机械工程学报

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杨华勇;欧阳小平;徐兵

. 2003, 39(5): 1-5.

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液压变压器是在恒压网络二次调节系统下发展起来的新型液压元件。介绍了液压变压器的技术背景及发展历程、液压变压器的节能思想及其特点，并对典型液压变压器的工作原理、研发中需要解决的关键技术问题、液压变压器的效率计算进行了阐述，同时介绍了液压变压器的国内外研究现状及其在液压系统中的应用。对液压变压器的应用前景进行了展望，指出经完善其关键技术，液压变压器必将会在未来的液压传动系统中扮演重要角色。

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相场方法原理及在微观组织模拟中的应用

张光跃;荆涛;柳百成

. 2003, 39(5): 6-9.

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介绍了相场方法的两种基本原理，阐述了相场方法在金属凝固过程微观组织形成模拟中的应用情况。指出了相场方法非常适合于微观组织三维模拟，用其他方法则存在较大难度。以后进一步研究的重点方向是更优的数值算法、更精确的数值模型、三维定量模拟以及实用化研究。

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基于多刚体离散元模型的柔顺机构动力分析新方法

谢先海;廖道训

. 2003, 39(5): 10-15.

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柔顺机构是部分或者全部由其构件的预期弹性变形来传递运动和力，这使得构件的弹性变形一般都较大。它的分析一般属于几何非线性问题。基于弹性体的多刚体离散元模型，研究了柔顺段和柔顺机构的多刚体离散元建模方法，推导了柔顺机构系统的一般控制方程，该方程可以解决柔顺机构的特征频率和几何非线性变形问题。并给出了算例，计算结果表明多刚体离散元方法能较好解决柔顺机构的几何非线性静力学和动力学分析。

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新型单缸双腔滚动转子压缩机理论研究

王国梁;李连生;束鹏程

. 2003, 39(5): 16-19.

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随着滚动转子压缩机功率使用范围的增大，转子所占体积已成为不可忽略的部分，直接导致气缸的空间利用率下降。提出一种具有新结构的单缸双腔型滚动转子压缩机结构形式，即将转子内部掏空，形成一个新的月牙形空间，从而增加了一个工作腔，大幅度提高了气缸空间利用率。与传统的单、双缸滚动转子压缩机相比，在相同体积下，这种结构具有更大的排气量，拓宽了滚动转子压缩机的使用范围。

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基于变动几何约束网络的公差设计研究

胡洁;熊光楞;吴昭同

. 2003, 39(5): 20-26.

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在阐述和完善变动几何约束的定义和分类，变动几何约束网络的生成及其运动学模型的基础上，研究了计算机辅助公差类型的生成规则、方法，公差网络的表示方法，以及公差大小的最优分配方法。给出了基于三维CAD系统的计算机辅助尺寸公差和形位公差综合设计的总体框架和原型系统。实例分析验证了此系统的有效性。

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管式微滤膜器旋转横流三维湍流场数值模拟

黄维菊;陈文梅;魏星;陈群

. 2003, 39(5): 27-31.

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为进一步研究膜微滤机理，采用RNG k-e 模型对管式微滤膜器旋转横流三维湍流场进行了数值模拟，得出了膜器环隙内流速分布和压力分布规律。将模拟计算结果与激光粒子成像测速系统PIV实测结果和用自行研制的高精度的计算机控制的在线膜器环隙压力测试系统实测的旋转横向流膜器环隙内的压力分布规律进行了比较，模拟计算结果与实测数据两者吻合较好。

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Mg对铸造Al-10%Fe合金初生富铁相形貌的影响

李荣德;周振平;白彦华;于海朋

. 2003, 39(5): 32-35.

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研究了Mg元素对铸造Al-10%Fe过共晶合金初生Al3Fe相形态的影响。研究发现，加入Mg对初生Al3Fe相生长产生影响，由原来的发达针状向树枝状→小针(片)状、不规则块状转变。对Mg元素的影响机理做了分析。

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分层实体制造中层间应力和翘曲变形的研究

闫旭日;颜永年;张人佶;郭永红

. 2003, 39(5): 36-40.

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分层实体制造(LOM)是一种典型的快速成形(RP)技术，该文对分层实体制造中的层间应力和翘曲变形进行了深入研究。建立了一种LOM工艺的简化模型，通过对模型的分析，给出了零件层间正应力和切应力的计算公式。通过试验现象，对翘曲变形的两种主要形式进行了说明。首次建立了翘曲变形过程描述模型，深入分析了翘曲变形的机理，认为内应力产生的等效弯矩是使零件翘曲变形的原因。最后从材料和成形工艺两个方面对减小内应力和翘曲变形的措施进行了论述。

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基于功能构造的复杂产品进化设计基因模型

李洪杰;肖人彬

. 2003, 39(5): 41-48.

