制化骨替代物的空间定位

  刘亚雄;李涤尘;卢秉恒;张虎;何三虎;李刚;王臻

  . 2002, 38(12): 84-88.

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  为了保证定制化人工骨替代物植入人体并与人骨连接后具有正确的相对位置，提出了利用人骨表面的自由曲面实现骨替代物的空间定位的原理和方法，并利用反求工程和快速原型完成个体定制的骨替代物及其定位器的设计与制造，成功地应用于临床。实践证明定制化骨替代物的植入手术能否成功，定位是一个关键技术环节。定位问题涉及到定制化骨替代物的设计、制作和手术的全过程，提出的定位原理和方法在实际应用中被证明是行之有效的，能够有效地保证手术的质量。
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  大批量定制的二维优化模型

  祁国宁;顾新建;杨志雄;邱进冬

  . 2002, 38(12): 89-92，9.

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  提出了一种大批量定制（MC）的二维（产品维和过程维）优化模型，对MC的优化方向和优化方法作了较全面的描述，并用实际案例来深刻理解MC的意义和方法。以定制量最少为优化目标，并将产品维的优化分为深度优化和宽度优化，将过程维的优化分为客户订单分离点后移和减少各环节的定制比例。研究表明，MC是一种与制造企业和企业群、设计和过程全面优化相关的，渐进的、不断优化的先进制造系统模式。
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  基于电流变材料的切削颤振在线监控技术研究

  王民;费仁元

  . 2002, 38(12): 93-97.

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  提出可以利用电流变材料的电控流变特性，通过在线调控切削系统动态特性以提高切削稳定性。并针对镗削系统，开发出一套可根据实时采集的切削振动信号自适应地快速调整系统动态特性以避免颤振发生的颤振智能监控系统。
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  模具曲面抛光时表面去除的建模与试验研究

  张雷;袁楚明;周祖德;陈幼平;郑力

  . 2002, 38(12): 98-102.

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  提出用表面去除廓形来描述模具表面在垂直于抛光轨迹方向的抛光去除量。在假设抛光工具与模具自由曲面的接触服从椭圆赫兹接触的前提下，利用提出的抛光去除系数推导了表面去除廓形的理论方程。仿真和试验结果揭示了抛光表面去除的规律，验证了表面去除廓形的理论模型。
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  基于有限元网格映射方法的精确反算求解毛坯

  周军;马闯;李光耀;钟志华

  . 2002, 38(12): 103-106.

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  以有限元仿真技术为基础，提出了一个新的方法——有限元网格映射方法，解决了薄板冲压成形过程中毛坯反算的一些关键问题。有限元仿真能很好地模拟材料的流动，具体体现在网格上节点的移动，根据映射，确定不同时刻下单元中点的位置变化以及不同时刻位置变化之间的联系，从而能获知初始毛坯中哪些部分参与了零件成形，并最终获得优化的毛坯形状和尺寸。用一个复杂的V形件冲压实例验证了本方法的正确性和快速性。
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  数控加工三维实时仿真系统的研究

  吴振勇;王国锋;王太勇;王晓斌;李宏伟;汪文津

  . 2002, 38(12): 107-110.

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  针对数控加工三维实时仿真系统的开发，研究了加工过程三维几何模型构建、仿真过程的实时动态显示以及基于全局光照明的加工环境光照计算的具体方法。根据数控车削加工的特点，提出了一个基于构造单元的工件分解表达模型，利用此模型与刀具实体模型做布尔减运算，来实时模拟工件材料的去除过程及验证加工结果；同时，采用全局光照明模型建立了数控加工的三维仿真环境。实际应用表明，上述模型可以获得理想的真实感效果和仿真速度。
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  金属零件分层快速制造关键技术研究

  易树平;熊世权;张津;林利红;哈津

  . 2002, 38(12): 111-115.

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  针对以金属板材为造型材料的分层实体制造方法中存在的问题，提出了用新LOM切割和用热扩散焊连接金属分层板的新方法。对比分析了新旧LOM方法的原理误差，推导出基于新LOM的分层切片算法，通过试验测定出热扩散焊连接金属分层板在堆积成形方向上尺寸变化较小，结合区域原子发生了明显的扩散，新的晶粒组织已经形成，且焊缝结合强度在100 Mpa以上，显微硬度与母材没有明显差别。样模制作表明新LOM方法加热扩散焊连接工艺是实现金属零件分层快速制造的有效途径之一。
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  基于焊接温度场正面信息的熔透控制方法及验证

  李亮玉;王燕

  . 2002, 38(12): 116-120，.

