2003年, 第39卷, 第6期　
刊出日期：2003-06-15

  

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  含湿毛细多孔介质传热与传质基本方程的一组代数显式解析解

  蔡睿贤;张娜

  . 2003, 39(6): 1-3.

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  对含湿毛细多孔介质传热与传质过程的基本主控方程，以建议使用的加法分离变量法导出了一套代数显式解析特解。它仅由时间的线性项与几何坐标的二次项组成，比较简单明了，具有一定的物理意义。这个特解尤其适合作为标准解发展计算传热传质学。
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  几种典型塑性成形问题的精确上限解

  陈芳祖;李光耀;钟志华

  . 2003, 39(6): 4-8.

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  对单边均匀受压钝角楔体、理想切口板条的拉伸以及定常塑性流动，如板条通过光滑楔形模具的拉拔、正挤压等，其滑移线场均由均匀场和中心扇形场组成的几种曲型塑性成形问题，利用上限法推导出一个含有n个全等三角形的、对这些问题均适用的上限解的通用表达式，且当n趋近无穷大时，便为这些问题和滑移线解相同的精确上限解。
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  具有关节柔性和臂柔性的机器人操作受限物体的动力学建模

  张成新;余跃庆

  . 2003, 39(6): 9-12.

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  针对具有柔性关节和柔性臂的机器人操作受作业环境约束这种情况，基于绝对坐标建立了系统的动力学模型。根据物体与作业环境的约束关系，推导出系统的正动力学模型。以期望的被操作物体的轨迹和所期望的物体与环境的作用力为边界条件，推导出了系统的逆动力学模型。对于给定的任务，所提出的逆动力学模型可求出柔性机器人的理想输入。而所提出的正动力学模型可用于数值仿真。通过对具有三柔性关节和三柔性臂的机器人臂进行仿真，验证了该方法的有效性。
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  非全周开口滑阀稳态液动力研究

  冀宏;傅新;杨华勇

  . 2003, 39(6): 13-17.

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  非全周开口滑阀是液压阀的基本结构形式之一，其阀口是在阀芯凸肩圆周上均布若干不同形状的节流槽，用于获得不同流量控制特性。随着阀口开度变化，阀口节流面的位置、形状和射流角都会随之变化，因而传统理论计算方法无法准确计算压力流量、液动力特性等。采用计算流体动力学(CFD)方法，针对两种典型节流槽形式的滑阀进行了三维流场仿真分析研究，获得了不同流动方向下阀口全行程压力流量和液动力特性，并与试验测量结果进行了比较，两者吻合良好；分析比较了流场计算和理论公式计算结果。研究发现在特定的阀口开度范围内，液动力会使阀口趋于开大。此项研究对于非全周开口滑阀压力流量、液动力等性能预测以及减小阀驱动力具有重要意义。
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  基于位移子群分析的3自由度移动并联机构型综合

  李秦川;黄真

  . 2003, 39(6): 18-21.

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  应用李群和李代数理论对3自由度并联移动机构型综合进行了系统的分析，给出了表示位移子群T和X(w)的李子代数的运动螺旋系，然后对运动螺旋系中的旋量进行线性组合，得到了可以生成位移子群X(w)的几种分支运动链，再根据多个位移子群X(w)的交集为位移子群T的几何条件，最后综合出数种3自由度移动并联机构，从李群和李代数理论验证了以前以结构约束法得到的型综合结果。
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  Tricept机器人的尺度综合方法研究

  吴振勇;王玉茹;黄田

  . 2003, 39(6): 22-25，3.

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  Tricept机器人是目前商业上最为成功的并联机器人之一。提出一种Tricept机器人中三自由度并联机构的最优尺度综合方法。该方法首先导出尺度参数间的关系，其次构造一种均衡条件数全域均值及其极差间矛盾的综合操作性能指标，进而将尺度综合问题归结为一类双参数优化问题。该方法对掌握这类及其他并联机构的运动学设计理论有一定指导意义。
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  气冲气推成形触头造型机的试验研究

  谢祖锡;孙乃坤;向青春;夏鹏成;王桂华

  . 2003, 39(6): 26-30.

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  介绍了一种新发明的气冲气推成形触头造型机实砂机构。它于同一工位、同一工序、用同一动力，实现了气冲紧实与成形触头冲击紧实同时并举。阐述了其实砂过程及实砂机理。试验表明，气冲气推成形触头造型机的实砂效果十分理想，砂型紧实度高而且均匀，完全克服了目前单纯气冲造型技术中存在的弊端，拓宽了气冲造型机的适用范围。这是一种机构简单、投资少、高速、高效、低能耗的造型实砂机构。
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  焊接气溶胶10 nm尺度粒子的G-P转变

  施雨湘;刘建军

  . 2003, 39(6): 31-35.

