机械工程学报

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微机电系统中微磨擦特性及控制研究

刘莹;温诗铸

. 2002, 38(3): 1-5.

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针对微机电系统设计中存在的微摩擦问题，论述了开展微观摩擦研究的意义和必要性。全面总结了微摩擦基本特性研究的进展，包括微观摩擦与宏观摩擦的对比，微观摩擦与表面形貌的相关性，以及粘滑现象等。提出了控制微摩擦特性的一些主要研究方向。

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行星齿轮传动非线性动力学模型与方程

孙涛;沈允文;孙智民;刘继岩

. 2002, 38(3): 6-10.

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建立了2K-H型行星传动的弯扭耦合非线性动力学模型，模型中考虑了太阳轮的横向振动、齿轮啮合综合误差、齿轮副啮合间隙以及时变啮合刚度，获得了系统的运动微分方程。针对系统微分方程的半正定、变参数和非线性特点，采用以齿轮副相对啮合位移作为系统的广义坐标，将线性与非线性恢复力共存的方程组转换为统一形式的矩阵形式，并对方程进行量纲一化处理，方便地达到了单自由度的非线性方程的解法推广到多自由度非线性微分方程组中。

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行星齿轮传动非线性动力学方程求解与动态特性分析

孙涛;沈允文;孙智民;刘继岩

. 2002, 38(3): 11-15.

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发展了单自由度解析谐波平衡法的应用。对行星齿轮传动系统的多自由度非线性动力学微分方程组，在考虑刚度波动的情况下，推导了行星齿轮系统微分方程组的解析谐波平衡法的计算公式，并采用Broyden迭代方法求解非线性代数方程组。给出一个算例，用上述方法进行求解，得到了行星齿轮传动的非线性频响特性，与相应的线性系统进行了比较。并研究了时便啮合刚度、误差和齿侧间隙对系统非线性动力学行为的影响。

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方波交流GTAW电弧再引燃机理的研究

殷树言;黄继强;陈树君;方臣富;李亮玉

. 2002, 38(3): 16-18.

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交流电弧再引燃主要影响因素是电流换向瞬间的电压、电弧空间的电离度和电极发射电子的能力。方波交流电源以其高的电流换向速率提高了交流焊接电弧再引燃的可靠性。但用交流钨极氩弧焊接铝时，由于铝工件熔点和沸点低，电子发射能力弱，在钨极接负变为工件接负时，电弧再引燃困难，仍须采用附加的稳弧措施。在双逆变式交流方波电源中，在利用前级高频逆变恒流电源的快速响应特性的基础上改进了后级的电路结构，克服了传统的高压脉冲或高压稳弧的缺点，可靠实现了交流钨极氩弧焊铝的电弧再引燃。

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一种判别Stewart并联机器人机构连杆干涉的新方法

王玉新;王仪明

. 2002, 38(3): 19-23.

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连杆干涉是影响并联机器人机构操作空间的重要因素。采用几何方法，定义了迹线、活动交点、固定交点、同向、交叉、临界点和基准交点等概念，提出了一种判别Stewart并联机构连杆干涉的新方法。该判别方法包含了两连杆公垂线与连杆交点位置的判断和公垂线长度与连杆直径的比较两个方面，即先判断活动交点、临界交点与交叉的基准交点的位置关系，再根据连杆所在直线公垂线距离来判断连杆是否干涉。这种方法具有简单、直观、全面的特点。

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基于传感伺服的机械手跟踪运动目标方法研究

罗翔;席文明;毛玉良;颜景平

. 2002, 38(3): 24-28.

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针对存在驱动饱和约束条件下的视觉机器人，提出了一个系统的跟踪运动目标的实时运动控制方案。该方案完全根据机器人的视觉和关节驱动电动机运行状态的反馈信息，针对跟踪过程不同阶段的要求，采用模糊自适应规则实时地调节机器人运动，从而避免了对机器人运动学和动力学的分析。仿真研究证明了其可行性。

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管状对称阻尼减振降噪结构的优化

董峰;孙大刚;林慕义;史清录

. 2002, 38(3): 29-33.

