机械工程学报

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兰红波;丁玉成;洪军;卢秉恒

. 2002, 38(9): 1-7.

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数字化和网络化已成为当前制造业最为显著的生产特征。为了改变快速模具的传统制造模式为基于Internet的异地协同开发制造模式，解决逆向工程(RE)、快速成形(RP)、快速模具(RT)设备低利用率与企业得不到快速成形与制造(RP&M)技术服务的矛盾，缩短模具的生产制造周期，迎合新产品快速开发的需求。研究和开发了基于Web的快速模具远程制造服务系统。首先介绍了基于RE/计算机辅助设计(CAD)/RP快速模具开发制造系统的工作流程及其组成；然后阐述了远程制造服务系统的功能设计和关键技术的实现；最后构建了服务系统运行的Web平台。该系统旨在集成已有的RE、CAD、计算机辅助分析(CAE)、RP技术及以此为基础的快速模具制造技术，并以万维网(WWW)为支撑，以RP&M服务中心和各生产力促进中心为服务载体，以为远程用户、服务中心、协同制造企业提供方便快捷的技术信息平台、电子商务平台、制造服务平台为服务宗旨。

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含摩擦和间隙直齿轮副的混沌与分叉研究

王三民;沈允文;董海军

. 2002, 38(9): 8-11.

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齿面摩擦、齿侧间隙及时变啮合刚度是导致齿轮副产生复杂非线性振动的主要因素。以齿轮副啮合点间沿啮合线的相对位移为广义坐标，建立了计及摩擦、间隙及时变刚度等因素的直齿轮副非线性动力学模型，用5~6阶变步长Runge—Kutta法求得系统的各类周期响应和混沌响应。通过对位移响应的FFT分析，发现在计及摩擦时，系统的超谐和次谐响应成分增多；比较不同参数下的Poincaré映射图得出，摩擦使混沌吸引子有所变大，但也可能使其转变为周期吸引子；由系统振动的分叉图及最大Lyapunov指数变化图看出，摩擦导致系统提前进入混沌，但混沌的程度有所降低。

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一种变胞机构——魔术花球的自由度分析

李端玲;戴建生;张启先;金国光

. 2002, 38(9): 12-16.

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介绍了一种常以手工艺品形式出现的可高度展开、折叠的变胞机构。通过去除不影响机构自由度的运动子链，进行了机构的结构分解，得到了空间并联四分支及三分支机构等基本运动链。运用旋量理论对各运动子链进行了虚约束和公共约束的判定，计算了它们的自由度。基于对魔球机构结构分解和虚约束的系统分析，提出了魔球机构自由度分析的理论基础，得到了其自由度及特点。应用回路连接矩阵对结果进行了验证。

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高压细水雾灭火喷嘴的雾化特性研究

范明豪;周华;杨华勇

. 2002, 38(9): 17-21.

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高压细水雾灭火系统是采用纯水液压技术的新型灭火装置，具有无环境污染、灭火迅速、用水量少和水渍损失极小等优点，是目前国际上推祟的哈龙替代系统。运用轴对称射流边界层动量积分法，对系统关键执行元件—直射式雾化喷嘴的内部流动进行分析，对边界层厚度δ和加速因子K这两个内部流动参数进行考查；同时对一些与灭火效果有关的外部雾化特性参数如出口速度和雾滴平均粒径SMD等进行分析，得出压力是影响外部雾化特性参数的最关键因素。认为8~9 Mpa是所设计喷嘴的最低稳定雾化工作压力区域。同时，喷嘴结构参数收缩角α、收缩段长度l/d对内部流动参数、外部雾化特性参数均有影响，但不明显。试验验证了上述分析结果，优选出了适合的喷嘴内部结构。

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截面形状对材料微孔洞损伤破坏的影响

张光;张克实;冯露;余海东;耿小亮

. 2002, 38(9): 22-26.

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为探讨截面形状对金属材料微孔洞损伤破坏的影响，针对圆形、矩形横截面缺口试样进行了拉伸破坏、预拉伸低温冲断试验，断口扫描电镜观察及有限元计算；用细观力学模型计算了缺口试样断裂时微孔洞长大体积率沿断口的分布和断口的起裂位置，并模拟了断口上起裂处微孔洞长大。结果表明：截面形状对材料微孔洞损伤演化有较大的影响，圆形、矩形横截面缺口试样断裂时起裂处微孔洞长大体积率相差较大，微孔洞长大的临界值不是材料常数；用R-T模型、GTN模型模拟非轴对称三轴应力状态下材料微孔洞损伤演化有较大的误差。

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非线性油膜力轴承上不平衡弹性转子的稳定裕度

李银山;陈予恕;薛禹胜

. 2002, 38(9): 27-32.