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  利用DMPS方法和ATEM电镜方法，首次实现对焊接气溶胶粒子谱分布及其分级粒子形貌、成分及相结构的综合分析，得到焊态下E4303和E5015常用焊条10 nm尺度粒子群的分布函数为DE4303～LN(0.042 ?m，1.37)和DE5015～LN(0.054 ?m，1.42)，具有遵循对数正态分布及金属蒸发所形成粒子的特征；探讨了焊接气溶胶10 nm粒子群的形核机制，证实它们是Fe3O4多晶体，系以蒸气→粒子的G-P转变方式均质形核，其控制环节是Fe(g)→Fe(l)的物理凝聚过程。提出焊接电弧的气溶胶粒子形核区模型，对分析G-P转变过程及形核机制有重要意义。
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  可重构制造系统理论研究

  梁福军;宁汝新

  . 2003, 39(6): 36-43.

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  在已有定义基础上给出了可重构制造系统(RMS)的定义，分析了RMS与刚性制造系统(DMS)、柔性制造系统(FMS)的区别。建立了RMS的结构和组成、类别及理论体系，将RMS基础理论概括为系统随机建模、布局规划与优化、构件集成整合、构形原理、可诊断性测度和经济可承受性评估6个方面，并提出了RMS使能技术。
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  精密离心机在线自动卸荷方法的研究

  李顺利

  . 2003, 39(6): 44-48.

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  为了减小作用在大臂上的离心力及减小外环轴姿态角误差，设计了由卸荷小车、“鸟笼”、4个拉杆、上齿盘、下齿盘及8个力传感器构成的离心机卸荷系统。根据8个力传感器的信息，移动卸荷平衡块，实现卸荷平衡及保持齿盘啮合力为常值。卸荷小车随离心机转速的增加沿离心力方向自动移动，小车的离心力与“鸟笼”的离心力相等，并且只作用在拉杆上，而不作用在大臂上，实现对大臂的自动卸荷。应用计算机从数据采集、处理到控制卸荷平衡执行机构，实现了精密离心机高精度的在线自动卸荷。
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  裂纹扩展阻力KR曲线与试样厚度关系研究

  杨继运;张行

  . 2003, 39(6): 49-52.

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  在提供的裂纹扩展理论阻力曲线的基础上，给出了阻力曲线与试样厚度关系的数学表达式。利用少量试验结果，根据最小二乘方法即可确定表达式中的参量。这一数学表达式得到了试验结果的验证，并可补充现有手册中试验数据之不足。
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  整体式翅片管换热器的精度自校正模型

  丁国良;张春路;刘浩

  . 2003, 39(6): 53-57.

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  为提高换热器性能的计算精度和速度，建立了整体式翅片管式换热器的精度自校正模型。该模型中带了两个神经网络，一个用于补偿简化模型与分布参数模型的差异，另一个则用于自适应地学习试验结果，提高模型的精度。用该模型计算整体式翅片管冷凝器和蒸发器性能，并与试验结果相对照。对于冷凝器，换热量误差的平均值和最大值分别为0.63%和1.72%，过冷度误差的平均值和最大值则为0.9 ℃和3.2 ℃。对于蒸发器，换热量误差的平均值和最大值分别为1.56%和11.0%，过热度误差的平均值和最大值则为1.5 ℃和9.8 ℃。对于冷凝器和蒸发器，计算速度较分布参数模型均提高两个数量级。
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  基于有向割集分解的装配序列生成方法?

  付宜利;田立中;谢龙;马玉林

  . 2003, 39(6): 58-62.

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  基于有向图理论，提出了装配序列规划新方法。把有向图理论引入到装配模型表达，提出了有向装配连接图模型，并给出了有向装配连接图的性质。通过对有向装配连接图的割集分解计算，实现了装配序列生成。此方法比无向割集分解方法计算量小、产生无效序列少。为进一步剔除无效序列研究了单调非线性装配意义下基于有向割集分解的装配序列生成算法，并讨论了约束的加入和表达方法。最后给出了一个装配实例，证明了算法的有效性。
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  考虑弹流润滑的齿轮传动多目标优化设计的遗传算法实现

  尹健;谢庆生;罗延科;陈伦军

  . 2003, 39(6): 63-66.

