机械工程学报

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滕弘飞;王奕首;史彦军

. 2006, 42(11): 1-9.

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人机结合理论与应用研究越来越受到工程界和学术界共同关注，如何使其更具可操作性和应用性是待解决的问题。在回顾人机结合研究进展的基础上，从工程应用角度综述若干关键支持技术，包括人机结合系统结构、Agent、计算智能、信息感知与融合和泛化的综合集成等内容。结合航天器布局设计人机结合研究给出如下相关讨论：目前人机结合标志性成果不多的原因；为使人机结合更具实用性的策略和方法；鼓励广泛应用实践和理论深化研究。目的是在现有科学技术水平下使人机结合在工程实践中发挥更大作用。

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混合动力汽车控制策略的研究现状及其发展趋势

于秀敏;曹珊;李君;高莹;杨世春;钟祥麟;孙平

. 2006, 42(11): 10-16.

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对混合动力汽车的结构型式进行分类，HEV的动力系统基本可分为串联式、并联式和混联式3种，对并联型和串联型混合动力汽车控制策略研究现状进行分析。混联式混合动力系统结合了串联式和并联式两种结构的优点，使得能量流动的控制和能量消耗的优化具有更大的灵活性和可能性，并对混联式结构的几种控制方案进行了分析。指出混合动力汽车的控制策略不十分完善，需要进一步优化。控制策略不仅仅要实现整车最佳的燃油经济性，而且还要兼顾发动机排放、蓄电池寿命、驾驶性能、各部件可靠性及整车成本等多方面要求，并针对混合动力汽车各部件的特性和汽车的运行工况，使发动机、电动机、蓄电池和传动系统实现最佳匹配，兼顾上述各方面要求的优化控制策略的研究应是今后的研究重点。

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陀螺仪电动机转子轴承研究现状与展望

刘春浩;顾家铭;周赤忠;陈晓阳

. 2006, 42(11): 17-25.

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根据研究工作积累和文献资料调研，对陀螺仪电动机转子用滚动轴承的相关研究技术进行了全面的归纳总结和分析评述，内容涵盖转子轴承的优化设计技术、材料、干涸弹流润滑(PEHL)机理、保持架的不稳定性、寿命和可靠性试验、提高转子轴承寿命、轴承测试与试验技术等方面，在此基础上展望了未来值得关注的研究方向，诸如转子轴承的薄膜润滑机理、可减磨延寿的纳米级颗粒润滑添加剂、润滑剂性能评价、使用陶瓷滚动体的优化设计和加速寿命试验技术，分析我国在转子轴承基础理论研究及工程应用中的现状及在技术层面上所面临的各种严峻挑战，并提出相应的对策和该领域发展的一些规划性建议。

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刚柔耦合系统的振动主动控制

邱志成

. 2006, 42(11): 26-33.

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针对航天器是一种通过柔性关节连接浮动中心刚体和挠性附件(如卫星太阳帆板，空间机器人等)组成的刚柔耦合复杂系统，在调姿或者外部扰动带来振动时，将影响系统的稳定度和指向精度，基于模态理论，建立包括柔性关节和柔性链的刚柔耦合结构动力学模型并写成状态空间表达形式,且分析系统的能控性。提出采用复合正位反馈(Positive position feedback，PPF)和比例微分(Proportional derivative，PD)控制律抑制柔性结构振动，在理论上分析其稳定性和控制性能。设计并建立刚柔耦合结构试验平台，进行包括位置设定点及转动振动主动控制研究。试验比较研究结果验证提出方案能够快速地抑制振动。

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协同优化算法的改进

韩明红;邓家禔

. 2006, 42(11): 34-38.

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针对协同优化算法是多学科设计优化方法中应用最广、效果最好的MDO算法，但是在应用中存在计算困难的现状，分析了引起协同优化算法计算困难的原因，提出一种改良的协同优化算法——ICO多学科设计优化方法。改进学科一致性约束，增加系统级罚函数，采用快速启动方法，较好地克服了协同优化算法存在计算困难的缺点。标准算例试验结果表明，ICO多学科设计方法能够有效提高算法的稳定性、可靠性和计算效率。

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时栅的波动方程分析与行波形成新方法

彭东林;陈锡侯;朱革;万文略

. 2006, 42(11): 39-43.

