机械工程学报

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陈光雄;周仲荣

. 2006, 42(2): 1-5.

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采用短时傅里叶变换(Short-time Fourier transform, STFT)和Zhao-Atlas-Marks分布(ZAMD)这两种时频分析技术对往复滑动条件下的摩擦振动时频特性进行研究。用例子探讨了这两种时频分析技术的特点，联合采用STFT 和ZAMD方法可得到较高的时频分辨率。对摩擦振动信号的时频特性研究表明，摩擦振动的频率从其初始形成到消失的全过程中基本没有发生变化，这个特性显示在摩擦振动的形成和消失过程中没有遇到结构非线性因素。还讨论了时频不变特性的物理意义，指出用模态耦合理论不能满意地解释摩擦振动有限和消失现象。

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同面多电极电容传感器的仿真与试验研究

董恩生;董永贵;吕文尔;贾惠波

. 2006, 42(2): 6-11.

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针对非金属材料表面下异常或损伤的检测，提出一个同面8电极电容传感器。采用二维有限元法对该传感器的电势分布、灵敏度分布、电容测量及材料内部发生异常改变时的电容变化进行了仿真计算，用一种工程塑料作为样本，对同面多电级电容传感器用于检测非金属材料表面下的损伤或异常的可行性和有效性进行了试验研究。用主元分析方法对仿真计算的电容值和实测的电容值进行了异常识别，主元分析方法能很好地识别出非金属材料表面下的异常或损伤。仿真和初步的试验结果表明，当非金属材料表面下发生异常变化或损伤时，与材料的健康状态相比，测得的电容值减小了；用同面多电极电容传感器能有效的检测出非金属材料表面下的异常或损伤，该方法可用于实际的非金属材料表面下异常检测和健康状态监测。

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不同传热规律时不可逆吸收式热变换器循环性能

秦晓勇;陈林根;孙丰瑞

. 2006, 42(2): 12-17.

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建立了考虑泵热空间到环境的热漏、工质循环的内部不可逆性以及工质和热源之间传热遵守QμD(Tn)传热规律时的不可逆四温位吸收式热变换器循环模型，导出了循环泵热率和泵热系数的一般关系；并导出了线性唯象传热定律时循环泵热率和泵热系数的基本优化关系、性能极值、循环中工质的最佳工作温度和换热器传热面积的最佳分配关系；通过数值算例分析了传热规律、热漏和内不可逆性对循环性能的影响规律，比较了传热面积最优分配前后循环的最优性能。

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新型行星分度凸轮机构的原理及廓线

刘明涛　张策　杨玉虎

. 2006, 42(2): 18-21.

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阐述了一种新型机构——行星分度凸轮机构Ⅳ型结构的传动原理，根据共轭齿廓形成原理推导了凸轮理论廓线和实际廓线方程，分析了凸轮理论廓线连续和对称的条件，得出如下结论：Ⅳ型结构不需要输出机构，从而减少了输出环节，结构比较简单，可提高分度精度，并可以实现整周式分度；可采用不对称双环式结构来克服死点位置，其相位角为；凸轮理论廓线连续的条件为在一个间歇运动周期中，机构的平均传动比为–n。

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毛细管电渗流微泵的流型及驱动

仲武;陈云飞

. 2006, 42(2): 22-26.

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采用二维纳维—斯托克方程、拉普拉斯方程、泊松—玻尔兹曼方程表述电渗流微泵的计算模型，讨论了电渗流在各种工况下的流型，分析了双电层(EDL)厚度、外加垂直电势、Zeta电势、背压以及管径对电渗流(EOF)驱动时间的影响。仿真结果表明：影响驱动时间的主要是管径，其他因素可以忽略；无载驱动与反向驱动时间是毫秒级，有载驱动时间是在微秒级。通过改变外加垂直电势或Zeta电势的极性，可以实现双向驱动。

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腺汗式微孔结构金属陶瓷烧结体的制备及其性能

王砚军;刘佐民

. 2006, 42(2): 27-32.

