机械工程学报

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温诗铸

. 2004, 40(11): 1-6.

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总结了自中国机械工程学会摩擦学分会成立25年来我国摩擦学研究的发展，论述了在流体润滑理论与设计、微观摩擦学、材料磨损机理与控制、表面工程与耐磨材料、润滑材料以及磨损状态监测等方面的主要成就。在此基础上提出了今后值得关注的研究方向，如减摩抗磨技术、制造过程摩擦学、生态摩擦学、仿生技术与生物摩擦学等。

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并联机器人机构构型创新设计研究

汪劲松;关立文;王立平;李铁民

. 2004, 40(11): 7-12.

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提出一种并联机器人机构构型创新设计新方法——桁架推演法，该方法包括三个主要步骤：根据具体设计需求选择自由度为0的并联机构桁架，并选择适当的推演规则；在一定的约束条件下对桁架进行推演；对推演结果分析、判断和决策，得到新并联机构构型。最后举例说明了桁架和推演规则等对并联机器人机构构型创新设计具有决定性影响的关键技术问题。

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金属塑性成形过程无网格伽辽金法数值模拟技术研究

赵国群;王卫东;栾贻国

. 2004, 40(11): 13-16.

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将无网格伽辽金法与刚(粘)塑性流动理论相结合，对无网格伽辽金法在金属塑性成形过程数值模拟中的应用技术进行了研究，分别采用混合变换法和罚函数法实现速度边界条件和体积不变条件，提出了基于刚(粘)塑性力学流动理论的无网格伽辽金法，给出了金属塑性成形无网格伽辽金法数值模拟的关键算法，拓展了无网格方法在金属成形领域的应用范围。典型算例的数值计算结果表明了方法的可行性。

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平面五杆机构的构型分岔与构型保持性研究

王玉新;刘学深

. 2004, 40(11): 17-20,2.

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以平面五杆机构为例，研究了机构尺度与奇异构型之间的关系，提出了一种考虑机构尺度的机构奇异构型判别方法。分析了构型分岔的复杂性，给出了一重构型分岔和二重构型分岔的判定条件。利用非线性奇异性理论，采用普适开折方法对平面五杆机构在奇异位形附近的构型保持性进行了研究，分析了装配误差、负载等扰动因素对奇异点处构型保持性的影响。

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电气液压复合调节容积式舵机的精确线性化控制

李运华;王占林

. 2004, 40(11): 21-25.

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针对先进歼击机功率电传作动系统舵面控制的需求，提出了一种具有电气—液压复合调节容积式舵机的结构方案，并讨论了这种舵机的操纵状态和工作特性。在此基础上，推导了描述舵机动态特性的非线性状态方程。然后，采用非线性系统的几何控制理论，证明了系统满足精确线性化的条件，并给出了基于时间—误差性能指标(ITAE)最小的最优控制律，成功地解决了复合舵机控制系统存在的交联问题和相乘非线性问题。所提出的控制方法奠定了电气—液压复合舵机非线性控制理论的基础。

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Stephenson六杆机构可动性研究

褚金奎;郭晓宁

. 2004, 40(11): 26-34.

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可动性问题是Stephenson六杆机构综合与分析中最基本也是最困难的问题，它包括回路缺陷、曲柄存在和运动顺序等问题的判别。将Stephenson六杆链看作一个基础四杆链和双杆组组成，则其回路特性由基础四杆链的回路特性与双杆组的构形以及他们的相互作用决定。基于基础四杆链和双杆组的两个公共副之间的距离，提出了Stephenson六杆链回路的识别原理和方法，给出了回路缺陷的判别方法及实现步骤，推导了各种Stephenson六杆机构曲柄存在条件，得到了一种与主动副无关的机构运动顺序问题的判别方法。系统地解决了Stephenson六杆机构精确点综合中最棘手的三个问题并易于计算机自动设计，对于机构的分析和综合有重要的参考价值。

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多支承转子系统弯曲振动分析方法研究

张俊红;于镒隆;高宏阁

. 2004, 40(11): 35-41.