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分析时栅位移传感器运动坐标系的产生机理。为了简化时栅结构使之更易于产品化，在分析其波动方程的基础上，明确磁行波和电行波的联系与区别，进而提出一种新的行波形成方法以及相应的机械结构，从而构成一种新形式的时栅传感器。初步的试验结果表明，传感器产生出正确的电信号，证明此方法是可行的。至此摆脱了采用传统模式的运动磁场产生方法，加工工艺大大简化。

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新型3-PCRNS球面3自由度并联机构

李秦川;武传宇;沈卫平;胡旭东;朱祖超;黄真

. 2006, 42(11): 44-48.

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提出一种新型3-PCRNS球面3自由度并联机构，其分支运动链由一个带环形导轨的移动副PC，一个转动副RN (下标N表示三个分支中转动副的轴线都交于一点)和一个球铰S构成。运用约束螺旋理论，对该机构的自由度、奇异位形和输入选取进行分析。在一般非奇异位形下，该机构中三个PCRNS分支运动链对动平台施加三个汇交于机构中心点的约束力，约束机构动平台的3移动自由度，机构具有3转动自由度；在奇异位形下，三个PCRNS分支对动平台施加六个线性相关的约束力，其最大线性无关数为五，机构具有一个绕z轴的瞬时转动自由度。可选用带环形导轨的移动副PC作为主动副，此外该机构动平台绕z轴的转动自由度和其他转动自由度解耦。

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平面并联机构的残余振动控制

吴军;李铁民;唐晓强

. 2006, 42(11): 49-53.

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针对残余振动限制并联机构高速、高精度应用必须抑制残余振动的特点，以一个2自由度平面并联机构为研究对象，研究抑制其残余振动的方法。采用矢量法进行运动学分析，推导出动平台和各支链的速度和加速度，进而利用虚功原理建立动力学模型。为减少电动机动态对整个动力学系统的影响，每个输入轴分别单独设计一个PD(比例—微分)控制器，整个动力学系统包括这些PD控制器。根据试验测得的系统固有频率和阻尼比设计ZV(零振动)整形控制器。为验证ZV整形控制器的效果，对动平台单步移动情况下并联机构的响应进行仿真。仿真表明，输入整形控制可以显著减小并联机构中的残余振动，这种控制方法同样适用于其他类型的并联机构。

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求解非定常不可压湍流的SMAC隐式方法

张永学;李振林;赵洪滨

. 2006, 42(11): 54-59.

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基于简化标记和单元(Simplified marker and cell，SMAC)方法，发展一种在任意曲线坐标系中求解三维非定常不可压湍流Reynolds时均方程的隐式数值方法。控制方程包括以逆变速度为变量的动量方程、压力Poisson方程和k–e 湍流模型方程，控制方程的离散在三维标记和单元(Marker and cell，MAC)交错网格系统中进行。为提高方程数值计算的稳定性，动量方程、k方程和e 方程对流项离散均采用Chakravarthy-Osher总变差衰减(Total variation diminishing，TVD)格式。动量方程、k方程和e 方程离散后的代数方程组采用循环三对角阵算法(Cyclic tridiagonal matrix algorithm，CTDMA)方法进行求解，Poisson方程离散后的代数方程组采用Tschebyscheff超线性松弛(Successive linear over relaxation，SLOR)方法交替方向迭代求解。用该方法自编程序对简化后的射流放水阀内非定常流场进行数值模拟，计算结果和试验结果吻合。

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超高速时电主轴轴承的动态支承刚度分析

李松生;陈晓阳;张钢;王春兰;杨柳欣;陈长江

. 2006, 42(11): 60-65.