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  应用弹性流体动力润滑理论，分析了模数、齿数等参数对齿轮副润滑性能的影响。在齿轮传动优化设计中，通过协调弹流效应和重量最轻建立了齿轮传动多目标优化的数学模型。采用遗传算法求解含连续及离散变量的优化设计问题，并用神经网络建立计算中各种曲线的插值模型。该系统发挥了神经网络与遗传算法各自的特点，数值例子表明了该方法的有效性。
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  小型空压机直接驱动型气动位置控制系统

  韩建海;则次俊郎

  . 2003, 39(6): 67-70.

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  提出了一种新型的气动位置控制系统，它主要由小型空压机、ON/OFF电磁阀和气缸组成。通过直接驱动小型空压机和ON/OFF电磁阀来实现气缸的位置和速度控制。叙述了该小型空压机的结构组成、工作原理及特点。通过试验验证了该气动位置控制系统的有效性。
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  两步压入法——薄膜力学性能的可靠测量方法

  田家万;韩增虎;赖倩茜;虞晓江;李戈扬

  . 2003, 39(6): 71-74.

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  提出了采用力学探针测量薄膜力学性能的两步压入法。该方法通过大载荷压入展示基体变形对薄膜硬度的影响，从而选择不影响基体变形的小载荷测出薄膜的硬度和弹性模量。对高速钢基片上的TiN硬质薄膜，单晶硅片上的金属Ni薄膜和(Ti,Al)N/VN纳米多层膜的测量表明，两步压入法能够测出各种性质薄膜的力学性能，并且具有准确可靠的特点。此外，两步法对(Ti,Al)N/VN纳米多层膜的力学性能的测量表明，该体系的纳米多层膜存在硬度和弹性模量异常升高的超硬、超模量效应。
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  液滴与弹性固体表面撞击过程的研究

  张荻;谢永慧;周屈兰

  . 2003, 39(6): 75-78，8.

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  在工业生产及航空航天领域，经常出现由于液固撞击而造成固体材料侵蚀的现象，为了防止固体材料侵蚀破坏，就必须准确全面地了解液固撞击过程。推导了可用于研究液体——弹性体撞击问题的非线性耦合波动模型，并将其应用于不同粒径、不同撞击速度的液滴与弹性固体撞击过程的模拟。大量的数值模拟发现，量纲一化以后，不同粒径的液固撞击过程是相似的。此外，还对不同撞击速度的液固撞击过程进行了研究，给出了最大量纲一压力，最大量纲一等效应力以及最大等效应力点位置随时间的变化。最后在大量计算结果的基础上总结出了量纲一峰值等效应力随撞击马赫数的变化规律，为液滴侵蚀固体表面问题的研究提供了有力的基础。
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  并行混合免疫算法及其在布局设计中的应用

  李广强;滕弘飞;霍军周

  . 2003, 39(6): 79-85.

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  布局问题在理论上属于NPC问题，在工程实践上具有广泛的应用。为较好地求解该问题，以并行遗传算法(PGA)为基础，针对其早熟和收敛速度慢两大缺陷加以改进，提出了并行混合免疫算法(PHIA)。该算法将免疫思想加入遗传算法起到了双重作用，一是免疫选择可有效地防止早熟，二是通过基于免疫记忆的子群体信息交换策略可加速收敛。算法采用混沌初始化，并依自适应交叉和变异的概率值对子群体进行分类，与Powell法混合可更好地改善局部搜索性能。以卫星舱和印制电路板布局设计为背景的算例验证了该算法的可行性和有效性。
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  仿生拱泥机器人运动数学模型研究

  任福君;张岚;王殿君;孟庆鑫;汪劲松

  . 2003, 39(6): 86-92.

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  介绍了基于蠕动原理仿生拱泥机器人的用途和基本工作原理。对基于蠕动原理仿生拱泥机器人的运动路线进行了分析，并推导出运动路线的表达公式。在此基础上，分段建立了基于蠕动原理仿生拱泥机器人整体运动的数学模型。这些数学模型可以用作基于蠕动原理仿生拱泥机器人运动过程计算机仿真研究的仿真模型，同时也为改进基于蠕动原理仿生拱泥机器人试验样机的设计打下了一定的数学基础，并为设计基于蠕动原理仿生拱泥机器人工作用机和进行仿生拱泥机器人的应用分析打下了一定的理论基础。
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  仿生拱泥机器人运动过程计算机仿真研究

  任福君;张岚;王殿君;孟庆鑫;汪劲松

  . 2003, 39(6): 93-97.