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针对现阶段进化设计方法在设计理论上的不足，探索对进化设计模式以及进化设计系统进行完整描述和统一表达，给出了一种面向功能需求适应性设计模式的框架结构。以设计产品的功能构造为核心，利用功能矩阵将其需求进行数字化和形式化描述，对功能基因进行统一表达，通过模型协议规范复杂产品进化设计的相应过程，建立起进化设计的基因模型，并实现对织布机开口机构的设计。

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柔性机器人协调操作的动力学建模与分析

张成新;余跃庆

. 2003, 39(5): 49-54.

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基于绝对坐标建立了柔性臂机器人协调操作的动力学模型。由此推导出协调操作的正动力学模型。令被操作物体质心的实际位置，而不是名义刚性位置为边界条件并且满足期望轨迹，由提出的载荷分配方法，建立了柔性臂机器人协调操作的逆动力学模型。由此逆动力学模型求出的关节输入值可使机器人操作物体准确地实现期望轨迹。借助逆动力学模型，通过规划载荷分配系数，可以获得各机器人的最优载荷分配比例和系统的最大承载能力。仿真结果验证了本方法的正确性和有效性。

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超声波冲击与TIG熔修复合强化改善高强钢焊接接头的疲劳性能

王东坡;霍立兴;张玉凤;荆洪阳;杨新岐

. 2003, 39(5): 55-59.

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研究表明超声波冲击方法与TIG熔修方法在提高焊接接头疲劳性能机理方面存在着很强的互补性。提出一种对接头焊趾先进行一遍TIG熔修处理，然后再实施超声波冲击的复合处理新方法用来改善焊接接头的疲劳性能。对比疲劳试验结果显示：①在一定的应力范围内，超声波冲击处理试件与原始焊态试件相比，疲劳强度提高95%左右，疲劳寿命延长3.6~62倍。②TIG熔修试件与原始焊态试件相比，疲劳强度的改善程度高达34%左右；在较高应力范围内，疲劳寿命没有提高；在低应力范围内，延长疲劳寿命约为0.4~1.3倍。③超声波冲击+TIG熔修复合强化试件与原始焊态试件相比，疲劳强度提高120%左右，疲劳寿命延长28~125倍。④TIG熔修+超声波冲击复合处理能够在TIG熔修和超声波冲击处理的基础上，进一步改善焊接接头的疲劳性能；与单纯的超声波冲击相比，在高应力区域内，TIG熔修+超声波冲击复合处理一定程度上克服了单纯的超声波冲击对所处理的焊接接头疲劳性能改善程度大幅度降低的缺点。

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球轴承的弹性接触振动

赵联春;马家驹

. 2003, 39(5): 60-64.

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以深沟球轴承为代表，建立了球轴承振动的弹性接触模型，计算了振动的固有频率，并以专门设计的试验方法验证了理论结果，从而揭示了球轴承振动的基本特征，为进一步探讨滚动轴承振动的本质和量化各种因素的影响奠定了理论基础。

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基于匹配滤波的液压流体颗粒污染度检测

张志强;鲍文;于达仁;苏杰先

. 2003, 39(5): 65-70.

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为准确的确定液压流体的污染状态，及时地对液压系统进行主动预防性维护，提出了采用匹配滤波原理进行微弱颗粒信号幅值检测的新方法。讨论了匹配滤波器的基本原理及匹配滤波器应用于信号幅值检测时滤波器系数的确定方法并进行了检测误差分析。在对检测系统特性进行分析的基础上，设计了广义匹配滤波器并应用于液压流体污染度检测系统。结果表明该滤波器具有设计简单、计算时间短等优点，能够从强背景噪声中提取出微弱的颗粒信号并很好地恢复了原信号的幅值，有效地提高了检测系统的检测精度和在线检测能力。

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微操作避障和定位控制研究

徐征;刘冲;王立鼎;陈阳;张晓丽

. 2003, 39(5): 71-75.

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介绍了目前微操作的应用状况和存在的问题，提出了多种微操作定位控制方法，根据卷包裹法和曲线跟踪技术设计了避障和定位控制算法，能检测视场中的障碍物，并计算避障路径，控制末端微执行器稳定、连续地自动避障和定位。最后通过避障和定位的试验和精度分析证明了算法的可行性。

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基于基因工程的产品成本建模理论和方法

赵亮;潘双夏;冯培恩

. 2003, 39(5): 76-81.