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基于滚动轴承受力分析的拟静力学和拟动力学模型，利用数值计算方法对超高速时电主轴轴承的内部动力学状态进行计算机模拟仿真，在求解每一个球滚动体动力学基本参量的基础上，计算电主轴轴承对转子支承的动态刚度，并结合具体算例，分析转速、轴承预载荷、径向外载荷等工况条件，以及套圈滚道曲率半径、球滚动体的直径和数量等轴承的内部结构尺寸、球材料的物理性能等方面的因素对轴承动态支承刚度的影响。分析结果表明，外部工况条件以及轴承内部的结构尺寸、球材料的物理性能等方面的因素对超高速时电主轴轴承的动态支承刚度影响较大，超高速时电主轴轴承的动刚度较静态和低速情况有着显著的变化。

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仿人机器人构型

周玉林;高峰

. 2006, 42(11): 66-74.

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对人形机器人构型的研究现状进行综述，分析国内、外现有人形机器人普遍采用的串联构型的特点；介绍人体的结构，对关节、肢体构成与运动进行简化，建立人体的简化构型；利用基本运动单元，以人体构型为原型，从结构、运动、功能仿生的角度出发，在多自由度关节处引入并联机构，采用等效机构替代关节及组合方法，构建人形机器人构型，得到肢体并联、混联(串、并联共存)构型与整体混联构型。试验证明，采用该类构型可使机器人肢体末端的运动更灵活、平滑连续；改善输出状态，提高机器人的机动与操作能力；使机器人刚度大、承载力大、运动稳定性高。丰富了人形机器人构型，为人形机器人设计提供理论依据和更多的构型选择。

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视觉测量中亚像元图像特征定位算法

田军委;舒远;田东平;黄永宣

. 2006, 42(11): 75-80.

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提出一种利用Facet模型进行图像特征高精度定位的新方法。通过构造一组二维的正交多项式基底，能快速拟合Facet模型的曲面参数方程来表示图像灰度分布，再沿曲面上最大梯度方向的二阶导数的零交叉高精度定位图像角点和边缘特征。该方法采用拟合方法代替插值方法，能减少对噪声的敏感，可提高曲面小片构成的灵活性与边缘检测的精度及计算效率。通过对多幅不同真实图像进行试验验证，结果证明该方法稳定可靠、精度较高，能在视觉测量中有效地提高测量精度。

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多缸同步提升电液系统建模和控制

倪敬;项占琴;潘晓弘;吕福在

. 2006, 42(11): 81-87.

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针对多缸同步提升电液系统，在分析系统运动的数学模型和液压缸的冗余性问题后，提出一种具有二级的非线性系统控制器。该控制器的外环级采用线性多输入多输出系统的定量反馈控制理论和冗余性分析策略，以获得多缸同步运动所需的各缸期望负载压力；内环级由n个基于扰动观测的单输入单输出液压缸非线性负载压力控制器组成，用于在有扰动情况下实现对每个提升缸期望负载压力的精确跟踪控制。以四缸同步提升系统为实例的运行结果表明，该控制策略可以有效地实现多缸运动同步控制。

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基于误差流理论的多工位装配过程质量稳定性

赵家黎;郭伟;牛占文;于鸿彬

. 2006, 42(11): 88-93.

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为适应质量控制对象由产品转向过程的趋势，对多工位装配过程中的质量稳定性问题进行研究。将多工位装配过程视为一维离散时变系统，采用状态空间方程对其进行建模，模型中的系统矩阵包含了装配过程中的物理结构信息。通过对比理想状态和实际情况下的模型，得到装配过程的误差流模型。在此基础上，根据有界输入有界输出(BIBO)稳定性的概念，通过分析过程误差流模型可得到判断过程是否质量稳定的判定条件，并进一步提出衡量质量稳定性优劣的指标—稳定度这一新概念。以汽车白车身装配过程中一个三工位薄壁件装配为例，对所提出的判据和稳定度概念进行仿真验证。

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智能车辆的纵向运动控制

李贻斌;阮久宏;李彩虹;付梦印

. 2006, 42(11): 94-102.

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建立使用发动机中等复杂模型和非线性刹车模型的车辆纵向运动数学模型。使用基于模糊逻辑和遗传算法的复杂对象控制器自动设计方法设计刹车控制器，构造一种油门和刹车切换逻辑，再基于刹车控制器和切换逻辑使用自动设计方法设计油门控制器，共同构成纵向运动控制器(LMC)。仿真检验LMC在IV巡航控制和自适应巡航控制中的有效性，结果表明所设计的LMC完全可以满足IV纵向运动高精度、强鲁棒性和平顺性的要求

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内箝位型压电精密步进旋转驱动器

刘建芳;杨志刚;赵宏伟;程光明;刘国嵩

. 2006, 42(11): 103-108.