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探讨了弹性转子系统的稳定性和稳定裕度问题，采用短轴承油膜力的解析表达式和数值模拟的方法研究了系统的分岔和混沌特性。希望把电力系统广泛应用的高维轨线约化扩展相平面稳定性量化理论推广到非线性转子系统中，提出了相比正面积准则，给出了转子系统稳定裕度的定义，对滑动轴承不平衡转子系统进行了稳定性量化分析。

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柔性冗余度机器人残余振动随机最优控制

宋轶民;余跃庆;张策;吴振勇

. 2002, 38(9): 33-37.

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研究柔性冗余度机器人的残余振动主动控制问题。设计了具有压电作动器与应变传感器的机敏杆件，建立了计入随机干扰的受控系统状态空间表达式。采用极小值原理设计了线性二次型高斯状态反馈控制器(LQG)，并基于最优估计理论设计了连续Kalman滤波器。最后，以平面3R柔性冗余度机器人为例进行了计算机仿真，其结果证明了这种主动控制方法的有效性。

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虚拟企业运营过程中项目分解和计划策略研究

潘晓弘;綦方中;程耀东;孙永军

. 2002, 38(9): 38-42.

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分析了在虚拟企业(VE)环境下项目管理的特点以及项目分解与计划在VE运营过程中的重要性。结合项目参考库在VE项目分解中的作用，给出了一种适合VE运营特点、提高项目分解效率的项目任务分解方法。同时提出一种考虑提前/拖期成本为目标的项目进度计划方法，反映了以交货期为中心的现代生产理念。最后，给出一种解决VE运营过程中项目任务的集中与分布控制问题的解决思路。

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端面流体膜密封角向摆动自振产生及其半频特性的阐释

徐万孚;刘雨川;王之栎;沈心敏

. 2002, 38(9): 43-46.

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端面流体膜密封的浮环半频摆动自振特性是其一种固有属性，类似于径向流体膜轴承中的“半速涡动”。基于流体流动连续性原理，对端面流体膜密封角向摆动自激振动的产生及其半频特性的机理提出了一种简化力学的阐释。

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液压恒压网络压力控制研究

董宏林;吴盛林;姜继海

. 2002, 38(9): 47-51.

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介绍了液压恒压网络的结构组成，建立了液压变压器—液压蓄能器子系统的数学模型，提出了两种分别依赖于负载流量和系统压力的压力控制算法。在分析前者的缺点后，推导了控制系统压力的非线性方程，该方程的解及其系统压力的仿真结果证实了所提出的第二种恒压网络的控制方法的正确性。

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微型机械薄膜结构在量子力作用下的稳定性和粘附问题

丁建宁;杨继昌;蔡兰;温诗铸

. 2002, 38(9): 52-56.

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稳定性和粘附在微型机械的制造和运动过程中是很重要的问题。由于微型机械运动构件之间的间隙通常处于微米、纳米量级，因此需考虑量子力学的影响，如Casimir力。首先对两平行的多晶硅平板之间的Casimir力进行了分析，并考虑表面粗糙度、导电常数和温度的影响，然后讨论了Casimir力对微腔的薄膜结构的作用。当只考虑Casimir力作用时，该结构存在稳定的平衡态和不稳定的非平衡态，由量纲一数K值决定。如果K值大于极值Kl，该结构就会塌陷。极值Kl随薄膜与固定面之间的距离变化而变化。这为评价该系统在给定尺寸参数、材料特性和没有其他力的影响下的稳定性提供了依据，而且可设计出高L/δ比值、不出现塌陷的微型机械薄膜微腔结构。

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基于数字—符号法的空间4自由度并联机构位置正解

范守文;徐礼钜;周肇飞

. 2002, 38(9): 57-60.

