机械工程学报

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刘德顺;岳文辉;杜小平

. 2006, 42(10): 1-9.

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提出性能稳健偏差估计和自动多点寻优的稳健设计优化方法。该方法不要求系统参数的分布函数已知，且可适用于系统性能函数不能或不便求导和大偏差参数情况。应用设计敏感区理论和最坏情况分析原理，基于系统性能偏差和相应设计敏感区之间的关系，提出系统性能稳健偏差概念和多点稳健设计优化策略。稳健设计优化包括三个循环：内循环中，性能函数作为优化目标，性能目标的稳健性指数作为约束条件的判据，搜索优化设计方案；中循环中，由稳健性指数迭代，搜索求解系统性能目标的稳健偏差；外循环中，自动调整约束条件中设计稳健性判据的稳健性指数的门槛值，搜索可能存在的多个优化设计方案。理论分析和计算实例说明了该方法具有以下优点：能根据设计问题自动搜索可能存在的多个优化设计方案，可避免因要求选择合适的稳健性指数门槛值而给设计者带来的困难；不但能给出优化设计及优化目标值，而且能给出优化目标值的稳健偏差，为设计者在目标值及其稳健性之间决策提供重要依据。

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塑性碰撞机械振动系统的周期运动和分岔

罗冠炜;褚衍东;朱喜峰;谢建华

. 2006, 42(10): 10-18.

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应用映射的分岔理论研究塑性碰撞机械振动系统特有的两类周期碰撞运动的存在性、分岔和碰撞映射的奇异性，分析两类周期碰撞运动的规律和转迁过程。塑性碰撞振动系统的Poincaré映射具有分段不连续特性和擦边奇异性。塑性碰撞振动系统的部件在碰撞后呈现“粘贴”或“非粘贴”运动，导致该类系统的Poincaré映射具有分段不连续性；碰撞部件的擦边接触导致系统的Poincaré映射具有擦边奇异性。塑性碰撞振动系统Poincaré映射的分段不连续特性和擦边奇异性导致该类系统的周期碰撞运动发生非常规分岔。描述分段不连续性和擦边接触奇异性对系统周期运动和全局分岔的影响，分析塑性碰撞振动系统混沌运动的形成与退出过程。

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土壤声学特性的超声导波测量

吴斌;孟涛;何存富;焦敬品

. 2006, 42(10): 19-22.

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土壤的声学特性对地埋管道中超声导波传播有重要的影响。在空气和地埋情况下，通过典型波导(细钢杆)的超声导波检测试验的方法来测量土壤声学特性。基于超声波的衰减特性，通过将试验获得的杆中L(0,1)模态导波的衰减曲线，与理论衰减曲线进行比对的方法，得到土壤的声学特性参数—纵波和横波波速。在该土壤声学特性条件下，研究土壤对管道中超声导波传播影响。研究发现，此种土壤介质对管道中超声导波传播有很大影响，在低频处产生了新的轴对称模态：a1和a2。

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基于GMA喷嘴挡板伺服阀的动态特性

王传礼;丁凡;崔剑;李其朋

. 2006, 42(10): 23-26.

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提出基于GMA喷嘴挡板伺服阀的新结构，研制了GMM电－机械转换器及其喷嘴挡板伺服阀，分析其结构特点与需要解决的关键技术，建立动态数学模型。构建基于GMA喷嘴挡板伺服阀动态特性的试验系统，试验研究GMA喷嘴挡板伺服阀的阶跃和幅频响应特性，试验测得其阶跃响应上升时间为1 ms、幅频宽达680 Hz；将试验结果与仿真结果进行对比分析，两者基本吻合，论证动态数学模型的正确性。研究结果表明，用GMM设计新型电—机械转换器，可提高喷嘴挡板阀乃至整个电液伺服系统的频响和精度。

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分布式柔性机构拓扑优化设计的理论和算法

罗震;蒙永立;郭文德;陈立平;赵永胜

. 2006, 42(10): 27-36.

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将连续体结构的拓扑优化技术应用到分布式柔性机构的设计中，基于变密度法和优化准则法推导并建立柔性机构拓扑优化的一种显式的设计变量收敛格式。结合分布式柔性机构优化设计的人工弹簧模型和虚拟载荷法，提出一种新型的分布式柔性机构拓扑优化设计的多准则优化模型，同时综合考虑柔性机构设计的机械效率要求和结构的刚度要求，并利用伴随敏度分析法进行敏度分析。数值算例证明研究方法的有效性，并分析和讨论优化模型和收敛格式中有关优化设计参数对柔性机构优化设计结果的影响。用激光快速成形技术验证柔性机构概念设计的合理性。

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组织工程支架三维结构点单元数据建模

刘丰;张人佶;陈立峰;颜永年

. 2006, 42(10): 37-42.