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提出一种新型的压电精密步进旋转驱动器。该驱动器以仿生运动的原理，以压电陶瓷叠堆为动力源，采用定子内侧箝位的方式和薄壁柔性铰链微变形结构，提高该驱动器箝位的稳定性和步进旋转的稳定性。通过静力学有限元分析和动力学分析，较深入地研究了该驱动器的运动特性，并对驱动器旋转分辨率、旋转速度、驱动转矩等方面进行试验研究。研制的内箝位型压电精密步进旋转驱动器能够实现高频率(40 Hz)，较高速度(325 μrad /s)，大行程(大于360°)，高分辨率(1 μrad)，较大驱动力矩(30 N·cm)等特点，有效提高了压电精密步进旋转驱动器的驱动性能。该驱动器在精密运动、微操作、光学工程以及精密定位等精密工程中具有广阔的应用前景。

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面向配置设计的产品功构单元粒度划分方法

谢清;谭建荣;冯毅雄;纪杨建

. 2006, 42(11): 109-114.

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针对现有模糊聚类方法在粒度划分实现过程中存在问题，基于构建面向配置设计的产品功构模型，通过对模糊C均值算法中随机初始化策略进行改进，研究功构单元粒度划分方法，并结合产品配置设计过程中需求映射及实例映射特点，根据公理化设计原理探讨了基于信息熵的聚类评价函数构造。最后，结合项目实施给出该方法在电梯制造业中的典型应用实例。系统实现及结果表明提出方法的有效性，为面向配置设计的产品族构建提供另一种数值计算方法。

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复合材料加筋结构的神经网络响应面优化设计

李烁;徐元铭;张俊

. 2006, 42(11): 115-119.

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针对复合材料加筋结构优化设计的复杂性，提出利用人工神经网络结构近似分析响应面来反映结构设计输入与结构响应输出的全局映射关系的优化方法。通过正交试验设计选取合适的结构有限元分析样本点，进行神经网络响应面的构建和训练；将神经网络响应面作为目标函数或者约束条件，汇同其他常规约束条件完成优化模型的建立，并应用遗传算法(GA)进行优化，从而形成一套适应性强的的高效优化方法。以复合材料翼身融合体帽型加筋板的质量优化为实例，建立加筋板模型的重量响应面目标函数、强度和翘曲稳定性响应面约束条件；通过PATRAN/NASTRAN有限元软件进行有限元计算，获取用于响应面训练的样本点数值。算例结果表明，该方法能以很少的有限元分析次数取得高精度的响应面近似模型,并且使优化计算耗时大为减少，优化效率大大提高。

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一种疲劳长裂纹扩展率新模型

赵永翔;杨冰;张卫华

. 2006, 42(11): 120-124.

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基于LZ50车轴裂纹扩展数据分析，提出描述长裂纹扩展的新模型。新模型包含门槛值和断裂韧度，并考虑循环比效应，可有效描述门槛值附近和高应力强度因子范围长裂纹的扩展行为及其趋于断裂点的行为；该模型克服了现有Paris-Erdogan模型不能描述门槛值附近和高应力强度因子范围，Forman-Kearney-Engle模型不能描述门槛值附近，Elber方程不能描述高应力强度因子范围疲劳裂纹扩展规律的缺陷。

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基于双反馈控制和分阶段调度的光纤生产调度

张洁;王玮;方海松;程扬

. 2006, 42(11): 125-130.

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针对光纤生产中生产计划执行过程存在的生产定单产出数量不精确、完成时间难以控制等问题进行分析，提出建立基于双反馈控制和分阶段的生产调度系统对生产定单生产进行控制。该生产调度系统在光纤生产流程中设置三个反馈点：拉丝产出、筛选产出和入库，分别负责反馈生产流程各部分的生产情况，实时获得生产定单生产情况变动信息，及时掌握生产动态。通过对这些信息的处理并将其与计划相比较从而得出差异，形成调整指令，实时地控制原材料的投入量，提高生产定单产品生产数量的精确度；根据光纤生产特点将调度过程划分为两个阶段，采用不同的调度方法对定单生产进行调度，并在第二阶段引入台阶调度法，以牺牲部分控制精度的代价提高调度效率，缩短生产定单结束阶段的生产时间。案例证明所提方法的有效性。

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两端支承输流管道的稳定性和临界流速分析

金基铎;杨晓东;邹光胜

. 2006, 42(11): 131-136.