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分别以TiH2和CaCO3为造孔剂，以Al2O3微细粉末为惰性弥散质点，采用液相烧结法制备出了具有汗腺式微孔结构的TiC-Fe-Cr-W -Mo-V系金属陶瓷烧结体，并分析了基体粉末粒度、造孔剂类型、烧结制度对烧结体孔隙度、孔隙结构、尺寸、分布以及压缩性能的影响。结果表明，以TiH2和CaCO3为复合造孔剂，辅以Al2O3微细粉末惰性弥散质点，在600 Mpa压力下成形，于1 230 ℃烧结60 min制备出的TiC-Fe-Cr-W-Mo-V系金属陶瓷烧结体有典型的汗腺微孔结构特征，孔隙形状规则，分布均匀，孔径尺寸范围服从瑞利分布规律，且具有良好的力学性能，便于浸渍高温固体润滑剂以用作高温自润滑材料。

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考虑磁场的磁流变效应Bingham建模

张红辉;廖昌荣;余淼;陈伟民;黄尚廉

. 2006, 42(2): 33-36.

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作为可控智能材料，磁流变体在车辆减振器、发动机悬置等减振领域应用日趋广泛。磁流变效应表现为在磁场作用下，磁流变体的剪切屈服应力将显著增长，从液态转变为半固态。通过考虑磁场条件下的磁流变效应Bingham建模，研究了不同激励电流和剪切速率条件下磁流变体的轴对称环状间隙流动。同时，研究不同间隙宽度、不同粘度和不同剪切速率条件下，阻尼力随激励电流的变化关系。

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超磁致伸缩薄膜尾鳍机器鱼的仿生游动机理

张永顺;李海亮;刘巍;贾振元

. 2006, 42(2): 37-42.

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根据仿生学原理，采用超磁致伸缩薄膜驱动器模仿鱼类的波状推进方式，可以实现机器人的无缆驱动，并能显著提高机器人的可靠性与实用性。为了提高推进力，进而提高驱动效率，实现机器人尾鳍形状优化是关键。基于等面积条件，优选了几种薄膜尾鳍形状，在建立悬臂梁结构变断面超磁致伸缩薄膜受迫振动动态模型和机器人推力模型的基础上，对不同形状薄膜尾鳍的推力进行了仿真验证，得出了最佳尾鳍形状曲线，并用有限元法分析了薄膜驱动器的应力分布，最后通过试验验证了薄膜驱动器的推进效果。

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机器人装配接触状态识别与规划的模糊Petri网模型

高胜;赵杰;蔡鹤皋

. 2006, 42(2): 43-50.

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针对机器人装配接触状态识别与规划问题，提出了基于模糊Petri网模型的处理方法。首先，机器人感知的不同类型传感信息经过模糊化处理可以具有统一的描述形式，通过引入加权函数和优先级因子，传感信息数量、传感信息真实程度及传感信息重要程度三者之间的矛盾得到有效解决，从而初步建立了机器人装配接触状态识别的模糊Petri网模型。在此基础上，依据装配过程对装配接触状态识别的积极意义，进一步建立了复合模糊Petri网模型，它能根据当前装配接触状态识别的程度规划出下一步合理的动作方案，从而实现机器人装配接触状态的自动识别与规划。最后，通过平面小孔装配实例验证了所提出模型的合理性与可行性。

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非高斯随机应力载荷频域疲劳寿命估计方法

蒋培;温熙森;陈循;张春华

. 2006, 42(2): 51-56.

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对于工程中大量存在的非高斯随机应力载荷的疲劳寿命估计问题，传统频域疲劳方法由于基于高斯性假设，故仅能采用高斯分布近似或经验性修正来简化处理，缺乏理论基础且存在较大误差。基于随机应力载荷的频域疲劳基本理论，利用非高斯概率密度函数的Hermite多项式渐近展开，利用其三维联合高阶统计特征，推导得到了非高斯随机应力载荷下疲劳寿命估计公式，并针对高斯、亚高斯和超高斯随机应力载荷进行了验证。该方法普遍适用于窄带、宽带、高斯和非高斯应力载荷作用下的疲劳寿命估计问题，具有重要的理论意义和工程价值。

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绳牵引并联机构奇异性分析及无奇异机构设计

郑亚青;刘雄伟;林麒

. 2006, 42(2): 57-62.

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绳牵引并联机构是将驱动器的运动和力以绳为介质并行转换成动平台的运动和力的装置，其末端执行器的自由度数可定义为机构的结构矩阵的所有旋量正张成的实数空间的维数。指出绳牵引并联机构仅有过运动性的奇异类型，阐明该奇异是一种由于位姿几何的特殊导致动平台的力旋量集合的维数降秩的现象；以一个1R2T机构为例指出了机构的奇异性除了会导致机构失去控制，还会导致绳优化拉力分布的不连续性；以1-2-1型的1R2T机构为例研究动平台的重力会对机构的奇异性所造成的影响，从而发现即便动平台重力无法消除机构的奇异点，但却能使各根绳的拉力分布重新得以配置。提出用各个转动自由度相互解耦，而平动运动能得到完全控制的机构是无奇异的这个原理来构造无奇异性的1-2-1型的CRPM(1R2T)、2-3-2型的 RRPM-7(2R3T)的方法；提出用对心抓取定理构造无奇异性的2-2型的CRPMs(1R2T)和3-3型的CRPM(2R3T)的方法；提出用3维力封闭抓取定理构造无奇异性的3-3-3型的RRPM-9(3R3T)的方法。