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提出一种描述多支承转子系统弯曲振动的数学模型；应用二分法和LU分解法综合计算弯曲自由振动模态，应用Newmark时间差分法和空间五点差分法综合求解弯曲强迫振动动力响应；针对300 MW汽轮机组模型，进行模态分析以及多种激励下的位移响应计算。模态分析、响应计算结果与现场实测数据较为吻合，说明了所建立的动力学模型与采用的计算方法的有效性。

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节流槽型阀口噪声特性试验研究

冀宏;傅新;杨华勇;王庆丰

. 2004, 40(11): 42-46.

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运用压力分布测量、噪声测试、流场仿真及理论分析对典型节流槽的噪声特性进行了研究。压力分布测量结果与流场仿真吻合良好，在大量试验的基础上揭示了节流槽的噪声特性规律。研究发现节流槽型阀口噪声与流场压力分布特征密切关联，噪声主要取决于节流槽形状、流动方向及背压大小，渐扩形节流槽容易出现啸叫，而具有等截面流道的节流槽噪声较低。此项研究对于具有节流槽液压元件的噪声控制具有重要的理论价值和工程实用价值。

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集成虚拟装配环境中的多约束导航技术研究

武殿梁;杨润党;马登哲;范秀敏

. 2004, 40(11): 47-52.

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提出一种基于增量驱动和归约原理的多约束导航解算方法，该方法采用FOB的相对位姿变化量来驱动虚拟手、基于归约原理求解多约束运动导航，并将此方法应用于集成虚拟装配系统(IVAE)。实例表明，该方法能有效地处理FOB与虚拟手的位姿分离以及多约束作用下的运动导航问题。

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CPP/PLLA单向纤维骨内固定复合材料制备和性能

石宗利;张媛;强小虎;王彦平;张国强;戴刚

. 2004, 40(11): 53-57.

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研制出高强度、高模量完全降解吸收性CPP/PLLA单向纤维骨内固定复合材料，并测试了该材料的物理力学性能及降解性能。结果表明：随着纤维体积分数Vf的提高，复合材料力学性能增大，Vf =0.42时，弯曲强度为347 Mpa，弯曲模量为22 Gpa，抗压强度178 Mpa，剪切强度85 Mpa，高于人体皮质骨的力学性能；在模拟体液Ringer’s降解介质中降解15周，弯曲强度为154 Mpa，弯曲模量为6 Gpa，因此，CPP/PLLA单向纤维复合材料可用作松质骨或部分皮质骨的骨内固定材料。

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齿轮系统参数对全局特性影响的研究

刘梦军;沈允文;董海军

. 2004, 40(11): 58-63.

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针对单对齿轮的时变非线性模型，利用混合胞映射方法对系统进行了全局分析。得到了系统在不同的输入转矩波动、齿侧间隙、齿轮综合误差、激励频率和阻尼比参数下系统的全局特性。分析了这些参数变化时系统吸引子的吸引域的演变规律。提出用系统对初值变化的敏感度来评定系统非线性动力学行为对初始条件依赖性的程度。研究表明系统在阻尼比较小、转速较高或齿轮综合误差比较大时系统的全局动态品质较差。

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柔性机器人动力奇异问题的研究

高志慧;贠超;边宇枢

. 2004, 40(11): 64-69.

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对柔性机器人的动力奇异问题进行了研究。首先分析了柔性机器人产生动力奇异的原因，确定了激振力的方向、激振力的大小、阻尼的大小、在共振区间内激振力频率与机器人固有频率的相对变化速度以及机器人固有频率的大小是影响动力奇异的因素；然后提出了机器人动力奇异的判定依据和避免动力奇异的措施；最后以一末杆为柔杆的空间三杆机器人为例，验证了理论分析的正确性。

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广义脉码调制控制阀流量压力特性的理论与试验研究

刘荣;王宣银

. 2004, 40(11): 70-74.

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广义脉码调制(GPCM)控制阀是一种组合形式的阀，各基元通过液压集成块连接到一起。流体在液压集成块流道内的运动分布规律是研究液压阀流量控制的关键之一，它决定了GPCM控制阀流量控制的精确度。对GPCM控制阀内部的压力与流量之间的关系进行理论研究，并对它进行了流场的仿真研究，得到了阀节流口压力变化与基元流量之间的关系。研究结果有助于GPCM控制阀时使结构优化设计，使GPCM控制阀具有较好的流量控制精度。

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3-HSS并联机床动力学建模及鲁棒轨迹跟踪控制

杨志永;黄田;倪雁冰

. 2004, 40(11): 75-81.