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管状对称阻尼减振降噪结构有着结构损耗因数值大、用途广泛的优点，然而也存在着其结构参数互为耦连、参数不易合理选取的难题。建立了间隔及非间隔弹性约束层式管状对称结构的几何参数模型，对单阻尼层和多阻尼层式结构的几何参数及其对结构损耗因数的贡献开展了研究，并对该类结构进行了参数优化。把理论研究成果应用于轻轨列车转向架减振降噪装置的开发中。按照实用条件进行扫频动态试验，对结构优化模型进行试验验证并对开发出的装置进行了性能试验。结果表明，试验数据与理论模型有着良好的吻合性。

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基于Web的同步远程协同产品设计的实现

江平宇;陈献国

. 2002, 38(3): 34-38.

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当前的协同设计主要是异步工作模式。从系统基础结构，相关到权限控制、自治式电子预约机制、源于动态活动链的同步产品造型及信息形成、设计资源集成等的使能技术和软件实现3方面论述了基于Web的同步远程产品协同设计理论与实践环节，初步提出了一种不同于当前CAD模式，基于“浏览器/服务器/数据库”3层集群结构，并能顺利进化到应用服务供应ASP环境的新型CAD模式。可以预计，该理论及原型的开发会促进电子商务在设计工程领域的应用。

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带有加速度反馈的柔性机械臂开关变结构控制

张铁民;李贵涛;梁莉

. 2002, 38(3): 39-42.

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为了实现控制柔性机械臂的残余振动，提高定位精度，提出了带有加速反馈的开关变结构控制，将柔性机械臂的运动过程分成两部分，第一部分使其在控制力矩的作用下做大角度刚体运动；第二部分，当柔性机械臂的运动临近终止状态时，通过逻辑开关，将柔性机械臂末端加速度反馈量接通，以产生抑制弹性振动的控制力矩，与刚体运动的控制力矩迭加，完成终点定位和振动抑制。一系列的试验包括与PID控制的比较证明带有加速度反馈的柔性机械臂开关变结构控制对于抑制柔性臂残余振动是有效和实用的。

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毛细管并联节流的当量方法

张春路;丁国良

. 2002, 38(3): 43-45.

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提出了用一根当量毛细管来等价替代多根并联毛细管的方法。探讨了实现等价替代的条件，并据此导出了当量毛细管内径和长度的精确计算公式。数值试验验证了结果的正确性和实用性。

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基于动态神经网络的液压伺服系统故障检测

张若青;裘丽华

. 2002, 38(3): 46-49.

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根据故障诊断系统的特点，采用输出递归神经网络对某液压位置伺服系统进行了故障检测研究。该动态神经网络模型的采用使网络成为系统的完全模型，避免了故障学习，可以较好地检测出较难检测的故障。通过仿真与前馈时延网络与对角递归网络的比较研究，说明了在实时故障诊断系统中输出递归网络结构的优越性。

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概念产品设计模型的研究与实现

吴斌;沈精虎

. 2002, 38(3): 50-53.

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根据概念产品信息建模的要求，建立了概念产品设计的功能模型、结构模型和行为模型，有利于开发新一代计算机辅助产品设计系统。考虑航空发动机的需求，建立了转子概念设计产品的模型。

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四轮转向汽车的模型跟踪变结构控制

管西强;屈求真;张建武;刘延庆

. 2002, 38(3): 54-58.

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基于预瞄驾驶员模型，针对确定性汽车模型，探讨了四轮转向汽车在一类复杂路面上行驶过程中后轮的最优转向控制规律及整车转向特性。该汽车模型重点考虑了整车的侧向、横摆及侧倾运动。将实际汽车的前后轮胎侧偏刚度及外界干扰视为有界的不确定性参数，采用模型跟踪变结构控制方法，使得不确定的实际汽车模型能够很好地跟踪确定性的最优理论模型。仿真结果表明该方法是可行的，控制系统能够有效地克服参数摄动及外界干扰对系统稳定性的影响。

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二齿差摆线针轮行星传动的受力分析

关天民;孙英时;雷蕾

. 2002, 38(3): 59-63.