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飞机多层结构中裂纹的定量检测及分类识别

杨宾峰;罗飞路;张玉华;曹雄恒

. 2006, 42(2): 63-67.

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对飞机机身多层结构中的缺陷进行定量检测是无损检测领域的一个难点，脉冲涡流是目前有效的能对这种类型缺陷进行定量检测的技术。采用时频分析的方法实现了对飞机结构中出现的裂纹的定量检测。针对脉冲涡流在裂纹分类中存在的识别正确率较低的问题，提出一种新的称为频谱分离点的缺陷识别方法，提高了缺陷分类识别的正确率，理论分析与试验结果相一致，验证了所采用方法的正确性。

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用于药物透皮传输的微针阵列加工工艺

傅新;焦峰;谢海波;杨华勇

. 2006, 42(2): 68-70.

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尽管现代生物技术制造出了许多新型的合成药物，但是利用目前的给药方式(比如口服或肌肉注射)，不能将这些药物有效的输入人体。透皮给药是解决这个问题的一个有效途径，但由于人体皮肤的渗透性很差，使透皮给药方式的应用受到限制。透皮给药的最大障碍是皮肤表层120 mm厚的角质层，而神经处在更深层的组织中，因此利用硅微加工技术制作了一种微针阵列，既可以穿透皮肤的角质层，又不触及到深层组织中的神经，从而形成一种渗透性好且无任何痛苦的新型透皮给药方式，这种给药方式的关键技术是微针阵列的加工，着重讨论硅材料微针阵列加工的各向同性刻蚀和各向异性刻蚀两种工艺。

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带楔形扩压器的跨声速离心压气机设计及内部流场计算

杨策;闫兆梅;张广;马朝臣

. 2006, 42(2): 71-75.

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采用离心压气机计算机辅助集成设计系统设计了带楔形扩压器的跨声速离心压气机。采用混合平面法对设计的跨声速离心压气机叶轮和扩压器内部流场进行了三维粘性计算，给出了叶轮和扩压器内部的计算结果。计算结果表明，在流量为2.45 kg/s工况下，压气机压比为6.22，压气机总效率为75%，叶轮内部出现典型的二次涡系结构。扩压器内的流场参数分布表明，扩压器前缘出现激波，在楔形扩压器内存在复杂的涡系结构，二次流动涡在扩压器内部经历了一个发生、发展和消失的过程。

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GMAW焊接熔滴长大和脱离动态过程的数学分析

武传松;陈茂爱;李士凯

. 2006, 42(2): 76-81.

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考虑GMAW焊接过程中熔滴过渡的主要特点，利用“质量－弹簧”理论建立了熔滴过渡的数学模型，对连续电流条件下GMAW焊接熔滴过渡过程进行了动态力学分析。定量分析了熔滴过渡形式、振荡速度等对熔滴过渡行为的影响，预测出了不同焊接电流条件下的熔滴脱离尺寸和过渡频率。结果表明，在同一焊接电流条件下，上一个熔滴的脱离会影响到下一个熔滴在焊丝末端的振荡，并影响熔滴的尺寸和过渡周期；熔滴尺寸和过渡频率的理论计算值与试验数据基本吻合。

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镁合金激光—TIG复合热源焊接热源模型的建立及其数值模拟

刘黎明;迟鸣声;宋刚;王继锋

. 2006, 42(2): 82-86.

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根据YAG激光—TIG复合热源焊接的物理特征，建立了基于旋转高斯体热源与高斯面热源相结合的新型复合热源焊接模型。该模型的建立并非简单的热源叠加，而要考虑材料本身特性与复合焊接特点。在此基础上，针对镁合金AZ31B进行了复合热源焊接温度场、焊缝断面形状的数值模拟，提出了热源模型建立过程中的参数修改建议。与实测结果比较表明建立在双热源基础上的复合热源模型能准确地模拟镁合金的复合焊接过程；数值模拟结果验证了镁合金复合热源焊接高速、能量增强和热影响区窄的特点。

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含间隙振动系统的周期运动和分岔

罗冠炜;俞建宁;尧辉明;谢建华

. 2006, 42(2): 87-95.