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研究一种3-HSS并联机床动力学建模及鲁棒轨迹跟踪控制方法。首先导出了外移动副驱动，含平行四边形支链结构的并联机构位置、速度及加速度逆解模型，并利用虚功原理建立其刚体动力学逆解模型。在此基础上，考虑其运动部件重力及模型误差，为保证其跟踪精度，设计了一种鲁棒轨迹跟踪控制器，确保了跟踪误差的一致终值有界性。最后通过对全工作空间内圆形轨迹的仿真可知该控制方法具有很好的稳定性和有效性。

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基于压电陶瓷驱动的并联微动机器人静力学及其微动平台的静刚度分析

张建军;高峰;陈玉龙;赵辉

. 2004, 40(11): 82-87.

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并联微动机器人通过弹性铰链的弹性变形实现终端平台的微运动，静力学和静刚度是微动机器人必须解决的问题。充分考虑弹性铰链的弹性反力/力矩，对6-PSS并联微动机器人进行静力学分析，建立了压电陶瓷驱动力与微动平台外载的关系模型，并定义了微动机器人的驱动刚度矩阵。基于并联微动机器人的特殊性，定义了微动平台的刚度，通过静刚度分析推导出了微动平台刚度矩阵，为并联微动机器人结构刚度设计、弹性铰链刚度综合和动力学分析提供了理论基础。

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空气中微细电火花沉积与去除可逆加工技术研究

王振龙;曹国辉;张永生;赵万生

. 2004, 40(11): 88-92.

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论述了一种新的电火花加工方法。它使用通用的电火花成形加工机床，利用常见的电极材料，在空气介质中，通过脉冲放电在工件表面上沉积生长电极材料，再通过反转极性和适当的轨迹控制对所生成的沉积材料进行有选择的去除加工，进而实现材料的生长与去除可逆加工。通过对电火花加工理论的研究，预测和论证了实现这一新加工方法的可能性和实现条件。通过试验成功地将钢、铜和钨三种电极材料沉积到工件上，形成直径为 100~240 mm、高度为1 000~2 500 mm的微小圆柱体。并对沉积物进行了选择去除，实现了在同一设备上的可逆电火花加工。对沉积材料的致密性、硬度及其与工件的结合强度等进行了系统的分析，表明沉积物组织致密、坚硬，可以满足功能材料的要求。

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塑料电泳芯片微结构模压的试验研究

于建群;王立鼎;刘军山;郭丽莎

. 2004, 40(11): 93-97.

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塑料电泳芯片具有绝缘性、透光性好，材料价格便宜，成型容易，批量生产成本低等优点，是一种新型微型分析装置。研究塑料电泳芯片微通道模压的工艺过程和工艺参数，通过试验建立微通道尺寸与模板微凸起尺寸和模压工艺参数的关系，在此基础上提出了一种新的模压工艺，对于完善塑料电泳芯片结构设计和制作的基本理论和基本技术均有较大意义。

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泡沫铝填充帽型结构轴向压缩吸能特性的试验研究

王青春;范子杰;宋宏伟;桂良进;王政红;付自来

. 2004, 40(11): 98-102.

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通过试验方法研究了泡沫铝填充帽型结构准静态压溃时的吸能特性。首先，进行了泡沫铝空心帽型结构以及泡沫铝填充帽型结构的轴向压缩试验；然后，根据试验结果，对泡沫铝填充帽型结构的轴向吸能特性进行了分析，并与空心帽型结构进行了比较。结果表明，填充泡沫铝之后，帽型结构的轴向压缩稳定性和吸能特性有了很大的提高。在吸收的能量一定时，泡沫铝填充能够减少吸能结构所需要的质量。

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面向快速变批量生产的生产线重构技术

赵宁;梁福军;宁汝新

. 2004, 40(11): 103-106,.

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在对传统生产线概念进行扩展的基础上，分析了满足快速变批量要求的生产线重构方法，提出一种多人员参与的、基于层次化仿真模型的重构方案分析方法。应用所提出的方法可提前在不同层次对重构的每一个细节进行分析，实现快速变批量生产。

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爬行物理模型的建立与仿真分析

卢泽生;曹东海

. 2004, 40(11): 107-112.