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组织工程支架所用材料和呈现结构是影响其性能的关键因素。以包含材料成分信息的点单元堆积所建立的三维离散模型，可以同时记录支架的几何结构信息和材料成分信息，为使用快速成形方法与数字微滴喷射技术制造具有更高精确的结构梯度和材料梯度的组织工程支架提供了数字模型。材料点单元堆积造型方法主要是基于模型分解的方式，将具有材料梯度和结构梯度的三维实体分割成一系列单元空间并制定单元值。主要分以下几个步骤：单元划分，所用单元形式、确定单元划分密度的法则；单元值量化方式以及量化值、从能量的角度进行局部误差分析。在理论研究的基础上，通过Matlab语言编写了功能强大的点单元数据建模软件，并应用该软件提供人体大段骨和颅部的点单元模型，从而证明此种方法的可行性。

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斜齿圆柱齿轮的热弹流润滑理论

杨萍;杨沛然

. 2006, 42(10): 43-48.

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将斜齿圆柱齿轮在某一啮合瞬时啮合线上的热弹流润滑问题近似等效为两反向圆锥滚子的准稳态热弹流润滑问题。应用多重网格法和逐列扫描法数值求解一对斜齿圆柱齿轮某啮合瞬时的准稳态热弹流润滑现象。结果表明：第一，斜齿圆柱齿轮接触线上各点的压力、膜厚、油膜温度和两齿面的温度均不相同，且温度分布的差异较明显。在接触区内，最低温升接近于零，最高温升则超过100 K。这是由于压力和膜厚的分布主要取决于沿滚子长度方向各点等效半径的分布曲线，而温度的分布则主要由沿滚子长度方向各点滑滚比的取值而定。第二，端部修形虽然可以降低端部高压和高温，但端部的压力和温度仍比中部高，膜厚比中部薄。对应到两齿面上，油膜中压力和温度较高，厚度较薄的位置最易发生点蚀和胶合破坏。

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气力输送过程分支管路阻力特性的研究

王晓宁;胡寿根;赵军;郑丹

. 2006, 42(10): 49-52.

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在水平T型分支管道中，用压缩空气对平均粒径为0.25 mm的砂石进行气力输送试验。试验结果表明，在发送压力保持不变的情况下，输送气速和分支管路流量控制阀开度差值的变化，对分支管各自的阻力特性和相互间的压差有显著影响。当输送气速下降时，两分支管相互间的压差减小，各分支管的单位长度压差在开始时逐渐减小，但当气速下降到一定程度后，单位长度压差转而增大。当分支管流量控制阀开度差值由小变大时，两分支管各自的压差曲线逐渐远离，且两分支管相互间的压差逐渐增大。

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内插式永磁型无轴承电动机悬浮力模型及其关键参数萃取

年珩;贺益康;周媛

. 2006, 42(10): 53-58.

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为计及内插式永磁型无轴承电动机直交轴电感差异对悬浮运行的影响，实现转子凸极效应下的稳定悬浮运行控制，提出一种建立悬浮力精确模型及其关键参数萃取的新方法。该方法从内插式永磁型无轴承电动机运行原理出发，基于磁场能量方法，建立计及转子凸极影响和定、转子定位偏心的磁悬浮力解析模型。针对模型参数是悬浮力控制及电动机悬浮运行的关键，深入分析该模型中关键参数的获取机理，并通过有限元磁场分析方法实现可控悬浮力和单边磁拉力计算中的参数萃取。在此基础上采用所获取的参数建立内插式永磁型无轴承电动机的有效控制策略，悬浮运行的仿真结果验证参数萃取方法的正确性。

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2K-H针摆行星传动机械效率的数学建模

蒙运红;吴昌林;另立平;黄正坤

. 2006, 42(10): 59-64.

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为解决汽车座椅调角器自锁性能不稳定的问题，研究具有齿侧间隙的一齿差2K-H摆线针轮行星传动的正、逆传动机械效率的计算方法。通过对该行星机构的转化机构实际啮合传动过程的力学分析，建立转化机构瞬时效率和平均效率计算的精确数学模型。利用该模型所求出的转化机构效率计算了2K-H行星轮系的机械效率，并开发效率计算的应用程序。调角器产品的效率计算和试验测试结果证明该模型的正确性。运用该程序，还研究机械效率与各运动学参数及结构参数之间的关系，得出增加摩擦因数、减小偏距、减小两针轮齿数差、增加同时啮合轮齿对数及改变作用力分布，改变双片摆轮中心的初始相对转角均可以提高自锁性能的结论，并用以指导汽车座椅调角器自锁性能的改进。该数学模型的建立能够为进一步研究一定加工精度下2K-H摆线针轮的传动效率、机构的优化设计和齿廓修形后的传动性能提供理论基础。

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回转窑支承滚圈疲劳寿命与轴线关系及预测

李学军;沈意平;褚福磊

. 2006, 42(10): 65-69.