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推导两端支承梁弯曲振动的频率方程和振型函数的解析表达式。利用频率方程讨论两端扭转弹簧刚度变化对梁的前两阶弯曲振动特征值的影响。以两端支承梁的振型函数为假设振型导出两端支承输流管道在定常流作用下临界速度的解析表达式，为今后分析这类系统的动态响应提供理论依据。利用临界流速公式系统地分析和讨论扭转刚度、重力系数和轴向预紧力对管道临界流速的影响特性。研究结果表明，量纲一扭转弹簧刚度在0到50区间内变化时对临界流速的影响较大，但大于50时影响明显减弱。当重力系数和轴向预紧力增大时，临界流速也随着增大。一般而言，两端扭转弹簧刚度越大也会增大相应的临界流速值。

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磁流变减振器滞环特性试验及建模方法

杨礼康;潘双夏;王维锐;冯培恩

. 2006, 42(11): 137-143.

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由于磁流变减振器数学模型滞环特性描述通常不能兼顾简洁、精确，而限制其实际工程应用，因此，设计用于数学模型，参数辨识和验证的几组不同的连续变化的激励振幅、频率和电流强度，并应用实物磁流变减振器进行动态特性测试。根据测试结果分析无电流输入以及激励位移、速度和电流强度变化时，磁流变减振器的弹性、阻尼、电流饱和等基本特征的动态非线性特性。依据试验分析结合非线性粘塑性模型和简单非线性Bingham模型，提出应用神经网络理论中神经元S型传递函数，实现减振器活塞运动方向发生变化时力―速度特性模型中阻尼力的平滑过渡；同时借鉴非线性滞环双粘性模型以活塞加速度方向的变化，判断压缩屈服和拉伸屈服两个不同过程的方法，建立描述磁流变减振器滞环特性的数学模型。进一步分析所建模型中可控阻尼力部分各个参数的物理意义。通过试验数据对S型滞环特性数学模型进行参数辨识，并重点分析速度―力特性曲线所形成滞环的斜率及宽度相关参数的可控特性，最后以试验数据验证S型滞环模型的正确性。

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带过渡深腔的动压轴承的优化设计与试验

伍良生;刘振宇;张宝柱;张威;杨庆坤

. 2006, 42(11): 144-149.

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为了提高动压轴承的承载能力和稳定性，提出一种带过渡深腔的动压轴承的新结构。由雷诺方程出发，纳入带腔动压轴承的边界条件，采用细分网格的差分算法，对轴承进行性能分析与优化设计得到带过渡腔的动压轴承的系列的特性数据和结构参数。新轴承具有承载能力大和稳定性高的特点。与普通动压轴承比较，在常用工况下，新轴承的承载能力可增大18%～98%，偏位角可由43°降低到14°，轴承稳定运转速度可提高10%～75%。在HZS-1轴承试验台上测量了轴承的油膜压力分布及偏心比。试验结果与理论分析结果具有良好的一致性。

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基于径向基函数的局部边界积分方程方法

戴保东;程玉民

. 2006, 42(11): 150-155.

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将基于径向基函数构造的具有插值特性的逼近函数应用于弹性力学问题的局部边界积分方程，推导出相应离散方程的计算公式，建立基于径向基函数的局部边界积分方程方法。与原有的局部边界积分方程方法相比，该方法不需要虚拟节点变量，而是采用节点变量的真实解作为基本未知量，是局部边界积分方程无网格法的直接解法。由于形函数及其导数的构造相对简单，并且满足Delta函数性质，故该方法具有计算量小、精度高，可以像有限元法一样直接施加边界条件等优点。算例证明了该方法的有效性。

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水轮机叶片修复机器人的移动平台

桂仲成;陈强;孙振国;张文增;刘康

. 2006, 42(11): 156-161.