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研究了一类多自由度含间隙振动系统的动态响应，根据碰撞条件和由碰撞规律所确定的衔接条件求得系统的对称型周期碰撞运动及相关Poincaré映射，讨论了该映射不动点的稳定性与局部分岔。用一个2自由度含间隙振动系统阐述了方法的有效性，分析了对称型周期碰撞运动稳定性、分岔、擦边奇异性和混沌形成过程。通过数值仿真研究了铁道车辆轮对的横向周期碰撞振动，分析了轮对对称型周期碰撞运动的叉式分岔和擦边映射奇异性。

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嵌入磁路的电解加工技术

范植坚;马保吉;王天诚

. 2006, 42(2): 96-100.

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为提高电解加工精度，基于磁场和电场相互作用原理，设计了两种镶嵌磁路的阴极。分析了磁场对双电层液相3种传质方式的影响，提出将多极内封闭渐变磁路和多极外封闭渐变磁路组合后嵌入电解加工装置的方法。试验表明，沿阴极体周边均匀镶贴永磁体的阴极，加工时磁力线与电解液流动方向正交，可消除分股束流、空穴，改善电解加工流场，改善工件表面粗糙度；顺阴极轴向在阴极头内嵌入永磁体，加强了反应物质向加工区传质的速度，提高了集中蚀除的能力，可有效减轻杂散腐蚀。对电解套料沿阴极内壁采用多极内封闭渐变磁路镶贴永磁体；对非铁异形孔加工，为进一步加强间隙磁场，可采用在阴极外表面镶嵌多极外封闭渐变磁路，在工件外套一多极内封闭渐变磁路形成组合磁场。

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气囊抛光进动机构的运动建模与仿真

高波;姚英学;谢大纲;袁哲俊

. 2006, 42(2): 101-104.

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气囊抛光工具的进动由一类特殊的2自由度空间机构实现。针对此2自由度空间机构运动，运用机构学理论，推导了这一空间机构的基本坐标变换，建立了各参数之间的内在关系。在此基础上，根据进动要求建立了这一空间机构的进动运动方程，通过仿真研究了气囊进动过程中运动参数的变化规律。结果表明在进动过程中，合成进动运动的2自由度运动有一定的运动规律，同时所建立的模型为该空间机构的进一步分析和运动控制提供了依据。

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硅微电阻电热式推进器的加热电阻的设计制作和试验研究

唐飞;王晓浩;叶雄英;周兆英

. 2006, 42(2): 105-109.

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在电阻电热式微推进器中，用体硅设计制作了立柱状结构的加热电阻。典型的加热电阻柱横断面积为240 mm×60 mm，高度为150 mm，沟槽的宽度为50 mm。采用ICP(诱导耦合等离子)工艺制作。利用杂质半导体材料的电阻率随温度的变化特性，在施加恒流源的情况下，可以使加热电阻的工作温度具有自动调节功能，保持在本征温度附近，避免烧毁电阻。理论分析和试验结果证实了这种加热电阻的可行性及其温度自动调节功能。试验测量的74 W的加热电阻的本征温度为550 K，与理论预测值相符。

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超声波电动机面内振动模态试验测试系统

纪跃波;赵淳生

. 2006, 42(2): 110-114.

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介绍了所研制的超声波电动机面内振动模态试验测试系统。系统通过X-Y数字控制移动平台实现测点点阵的自动定位；只用一个一维面内振动激光测头，基于分量测量方法，通过90°转台实现了测点面内振动二维矢量的测量。该系统可以测试测件面内振动模态频率和定频激励下的振型，适用的超声波电动机定子表面形状包括矩形、圆环形，也可以测试直线分布点阵的面内振动模态。该系统的研制成功填补了国内外空白。

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基于非均匀热传导理论的点云数据平滑处理

张学昌;习俊通;严隽琪

. 2006, 42(2): 115-118.

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在逆向工程和自由曲面数字化检测过程中，针对面点云及散乱点云数据平滑与特征信息准确保留的矛盾及噪声点的传播问题，引入非均匀热传导理论建立点云平滑数学模型，将点云数据拟化为一个温度场，点云特征边界处可设定为绝热壁，从而使平滑操作仅在局部区域内进行，使平滑操作与特征信息的保留达到很好的协调。试验结果证明该方法具有鲁棒性强，及在点云平滑的过程中能够完整保持特征边界信息的特点，为后续的逆向建模及自由曲面数字化检测提供了可靠的质量保证。

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电磁辅助支承恒压源与恒流源被动式减振之比较

李慧敏;曾胜

. 2006, 42(2): 119-124.