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  在所建立的试件有限尺寸三维温度场解析模型的基础上，利用相关性原理同时考虑温度变化的灵敏度问题，定量地给出了控制背面熔宽时正面测温点的选择区域，提供了测温点的一般选择原则，讨论了基于温度场正面信息的GTAW熔透控制方法，运用仿真手段进行了PID参数优化设计，通过试验验证了PID和FUZZY复合控制的有效性。
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  6自由度并联机床支链干涉建模及试验研究

  汪琦;李铁民;汪劲松

  . 2002, 38(12): 121-125.

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  以6自由度并联机床为研究对象，建立基于作业空间的干涉模型—含参数非线性方程组；利用连续法求解该模型解集的边界，此一维边界直观地描述出刀具终端位姿与支链干涉的关系；提出通过控制机床的多余自由度来避免支链间干涉，从而简单、有效地解决了6自由度并联机床操作安全性问题。
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  基于本体论的产品全过程知识共享研究

  郝永平;王崇海;宁汝新;刘永贤

  . 2002, 38(12): 126-130.

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  提出了一种基于本体论实现产品全过程知识共享的方法。对产品知识进行了层次化的表示，并借助 ODLBKIF和基于角度知识描述语言进行了说明。同时，给出了基于本体论的知识推理方法。借助角度知识，对领域知识进行描述，且给出知识的通信机制，设计了基于本体论的应用系统共享产品全过程知识的体系结构。最后，通过实例模型提供了研究成果在实际建模系统中的应用。
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  基于循环对称结构制动盘的三维瞬态温度场仿真

  王文静;谢基龙;刘志明;缪龙秀;郑明军

  . 2002, 38(12): 131-134.

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  针对制动盘这一类具有循环对称特征的结构，建立了三维瞬态温度场泛函形式的数学模型，从而使计算模型和计算规模大大简化；采用ANSYS有限元程序对制动盘流场进行计算，得到了制动盘表面任意时刻的对流换热系数，进而获得其温度场分布；并且计算结果与实物试验结果比较吻合。
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  摩擦焊接过程电液比例计算机闭环控制系统研制

  杜随更;傅莉;鄢君辉;王喜锋

  . 2002, 38(12): 135-137，.

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  根据摩擦焊接过程质量控制需要，在摩擦焊机原有开关控制阀组成的液压施力系统上，增设了压力与流量电液比例控制阀，并配置了相应的计算机测控硬件，在Windows操作系统下采用VC++编制了相应的测控程序，从而建立了摩擦焊接过程计算机电液比例闭环控制系统。静动态测试及应用表明，该系统静动态特性好，可靠性高，实现了摩擦焊接过程中轴向压力的闭环控制、滑台进给速度的开环比例控制，以及主轴转速、轴向压力、轴向缩短量、摩擦转矩(主电动机电流)，以及界面温度的实时检测，能够满足摩擦焊接过程闭环控制系统需求，有广泛的应用前景。
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  拱型槽板成形过程中回弹的有限元仿真研究

  孙艳平;黄秋波;张德臣

  . 2002, 38(12): 138-141.

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  通过对拱型槽板成型过程进行有限元仿真模拟，分析了回弹对拱型槽板成拱变形的影响；同时，进行了拱型槽板成形的试验研究，有限元仿真模拟计算结果与试验结果具有较好的一致性。为制定加工金属拱形屋顶的工艺参数提供了理论依据。
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  基于推理的有向图拓扑排序装配顺序规划及优化研究

  顾寄南;张林鍹;肖田元;张国胜

  . 2002, 38(12): 142-145.

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  装配顺序规划是虚拟装配中的重要研究内容。在阐述有向图拓扑排序技术原理的基础上，研究了基于推理的将有向图拓扑排序技术应用到产品装配顺序规划中的方法，探讨了应用可装配性评价技术得出最优装配顺序的途径。依据这些理论和算法在MDT平台上开发了一个箱体类产品的装配顺序自动规划系统，并以一个齿轮减速器为例进行了验证。
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  弯管流动的非均匀性及其整流

  李杰;郝鹏飞;张锡文;许宏庆

  . 2002, 38(12): 146-148.

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  利用RSM湍流模式和贴体无结构网格，对三维弯管的流动进行了数值模拟，并利用三维激光测速仪(LDV)对流动进行了测量，数值模拟的结果同试验吻合较好。针对流动的非均匀性提出了双环结构的整流装置，并对该整流装置进行了数值模拟和试验，表明该装置能对气流进行很好的整流，使流动在弯管下游很快变得均匀和稳定。
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  Co、Al对二次硬化钢微结构影响的穆谱研究

  刘贵立;张国英;曾梅光;钱存富

  . 2002, 38(12): 149-152.

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  用穆谱技术研究了Co、Al元素对二次硬化钢微结构的影响，发现Co在二次硬化钢中的分布会影响Ni、Cr、Mo原子在其中的分布；Co、Al都促进奥氏体向马氏体转变，减少残余奥氏体量，都促进合金碳化物的形成，增加其析出量。因此在无Co钢中为提高强度可加入适量的Al元素。