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在对二齿差结构理论齿形啮合时的受力分析方法进行探讨后，应用解析法对修形后摆线轮和针齿啮合时的初始间隙进行了准确计算，给出了一套完整的二齿差什摆传动的有隙啮合受力分析，其计算结果更符合工程实际。

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混粉电火花镜面加工试验研究

孟庆国;赵万生

. 2002, 38(3): 64-68.

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利用自行研制的混粉电火花镜面加工装置，对混粉电火花镜面加工影响因素、加工表面性能等进行了深入研究，找出了粉末特性、工件材料、粉末浓度及放电参数等对混粉电火花镜面加工后表面质量的影响规律，给出了合理的混粉电火花镜面加工工艺条件。以文中确定的加工工艺条件进行锻造和压铸模具的混粉电火花镜面加工应用，结果表明，混粉电火花镜面加工技术能够提高模具制造质量、降低工人劳动强度和缩短模具制造周期。

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基于连续小波变换的齿轮故障诊断方法研究

郑海波;李志远;陈心昭

. 2002, 38(3): 69-73.

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根据连续小波变换具有较二进离散小波变换更精细的尺度分辨率的特点，提出了基于Morlet连续小波变换的时间平均小波谱的概念，同时建立了两种基于时间平均小波谱的故障诊断方法：谱形比较法和特征能量法。将这两种方法应用在变速箱齿轮故障诊断中，结果表明，时间平均小波谱可以有效提取齿轮故障特征信息；谱形比较法和特征能量法能够准确诊断齿轮故障程度，且特征能量与齿轮故障程度成二次曲线关系。为齿轮故障诊断提供了一种新途径，对于其他复杂机械设备的故障诊断具有参考价值。

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超声波电动机定子和转子接触状态的数值分析

曲建俊;周铁英;张志谦

. 2002, 38(3): 74-78.

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提出了一个描述行波超声波电动机定子和转子接触的简化模型，用有限元法计算了摩擦材料的弹性模量和动摩擦因数对定子和转子接触状态的影响。建立了在一定接触条件下与定子接触的摩擦材料的变形和其弹性模量的关系。测试了摩擦材料性能对超声电动机堵转力矩的影响。根据数值计算结果和试验确定的摩擦材料性能，得到了更精确的摩擦材料的接触变形范围，为摩擦材料的选择提供了依据。

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连铸机振动系统动态性能分析及其谐振现象研究

刘宏昭;王建平;原大宁;迟凤志;闫瑞河

. 2002, 38(3): 79-82.

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建立了集几何非线性和载荷非线性于一体的边铸机四偏心式多连杆振动机构运动弹性动力学分析力学与数学模型。将该系统划分为6个广义子结构，分别应用变截面梁单元和集中参数法建模。考虑了碟形平衡弹簧非线性、导向板弹簧几何非线性、铸坯摩擦力，以及传动轴扭转刚度等多种因素。给出了系统方程装配的位移协调关系式。发现了该系统存在明显的复杂谐振现象，讨论了该谐振现象的成因。

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应用正交试验设计提高U形件的成形精度

林忠钦;刘罡;李淑慧;倪军

. 2002, 38(3): 83-89.

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回弹是U形件冲压成形的主要制造缺陷，严重影响零件的形状精度。在U形件成形过程中采用合适的变压边力是消除回弹的有效方法之一。然而，直到目前为止，仍无有效的方法来确定变压边力的形式。将正交试验设计方法和有限元软件相结合，对U形件成形过程中的变压边力形式进行了优化设计。将这种方法应用到NUMISHEET’93的U形件成形中，经过优化的成形仿真结果无论是在防止破裂，还是在抑制回弹、提高成形精度方面都得到了很好的效果，并且采用这种方法还可以明显地减少有限元计算的次数、提高优化过程的效率。

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带有裂纹的金属薄板构件裂尖处电热应力的数值分析

郑丽娟;付宇明;白象忠;田振国

. 2002, 38(3): 90-93.

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讨论了带有裂纹的金属构件通入脉冲电流瞬间，裂纹尖端附近电流、温度和热应力的耦合关系。分析采用了有限元法，通过热—电耦合（焦耳热问题）和热—机械耦合两个过程来实现。通过数值解析模型，模拟了脉冲放电瞬间的电流—温度—热应力的演变过程，求解了脉冲放电瞬间裂纹前缘的热压应力场。温度场、应力场数值计算结果同理论分析有很好的吻合。

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激光选区烧结成形机的粉末预热研究

李湘生;史玉升;黄树槐

. 2002, 38(3): 94-98.