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设计一种具有曲面自适应功能的、用于水轮机叶片坑内修复机器人的爬壁式永磁吸附移动平台。对移动平台设计中须解决的移动灵活性和吸附能力间的矛盾及复杂空间曲面自适应问题进行分析。为解决移动和吸附的矛盾，提出永磁非接触吸附轮式移动方案。移动平台采用差动驱动的轮式移动机构，吸附力由和壁面非接触的、具有一定气隙的多个永磁吸附装置提供。各吸附装置通过具有3转动自由度的曲面自适应机构和移动机构底盘连接，这使移动平台可用于表面是复杂空间曲面的水轮机叶片表面。研制移动平台样机，试验结果表明移动平台负载能力强，超过80 kg，可原地转向，运动灵活性好，具有较好的复杂空间曲面自适应能力，能够满足水轮机叶片坑内修复的需要。

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介观尺度微型铣床开发及性能试验

李红涛;来新民;李成锋;倪军;林忠钦

. 2006, 42(11): 162-167.

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针对微机电系统(Microeletro mechanical system, MEMS)技术和超精密加工技术局限，开展面向介观尺度微细铣削技术的研究。首先根据介观尺度铣削的加工特点，对其机理研究的关键问题进行详细的分析和讨论，提出微细铣削理论的研究重点及研究方法。然后在分析微细铣削成形条件和加工要求的基础上，开发微型铣床系统，并对系统各组成子系统及性能指标进行描述。最后开展机床加工性能评估试验，通过精度测量、误差分析和误差补偿提高工作台的定位精度达到1.62 μm，采用直径0.127 mm铣刀开展微铣削试验，通过表面粗糙度测量和同心圆切削试验评估机床的加工精度，在此基础上通过复杂零件加工实例进一步说明机床的加工能力，论证小型化机床加工技术的可行性和实用性。

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电磁轴承磨床电主轴控制器的研究

张庆春;邢涛;李国栋;姜军;梁迎春

. 2006, 42(11): 168-172.

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为了解决电磁轴承本身的复杂非线性引起电磁轴承磨床系统中同时实现高刚度和高转速的矛盾，以电磁力为控制输入量，将电磁力计算公式、电磁铁及功率放大器集成为电磁力构件，通过电磁力构件反算电磁铁的励磁电流来确定控制器输出信号。该方法可以将电磁力计算与控制器设计分开考虑，在考虑温度、转速、漏磁及涡流对电磁力的影响以及电磁力与励磁电流、气隙非线性关系基础上，通过电磁力构件建立励磁电流与控制信号的关系，控制器设计则不必再考虑电磁力非线性问题的影响。试验表明，采用电磁力构件的方法设计的H￥控制器能够实现高刚度与高转速两项指标，并能够克服电磁力摄动对系统性能的影响。

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超声冲击处理焊接接头疲劳设计若干问题的探讨

王东坡;田瑞莹;霍立兴;张玉凤;王婷

. 2006, 42(11): 173-178.

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对大量超声冲击处理焊接接头的试验结果进行分析总结，探讨超声冲击焊接接头疲劳设计与原始焊接接头的差异，并得到下述结论：① 材料强度对超声冲击方法改善焊接接头疲劳性能的处理效果有一定影响，随着接头材料强度的提高改善效果也越好，因此采用低强钢超声冲击处理焊接接头的疲劳试验结果得到疲劳设计S—N曲线是安全的。② 超声冲击处理焊接接头试件S—N曲线的斜率m远大于3(6～23)，不能将试验结果硬性规定按m=3.0进行统计处理，推荐取m=10。③ 经过超声冲击处理后其疲劳强度不再与所外加的平均应力无关，而是随着应力比R的增加，接头所能够承受的疲劳应力幅度有所降低。因此建议采用最大应力对超声冲击处理焊接接头进行疲劳设计。④ 当采用最大应力对超声冲击处理焊接接头进行疲劳设计时，外载荷中所含平均应力与超声冲击处理焊接接头在FAT(200万次循环次数下的特定疲劳强度，将其定为疲劳级FAT)下的疲劳强度(应力范围)之间的关系为：，–1≤R≤0.5。

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自适应交互PID在液压伺服系统中的应用

邹俊;傅新;杨华勇;张健民

. 2006, 42(11): 179-183.