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采用动平台四个铰心的绝对坐标作为输出变量，用结式消元法对空间4自由度并联机构进行了位置正解分析，得到了其7次的一元输入输出方程，由此得到了全部位置正解。消元过程中引入了数字—符号方法，将结构参数处理为数值量，将关节变量处理为符号量，将数字、符号推导过程转化为矩阵运算过程，由于结构参数以数值量的形式出现在方程推导中，降低了符号推导的难度，符号推导不需要复杂的符号处理软件的支持。给出了一个数字实例，经验算其解满足原始方程且无增根。

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电流变流体控制元件的设计理论及试验

朱石沙;王启新;魏宸官

. 2002, 38(9): 61-64.

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在Bingham塑性流体流变模型和静电极化模型的基础上，给出了描述电流变流体运动的基本方程，并推导出电流变流体控制元件的控制方程；通过理论分析，提出了电流变流体控制元件设计时须满足的基本设计原则；通过试验和仿真证明了上述理论的正确性和对电流变流体动力传输系统的可控性。

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基于耦合机制的并行设计环境理论与方法

钟掘;胡志刚

. 2002, 38(9): 65-68.

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为了能够真实反映多重耦合及描述耦合过程的动态演变，设计了协同任务类型。提出了减少瓶颈问题的消息主动汇报机制和任务两层调度策略，以及提高多智能体系统设计合法性、灵活性的体系结构原型和自然语言通信功能的思想及方法。实现了可视化的多智能体系统集成开发环境。应用结果表明，借助集成开发环境进行多智能体系统和并行程序开发减少了用户在通信和管理方面的设计工作量，可有效提高开发效率和系统的健壮性。

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考虑边缘接触的弧齿锥齿轮承载接触分析

方宗德;邓效忠;任东锋

. 2002, 38(9): 69-72.

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承载接触分析(LTCA)对于检查弧齿锥齿轮在工作条件下的啮合性能，并设计高性能的传动具有十分重要的意义。在载荷较大且误差存在的实际工况条件下，弧齿锥齿轮的边缘接触往往是难以完全避免的。提出了边缘接触的几何分析方法，准确确定了边缘接触点；又通过齿面搜索确定了两齿面间的相对主曲率方向，即载荷下的可能接触方向和可能接触点；最后采用数学规划方法成功求解了边缘接触，为弧齿锥齿轮的承载啮合全过程的数值仿真提供了方法。

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分阶式双渐开线齿轮啮合特性分析

樊智敏;张光辉

. 2002, 38(9): 73-76.

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分阶式双渐开线齿轮是一种新型齿轮，故对其传动的重合度、接触线长度等进行了分析研究，给出双渐开线齿轮传动重合度、总接触线长度的精确计算公式，并提出端面重合度与纵向重合度的最佳组合及最差组合条件，其结果对设计、分析渐开线斜齿轮及双渐开线齿轮传动具有重要意义。

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径向可倾瓦轴承的热弹流润滑分析

常秋英;孟永钢;温诗铸;杨沛然

. 2002, 38(9): 77-82.

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用Newton-Raphson法一次性求出了所有瓦块的压力分布和轴心的位置，用步进扫描法对轴承进行了三维温度场分析，用20节点有限元法构造了瓦块的压力变形矩阵和热变形矩阵。

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任意边界域映射建模理论及模具设计应用

徐趁肖;齐红元;朱衡君;杜凤山;刘才

. 2002, 38(9): 83-86.

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工程实际中任意非规则边界问题的数学模型建立困难，导致参数不易求解和优化。应用近代复变共形映射理论，利用三角插值和法线迭代收敛方法，将任意复杂边界域转化为单位圆域，系统地建立了二者间的共形映射函数。针对挤压(拔制)异型材模具精密快速加工设计问题，求解了模具相似成形塑性流动的数学模型，建立了圆角方型材精密挤压(拔制)模具模腔数学模型及优化函数方程，使模腔快速CAD/CAM一体化成为可能。

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电流变液体性能的试验研究

陈淑梅;魏宸官

. 2002, 38(9): 87-90.

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以SrTiO3/PANI合成粒子为分散颗粒，通过试验研究分析颗粒的体积分数、不同的分散介质和添加剂对基于SrTiO3/PANI合成粒子的电流变液体性能的影响。试验结果表明：蓖麻油作为分散介质与SrTiO3/PANI粒子组成的电流变液体其电流变性能良好。通过回归分析得出基于SrTiO3/PANI合成材料为粒子的电流变液体在上述条件下的屈服切应力与电场强度的关系表达式。研究结果将为同类电流变液体的工程应用提供理论依据。

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动态油膜―柔性转子系统混沌运动的控制

于洪洁;吕和祥

. 2002, 38(9): 91-95.