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在激光选区烧结（SLS）快速成形技术中，粉末的预热是影响成形件性能和成形件精度的重要因素之一，对成形工作腔的一般预热方法的预热过程进行了分析，研究了辐射预热的热流密度对粉末预热温度的影响，提出了热流密度场模型，并与试验测得发预热温度场进行了比较，该模型对于预热装置设计、SLS成形过程控制都具有重要的意义。

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基于整车平稳性模型的可变阻尼减振器主参数优化设计

杨礼康;潘双夏;冯培恩

. 2002, 38(3): 99-103.

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以高速列车整车平衡性为追求目标，在建立了可变阻尼油压减振器随机振动等效线性模型的基础上，提出了将其耦合于整车优化模型中的建模策略和方法，实现了基于整车平衡性的减振器主参数优化设计，所得优化结果说明采用减振器部件优化方法取得的最优方案在整机中并非最优，从而验证了本研究方法的可行性和结果的实用性。

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旋转机械故障诊断监测专家系统中的时间序列模式识别技术研究

韩秋实;许宝杰;王红军;方鹏

. 2002, 38(3): 104-107.

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介绍了时间序列法进行故障模式识别的基本原理和优点，并由AR（Auto-regresssion）时间序列模型入手，建立了旋转机械的信息距离判别函数。将这一方法应用到旋转机械故障诊断专家系统的模式识别规则库中，并进一步进行了试验台试验。

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考虑刀具变形的球头铣刀铣削力建模与仿真

倪其民;李从心;吴光琳;阮雪榆

. 2002, 38(3): 108-112.

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提出了准确识别参与切削的切削刃段的实体造型方法；基于铣削力与切削负载之间的经验关系，建立了三分量的球头铣刀铣削力模型；通过将刀具简化为一个悬臂梁结构，给出了刀具变形计算公式；从刀具变形对刀齿切削路径影响的几何关系出发，推导了三维进给运动下的瞬时切厚表达式。在此基础上，开发了完整的球头铣刀三轴铣削过程铣削力仿真系统。仿真计算和试验结果表明了模型及算法的正确性。

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半主动悬架控制与整车性能匹配研究

陈龙;周孔亢;李德超

. 2002, 38(3): 113-116.

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建立了两自由度汽车半主动悬架系统的数学模型，以提高乘坐舒适性而不损害行车安全性作为控制策略的出发点，采用自适应模糊控制方法，该控制方法将模糊系统辨识和模糊控制结合起来，针对自适应算法的复杂性，采用最大隶属度法对控制规则进行修正，简化了运算。仿真表明，与被动悬架和模糊控制相比，可显著地减少汽车振动及干扰，操纵稳定性得到改善，可较好解决乘坐舒适性和操纵稳定性矛盾，使汽车在各种行驶条件下舒适性和安全性最佳匹配。

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离心泵叶轮内气、固相运动特征的研究

韦章兵;欧泽深

. 2002, 38(3): 117-121.

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运用先进的高速动态分析系统对离心泵叶轮内固粒运动状况、轨迹，气相的稳定运动状况、累积运动过程及断流工况进行了试验拍摄和观测研究，得出了气、固相的运动特征，并对运动机理进行了初步分析。主要结论是固相的运动虽有偏向性，但总体较分散，与其形状及密度有关；气相的运动与入口含气量及叶轮运转状况关系密切；叶轮中气雾的积累从外向内推进，而完全空化区的发展则从内向外扩大。断流时泵体振动，破坏性很大。这些研究推动了离心泵的使用和开发。

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小波尺度谱在振动信号分析中的应用研究

彭志科;何永勇;褚福磊

. 2002, 38(3): 122-126.