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当前产品设计领域中，如何有效组织和处理包括数值与知识的复杂信息的动态传递和转化是成本建模研究的关键问题。提出了成本基因模型的概念及其表达方法，提出了基于基因复制、基因转录和基因转译等工程原理的信息传递和转化表达新方法。利用基因的自组织性、遗传性和转换性等实现了数值与知识组合建模，研究了支持设计单阶段的产品成本基因建模，并依此提出了支持产品设计全过程的成本基因建模框架，开发了相应的软件并在工程应用中得到成功验证，实现了建模过程的高效性、可靠性和通用性。

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机械产品概念设计多层次混合映射功能求解框架

宋慧军;林志航

. 2003, 39(5): 82-87.

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根据机械产品概念设计的特点，归纳总结了概念设计过程中普遍存在于功能、行为和载体之间的七种基本映射单元类型；通过建立不同基本映射单元类型之间的逻辑联系构造了多层次混合映射功能求解框架；讨论了该框架与现有功能求解模型之间的关系。以对服装行业中的功能需求——“结合面料”进行求解为例，对所提出的多层次混合映射求解框架的有效性进行说明。

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基于双目视觉的工业机器人运动轨迹准确度检测

岁波;都东;陈强;孙振国;韩翔宇

. 2003, 39(5): 88-91.

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针对工业机器人运动轨迹准确度检测困难的问题，提出了一种基于双目视觉理论的检测方法。根据空间解析几何学中点、线和面三者之间的约束关系，建立了基于直线特征匹配的工业机器人运动轨迹位姿视觉检测模型。基于此模型对一种典型六轴工业机器人运动轨迹的位置偏差和姿态偏差进行了测量。测量结果表明采用这种方法的测量系统结构相对简单，能够方便地进行工业机器人动态轨迹准确度的测量。

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快速成形中直接切片补偿曲线转接方法研究

张嘉易;刘伟军;王天然

. 2003, 39(5): 92-96.

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对快速成形制造中直接切片补偿曲线转接方法进行了分析，提出了曲线转接时微线条的处理方法；并在AutoCAD环境下利用ARX开发了软件，用提出的方法实现了真实边界中补偿曲线转接。

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基于满意度原理的装载机工作装置的多目标优化设计

黄洪钟;姚新胜;周仲荣

. 2003, 39(5): 97-103.

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分析了装载机工作装置单目标优化设计的不合理性。根据装载机工作装置的设计要求，建立了装载机工作装置的多目标优化设计的数学模型。定义了广义满意度等概念，分析了其主要特性。建立了基于满意度原理的多目标优化理论。给出了集神经网络、遗传算法于一体的装载机工作装置的满意优化设计方法。实例分析表明：该方法不仅可提高设计质量，而且更能反映设计人员和用户的需求，它可为装载机工作装置以及其他机械产品的设计提供一种新的途径。

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自由曲面零件余量加工算法

谢叻;周儒荣;阮雪榆

. 2003, 39(5): 104-106.

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从提高产品加工效率出发，提出并实现了三维自由曲面零件余量加工方法。该方法大大地缩短了粗加工时间，而且留给半精加工和精加工的余量较少，从而使得零件加工整个过程的总效率提高。实践表明，算法稳定、可靠，具有很好的工程应用价值。

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压电泵的研究——泵阀滞后性

张建辉;王大康;王守印;小贯晃义

. 2003, 39(5): 107-110.

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就有阀压电泵增频流量骤减现象进行了分析与研究。发现了现有提高频率使压电振子振幅减小为增频流量骤减现象主要成因的说法是一种错误解释，并通过试验证明了现有理论的非正确性。提出了解释增频流量骤减现象成因的泵阀滞后性模型，同时开发了观察这种现象的具体新方法及观测新装置，并利用这一新装置观察到了泵阀滞后现象。提出了可以评价、考察有阀压电泵的泵阀的量化值——滞后系数，并把其作为泵阀优化设计的具体目标。

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中厚板控冷过程的数值模拟与冷却变形分析

王峰丽;李谋渭;张少军;王邦文;丁德洲;于晓光

. 2003, 39(5): 111-115.

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介绍了采用热弹塑性有限元法进行钢板冷却过程数值模拟的基本原理并进行中厚板横向冷却变形分析。以高密集射流冷却时钢板表面的对流换热边界为基础，采用有限元法对钢板冷却过程的温度场和应力/应变场进行数值模拟，对模拟得到的温度时间历程曲线和应力及塑性应变的变化进行比较，分析钢板横向变形的主要原因，并提出改善措施，为采用适当工艺措施使中厚板控冷获得平直板形提供了理论基础。

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大型组合式柔性焊接工作站设计与研究

于忠海

. 2003, 39(5): 116-120.

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为解决大型工件的焊接问题提出了对原有大型设备进行技术改造、组合使用和采用柔性控制的设计方案，对其关键技术进行了研究，为大型焊接设备的组合使用提供了一个新途径。

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指尖密封的迟滞特性分析

陈国定;徐华;虞烈;苏华

. 2003, 39(5): 121-124.