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借助最优控制混沌动力特性的方法，仅通过最优过程中的可调小参数的瞬态干扰反馈，将非稳态非线性油膜力作用下的不平衡转子系统出现的混沌运动，引导到嵌入在混沌吸引子内无数不稳定周期轨中预期的一个轨，并使之稳定。数值结果表明动态油膜—转子系统中的混沌运动也是可以有效控制的。

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数控机床误差的激光干涉仪自动瞄准测量及补偿技术研究

张虎;周云飞;唐小琦;陈吉红;师汉民

. 2002, 38(9): 96-100.

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开发了用于数控机床空间误差测量的激光干涉仪自动瞄准系统。该系统实现了机床多轴联动、而激光束的方向发生连续改变时空间曲线轨迹定位误差的测量。提出了通过一次对光实现数控机床整个空间定位误差的直接测量方法。采用网格方法储存测量误差，用有限元法实现补偿误差的预报。在立式数控加工中心上进行了误差的测量和补偿试验，结果表明所提出的误差测量方法精度高、速度快，误差补偿效果明显。

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并联机床不同位形下的运动精度评价指标

李铁民;郑浩峻;汪劲松;段广洪

. 2002, 38(9): 101-105.

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以6自由度6TPS型并联机床为模型，推导出机构输入和输出的误差传递方程，分析了单个支链和整个系统的误差传递情况。利用雅可比矩阵的奇异值分解，得到影响位形精度的三个误差敏感性指标，即误差综合敏感度、误差绝对敏感度和误差方向敏感度。定义了综合误差系数和综合误差度，并以此作为评价不同位形运动精度的指标。最后，利用一台实际的并联机床，对不同加工轨迹的运动精度进行了评价，确定最优的加工轨迹。

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VC轧辊静载凸度的克雷洛夫函数解及结构参数分析

赵长财;刘助柏;李铁民

. 2002, 38(9): 106-109.

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应用克雷洛夫函数对VC轧辊静载凸度进行了力学研究并进行了试验验证。理论计算与试验结果吻合较好。对辊套壁厚、油槽长度和轧辊凸度等结构参数进行了理论分析，提出了确定各结构参数的一般原则，为VC轧辊的应用奠定了理论基础。

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基于实物的复杂曲面零件反求工程中未知区域测量数据补充及曲面重构技术

瞿建武;李江雄;柯映林

. 2002, 38(9): 110-113.

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针对基于实物的复杂零件反求工程中含有部分形状未知区域(如裁减曲面中的被裁减部分、测量盲区等)的复杂曲面反求CAD建模问题，提出了三种测量数据补充方法：①局部区域实物填充法。②补充设计数据补充法。③基于逼近曲面或三角曲面的测量数据自动补充法。研究了基于三角曲面模型初始表达的复杂曲面分区NURBS曲面重构方法。最后，给出了结合上述方法和反求工程软件RE-SOFT所解决的摩托车塑料件反求CAD建模实例。实践表明，综合运用所提出的数据补充和曲面重构方法，能够大大缩短实物样件的反求CAD建模时间，提高复杂曲面产品的设计效率。

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超环面行星蜗杆传动弹流润滑状态研究

许立忠;杨育林;黄真

. 2002, 38(9): 114-117.

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在超环面行星蜗杆传动啮合原理和载荷分布研究基础上，给出了该种传动弹流油膜厚度计算公式，分析了该种传动的弹流润滑状态，揭示了油膜厚度的分布规律，并分析了油膜厚度的影响因素和影响规律。研究结果对于该种传动的设计与制造具有指导意义。

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气动汽车发动机工作循环的理论分析

俞小莉;元广杰;沈瑜铭;刘震涛;苏石川

. 2002, 38(9): 118-122.

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城市污染和石油资源的匮乏使得人们在不断地寻求不用直接燃油或燃气的新型动力机械。气动汽车发动机就是其中的一类，它是以压缩空气、液氮或液态空气作为工作介质，可以实现零排放，是真正意义的环保动力。从理论分析的角度，对压缩空气发动机和液氮发动机的工作循环进行了分析讨论，采用不同概念计算了两者的可用能，并着重分析了膨胀初始压力和温度对输出功的影响，还探讨了液氮发动机工作循环的优化途径。

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基于知识的轿车前轮罩设计系统研究

葛安林;程义;任金东;黄金陵

. 2002, 38(9): 123-126.