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在定量分析回转支承滚圈疲劳状态中引入载荷比概念，用有限元法分析不同载荷比和垂直载荷下滚圈的应力分布规律，推导滚圈最大等效应力和当量应力与载荷比的线性关系式。根据支承载荷与轴线偏差的线性关系式，得出滚圈疲劳损伤和寿命与轴线偏差的关系。结合现场实例介绍根据检测回转窑的运行轴线，预测滚圈疲劳寿命的方法，为回转窑的合理维护与调整提供理论依据。研究表明，合理地调整回转窑运行轴线能有效提高滚圈的疲劳寿命，并减少滚圈疲劳断裂事故的发生。

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基于曲面迭代的离心泵数值叶片模型

张人会;杨军虎;刘宜

. 2006, 42(10): 70-72.

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针对传统的泵CAD软件存在的缺陷，依据泵的水力设计用Bezier曲线来拟合各轴面流线，依据轴面流线、叶片安放角沿流线的分布函数及叶片的型线方程得到叶片表面上离散点集，提出用一种基于盈亏修正思想的迭代非均匀B-spline曲面算法来拟合叶片型面；利用调节轴面流线的控制点及叶片安放角的分布规律来调节叶片表面的各型值点，从而达到调控叶片曲面的目的；建立数值叶片模型与泵的设计参数间的关系，实现叶片的参数化设计，摒弃繁琐的二维木模图。实例表明提出的数值叶片模型是合理的，具有重要的理论意义和工程应用价值。

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生长型设计中的功能公差设计理论

杨波;杨涛;昃向博

. 2006, 42(10): 73-79.

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在产品结构设计自动化技术基础上，研究生长型设计中公差进化设计的策略与原则，提出将产品功能要求转化成零部件之间的几何约束关系，并最终表达为对功能尺寸约束的功能公差设计理论。建立成本—公差敏感函数的数学模型，将产品设计、制造、使用以及技术折旧成本作为公差分配的控制约束，并在其中引入产品使用磨损模型，以经济学中的贴现率来表征技术折旧成本，以成本最低为目标函数，以合理的工艺能力指数、装配功能、装配质量作为约束条件，实现基于功能与成本的面向产品全生命周期的尺寸公差分配。最后，设计实例说明所提出的功能公差设计理论能够在生长型设计中成功应用。

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新的先进制造模式知识表示方法

严洪森

. 2006, 42(10): 80-90.

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针对解决知识化制造系统的自重构问题，提出一种新的基于知识网和Agent 网的先进制造模式知识表示方法。首先给出知识网的定义及与Agent 网的关系，定义知识网多重集及其与知识网的映射关系和知识网多重集的并、交、差等运算，其次给出知识网多重集的并、交、差及其混合运算性质，研究多重集运算性质的物理意义，比较多重集和经典集合在运算性质方面的异同点，定义知识网的完备性和两个知识网之间的割集及其多重割集。在此基础上，研究基于关系数据库的知识网实现和知识网推理机问题。最后通过知识化制造系统自重构的两个例子介绍基于知识网和Agent 网的自重构方法，证实其有效性。

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剪切型磁流变脂阻尼器转子系统的动力特性

祝长生

. 2006, 42(10): 91-94.

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为了解决磁流变流体沉淀给磁流变流体装置动力特性带来的影响，提出一类流变特性也可以随外加磁场发生显著变化的磁流变脂，基于剪切工作原理设计用于旋转机械转子系统的剪切型磁流变脂阻尼器及单盘悬臂转子系统，通过试验详细地研究剪切型磁流变脂阻尼器对转子系统动力特性的可控性、剪切型磁流变脂阻尼器抑制转子系统振动的有效性，以及剪切型磁流变脂阻尼器对转子系统的振动进行主动控制的适用性，并考察了剪切型磁流变脂阻尼器－转子系统的动力特性在长时间内的重复性。结果表明，利用一个低压电磁线圈产生的磁场就可以控制剪切型磁流变脂阻尼器－转子系统的动力特性，在合适的磁场条件下剪切型磁流变脂阻尼器能够极大地抑制转子系统的振动，剪切型磁流变脂阻尼器－转子系统的动力特性在较长的时间内具有良好的重复性，剪切型磁流变脂阻尼器适合作为转子系统振动的主动控制元件。

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应用超硬大磨粒金刚石砂轮实现BK7光学玻璃的超精密磨削

赵清亮;于光;EKKARD Brinksmeier;OLTMANN Riemer;KAI Rickens

. 2006, 42(10): 95-101.