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自适应交互算法实现简单，能够在未知系统模型的前提下完成控制参数梯度递减，使系统控制性能趋向优化。将自适应交互算法引入到传统的PID控制器中，构成一种自适应交互PID控制器，将该控制器应用到宝钢2050粗轧液压立辊压下系统中，结果表明在外界扰动和系统工况发生变化时，该控制器能够自适应调节控制器参数，使控制系统取得满意的控制效果。

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公理设计下基于系统创新思维的解耦方法

蔡池兰;肖人彬

. 2006, 42(11): 184-191.

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公理设计(Axiomatic design, AD)的独立公理要求保持功能需求间的独立性，但未提供相应的解耦策略，需要研究一种有效解耦方法以克服该瓶颈。首先深入研究和分析AD和系统创新思维(Systematic inventive thinking, SIT)在理论层面上的关联性和一致性，据此构造出AD下基于SIT的解耦模型，针对该模型提出一种新的基于SIT的结构化解耦方法。该方法首先采用AD框架的功能域和物理域之间Z形层级分解映射处理设计问题；然后在规划设计矩阵识别出耦合功能的基础上，采用SIT模式描述耦合问题，从而选择恰当的SIT策略，选择并应用创新思维激励技术获得该耦合问题的保持原技术概念的解决方案；最后根据简单语句描述的方案选择新的满足独立公理的设计参数，将关联的功能需求完全解耦。该方法能够避免耦合度度量、参数优化及替代技术概念的寻求等复杂措施，从一个全新的角度来处理工程设计中的耦合问题。冲水振动和噪声问题实例说明和验证了该方法。

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基于正向杜邦指标线的五坐标侧铣加工

吴宝海;王尚锦

. 2006, 42(11): 192-196.

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为实现叶轮类零件的多坐标侧铣加工，通过引入正向杜邦指标线，利用鼓锥形刀对自由曲面的五坐标侧铣加工进行研究。针对具有严格凸切削刃的侧铣加工刀具，提出不发生局部干涉的充要条件是切触点处刀具曲面的正向杜邦指标线位于被加工曲面的正向杜邦指标线之内。给出利用鼓锥形刀侧铣加工自由曲面时实施干涉检查的判断准则以及消除干涉的修正方法，推导出具有严格凸切削刃的刀具在给定的残留高度下侧铣加工带宽的计算方法。在此基础上，利用等残留高度法实现鼓锥形刀侧铣加工自由曲面无干涉刀具轨迹的生成。算例表明，在相同残留高度下，鼓锥形刀侧铣较之球头刀加工效率提高37.44%，说明侧铣加工是提高切削效率和加工质量的一种有效途径。

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快速点磨削周边磨削层模型及参数

修世超;蔡光起

. 2006, 42(11): 197-201.

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为深入研究快速点磨削机理及工艺，根据快速点磨削的技术与几何学特征，建立点磨削周边接触层及参数的数学模型，对砂轮和工件的等效速度和直径、磨削参数进行理论分析。在已建立快速点磨削接触层及参数的理论模型基础上，推证计及点磨削变量角度和磨削深度的砂轮周边理论接触宽度的计算公式，并对超薄快速点磨削砂轮周边理论接触宽度和表面粗糙度进行数值仿真。结果表明：与普通外圆磨削不同，砂轮周边与工件实际接触宽度并不恒等于砂轮宽度，点磨削变量角度和磨削深度显著影响砂轮周边的实际接触宽度与工件表面粗糙度数值。

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外加磁场作用方向对焊接残余应力的影响

林健;蔡志鹏;赵海燕;黄士卫;朱钰安;吴刚

. 2006, 42(11): 202-205.