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为适应轿车布置设计的需要，在对轿车常用的两种悬架—车轮系统运动分析的基础上，建立了计算车轮运动轨迹最小包络面的数学方法；分析了车轮间隙空间设计要求，介绍了确定间隙值的方法。基于目前汽车行业采用的主要软件平台，研制了一个轿车前轮罩设计系统。

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基于有限元法的风力机塔架结构动态分析

陆萍;秦惠芳;栾芝云

. 2002, 38(9): 127-130.

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将有限元技术与模态分析理论相结合，在有限元软件的基础上研制了一套用于风力机塔架结构的动态分析程序系统。讨论了模型建立、载荷施加、边界条件和模态参数的计算，并给出了应用实例及结果分析。

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曲面5轴加工中全局干涉检查与刀位修正

蔡永林;席光;樊宏周;王尚锦

. 2002, 38(9): 131-135.

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提出了一种求解曲面到刀具极值距离的方法，以解决曲面5轴数控加工中刀具与曲面的干涉问题。将曲面上的点投影到刀轴上，求出曲面到刀轴的最小距离，直接计算出刀具与曲面的干涉量，并对干涉刀位进行了修正，成功地解决了曲面与刀具的全局干涉问题。实际应用表明，该方法效率高、精度高。

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钢锭凝固与偏析形成的多元合金连续介质模型

徐达鸣;司广踞;李庆春;余庆梅

. 2002, 38(9): 136-139.

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建立了多元合金凝固传输现象与偏析形成的连续介质模型，在微机上应用提出的数值求解方法及编制的模拟计算软件，对一大型定向碳素钢锭凝固过程中的传热、传质与液相流动过程及宏观偏析的形成进行了高效率的数值模拟。计算结果证明了利用定向钢锭的凝固工艺，可使凝固钢锭的大部分区域(大于铸锭高度的90%)中的杂质元素质量分数及偏析减小，从而达到提高钢锭质量的目的。

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自然海水中低合金铸铁点蚀的化学—电化学溶解机理

夏兰廷;韦华

. 2002, 38(9): 140-144.

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根据自然海水中低合金铸铁试验结果，在蚀坑内受扩散和迁移控制的质量传输、化学溶解和电化学溶解的基础上，建立自然海水中铸铁点蚀的化学-电化学溶解模型，并推导出蚀坑内电压分布的方程式。此式表明，蚀坑内的电压取决于蚀坑内各类活性腐蚀因子的化学势梯度和相应粒子的电压降。试验结果表明，自然海水中铸铁表面钝化膜的诱发期的局部破坏与海生物的局部附着和生物粘膜下R(R=wCl－/who－)值密切相关，在其蔓延生长过程中，蚀坑内外的电压降、蚀坑内活性粒子的活度和pH值密切相关。但自然海水中的卤素离子的存在和摩尔分数对铸铁点蚀影响最大。

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注塑成形制品收缩过程的数值模拟

祝铁丽;王敏杰

. 2002, 38(9): 145-149.

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根据注塑成形生产过程的特点，将模具型腔划分为由浇注系统起始的若干条流动路径，建立注塑制品收缩的理论模型，在此基础上由模具成形结构预测注塑制品收缩率分布趋势，并结合塑料供应商提供的收缩率数据，确定注塑制品各点收缩率。

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CY泵与SPB泵自冷却性能比较

闻德生;潘景升;吕世君;刘一山;王建春;王广怀

. 2002, 38(9): 150-154.

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根据柱塞泵的结构原理，采用在泵体简化图上分块划分控制体积的方法，利用控制体积能量守恒定律，建立CY泵和SPB泵各控制体积内工作介质温度的微分方程，并求解出了各控制体积油液温度的时变规律。通过理论比较和样机试验证明了该方法的正确性，为研究柱塞泵的自冷却性能开辟了一条途径。

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基于有限元法的湿式磨削温度场分析

王霖;葛培琪;秦勇;刘镇昌;孙建国;高伟

. 2002, 38(9): 155-158.

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运用有限元法建立了湿式磨削温度场的数学模型，并借助于计算机对磨削温度场进行了仿真，得出了湿式磨削温度场的等温图。与解析解相比，有限元法具有更高的精度，更少的计算量及更广的应用范围。

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2002年, 第38卷, 第9期　
刊出日期：2002-09-15

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