机械工程学报

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刘夫云;祁国宁;杨青海

. 2006, 42(6): 1-6.

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在采用有向网络对产品族主结构进行描述的基础上，根据网络中结点入度的双对数坐标分布曲线及其分布规律，提出了产品族零部件关系网络结点入度演化规律，并推导出了结点入度概率密度的解析表达式。通过对零部件种类随产品数变化历史数据的分析，建立了零部件种类与产品数之间的表达关系式。提出了基于给定产品数增量的零部件用量预测方法，以某工业汽轮机产品族数据为例，对部件用量进行了预测，并对预测结果进行了验证，对预测误差进行了分析。

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挤压温度对高硅铝合金材料物理性能的影响

杨伏良;甘卫平;陈招科

. 2006, 42(6): 7-10.

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针对航空航天电子封装用轻质高硅铝合金，采用空气雾化水冷与真空包套热挤压工艺相结合的方法，制备了Al-30Si和Al-40Si过共晶高硅铝合金，并通过排水法对其进行了密度测试，同时测定了材料的导热性、气密性和热膨胀系数，得到了挤压温度与其性能的关系。结果表明：利用粉末冶金热挤压技术所制备的高硅铝合金，其致密度高达99.64%；材料的密度随挤压温度的升高而增加；随挤压温度的升高，热导率在104～140 W/(m·K)内变化，热膨胀系数逐渐增加，但均小于13×10–6(在100 ℃时)；材料的气密性达10–9数量级。

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负载口独立控制系统静态工作点选取原则及仿真分析

曹剑;徐兵;杨华勇;朱笑丛

. 2006, 42(6): 11-15.

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采用液压阻力回路方法对负载口独立控制系统进行静态建模以求取最佳静态工作点。总结出了独立控制系统液导反向准则和能量损失守恒准则，分别从能量损失、速度敏感及压力范围三个方面，总结出了静态工作点的选取原则，从而为负载口独立控制阀与系统的设计和现场调试提供了理论依据。

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欠驱动柔性机器人的动力学建模与耦合特性

陈炜;余跃庆;张绪平;苏丽颖

. 2006, 42(6): 16-23.

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运用有限元法，建立具有柔性杆的欠驱动机器人的动力学一般模型。以此模型为基础，分析系统的主动与被动关节的加速度耦合和被动关节与驱动力矩的动力学耦合效应，并针对欠驱动柔性机器人，提出柔性杆弹性变形分别与主动关节、被动关节动力学耦合的新指标。将欠驱动柔性机器人的被动关节加速度耦合和力矩耦合仿真结果与刚性系统相比较，在某个驱动器位置，柔性系统得到较大的耦合值，说明此时柔性系统更加有利于能量的传递，体现了杆件的弹性变形对系统动力学特性的影响。同时，数值仿真还表明这些动力学耦合指标对欠驱动机器人的结构设计、位形设计、驱动装置位置及系统控制都具有重要意义。

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感应电动机定子磁场定向直接转矩控制中定子电阻自适应估计方法

巫庆辉;邵诚

. 2006, 42(6): 24-29.

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定子磁链定向的直接转矩控制技术逐渐被广泛应用于高性能异步电动机调速系统。而在低速运行阶段，由于定子电阻参数的变化，传统的磁场定向控制性能往往很差。基于此，利用波波夫超稳定理论提出了基于定子电流的参考模型自适应系统，通过定子电流反馈构成了对电动机参数进行闭环估计，不仅考虑了定子电阻与电动机转速变化参数，而且还考虑了电动机的转子电阻变化参数，进而加速了估计过程的收敛速度，提高了定子电阻及转速估计的精度。在此基础上，提出定子电阻整定的定子磁链估计方法，并建立一个定子磁场定向直接转矩控制的仿真系统。仿真结果进一步验证了其有效性。

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基于微分几何的过驱动并联机器人驱动奇异性分析

邓秀娟;陆震

. 2006, 42(6): 30-33.