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尺度谱受Heisenberg测不准原理的极限制约，在小尺度（高频段）的频域集中性不是很好，另外还会有干扰项的影响。这些给对尺度谱的分析带来了一定的影响。尺度谱再分配方法可在一定程度上提高尺度谱的集中性，并削弱干扰项，使尺度谱容易理解。用尺度谱和重分配的尺度谱对旋转机械的两种典型故障：转子径向碰摩、联轴节不对中的试验数据和一机组的实测数据进行了分析，和频谱分析进行了比较。结果表明尺度谱不仅能够显示振动信号的时频特征，而且能够很好的表现信号中一些能量相对较小的分量，利于提取早期故障特征。

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应用δ变换的零极点配置数字自适应调节器及其在液压系统中的应用

吴振顺;汲永涛;许文波

. 2002, 38(3): 127-130.

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应用δ变换法取代传统的Z变换，对系统进行离散化，构成零极点配置数字自适应调节器。解决了由于Z变换可能产生的非最小相位问题的自适应调节。介绍了δ变换，δ—零极点配置自适应调节器的构成。通过大量的仿真研究说明该调节器的有效性和实用性。

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轮齿啮合力变化弧齿锥齿轮齿面啮合迹的确定

刘光磊;沈允文;王三民

. 2002, 38(3): 131-134.

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以弧齿锥齿轮传动系统为研究对象，采用完全数值方法，在计算机上模拟其齿面啮合迹。为此，将齿面啮合分析的数值方法与齿面啮合力激励下的转子系统的动力响应相结合，为实际齿面下弧齿锥齿轮的齿面啮合迹的稳定性分析及热力分析提供了必要的基础。

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计算机仿真技术在汽车正碰安全性能改进中的应用研究

张维刚;钟志华;赵幼平;谷莉;刘永超

. 2002, 38(3): 135-138.

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汽车的碰撞安全性直接关系到碰撞事故发生时司乘人员的生命安全，因此，加强汽车碰撞安全性的设计研究对汽车生产企业和汽车乘员都具有重要意义。将汽车碰撞的计算机仿真方法应用于实际车辆的开发研究之中，成功地模拟了实际道路上发生频率最高的整车正面碰撞，并着重对如何提高其碰撞性能进行了更深一步的数值模拟研究，取得了较好的效果。

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用声发射技术与小波包分解确定转子系统的碰摩位置

褚福磊;王庆禹;卢文秀

. 2002, 38(3): 139-143.

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提出了一种确定多盘转子系统碰摩位置的方法。这种方法基于声发射传感器的采样数据，并用小波包分解对数据作进一步处理，然后用互相关的方法得到结果。声发射方法经常用来发现缺陷并确定缺陷的位置，但是由于转子系统的碰摩是一种非常复杂的情况，所以很难利用通常的方法来确定碰摩位置。首先用小波包将信号分解到不同的频段上，然后再对分解后的信号分别用互相关方法，并进行比较相关系数来确定碰摩点位置。文中给出了仿真信号与试验数据的处理结果。

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转速可调泵直接闭环控制差动缸伺服系统静特性

权龙;Neubert T;Helduser S

. 2002, 38(3): 144-148.

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提出了应用变速泵直接闭环控制差动缸位置的节能型电液伺服控制概念，通过对控制原理的研究，确定了用双变速泵复合控制差动缸速度的回路原理补偿差动缸不对称的流量。提出总压力的控制原理削除泵汇漏及油液压缩引起缸二腔的气蚀和张紧。导出了该系统的压力流量函数和压力增益函数。

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摄像机标定技术的研究

赵小松;张宏伟;张国雄;李真

. 2002, 38(3): 149-151.

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建立摄像机的模型，在Tsai方法基础上，改进算法，对摄像机的内、外部参数进行了标定。试验结果表明，该方法明显好于传统的Ssai方法，可以准确得到水平方向不确定比例因素Sx。再结合Tsai方法，可以准确获得其余的标定参数。

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非圆齿轮插齿加工中的退刀干涉机理及规避方法研究

熊镇芹;吴序堂;毛世民;高本河

. 2002, 38(3): 152-155.

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分析了利用三轴数控插齿机插制非圆齿轮产生退刀干涉的原理，提出了一种使插齿刀的回转中心偏离几何中心以规避退刀干涉并实现连续插齿加工的新方法，并以非圆行星齿轮液压马达内齿圈的插制加工为例，给出了这种方法的实施过程和相关算法。

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2002年, 第38卷, 第3期　
刊出日期：2002-03-15

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