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建立了爬行的物理模型(2自由度质量—弹簧—阻尼系统)，根据模型所描述的动力学系统建立了状态参量的数学表达式，仿真分析了系统的刚度(水平、垂直方向)、阻尼比、质量和静动摩擦因数的差值对爬行评价指标的影响，从而得出：增大水平方向的刚度，减小阻尼比、系统的质量和静动摩擦因数的差值，增大驱动速度，适当地提高垂直方向的刚度，控制系统垂直方向的振幅可明显地减小爬行，并给出了表明仿真结果正确性的试验例证。

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改进型逆有限元法在弯曲成形模拟中的应用

那景新;焦健;闫亚坤;胡平

. 2004, 40(11): 113-116.

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研究了汽车车身中以弯曲为主要特征的结构件成形特点，对一步成形逆有限元法进行了改进，提出了一种基于截面线不动点轨迹线展开的初始场预示算法，将其应用于弯曲成形件的一步成形模拟中。对客车牵引架和货车纵梁(前端)两个实际算例进行了一步成形模拟，并将模拟结果与试验结果进行对比，收到良好效果。

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基于正交切削模拟的零件铣削加工变形预测研究

黄志刚;柯映林;王立涛;许德

. 2004, 40(11): 117-122.

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提出了基于正交切削模拟的零件铣削加工变形的预测方法，建立了三维铣削加工的有限元模型。基于正交切削加工模拟结果，利用铣削温度、铣削力的分析模型求解了三维铣削加工的瞬态温度和瞬态切削力，并将其作为动态载荷应用于三维切削加工的有限元模型，模拟了零件的三维铣削加工过程，预测了零件的变形。通过模拟结果与现场加工情况对比，证明该预测方法是行之有效的。

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基于参数方程的小波基自适应选择

赵学智;陈统坚;叶邦彦;彭永红

. 2004, 40(11): 123-128.

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研究了小波基的参数表达问题，得到包含不同参数的小波基的两个参数方程，提出通过对参数方程中参数的搜索来实现信号的自适应小波基分解。从不同应用角度定义了评价小波基分解效果的两个适应度函数，针对适应度与参数的非线性关系，提出了一种改进的遗传算法对小波基参数方程中的参数进行搜索，同时利用适应度函数对搜索到的小波的分析效果进行评价，当适应度达到最大值时就可得到最佳小波基。利用这一算法实现了一个铣削力信号的自适应小波基分解，并与Daubechies小波的分解结果进行了对比，结果表明自适应小波基能够更充分地分离出信号中的有用信息。

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流变阀外置的汽车双筒液力减振器的理论及试验研究

刘小英;黄德修;龚荣洲

. 2004, 40(11): 129-133.

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介绍了电流变阀外置的新型汽车减振器的理论、结构及试验研究。阐述了电流变液体减振器阻尼力和电场的关系，其阻尼力由两部分组成：一部分是由粘性阻尼引起的牛顿力，无电场作用时，作为普通的减振器用；另一部分是由所加电场引起的切应力，它与所加电场强度成正比。试验结果表明：所设计的新型汽车电流变液体减振器具有阻尼力变化大、响应快、控制容易、结构简单和能源消耗低等特点，满足了汽车工程的实际需要，具有重要工程实用价值。

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光固化快速成形自动支撑技术研究

洪军;王崴;张宇红;卢秉恒

. 2004, 40(11): 134-138.

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对光固化快速成形中自动支撑问题进行了研究，提出了基于STL模型的待支撑特征识别方法，实现了对待支撑面、悬吊线和悬吊点的提取。根据待支撑特征投影区域的几何特征，将其分为细小区域、细长区域以及环形区域等，针对各类区域的形状特点采用不同的填充算法进行二维支撑填充，提出了三点法确定支撑的生长起始点和终止点的方法，开发出了支撑自动生成软件。实际应用表明该技术可以解决人工加支撑时由于支撑不合理所造成的制作失败及精度降低等问题，节省了Stereolithography加工时的数据预处理时间，提高了快速成形的效率。

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带有圆形半埋藏裂纹金属构件放电瞬间的温度场分析

郑丽娟;付宇明;田振国;白象忠

. 2004, 40(11): 139-143.