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运用微分几何方法对过驱动并联机器人驱动奇异性进行了分析。应用位形流形和环境流形上黎曼度量的投影关系，分析其驱动奇异性产生原因，进一步依据嵌入映射定义，提出用位形流形切空间的任一标架来代替雅可比矩阵分析驱动奇异性的方法，并利用矩阵秩的有关特性，给出分析驱动奇异性的简洁等价形式以避免矩阵乘积运算。与应用隐函数微分法相比，该方法避免多次求解逆矩阵，从而降低了计算的复杂性。最后，以平面2-DOF过驱动并联机器人为例，说明上述理论是可行且有效的。

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旋流分离器中固体颗粒随机轨道的数值模拟及分离特性分析

王志斌;陈文梅;褚良银;王升贵;张雪平

. 2006, 42(6): 34-39.

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在考虑液相与固体颗粒之间相互作用的条件下，对液相采用雷诺应力模型(RSM)，固粒采用随机轨道模型成功地模拟出固体颗粒的运动轨迹，这形象地反映出固体颗粒在旋流器中的分离过程。分析颗粒运动迹线表明颗粒粒径、颗粒注入位置以及颗粒在循环流中的流动特性等方面对分离性能都存在着很大的影响；另外，利用底流与溢流排出的颗粒数量比例来确定粒级效率，在与试验值比较后发现两者相近，从而为确定粒级效率提供了又一种方法。

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基于功能离散法的周转轮系拓扑综合研究

薛隆泉;汪友明;王慧武;刘荣昌

. 2006, 42(6): 40-45.

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提出基于功能离散法的拓扑图描述周转轮系，建立轮系拓扑单元的三个层次，总结出复杂轮系是在3种基本单元的基础上组成的，并根据基本单元的组合特点，提出4种组合方式。对拓扑图作缩微变换，建立了拓扑图的分层邻接矩阵，给出了同构判定步骤，为轮系的拓扑综合提供了理论基础。依据拓扑图中回路的特点，将常见的周转轮系分为四类轮系。以六齿轮周转轮系为例，提出轮系基本单元组合的统计方法，对于每一个基本单元的组合，依据拓扑演化规律得到拓扑图谱，并利用拓扑反演规律推导出各种可能的周转轮系。结果证明此拓扑综合法是构建新型行星轮系的方便有效方法，此方法具有一般性，可应用于多构件周转轮系的拓扑综合。

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单晶硅超精密磨削过程的分子动力学仿真

郭晓光;郭东明;康仁科;金洙吉

. 2006, 42(6): 46-50.

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对内部无缺陷的单晶硅超精密磨削过程进行了分子动力学仿真，从原子空间角度观察了微量磨削过程，解释了微观材料去除、表面形成和亚表面损伤机理，并分析了磨削过程中的磨削力和磨削能量消耗。研究表明：磨削过程中，在与磨粒接触的硅表面原子受到磨粒的挤压和剪切发生变形，堆积在磨粒的前方，当贮存在变形晶格中的应变能超过一定值时，硅的原子键断裂，即完成了材料的去除；随着磨粒的运动，磨粒前下方的硅晶格在磨粒的压应力作用下晶格被打破，形成了非晶层，非晶层不断向前向深处扩展，造成了单晶硅亚表面的损伤；同时部分非晶层原子在压应力的作用下与已加工表层断裂的原子键结合，重构形成已加工表面变质层。

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内燃式水动力装置有效热效率特性

戴作强;张继忠;张翼;张洪信;张铁柱

. 2006, 42(6): 51-54.

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通过试验研究了内燃式水动力装置的有效热效率特性。内燃式水动力装置将传统内燃机与柱塞式水泵技术集成为一体，直接利用活塞往复直线运动输出水压能。定义了系统最佳有效热效率区和最佳有效热效率特性曲线并与传统内燃机驱动柱塞泵系统进行了比较。全工况有效热效率比传统内燃机驱动柱塞泵系统改善13.63%～74.45%。相同有效热效率水平下包含的工况明显比传统内燃机驱动柱塞泵系统宽广。内燃式水动力装置各油门开度下最高有效热效率在19.91%～28.88%之间,对应转速为1 400 r/min。

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部分负荷下混流式水轮机转轮叶片变形对流场的影响

廖伟丽;徐斌;逯鹏;罗兴锜

. 2006, 42(6): 55-59.