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首先以91 mm磨粒杯形铜基金刚石砂轮作为修整器并结合砂轮在线电解修锐技术(ELID，Electrolytic inprocess dressing)对151 mm 磨粒电镀镍基单层金刚石砂轮进行精密高效的修整。在最佳的修整参数下，同时应用测力仪对两个砂轮间磨削力进行监测，并应用共轴光学位移检测系统对砂轮表面状态进行在位监测，151 mm 砂轮的回转误差被减小至1～2 mm 范围，同时砂轮上所有金刚石磨粒被修整出平坦表面并拥有恒定的圆周包迹，此时砂轮达到最佳工作状态。然后应用被良好修整的砂轮对光学玻璃BK7进行磨削加工。磨削试验结果和亚表层完整度评价结果表明新开发的大磨粒金刚石砂轮修整技术的可行性，也验证大磨粒金刚石砂轮只要经过精密修整是可以应用于光学玻璃的延展性超精密磨削加工的，并能实现纳米级的表面粗糙度，显示出大磨粒金刚石砂轮在加工难加工材料和硬脆材料中的良好应用前景。

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油膜轴承锥套过盈装配过程中的压力分布及损伤

黄庆学;王建梅;静大海;申光宪;李慧剑;许;将;李汉良

. 2006, 42(10): 102-108.

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针对1580 PC热板带连轧机油膜轴承在装拆与使用过程中的锥套损伤问题，建立锥套装配的边界元力学模型及边界条件。利用三维弹塑性接触问题边界元法定量分析轧机油膜轴承锥套与轧辊辊颈过盈装配过程中的变形和载荷特性，通过设定不同加载模型的参数，对锥套装拆过程进行数值模拟。讨论油膜轴承偏载时锥套接触应力和变形对锥套与辊颈损伤的影响，得出装拆过程中不同胀型压力和轴向推力条件下的应力和应变变化规律，找出导致锥套损伤的根本原因，给出防止锥套与辊颈装配过程损伤的具体改进措施。利用制造出的两台轧机油膜轴承样机试验验证理论分析结果的正确性，并且找到油膜轴承损伤的根本原因。

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内燃机曲轴—轴承系统曲轴变形引起的轴承润滑状态变化对曲轴强度的影响

孙军;桂长林;潘忠德

. 2006, 42(10): 109-114.

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在计及曲轴变形的轴承润滑分析的基础上，应用得到的轴承油膜压力分布作为载荷边界条件计算曲轴应力和强度，以分析目前曲轴强度计算中作用在轴颈上的载荷普遍采用假设的轴承油膜压力分布形式对结果精度的影响。计算中采用整体曲轴梁单元法计算曲轴变形和轴承负荷，采用动力学法进行曲轴轴承的润滑分析，应用有限元法计算曲轴应力。结果表明，计及曲轴受载变形的影响时，轴承油膜压力产生偏布且最大油膜压力明显增加，导致曲轴轴颈过渡圆角表面局部区域的应力数值明显增大，曲轴安全系数减小。因此为使曲轴设计更加合理、更接近实际，曲轴强度计算时应取曲轴—轴承系统为研究对象，根据轴承润滑分析实际计算结果，确定作用在曲轴轴颈上的载荷分布。

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管材胀形中的圆角成形

赵长财;肖宏;张庆

. 2006, 42(10): 115-121.

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提出考虑管材和模具间滑动摩擦的力学模型，来研究在方形模具中的管材胀形的塑性变形行为。通过对无摩擦条件下的滑动模型的研究，在理论上首次证明成形圆角半径存在最小极限值，并给出理论计算公式。采用提出的方法确定的最小极限半径可用于确定管材成形工件形状及其成形压力。最后采用自行设计的胀形装置进行管材在方形模具中的胀形试验，并与滑动模型计算结果进行比较。试验结果与计算结果对比表明，试验结果介于摩擦滑动模型和无摩擦滑动模型之间，这说明无摩擦滑动模型和滑动摩擦滑动模型的分析是正确的。

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柴油机用壁流式过滤体结构参数优化

宁智;宋波;刘建华;资新运;张春润;徐孟君

. 2006, 42(10): 122-126.