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  提出了利用计算机仿真技术研究仿生拱泥机器人运动规律的思想。以建立的仿生拱泥机器人运动数学模型为计算机仿真模型，对仿生拱泥机器人工作时的运动过程进行了计算机仿真研究。编制了大量仿真程序，获得了较好的仿真结果。通过运行相应的仿真程序，可以在计算机上直接观察到仿生拱泥机器人运动的全部过程，也可以观察到仿生拱泥机器人各部分工作的逼真情况。在此基础上，可以进行仿生拱泥机器人运动学、动力学仿真和仿生拱泥机器人虚拟样机的研究工作。同时，相应的研究工作也为改进基于蠕动原理仿生拱泥机器人试验样机的设计，并为设计基于蠕动原理仿生拱泥机器人工作用机和进行仿生拱泥机器人的应用分析奠定一定的理论基础。此外，这些工作也为研究其他仿生机器人提供了一定的条件。
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  切点跟踪磨削法中工件的刚度误差分析及其补偿

  周志雄;罗红平;许第洪;孙宗禹;宓海青

  . 2003, 39(6): 98-101.

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  采用切点跟踪磨削法加工曲轴类零件时，曲轴的刚度误差是造成加工误差和影响磨削效率进一步提高的主要原因之一。为了采取恰当的误差补偿策略来减小或消除刚度误差的不利影响，分析了切点跟踪磨削法磨削曲轴连杆颈时曲轴不同方向上的弹性位移对加工精度的影响规律，并由此建立了曲轴刚度误差补偿的数学模型；同时给出了测定磨削过程中曲轴弹性变形量的一般方法。
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  基于可靠度约束的预防性维修策略的优化研究

  韩帮军;范秀敏;马登哲

  . 2003, 39(6): 102-105.

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  提出了等效役龄的概念，建立了预防性维修周期间故障率的递推关系，并以故障时间符合威布尔分布的设备为例，构建可靠度约束条件下有限时间区间的预防性维修策略的优化模型，克服了无限时间区间优化模型的不可操作的缺点。模型可为维修计划的制订和现场的作业调度提供决策支持。
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  产品可靠性的Bootstrap区间估计方法

  陈文华;李奇志;张为鄂;卢献彪;相平

  . 2003, 39(6): 106-109.

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  将Bootstrap估计方法引入到可靠性统计分析，提出了可靠性参数和特征量的Bootstrap区间估计方法；同时，通过对Bootstrap估计值进行纠偏处理，解决了小样本条件下Bootstrap区间估计的精度问题，并由此求得了某型航天电连接器可靠性模型参数的置信区间估计值。统计模拟的结果表明，经中位值纠偏求得的可靠性的置信区间，其估计精度能基本满足置信度的要求。
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  管轴压成形失稳起皱力学过程的研究

  孙志超;杨合

  . 2003, 39(6): 110-113.

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  管轴压成形的先进性、优势及成形过程的成功实施受到变形区开裂和传力区起皱等失稳因素的制约，为此采用理论解析与试验相结合的方法，对失稳起皱的力学过程、影响因素及影响规律进行了研究，并给出了失稳判据，以实现稳定成形时变形参数的取值范围的确定。研究表明：成形过程的失稳起皱受到几何参数、材料参数及摩擦边界条件的共同作用。其中，模具圆角曲率半径是决定性因素，并且存在一个最大和最小圆角半径区域使成形过程顺利进行而不发生失稳起皱；增大管坯材料硬化指数，减小相对厚度及接触面的摩擦，有利于减少失稳的发生。对牌号为5052，原始管平均直径d0=31.0 mm，41.0 mm铝管的应用表明所提出的判据是可靠实用的。
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  微细加工中的快速复型研究

  刘红忠;丁玉成　李涤尘;卢秉恒;李寒松

  . 2003, 39(6): 114-117.

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  论述了在集成电路和微电子机械微细制造中的光刻技术，为了实现0.1 μm甚至更小特征尺寸的光刻而采用的快速复型技术；这种技术吸收了电子束光刻和压印光刻的优点，同时又弥补了它们各自相应的缺点和不足，解决了光刻环节中光刻速度与特征尺寸小的矛盾，实现了大面积、快速、低成本和高精度的微细加工。
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  四辊冷带轧机三倍频颤振机理的研究?

  陈勇辉;刘世元;廖广兰

  . 2003, 39(6): 118-123.

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  研究了四辊冷带轧机三倍频颤振的产生机理，发展了轧件振动模型，分析了由于轧件失稳所导致的轧机颤振现象，提出了轧机三倍频再生颤振模型，并对其进行了理论研究，仿真结果和现场测试进一步论证了三倍频再生颤振理论模型的正确性及其工业价值。
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  二齿差摆线针轮减速器针齿壳内曲线参数优化

  万朝燕;兆文忠;李力行

  . 2003, 39(6): 124-127，.