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将CFD流动分析软件与结构刚强度软件有机结合，对混流式转轮在不同工况下的流动进行分析。通过程序将流场参数加载到结构分析软件上，对变形后的叶片再次进行网格划分流场计算，并计算出混流式转轮叶片上的应力和变形，详细分析了转轮变形后的流场，达到了真正意义上的流固耦合。研究结果表明：最大应力发生在转轮叶片的出水边与上冠的连接处，应力集中较明显，易于发生疲劳破坏。产生最大变形的部位是转轮叶片的出水边与下环的连接处，且从上冠到下环变形量逐渐增大，即此部位就是叶片振动的敏感区域；转轮变形后对水轮机内部流场的影响表现在叶片进口边头部压力增大，叶片出口边靠下环处流速增大、压力下降，空化性能降低。变形后的流场使得尾水管内部的涡带产生、紊动加剧，说明叶片变形后对水轮机内部流场的影响是引起水轮机裂纹和振动的真正原因。

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铁路曲线钢轨初始波磨演化分析

熊嘉阳;金学松

. 2006, 42(6): 60-66.

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建立了车辆/轨道横向垂向耦合动力学、轮轨滚动接触力学和钢轨材料摩擦磨损模型为一体的钢轨波浪形磨损计算模型，发展了相应的数值方法。利用该方法分析曲线钢轨接触面上具有不同固定波长的初始波磨随着车辆通过次数增加的演化规律。计算同一个转向架的4个车轮反复作用下初始波磨波深、频率和相位的变化情况。数值结果表明，随着车辆通过次数增加，具有任何固定波长的钢轨初始波磨逐渐衰减，且同一个转向架前轮对作用下初始波磨衰减的速度远大于后轮对作用下初始波磨衰减的速度；前轮对作用下的演化波磨的相位有移动的趋势；轮对反复作用下单一波长的初始波磨逐渐演化具有两个波长的新的波磨；初始波磨的波长越短，在车辆通过次数增加时，衰减得越快。

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基于零件切片的选择性激光烧结预热温度控制方法

史玉升;钟建伟;蔡道生;黄树槐

. 2006, 42(6): 67-72.

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选择性激光烧结(Selective laser sintering, SLS)系统是通过加支撑或采用人工调节预热温度的方法来减少成形件的翘曲变形，它劳动强度大、SLS材料浪费多、成形效率低，且预热温度难以精确控制。基于以上情况，提出一种新的控制方法，使预热温度能随零件断面几何形状的变化而自动调节。以华中科技大学开发的SLS设备为研究对象，验证这种新型控制方法的可行性。试验结果和实际应用表明：与原有控制方式比较，根据文中所提出的方法成形的零件表面质量、尺寸精度和形状精度等都有较大幅度改善，并且真正实现了SLS成形过程的自动化。

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刚塑性无网格方法中体积闭锁问题的缓解算法

赵国群;吴欣;王卫东

. 2006, 42(6): 73-77.

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将无网格伽辽金方法引入金属塑性成形过程分析，在给出基于刚塑性理论的无网格伽辽金方法及其基本理论方程的基础上，重点研究应用无网格方法分析金属塑性成形问题时所面临体积闭锁问题的缓解算法，采用体积应变率映射方法，对能量速率泛函中的体积应变率进行修正处理，通过将速度场计算的体积应变率映射到低维空间，降低独立约束方程数目，从而建立体积闭锁现象的缓解算法。应用所建立的方法对典型锻造过程进行了无网格分析，结果表明，该算法能够有效解决体积闭锁问题。

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基于灰色关联分析的虚拟企业伙伴选择系统

陈桦;赵汝嘉;曹岩;杜来红

. 2006, 42(6): 78-85.

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分析目前伙伴选择研究的情况，并给出灰色关联选择相对于其他算法的优点。根据虚拟企业的特征和内涵，对虚拟企业灰色关联伙伴选择系统进行分析和设计，参考J2EE模式提出伙伴选择系统的总体框架体系，并利用JSP＋EJB＋SQL Server实现系统的开发。着重论述灰色关联的数学模型、虚拟企业评价指标体系、虚拟企业灰色关联伙伴选择的核心算法及多层次灰色关联选择的实现过程。

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基于焊接位置数学模型的变位机逆运动学算法

何广忠;高洪明;吴林

. 2006, 42(6): 86-91.