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壁流式陶瓷过滤体是柴油机微粒过滤技术中最为关键的部件。根据壁流式过滤体开发的需要，对过滤体结构参数的优化进行研究。根据汽车柴油机排量，将过滤体分为3类，分别对应于2～4 L、6～8 L和10 L以上的柴油机。将不同规格过滤体的最低过滤效率分为3个等级：80%、90%和98%。在此基础上，对过滤体结构参数进行优化。提出一种区域优化与二次优化相结合的优化方法，利用区域优化确定过滤体通道宽度和壁面厚度，利用二次优化确定过滤体孔隙率和微孔径，从而得出不同规格过滤体在不同过滤效率下的优化结构参数范围。

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基于田口质量观的机械产品选配方法

刘明周;张凤琴;吴俊峰;杨兰和;扈静

. 2006, 42(10): 127-131.

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为减少选配后的机械产品由于功能波动而造成的损失，将田口博士提出的质量损失函数运用到机械产品选配活动中。分析Artiles多变量损失函数的局限性，提出基于信噪比(SNR)的多元质量特性损失函数来定量表达零部件多个质量特性的损失权重及损失成本，以及把配合偏差的质量损失函数作为衡量配合精度的有效指标。在综合考虑机械产品多处配合精度与各零部件多元质量特性下，利用整数规划思想，建立面向选配的产品质量损失成本模型(P-QLC)，在保证产品质量损失成本最小化的情况下，达到最优选配组合的目的。实例验证该方法的有效性。

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全可变气门机构闭环控制试验研究

周能辉;谢辉;王立彪;赵华

. 2006, 42(10): 132-137.

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为进行均质充量压缩燃烧的研究，开发一套进气门升程和相位、排气门升程和相位等4个参数均可独立自由控制的全可变气门机构。同时为研究可变气门技术的控制策略，开发一套全可变气门机构控制策略研究试验平台，包括一台变频调速电动机、液压及润滑系统、全可变气门机构控制单元及其试验管理系统，该平台可在模拟发动机运行的条件下进行气门机构控制策略研究和评价。对可变升程和可变相位闭环控制策略的试验研究结果表明，整套策略可以实现进排气门升程在0～9.7 mm之间、相位在60°范围内连续、快速、稳定的调节，为提高汽油机的效率和实现均质充量压缩燃烧发动机的运行控制奠定了基础。

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轴流式压气机特性线外推方法

马文通;余南华;苏明

. 2006, 42(10): 138-141.

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针对现有轴流式压气机特性线雷诺相似外推方法的不足，提出划分虚拟微元级分段计算压气机特性的方法，将工质压缩过程分解成若干微元压缩段的叠加，使工况变化时微元压缩段进出口相似条件能够得到保证。在雷诺相似的基础上，将每一个微元压缩段外推，得到各微元压缩段特性图，并重构出压气机整机特性图。实例分析表明，新方法可以明显减小现有雷诺外推方法产生的误差，由于虚拟微元级概念的引入，拓宽了压气机特性线获取的途径，提高了获取特性线的可靠性。

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球铰刚度计算模型及靠冗余支链实现并联机床刚度的改善

白志富;陈五一

. 2006, 42(10): 142-145.

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以Stewart机构为例提出一种基于解析法和有限元法的刚度分析新方法。应用有限元软件模拟球铰内的非线性接触变形，将计算结果抽象成一个特征参数带入机构的刚度解析模型中，然后得到机构的刚度矩阵，以解决在解析模型中无法处理铰链刚性的问题，并采用有限元软件证实该方法的可靠性。如果在解析模型中忽略球铰变形，则整个机构的刚度解析结果将产生较大误差。在此基础上，应用该方法定量研究采用主动冗余支链对提高并联机床刚性的效果。结果表明，在一定工作空间范围内，主动冗余支链可以显著提高并联机床的刚性。

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板材粘性介质压力成形粘性附着力影响因素试验研究

刘建光;王忠金;高铁军

. 2006, 42(10): 146-150.

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针对粘性介质压力成形过程是粘性介质与板材耦合的变形过程，不易确定板材在粘着应力作用下变形行为的情况，自行设计了粘性附着力拉伸试验装置，将粘着应力作为板材拉伸力，直接测量粘着应力对板材变形的作用。采用聚甲基乙烯基聚合物作为成形传力介质，初步研究了粘性附着力拉伸过程板材受到的粘性介质粘性附着力对板材变形的影响以及粘性附着力的影响因素。试验结果表明，增大板材表面压力差、提高粘性介质流动速度及提高粘性介质压力有利于提高粘性附着力的作用。研究结果可为合理利用粘性附着应力作用，提高板材成形性提供理论基础。

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基于自适应复平移Morlet小波的轴承包络解调分析方法

梁霖;徐光华

. 2006, 42(10): 151-155.