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针对新近发展起来的降低钢铁工件中残余应力的脉冲磁处理方法作用规律较为复杂的现状，研究了磁处理降残余应力效果的外磁场方向这一关键因素。通过盲孔法在16Mn焊接应力试样上进行残余应力的研究，研究脉冲磁处理前后试样中的残余应力分布，并对不同外磁场方向导致的磁处理效果进行对比。试验结果表明，在其他处理参数相同的情形下，不同的外磁场方向可导致不同的磁处理效果：磁场沿最大主应力方向进行处理，残余应力变化不明显；而磁场与最大主应力方向垂直进行处理，可获得较为明显的残余应力降低效果。采用电阻应变片研究不同外磁场方向引起试样中的磁致伸缩，获得不同外磁场方向作用下试样中磁致伸缩的不同特征，分析认为，这与脉冲磁处理效果的方向敏感性密切相关。

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大型非锚固原油储罐应力分析

陈志平;王飞;沈建民;葛颂;蒋家羚

. 2006, 42(11): 206-212.

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为提高大型非锚固原油储罐应力计算的精度，比较现有理论分析和有限元数值计算解与实测数据的差异，提出一种基于长短组合圆柱壳理论的应力计算新方法以代替目前惯用的长圆柱壳理论分析方法。还提出将原油储罐地基沉降量作为有限元分析的边界条件，以改进目前通用的弹簧杆单元法。以一台150 000 m3的原油储罐为研究对象，开展充水试验期间的应力测试研究和地基沉降监测，并分析比较应力实测值与理论分析值、有限元计算值之间的误差，结果表明新方法的计算精度比原方法有较大程度的提高。

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磁力泵磁性联轴器的磁场数值计算

孔繁余;陈刚;曹卫东;孙建;季建刚

. 2006, 42(11): 213-218.

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磁性联轴器的结构参数、磁场情况关系到传递磁转矩的能力、磁力泵机组的效率和可靠性，因此有必要对磁性联轴器的内外磁钢转角、磁极数、轭铁厚度、气隙等参数及其构成的磁场进行深入研究。基于磁路设计的基本原理，采用ANSYS软件，探讨磁力泵磁性联轴器的磁场分布及其磁转矩的影响因素。通过磁场分析、建模，对其永磁磁场进行数值计算，结合实例计算出内外磁转子不同转角时的磁力线分布及其磁转矩、气隙内磁感应强度。分别研究在不同磁极、不同轭铁厚度时的磁场分布情况及不同气隙时的转矩值。磁力泵磁性联轴器的磁场数值计算具有重要的理论和实际应用价值。

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面向大规模定制的虚拟产量分配方法及应用

陈泳;苗文明;林忠钦;陈关龙

. 2006, 42(11): 219-225.

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分析成组生产环境中订单—产量分配问题的复杂性，提出一种基于累计平均合格率的虚拟产量分配方法，介绍在某自动订单跟踪系统中的实现和应用。实例表明：该方法既能虚拟地为各订单分配合适的相似半成品产量以利于订单跟踪，又能在客户订单分离点上，根据实际分离要求对各订单的虚拟产量分配结果进行综合以指导相似半成品的物理区分，可有力地改善成组生产中作业管理决策的科学性，可有效地避免由于盲目决策引起的一系列不良后果。

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喷漆机器人空气喷枪的新模型

张永贵;黄玉美;高峰;王伟

. 2006, 42(11): 226-233.

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针对实际生产中喷漆机器人空气喷枪喷雾的形状及其附着在平面工件表面形成椭圆形喷漆区域的情况，进行喷枪静止的喷涂试验，得到漆膜厚度测量数据。采用BP神经网络方法进行漆膜表面函数拟合，通过比较拟合后的x、y方向的不同断面上的漆膜分布曲线，提出一种新的椭圆形区域的漆膜厚度分布函数——椭圆双b 分布模型，采用遗传算法及最小二乘法对椭圆双b 分布模型进行数学拟合，求得其参数。以此模型对一个喷枪行程进行仿真，并与实际的单行程喷漆试验结果进行比较，验证了所建模型的正确性。给出该模型用于一般曲面喷涂时工件表面上任意点的漆膜厚度计算公式，以及喷漆机器人为了保持喷枪姿态需要的喷涂运动方程，为喷漆机器人采用离线编程技术提供一个更为实用的空气喷枪模型。

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2006年, 第42卷, 第11期　
刊出日期：2006-11-15

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