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应用复变函数理论，采用曲线坐标变换的方法，对带有圆形半埋藏裂纹金属构件在放电瞬间裂纹尖端区域附近的温度场进行理论分析。并借助于有限元软件，建立三维模型，模拟分析了在放电瞬间裂纹尖端区域附近温度场、温度梯度场的分布状态。计算结果表明：在圆形半埋藏裂纹尖端处，由于电流产生的焦耳热源的作用，使其温度瞬时急剧升高，能够在很小的范围内熔化形成微小的焊口，裂纹前缘的曲率半径增加了几个数量级，显著地减少了应力集中，有效地遏制了裂纹的扩展；数值模拟与理论分析结果吻合。

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保持时间对FGH95粉末盘材料热/机械疲劳行为与寿命的影响

张国栋　刘绍伦　何玉怀　汪武祥

. 2004, 40(11): 144-147.

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对粉末冶金盘材料FGH95合金进行了应变比为–1.0的同相位三角波和同相位梯形波，350 ℃?600 ℃热/机械疲劳试验研究。试验结果表明：在相同应变幅下，同相位三角波载荷情况下的热/机械疲劳寿命比同相位梯形波载荷情况下的热/机械疲劳寿命长。研究了在两种载荷情况下材料的热/机械疲劳循环应力响应行为。试样断口的微观分析表明：在热/机械疲劳过程中，同时存在疲劳、蠕变和氧化损伤；在同相位三角波载荷下，穿晶+沿晶断裂为疲劳断裂的主要特征；在同相位梯形波载荷下，裂纹主要为沿晶萌生与扩展。这是导致在同相位梯形波载荷下疲劳寿命缩短的主要原因。

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点焊电流有效值神经网络实时计算方法研究

方平;熊丽云;林一松;黄石生

. 2004, 40(11): 148-152.

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通过理论分析，推导出交流电阻点焊电流有效值实时计算方程，建立了不同功率因数角的电流有效值系数K的神经网络计算模型，研究出电阻点焊电流有效值神经网络实时计算方法。在以DSP为核心的电阻点焊测控系统中实现了交流电阻点焊电流有效值实时计算。理论分析和实际检测表明，该方法的检测误差小于±0.9％，并且能够在二分之一周期内完成电阻点焊电流有效值的检测和计算。该方法的研究为电阻点焊质量的精确控制提供了可靠的保障。

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带分流叶片的离心泵叶轮内三维不可压湍流场的数值模拟

何有世;袁寿其;郭晓梅;袁建平;丛小青;黄良勇

. 2004, 40(11): 153-157.

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对带分流叶片的离心泵叶轮内三维不可压湍流场进行数值模拟。计算采用雷诺时均方程和修正了的湍流模型，在压强连接的隐式修正法(SIMPLE—C)建立的压力速度校正方程基础上，利用贴体坐标系和交错网格技术进行计算。计算结果揭示了带分流叶片离心泵叶轮内湍流流动的速度分布、压力分布规律，并对增加分流叶片后叶轮内部的流动状况进行了分析和研究，研究结果将对带分流叶片的离心泵进行性能预测和优化设计有指导意义。

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无需时钟同步和网络时延预测的远程控制补偿器研究

黄杰;吴平东;马树元;陈之龙

. 2004, 40(11): 158-162.

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网络时延及其不确定性是影响基于因特网的远程控制系统稳定性的主要原因。将网络时延的预测值装入动态补偿器，可以对网络时延进行实时的补偿，保持系统的稳定性，但是预测误差直接影响系统的的控制特性。提出了一种将网络时延环节直接组合进时延补偿器中的新型补偿器，避免了网络时延的在线预测问题和本地与远程计算机之间的时钟同步处理，有很重要的实用价值。

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高速电弧喷涂Fe-Al涂层在高温磨损中的摩擦氧化行为

朱子新;徐滨士;马世宁;张伟;刘维民

. 2004, 40(11): 163-168.