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针对滚动轴承的传统包络解调分析技术需要人工选择参数的缺点，提出一种自适应包络解调分析方法。该方法针对轴承故障在振动信号中表现为冲击衰减波形的特点，采用复平移Morlet小波实现冲击特征波形的自动提取。同时，基于小波系数峭度值最大的优化策略，给出Morlet小波基函数的中心频率和包络因子的优化方法，从而实现与冲击特征成分的最优匹配，获得较好的包络信号。对模拟信号和实际轴承故障数据的应用分析表明，该方法通过对基函数波形的优化匹配，可以有效地解调出弱故障特征分量，效果优于普通的复平移Morlet小波变换，适合于轴承的早期故障特征提取。

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基于AMT的轻度混合动力系统再生制动控制

叶明;秦大同;刘振军

. 2006, 42(10): 156-160.

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分析制动强度、ISG电动机制动力、发动机制动力以及电池充电功率的相互关系，得到电动机实际制动力随期望制动强度和车速变化曲面。提出基于电动机实际制动力的前后轮制动力分配策略。在此基础上考虑变速器挡位对传动系统工作点的影响，提出制动过程中能量最大化回收的换挡控制策略。台架试验结果表明，采用所提出的再生制动控制策略比传统控制策略能更有效地回收制动能量。

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涡街流量传感器压力损失系数的试验研究与计算

贾云飞;张涛

. 2006, 42(10): 161-164.

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在天津大学电气与自动化工程学院流量实验室的气体流量试验装置上，通过改变管道内气体的压力，对涡街流量传感器的压力损失系数进行试验研究。对大量试验数据进行处理后发现，涡街流量传感器的压力损失系数会随着管道内气体压力的变化而有所变化。当管道内气体压力在0.1～1.1 Mpa的范围内变化时，压力损失系数会随着气体压力的增大而减小，变化幅度最大达到了7%。对压力损失系数随气体压力变化的规律进行分析，并给出压力损失系数随管道内气体压力变化的计算公式。

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介电泳辅助的药物洗脱支架载药机理

朱树存;易红;倪中华

. 2006, 42(10): 165-169.

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针对微探针型药物洗脱支架局部载药的特殊要求，提出基于介电泳自组织的载药新方法。首先根据介电泳装配原理，建立介电泳辅助的药物洗脱支架载药模型，并结合量纲一介电泳力及粒子运动控制方程，对解空间内介电泳力分布及粒子运动轨迹进行有限元模拟，讨论粒子相对电极位置及布朗运动对其装配效率的影响，在理论上证明基于介电泳装配的载药方案完全可行。最后在数值模拟的基础上，通过支架表面尖端载药测试平台，对理论预测进行了试验验证。试验结果表明：在去离子水中，当电压峰—峰值为10 V，频率处于0.1～1.0 MHz范围内时，直径4.4 mm的乳胶颗粒在正介电泳力作用下向尖端聚集，且当频率约为500 kHz时，其粒子运动速度达到最大。

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激光金属沉积成形的扫描方式

卞宏友;刘伟军;王天然;尚晓峰;张凯

. 2006, 42(10): 170-175.

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扫描方式是激光金属沉积成形(Laser metal deposition shaping, LMDS)制造过程中的关键技术，在分析现有扫描方式及其对成形质量和成形效率影响的基础上，指出现有扫描方式的缺陷，并提出一种基于层面轮廓优化单调区分解的分区平行扫描方式。该方式基于极值顶点可见性原理，对分层后的断面轮廓进行去除内环、非单调多边形的单调剖分等处理，可最大限度地减少分区数量，获得若干个单调子区域。针对各单调子区域采用适应性变间距平行路径填充，可减小扫描线的长度，并保证均匀致密性填充。试验表明这种扫描方式能够提高成形效率和成形质量。

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基于电极位移信号特征分析的电阻点焊质量监测

张鹏贤;张宏杰;陈剑虹;马跃洲

. 2006, 42(10): 176-181.

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提出一种基于点焊过程信息采集和处理的焊点质量在线监测方法。通过对电极位移、动态电阻信号的实时采集和分析，利用电阻信号动态特征刻画熔核形成的不同阶段，从同步位移信号中提取12个与焊点质量相关的动态特征参量。通过对提取的特征参量与作为焊点质量评价指标的抗剪强度之间的相关性分析，选取相关性显著的特征参量作为输入和抗剪强度为输出，建立线性回归、非线性回归及径向基函数神经网络焊点质量监测模型。监测模型的有效性检验结果表明，建立的三种监测模型都可实现对焊点质量的在线监测。径向基函数神经网络模型的监测准确率高于其他两种模型，其平均验证误差为2.28%，最大验证误差低于10%。

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基于工业CT图像的轮廓控制点优化提取

刘晶;张定华;王凯;赵歆波

. 2006, 42(10): 182-185.