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对电磁辅助支承的两种被动减振类型(恒压型和恒流型)进行研究，建立了各自的数学模型，揭示了它们不同的减振机理：在恒压源被动减振控制情况下，电磁辅助支承中的电磁执行器不仅提供与转速无关的负的静态位移刚度，而且提供随转速变化的附加(正)刚度和(正)阻尼；而在恒流源被动减振控制下，线圈中的电流保持恒定，电磁执行器仅提供不随转速变化的负的静态位移刚度。最后在一对称转子系统上进行了试验验证，并取得了较好的减振效果。

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基于内流场分析的液力变矩器改型设计

雷雨龙;葛安林;田华;盛培德

. 2006, 42(2): 125-128.

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为了提高液力变矩器的外特性，使其与发动机匹配良好，利用CFD软件对液力变矩器内流场进行三元流场数值计算和分析，在此基础上根据性能要求对原有变矩器作改型设计，改进了叶型进出口角、骨线形状和厚度分布等参数，以期得到分布合理的内流场，从而使改型后的变矩器具有符合要求的更优的外特性。改型后的液力变矩器具有更高的效率和与发动机匹配更优的泵轮容量系数，试验结果与计算结果非常吻合，改型设计效果良好。

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基于粒子群优化的开放式车间调度

高亮;高海兵;周驰

. 2006, 42(2): 129-134.

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开放式车间调度(OSP)是重要的调度问题，它在制造领域中的应用非常广泛。优化调度算法是调度理论的重要研究内容。基于人工智能的元启发式算法是解决该问题的常用方法。分析了一种新的元启发式算法——粒子群优化(PSO)在信息共享机制上的缺陷，提出新的基于群体智能的信息共享机制。在该信息共享机制的基础上，设计新的基于PSO的元启发式调度算法——PSO-OSP。该算法利用问题的邻域知识指导局部搜索，可克服元启发式算法随机性引起的盲目搜索。该算法应用于开放式车间调度问题的标准测试实例。仿真结果显示，PSO-OSP算法在加快收敛速度的同时提高了开放式车间调度解的质量

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复杂曲面五坐标加工中主曲率匹配法的刃形误差

李志强;陈五一

. 2006, 42(2): 135-140.

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主曲率匹配法是精密加工中一种较先进的算法，但在应用到圆环面刀具上时做了一些简化。对其中切削刃的简化所带来的误差进行了研究，建立了圆环面刀实际切削刃的数学表达式，提出了刃形误差的概念，推导出了误差表达式，并对若干关键参数的影响进行了定量研究。分析指出刃形误差是一种宽带误差，它对最大允许加工带宽有一定的限制，在实际应用主曲率匹配法时必须进行校验才能保证加工精度。

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四轮驱动汽车牵引力控制算法

李静;李幼德;赵健;宋大凤

. 2006, 42(2): 141-144.

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提出了实用的四轮驱动汽车牵引力控制算法。在确定控制系统结构的基础上，设计了车速估算算法、油门位置PI控制器和制动门限控制算法。为实现牵引力控制算法的快速开发，建立由传感器、执行器、工控机、采集卡和输入输出电路组成的车载快速开发平台。硬件在环试验和道路试验表明：传感器能准确检测输入信号，控制算法能根据输入信号生成控制指令，执行器能快速、准确产生动作以消除驱动轮过度滑转。

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具有低速锻冲特性的机械压力机工作机理

何予鹏;赵升吨;王军;袁建华

. 2006, 42(2): 145-149.

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通过对斯蒂芬森六连杆机构滑块产生低速运动机理的分析，指出机械压力机滑块能否产生低速运动主要是由连杆曲线是否具有低速运动段所决定的。生成具有低速运动段的连杆曲线的条件是铰链四杆机构的连杆的长度应该比较短，摇杆的长度应该和机架长度接近或相等，生成连杆曲线的P点应该在距离瞬心C点很近的位置。滑块产生低速运动的关键参数是连杆的长度和P点到瞬心C点的距离。以公称压力为2 MN的JH23-200型机械压力机的技术参数为依据，设计出了斯蒂芬森六连杆机械压力机。该机械压力机与同规格的原机械压力机相比较，其低速锻冲特性有了明显的提高。

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二维声子晶体薄板的振动特性

郁殿龙;刘耀宗;王刚;温激鸿;邱静

. 2006, 42(2): 150-154.