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  以二齿差摆线针轮减速器针齿壳内曲线参数为设计变量，摆线轮处于任意位置均能顺利装入，且针齿壳内曲线不发生干涉为约束条件，针齿壳强度、刚度削弱最小为优化目标，对二齿差摆线针轮减速器针齿壳内曲线参数进行了优化。编制了集优化参数、判定间隙、绘图检验为一体的计算机程序。该程序使用方便，通用性强，对针齿壳的生产制造具有一定的指导意义。
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  基于模型的产品智能化配置研究

  张劲松;王启付;刘清华;万立;钟毅芳

  . 2003, 39(6): 128-134.

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  产品配置生成的方便性、灵活性和智能化是配置方法研究的重要内容。配置方案求解是一个复杂的基于知识的推理过程。智能化产品配置是人工智能在产品管理中最成功的应用之一。基于对产品模型的分析，介绍了基于模型的产品配置过程，讨论了产品配置知识库的构建方法，提出了基于产品模型的智能化配置框架，并给出了智能产品配置的推理求解步骤。最后用一个汽车智能化配置实例说明了该方法的可行性。
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  外磁场驱动无缆微型机器人行走特性的分析?

  张永顺;贾振元;丁凡;王福吉;郭东明

  . 2003, 39(6): 135-139.

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  研制了以超磁致伸缩合金为驱动器的微型管道机器人，提出了一种以管外磁场无缆方式驱动控制微型管道机器人行走的方法，使其可靠性和实用性都得到提高。控制原理是通过管外时变振荡磁场频率的改变，媒介于微机器人磁致伸缩微驱动器的磁机耦合作用，将时变振荡磁场能转换成机器人弹性腿的振动机械能，从而实现机器人的行走。介绍了系统组成及工作原理，然后对行走动态特性进行了深入研究，得出了基于振动原理的微机器人移动速度和牵引力的方程式。试验表明机器人系统切实可行，能实现微型机器人的外磁场无缆驱动控制。
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  过渡特征提取中的概率统计理论和方法

  柯映林;李岸;王军文

  . 2003, 39(6): 140-144.

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  针对反求工程中过渡曲面特征参数的准确提取问题，提出了一种基于概率统计理论的数据分析和处理方法。通过对数据进行预回归分析、假设检验、噪声去除和再回归分析等步骤，可以从含有噪声的离散特征参数数据中准确地提取出过渡特征参数。实际应用结果表明，概率与统计理论在反求工程特征提取、分析与表达中起着非常重要的作用。
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  基于智能代理的装配生产线在线质量监控系统

  王时龙;张宝情;刘飞;黄剑

  . 2003, 39(6): 145-150.

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  将智能代理(Intelligent agent)技术引入装配生产线的计算机辅助质量监控系统，提出了基于智能代理的装配生产线在线质量监控的新方法。结合目前企业的装配生产线及其质量管理现状，建立了基于多代理的装配生产线在线质量监控智能结构，分析了系统中各种代理的功能，详细介绍了其中具有高度智能化并且对质量管理的自动化、智能化、实时性具有最重要作用的数据分析Agent和决策Agent的结构及其运行机制。最后，对代理间通信语言和系统运行作了简要介绍。
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  螺旋锥齿轮齿面的三坐标测量

  王军;王小椿;姜虹;李润方;冯文军

  . 2003, 39(6): 151-154.

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  在三坐标测量机上精确测量螺旋锥齿轮真实齿面的结构参数是定量评价其齿面几何质量的关键，是齿轮加工机床参数修正的基础。根据建立的理论齿面模型，在齿面的旋转投影面上进行测量网格规划，得到网格节点的坐标和法线方向。由测量点数据，测量程序控制测针自动进行测量，从而测得真实齿面的结构参数。
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  蜗杆压缩机星轮齿面分析及制造关键技术研究

  刘忠明;侯东海;王小椿;张肖志;刘元杰;陈国民;王声堂

  . 2003, 39(6): 155-158.

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  分析了蜗杆压缩机啮合副中星轮齿面的组成，给出了包络面和轨迹面方程，讨论了星轮齿廓的径向滚切干涉。指出星轮齿廓无法采用精确展成加工获得，并提出了用极限轨迹面代替包络面的星轮加工方法，建立了星轮加工原理误差的计算方法和优化控制模型。理论研究及试验表明：提出的星轮齿廓加工方法，具有刀具易于制作、加工精度易于控制、生产成本低等优点。