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采用滑动磨损试验方法，研究从室温(23 °C)至650 °C高速电弧喷涂Fe-Al金属间化合物涂层的摩擦氧化行为。结果表明，高温下Fe-Al涂层滑动摩擦因数降低的主要原因是磨损面发生摩擦氧化反应，形成了具有固体润滑作用的氧化物保护层，该保护层由Al2O3、Fe3O4及Fe2O3组成。氧化物保护层形成的机制是磨屑的动态氧化和微区热压烧结。涂层的扁平颗粒在摩擦磨损过程脱落成为磨屑；随着滑动摩擦磨损的进行，在Si3N4球的反复碾压及摩擦热的共同作用下，磨屑将不断地发生断裂、碎化及动态氧化而成为氧化物粉状屑，并通过微区热压烧结方式形成氧化物层，覆盖于磨损涂层表面。在高温下Fe3Al和FeAl金属间化合物相具有较高的强度和硬度，能有效地抵抗较高硬度的Si3N4球的压入及微犁削，使磨损面上的氧化物保护层不易开裂和脱落。

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异形截面管双轴柔性滚弯技术理论分析与试验研究

闫静;王珉;左敦稳

. 2004, 40(11): 169-173.

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双轴柔性滚弯技术适于加工管状零件，对于比强度高的材料具有很好的成形精度，是一种先进的制造技术，目前已成功地应用在开缝衬套和导弹舱壳主体圆筒的制造中。在圆截面管双轴柔性滚弯成形研究的基础上，将该技术扩展运用到板料异形截面管滚弯成形，首次建立了异形截面管柔性滚弯自动控制模型，并在自行研制的异形截面管柔性滚弯数控原型机床上进行了试验验证，为该技术实现数字化控制奠定了理论基础。

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板料冲压加工数值模拟中接触摩擦问题的研究

郭玉琴;姜虹;王小椿

. 2004, 40(11): 174-177.

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在分析汽车覆盖件形状特征及冲压过程接触状态变化的基础上，提出了基于微分几何和参数曲面的外推式逐级扩散搜索新算法，该方法避免了大量重复接触点的判断和点与曲面之间最短距离的计算，提高了搜索效率。用修正的罚函数法和库仑摩擦定律分别对接触点的法向接触力和切向摩擦力进行计算，并根据接触单元的形状实现了接触力从被接触点到接触单元节点的转化。通过算例分析验证了所用方法的可行性和有效性。

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椭圆齿轮驱动结晶器非正弦振动的研究

张兴中;李宪奎;郑学然;王国连;王贵阳;李鸿春;路朝辉;杨明生

. 2004, 40(11): 178-182.

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开发并应用了椭圆齿轮驱动结晶器非正弦振动装置。在分析非正弦振动产生原理的基础上，给出了振动的位移、速度和加速度函数，并提出了实现机构——椭圆齿轮驱动机构。采用了弹簧缓冲的结晶器谐振技术，提高了振动平稳性，减少了振动冲击和驱动电动机功率。对振动的工艺参数和动力学特性进行了分析。工业应用表明此技术对减少拉漏、减轻振痕、提高铸坯表面质量及提高拉坯速度等方面效果显著。

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平面研磨中基于磨具均匀磨损的磨具设计方法研究

杨鑫宏;胡忠辉;张伟;胡孝勇

. 2004, 40(11): 183-187.

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首先详细地分析了固着磨料平面高速研磨中磨具均匀磨损的条件以及影响磨具均匀磨损的因素，然后根据磨具均匀磨损理论研究了磨具的设计方法和步骤，最后对按照这种方法设计出的磨具进行了使用验证。结果表明，采用这种方法设计的磨具在加工硬脆材料时，可以很容易地获得纳米级表面粗糙度的光滑表面，如在加工常压烧结SiC陶瓷密封环时，加工表面粗糙度可达2~3 nm，平面度小于0.8 μm；而且，加工效率高，成本低，磨具和加工工件都能在较长时间内保持较好的面形精度，非常适合于大批量工业化生产。

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空调器室内机气动噪声模拟

胡俊伟;丁国良;张春路

. 2004, 40(11): 188-192.

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采用数值模拟的方法对空调器室内机气动噪声进行了计算，分析了室内贯流风机蜗舌处的压力脉动，并通过Curle方程和快速傅里叶变换得到了蜗舌处旋转噪声频谱。通过对旋转噪声频谱的分析，证明了采用不等距叶轮可大大降低贯流风机基频处噪声，使基频的声能分布到较宽的频带范围内，并且可以使基频的峰值移到低频部分，从而使风机的噪声干扰能力大大降低。同时通过对各种不等距叶轮的旋转噪声频谱进行分析，提出了一种能够有效降低贯流风机旋转噪声的不等距叶轮结构。

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2004年, 第40卷, 第11期　
刊出日期：2004-11-15

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