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从薄板的振动方程出发，利用平面波展开法，给出了无限周期结构的二维声子晶体薄板的振动能带结构。发现二维声子晶体薄板存在振动带隙，但是与二维声子晶体xy模态的能带结构有区别。利用有限元法，对有限周期结构的声子晶体薄板振动频率响应进行仿真。在带隙频率范围内，频率响应存在较大衰减。并且给出了带隙内和带隙外两个频率点的波场分布。周期结构薄板中存在的振动带隙为声子晶体在减振方面的应用提供了一种新思路。

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直升机复合材料传动轴的主共振分析

许兆棠;朱如鹏

. 2006, 42(2): 155-160.

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传动轴的主共振的振幅与传动轴的强度计算有关。在根据质心定理和Galerkin法求得非惯性移动系下直升机的倾斜两端支承纤维增强复合材料传动轴的弯曲运动方程基础上，用多尺度法求得稳态下主共振的一次近似定常解，再分析了最大振幅、振幅突变性等主共振问题。得到了复合材料传动轴比钢、铝合金传动轴运动稳定性好、主共振的振幅小等结论。提出通过加大阻尼减小或消除振幅突变，使传动轴运动稳定。在挠度大的轴段上增加阻尼能减小弯曲主共振的振幅、充分发挥阻尼的作用、优化轴的重量。

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虚拟现实环境下载人机动装置仿真系统

程剑;范秀敏;严隽琪;黄卫东;洪鑫

. 2006, 42(2): 161-167.

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系统地介绍了载人机动装置(MMU, Manned maneuvering unit)的虚拟现实仿真环境，建立了MMU动力学/运动学模型、推力系统模型。根据航天员太空行走的特点，建立了航天员多体模型，利用位姿跟踪设备记录操作者的肢体运动信息，并将该信息正确地映射为虚拟环境下航天员的肢体运动。所得到的运动信息实时参与航天员动力学/运动学计算，更加真实地反映出航天员太空行走过程。从虚拟样机控制系统的快速设计和仿真的目的出发，建立了虚拟现实环境下MMU的分布式仿真系统。控制系统的设计和仿真在MATLAB/Simulink环境下完成，利用网络通信手段实现控制系统与MMU仿真主程序之间的协同仿真。

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转速激励下齿轮系统拍击振动的分岔特性

董海军;沈允文;郜志英;刘梦军

. 2006, 42(2): 168-172.

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在考虑齿轮轴偏心质量、主动轴转速波动、轮齿时变啮合刚度及齿轮副齿侧间隙的情况下，建立了齿轮传动系统拍击振动分析的集中质量模型。计算了主动轴转速波动激励下齿轮传动系统振动性态随负载力矩变化的分岔规律。计算结果表明，随着负载力矩的减小，齿轮副依次出现三种振动状态，即：①完全啮合的振动状态； ②仅有齿面碰撞的脱啮碰撞振动状态；③同时具有齿面碰撞和齿背碰撞的脱啮碰撞振动状态。通过倍周期分岔，系统振动由周期转变为混沌，而在混沌区域中还存在一些周期窗口。齿轮副在振动状态转变的过程中均出现了跳跃现象，而跳跃过程的振动周期并不改变。分岔过程揭示出系统具有复杂的非线性特征。

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高压射流辅助能量供给对柴油机性能影响

韩永强;刘忠长;许允;刘巽俊

. 2006, 42(2): 173-176.

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为解决增压中冷车用柴油机低速大负荷性能恶化问题，建立了基于实时数据采集的高压射流辅助能量供给（High pressure air spray assistant power supply, HPAS）试验系统；结合HPAS前后发动机实时性能变化历程阐述了HPAS在低速全负荷工况对供气特性、动力性和烟度的改善情况。试验结果表明，在辅助能量存在状态下进气压力、进气量会增加，其增加的幅度随转速的不同而不同；在特定工况下利用辅助能量的扰动作用可以使发动机稳定在性能更佳的工况；采用HPAS技术在800 r·min–1、全负荷工况动力性可提高6.9％；在辅助能量存在时发动机的烟度会大幅度下降，在1 000 r·min–1全负荷工况烟度下降12个烟度单位，其下降幅度可达50％。

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基于FBG传感网络的新型内窥镜形状实时检测系统

张伦伟;钱晋武;章亚男;沈林勇

. 2006, 42(2): 177-182.