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分析了三种不同型线的指尖密封结构在不同压差条件下的迟滞特性，发现了采用径向刚度较高的结构可以降低指尖密封迟滞作用，以及选择合适的指尖型线可以获得低径向刚度和低迟滞作用的指尖密封结构的现象。作为低迟滞指尖密封进一步研究的基础，对数螺线I型指尖密封是一个较理想的原始型指尖密封结构的选择。

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铝合金TIG焊熔池图像的获取与处理

王建军;林涛;陈善本

. 2003, 39(5): 125-129.

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研究建立了适用于铝合金TIG焊接过程中焊接熔池图像传感系统，探索了获取铝合金熔池图像的条件，详细论述了图像传感系统与焊接电源特性之间的匹配关系。给出了图像传感系统中各个部分之间的空间位置关系。在多种不同的焊接规范下进行了大量的图像获取试验，获得了不同规范下清晰的铝合金熔池正反两面图像。分析了铝合金焊接熔池图像的特征，设计了相关中值滤波和基于统计理论的双期望值阈值方法以及小波变换等方法对焊接熔池图像进行处理，获得了铝合金焊接熔池图像的准确边缘，为焊接过程的智能控制打下基础。

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钇及混合稀土对Mg-U、Mg-RE合金组织及冲击韧度的影响

张诗昌;魏伯康;蔡启舟;段汉桥;林汉同

. 2003, 39(5): 130-133.

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改变Y(钇)及混合稀土质量分数，分别测定了Mg-Y及Mg-RE合金的冲击韧度，运用电子探针对合金中各组成相的成分进行了EDX分析，在显微硬度计上测定了各相的显微硬度。试验结果表明，Mg-Y合金的最大冲击韧度值高于Mg-RE合金；Mg-Y合金中Mg基体固溶的Y量大于Mg-RE合金中Mg基体固溶的RE质量分数；Mg-Y合金中Mg基体的显微硬度则明显高于Mg-RE合金。

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结晶器内钢水涡流流动对凝固传热和力学性能的影响

崔小朝;马崇山;刘才;史荣;于丙强

. 2003, 39(5): 134-138.

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赋予浸入式水口新的功能：在浸入式水口内腔放置X形导流片，使得从中间包进入结晶器的钢水为旋转的涡流流动。通过对165 mm×165 mm方坯连铸结晶器内钢水流动和凝固传热耦合数值分析，证明X形浸入式水口浇注时，冲击深度减轻，温度场分布均匀。工业性试验表明X形浸入式水口浇注时能改善铸坯低倍组织和力学性能。

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基于数值分析的塑料挤出模优化设计方法研究

刘斌;王敏杰;刘耀中;宋满仓

. 2003, 39(5): 139-144.

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以比例间隔法和射线法相结合的办法建立面向CAE的挤出口模的参数化模型，在对其进行三维数值分析得出流道内压力和速度分布的基础上，以口模出口处型材截面上各子区域平均流速相等为优化目标，基于有限元分析结果和参数化流道模型建立目标函数的数学模型，对模具的一些重要结构参数进行设计优化，优化结果可以直接映射到参数化模型，实现了CAE/CAD的直接集成。通过一个算例的分析，验证了该方法的正确性和有效性。

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非等温成形过程中的预锻模具形状优化设计

马新武;赵国群;王广春

. 2003, 39(5): 145-149.

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采用塑性有限元、灵敏度分析和工程优化算法相结合的方法，对非等温成形过程中预锻模具形状进行了优化设计。预锻模具形状采用三次B样条函数表示，B样条函数的控制点作为设计变量，通过优化预锻模具形状，可实现净形锻造，得到无飞边完全充满模腔的合格终锻件。给出了模具形状优化设计步骤，推导了速度灵敏度方程和温度灵敏度方程。最后以一轴对称圆盘锻造过程为例，对预锻模具形状进行了优化设计。

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杯－杆类零件精密成形过程的有限元分析

朱江新;李言;李淑娟;夏巨谌;胡国安

. 2003, 39(5): 150-154.

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以刚塑性有限元分析模型为基础，根据参考文献[1]对金属塑性变形的Mises屈服准则进行修正后，建立了新的数学模型，给出了统一的本构方程，对杯－杆类零件头部精密成形过程进行有限元数值分析。以万向节花键轴为例完成了常温条件下铅试件模拟试验，详细分析了其镦粗、复合挤压和反挤变形过程，计算出了变形体内部的速度场、应力场、应变场的分布结果和成形力随行程(时间)变化曲线，在网格重新划分时采用面积加权平均和体积加权平均相结合的算法，实现新、旧网格体系之间参数的传递，试验结果证明了数值模拟的正确性。

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2003年, 第39卷, 第5期　
刊出日期：2003-05-15

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