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针对如何提取工业CT图像轮廓控制点这一问题，提出一种简单有效的二次提取方法。该方法分为粗提取和精提取两步。首先计算轮廓数据点的离散圆曲率，通过粗提取去除轮廓数据点中的坏点和对轮廓特征贡献很小的点。然后在精提取过程中，通过多层次细节分析将轮廓控制点提取出来。试验验证提取出的轮廓控制点不仅能够表示轮廓的形状，而且能有效地消除数据冗余。

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镁合金AZ91D的阻尼减振性能

张津;陶艳玲;孙智富;付丽娟;施全

. 2006, 42(10): 186-189.

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为了解镁合金减振效果与频率、振幅等因素的关系，对AZ91D镁合金的实际减振行为有明确的把握，对镁合金AZ91D、变形镁合金AZ31、铝合金以及钢4种材料进行室温下的阻尼－频率测量，发现在相同振幅和频率下，镁合金AZ91D具有比铝合金、钢和变形镁合金高出3～5倍的阻尼性能，并在6 Hz左右出现阻尼峰。通过对镁合金与铝合金发动机箱盖在冲击脉冲载荷作用下的振动进行三阶模态分析，发现镁合金试件的阻尼比，除第三阶比铝合金试件稍微偏小外，其余各阶均高于铝合金试件。镁合金试样的第一阶模态阻尼比比铝合金试件高出17.6%，而第二阶模态阻尼比高出41.3%，另外镁合金试样的第一阶模态质量比铝合金试样高出45.0%，而第二阶模态质量高出15.3%，表明镁合金发动机箱盖在使用中镁合金的稳定性、抗冲击性能以及对冲击载荷的减幅等方面都具有良好的动力学表现。

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支持计算机辅助概念设计的机械产品创新过程动态建模

赵宏;黄洪钟

. 2006, 42(10): 190-196.

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针对作为机械产品概念设计关键问题之一的过程建模，讨论机械产品创新过程中工作背景、市场需求等因素的变化对产品概念设计过程的决定性影响，在此基础上建立了环境—需求—功能—行为—结构(E-R-F-B-S)变量集映射动态模型，利用7种映射单元之间的有序组合归纳出4条产品创新链，为设计者在设计实践中的若干种创新思维过程建立简明的框架模型。通过确定创新链与有向图、有向图与稀疏矩阵的对应关系建立创新链的数学模型，进而提出并讨论创建以稀疏对称阵为输入变量的计算机辅助概念设计推理系统的合理构想。最后以辽河油田修井机传动系统的概念设计实例，说明创新链模型对机械产品创新过程的有效指导作用。

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基于离散点云直接映射STL文件的建模技术

陈明;王群;陈炳森

. 2006, 42(10): 197-202.

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随着计算机技术的发展，反求工程技术和快速原型技术的结合日趋紧密，纯复制的反求工程已不再适应市场发展的需要，在产品的设计和制造阶段都需要具备创新环节的反求工程技术的支持。提出综合优化的方法：对扫描后获取的离散扫描点进行平面的三角剖分及环域间的三角剖分，生成STL文件格式，并结合环域划分风格的特点，使用最小权和最小内角最大化相融合的方法，实现二维优化：当二维坐标释放到空间后会破坏三角形形状，影响模型的质量，用增加点的方法，得到三维优化后的原产品模型的STL文件格式。在布尔运算的基础上，通过对反求模型的三角网格进行任意叠加和任意截取，产生新产品的STL文件格式；对新产品进行总体形状控制、过渡圆角处理等空间优化工作，最终实现新产品创新，缩短了产品的开发周期，降低了开发成本。

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TIG焊接熔透熔池形状和表面变形的数值模拟

赵明;武传松;胡庆贤

. 2006, 42(10): 203-208.

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利用建立的三维TIG焊接熔池瞬时行为数值分析模型，对移动热源作用下不锈钢薄板全熔透时熔池动态行为进行了数值分析。结果表明，同时采用电弧热流和电弧压力的双椭圆分布模式，相对于高斯分布模式，计算出的熔池形状和表面变形与试验结果吻合得更好。给出运动电弧作用下熔池表面变形的动态演变，分析了与固定电弧焊接时的异同，为运动电弧作用下TIG焊接的数值模拟与智能控制提供了理论依据和试验数据。

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应用瞬心法的动平衡测量虚拟振动系统

秦鹏;蔡萍;胡庆翰;徐锡林

. 2006, 42(10): 209-214.