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通过基于光纤光栅(FBG)传感网络的内窥镜空间形状实时检测系统的搭建，提供了一种新型的内窥镜形状的感知手段。针对内窥镜形状感知的具体要求，进行了光纤光栅大曲率传感器原理研究以及微小尺寸光纤光栅传感网络设计。在不改变内窥镜的结构的前提下，将光纤光栅传感网络介入其固有手术钳道，通过传感网络感知内窥镜上多个离散点空间曲率变化，利用离散曲率形状重建算法重构出内窥镜形状。在此基础上搭建了智能内窥镜实时形状感知系统，给出了数据处理方法和动物试验结果。

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列状多孔整流器在水平浮子流量计中的应用

葛利俊;张涛;叶佳敏;马奎

. 2006, 42(2): 183-186.

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流量的测量精度受流量计上游速度分布的影响极大。仪表是在流体速度充分发展的条件下设计和校正的，而流体的扰动如偏流、二次流、旋转流都能引起系统误差[1]。在前置管段安装整流器是解决直管段不够的有效途径。根据计算流体力学分析了水平式浮子流量计浮子抖动的原因，设计了安放在流量计内部的列状整流器，给出并比较了安装和未装整流器情况下的内部流场变化的仿真结果，同时评估了整流器的整流效果。为了验证其整流效果，该整流器在两种不同口径的水平浮子流量计中进行现场试验，结果表明列状整流器能降低仪表的不确定度达0.5%以上。

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光纤端面研磨加工的表面质量

刘德福;段吉安;钟掘

. 2006, 42(2): 187-191.

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研究光纤端面研磨时高质量表面的形成机理已成为提高光纤连接器质量和制造效率的重要课题。选用粒度为0.5～6.0 mm金刚石磨料砂纸，在KE-OFP-12型光纤连接器研磨机上对光纤端面进行研磨，发现光纤研磨加工存在脆性断裂、半脆性半延性和延性等三种材料去除模式，且材料去除模式主要由磨料粒度控制，磨料粒度为3 mm时，为其脆延转换的临界点，并从理论上对其进行了分析。试验证明以延性去除得到的光纤表面粗糙度远低于以脆性断裂去除得到的表面粗糙度，是提高光纤研磨表面质量的有效途径。光纤以延性模式研磨加工时，光纤表面粗糙度可达到5 nm，其表面看不到任何划痕，可使光纤连接器的插入损耗及回波损耗等光学性能满足高速、宽带光纤通信的要求。

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适合不同驾驶员群体眼椭圆统计方法

任金东;范子杰;黄金陵

. 2006, 42(2): 192-197.

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为能使设计师的设计结果保证大多数驾驶员具有良好视野性能，并能准确把握视野设计结果的适应度，美国汽车工程师协会(Society of Automotive Engineers，SAE)经过试验统计得出了眼椭圆。最近的研究表明，SAE眼椭圆需要改进其模型才能适合现代设计过程。此外，由于身高、习惯等因素的差异，不同的驾驶员群体眼睛位置具有不同的分布特点，应建立不同的眼椭圆。新眼椭圆的统计应考虑更多的因素和包括更多的设计变量。通过研究得知，驾驶员眼睛位置分布服从多维正态分布，其边缘分布为一维正态分布，眼椭圆参数可根据眼睛位置边缘分布数字特征计算。同时，驾驶员眼睛位置分布与驾驶员座椅高度、转向盘位置、驾驶员群体身高分布有关，新的眼椭圆统计过程应该考虑这些因素，从而建立更通用的统计学模型。

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超大深径比深小孔的工艺方法和电极研制

朱派龙;戚长政;温志远;唐电波;周锦进;徐中耀

. 2006, 42(2): 198-202.

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深径比超过1 000的深小孔加工是世界难题，尤其是直径小于3 mm的深小孔。在分析普通电火花深孔加工和专业电火花深小孔加工机床对超大深径比小孔加工仍存在排残屑、散热、稳定性差和导向困难等基础上，为克服上述问题而发明了一种其导向、稳定性与加工深度无关的自导向、自稳定的特殊电极，并给出了可靠的工艺实施方案方法，独特的工件倒置安装方式，表述了加工规律和试验结果。

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气体放电加工基础工艺试验研究

李立青;赵万生;狄士春;王振龙

. 2006, 42(2): 203-207.

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采用单因素法进行了基本的工艺参数(电参数、伺服参考电压等)对气体介质放电加工性能影响的试验研究。试验结果表明：气体介质的放电加工适于采用正极性加工。在试验加工的范围内，工件的蚀除速度和表面粗糙度值随脉冲宽度和峰值电流的增加而增加，随脉冲间隔的增加而减小。极间并联合适的电容能够使加工速度和加工表面粗糙度有所改善，并对此现象进行了分析。对于某一确定的加工参数，存在一个较佳的伺服参考电压值，使加工性能较为稳定。工具电极具有较高的旋转速度能够使气体放电加工性能得到提高。使用氧气介质能够实现快速电火花加工，并根据不同气体的物理性能对不同气体介质的加工性能进行了分析。工件表面显微硬度测试结果表明：空气中放电加工的工件的表面硬度比基体硬度高，比煤油中加工的工件表面硬度低。

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电磁轴承功率放大器参数设计

谷会东;赵鸿宾;赵雷

. 2006, 42(2): 208-211.

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由于功率放大器处于电磁轴承系统的执行环节，其动态性能将直接影响系统的性能。为了提高电磁轴承系统的性能，针对电流响应速度、力的响应速度、同频允许的最大振幅和不平衡量控制等指标，以采用最小脉宽开关功率放大器的电磁轴承系统为例，从系统的频响角度出发，分析了满足实际工况下功率放大器参数设计要求。从而在保证系统运行性的同时，通过合理设计功率放大器的主要个数，节省设备制造成本。在经过理论分析和仿真试验之后，给出一些设计的实例，从而对实际电磁轴承功率放大器的设计提供了指导依据。

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零件轮廓测量机安全监测系统的设计

张宏伟;张国雄;刘书桂;裘祖荣;于复生

. 2006, 42(2): 212-215.

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为适应现代先进制造业质量检测自动化的需要，研究开发能够在线非接触、高精度自动检测的智能三坐标测量机已经成为制造业发展的必然趋势，其中机器视觉检测技术的应用为实现复杂自由曲面的自动化检测提供了技术支持。介绍了零件轮廓测量机的工作原理，分析了回转工作台和偏心调整机构在回转体零件测量系统中的作用。采用合理的图像处理技术，完成了包括测量工位上异常物体的检测、工件类型识别和工件位置检测等功能在内的图像识别系统的设计。

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钢结构工程中高强度螺栓轴向应力的超声测量技术

张俊;顾临怡;钱筱林;倪守忠;侯兆欣

. 2006, 42(2): 216-220.

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为确保钢结构工程的可靠性和安全性，必须严格控制连接螺栓的预紧力，必要时还要在线监测螺栓工作应力。依据声弹性原理，提出了利用高强度螺栓轴向应力与拧紧前后超声波渡越时间差的关系，结合螺栓材料系数、夹紧厚度等参数，间接检测螺栓轴向应力的方法。克服了耦合层厚度的离散以及温度变化造成的测量误差，大幅度提高了应力的测量精度。在此基础上，提出了材料系数预测、校正的方法。精度分析结果表明，螺栓应力测量精度优于5%，可满足绝大多数工业现场的要求。

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七轴混联机床机构干涉校验算法及工作空间快速校验的研究

王瑞;王知行;钟诗胜

. 2006, 42(2): 221-225.

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在加工具有复杂曲面的工件时，同六轴并联机床相比，七轴混联机床的加工能力有所提高，能够快速加工多个曲面，降低由于多次装夹造成的加工误差，缩短加工时间，有利于充分发挥并联机床的优势。为了避免加工过程中出现干涉碰撞问题，同时确保整个工件都在加工空间内，提出并详细讨论了七轴混联机床的机构干涉校验算法及工作空间快速校验算法。这些算法对混联机床的设计和控制系统的开发有着一定意义。

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基于卡尔曼滤波及牛顿预测的角加速度估计方法试验研究

何玉庆;韩建达

. 2006, 42(2): 226-232.

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基于角位置测量的角加速度实时估计问题是机电系统控制中一个非常重要的问题，在分析现有的线性回归平滑牛顿法和卡尔曼滤波法的基础上，提出了一种新的基于卡尔曼滤波和牛顿预测相结合的角加速度估计方法。该方法旨在利用牛顿预测进一步增强卡尔曼滤波的预测能力，减小由于滤波造成的相位滞后，提高估计加速度与实测加速度的一致性。为了验证新方法的有效性，以直接驱动机器人作为试验对象，采用将估计加速度的频率特性与实测加速度相比较的方法，分别对上述三种估计算法进行了试验比较研究，从而为利用估计加速度(取代测量加速度)实现加速度反馈控制提供了试验依据。

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刊出日期：2006-02-15

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