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根据瞬时运动中心的概念，提出一种全新的动平衡测量虚拟振动系统。深入分析该系统的结构特点和不平衡响应特点，阐明实际测量系统和虚拟测量系统之间的关系。说明该系统采用柔性铰链连接的一体化板簧机构具有固定的振动中心，高且稳定的平面分离度。同时将压电传感器安装在同一测量平面内，克服了温度、湿度和噪声等环境因素变化时，各个传感器性能变化对系统测量精度的影响，也降低了系统相位误差对于一次不平衡量降低率的影响。试验表明该振动系统可以实现高精度动平衡测量。

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基于有限元的轴流式水轮机转轮体刚强度分析

郑小波;罗兴锜;郭鹏程;邬海军

. 2006, 42(10): 215-218.

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针对轴流式水轮机，因其转轮体的结构及受力情况的复杂性，进行精确的刚强度计算是相当困难的。为了研究轴流式水轮机转轮体在工作状态下的应力状态及位移情况，采用周期性边界条件，选取包含一个完整枢轴孔在内的扇形区域作为分析模型，对弹性体结构的动力平衡方程，采用三维有限元技术进行求解，分别对额定工况、最大水头工况和两种飞逸工况下的轴流式水轮机转轮体进行了刚强度分析。结果表明：轴流式水轮机转轮体在运行时，飞逸工况下的应力水平要远远大于正常运行工况下的应力水平；转轮体的最大位移及最大应力点位于大枢轴孔的下端处，与实际转轮体最大应力位置一致，同时也说明了该方法的有效性。

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三维实体模型到有限元板壳模型的自动转换

杨晓东;申长雨;赵振峰;刘春太

. 2006, 42(10): 219-223.

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针对板壳结构有限元分析的需要，将商用CAD软件生成的板壳结构的三维实体模型用STL文件格式输出。对其进行拓扑关系重构并进行表面网格再划分，在此基础上对单元及面进行分类，从而确定并选取有效三角形面片，并计算面片对应的厚度值及其中面位置。将这些三角形面片移动到中面位置，形成适合有限元分析的板壳中面模型。将这种板壳模型自动转换方案应用到几个实际薄壁构件的实体模型上，成功地抽取了这些板壳的中面模型。结果表明，该方法可大幅度降低生成板壳有限元模型的工作量，提高计算效率。

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管捆成形电液系统自学习粗糙－模糊PID控制研究

倪敬;项占琴;潘晓弘;吕福在

. 2006, 42(10): 224-228.

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针对浙江大学研制的智能管捆成形电液位置伺服系统，应用粗糙集数据分析的理论，提出一种有自学习能力的粗糙－模糊PID控制方法。该方法无需人为经验干预，可以直接根据从数据中提取的规则，将输入映射到输出子空间来进行控制规则的动态自学习。把这种方法应用于管捆成形电液位置伺服系统的同步跟踪控制，实际的运行结果表明，该方法明显优于常规模糊PID控制，并能获得满意的稳态和动态单缸位移跟踪和双缸同步控制精度。

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针对某型军机机载作动系统的改进型模糊变结构控制方法

魏鹏;王占林;裘丽华

. 2006, 42(10): 229-232.

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针对提高某型军机战场生存率的重要问题——机载作动系统的鲁棒性与快速性进行深入的研究，建立非线性多变量被控系统的数学模型，提出基于被控对象特点的改进型模糊变结构控制策略，将模糊控制理论与变结构控制方法结合起来，设计控制系统，进行仿真试验，结果表明提出的方法能明显改善被控系统的总体性能。

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大型卧式仿真转台智能化同步—干扰控制

王锴;王占林;付永领;纪有哲

. 2006, 42(10): 233-238.

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针对大型卧式液压仿真转台内部双液压马达摩擦力矩干扰、负载干扰和外框双液压马达同步驱动这三个影响转台控制性能的主要问题，分析并总结出转台外框双液压马达在“等同模式”和“主从模式”下的同步驱动模糊控制规则、各种同步控制模式的应用范围和切换规律；根据PID控制经验制定出直接自适应模糊控制规则。依据同步与PID模糊控制规则设计出同步—干扰模糊控制器并进行仿真分析。针对模糊控制器自学习能力较差等缺陷，在模糊控制的基础上，采用模糊神经网络(FNN)模型设计出多输入多输出(MIMO)的转台FNN控制器。软件仿真结果表明，当转台液压马达摩擦力矩发生变化、负载大范围波动或当转台外框两马达转速相差较大时，使用模糊神经网络模型的智能化转台控制系统具有较高的定位精度和动态性能。

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2006年, 第42卷, 第10期　
刊出日期：2006-10-15

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