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给出了一种通用的2R变位机的逆运动学算法。根据焊缝位置的数学模型，得到了描述焊缝焊接位置的参数——焊缝转角和焊缝倾角与焊缝姿态的关系。以符号的形式表示了变位机的杆件参数及变位机与机器人间的姿态关系。建立了运动学坐标系，推导了满足焊缝转角和焊缝倾角要求的变位机逆运动学公式。该算法解决了不同焊接位置和变位机相对机器人不同安装位置的变位机逆运动学求解，大大地提高了离线编程系统的适用性。

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基于未知运动一维靶标的双目视觉传感器标定

周富强;张广军;魏振忠;江洁

. 2006, 42(6): 92-96.

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分析了双目视觉传感器的测量数学模型，提出了一种基于自由移动的一维靶标的双目视觉传感器标定方法。当传感器安装完成后，由两个摄像机拍摄自由移动的一维靶标多幅图像，利用靶标上特征点的图像坐标和两个特征点之间的距离约束，采用非线性优化技术估计双目视觉传感器的结构参数。该方法操作简单，不需要给定传感器的初始参数，标定状态与测量状态完全相同，减小了传感器安装对标定参数的影响。试验结果表明，该标定方法切实可行，在200 mm×200 mm测量范围内，可以达到0.03 mm的测量精度。

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基于二次型全局最优控制算法的汽轮发电机组轴系扭振主动控制模拟

高文志;刘建国;郝志勇

. 2006, 42(6): 97-100.

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把线性定常二次型全局最优控制算法与大型汽轮发电机组轴系扭振理论相结合，以减少轴系扭振能和控制源能量为优化目标，提出了大型汽轮发电机组轴系扭振的线性定常二次型全局最优控制理论，构造了汽轮发电机组轴系扭振主动控制的状态空间方程。阐述了求解离散黎卡提矩阵代数方程的非递推解法，提出利用求解哈密特矩阵特征值问题来确定二次型最优控制反馈矩阵的方法。为了考查扭振主动控制效果，编制了适用于离散系统扭振主动控制的仿真计算程序，利用所编程序对一台200 MW汽轮发电机组轴系进行了扭振主动控制模拟计算，并进行了扭振主动控制的时域特性分析。分析结果表明，采用线性定常二次型全局最优控制理论对汽轮发电机组轴系扭振进行主动控制，不但有很好的减振效果，而且所需控制力矩较小。

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慢走丝电火花线切割粗加工仿真系统的开发

韩福柱;陶春生;周晓光;国枝正典

. 2006, 42(6): 101-105.

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为对电火花线切割加工机理有更深刻的认识，了解加工参数对加工精度的影响规律，介绍了一个电火花线切割加工粗加工的仿真系统。仿真系统通过对放电点的探索、工件的去除以及对线电极丝振动的分析，将实际的加工现象形象地再现于计算机上。为证实仿真系统的正确性，将仿真结果与试验结果进行了比较。在试验结果的获取中，为能够得到很难测量的线电极周围的放电间隙和工件形状数据，提出一种新的三维形状测量方法。通过对仿真结果和试验结果的比较，定性地证明了仿真方法的正确性。研究结果表明：改变线电极张力及伺服电压值时，从仿真过程得到的加工形状结果与试验得到的加工形状结果其倾向基本一致；加工缝端部的形状呈凸形还是呈凹形，取决于加工过程中放电爆发力和静电引力的相对大小。

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车门玻璃升降器智能化软件的开发及其关键技术

丁祎;胡平;董军;王慧勇;姜华;于勤

. 2006, 42(6): 106-111.

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以轿车车门玻璃升降器为研究对象，阐述了基于知识工程(Knowledge based engineering, KBE)的参数化、智能化车身零部件设计软件的开发过程及其关键技术。玻璃升降器设计系统是在集合最优的UG开发工具和设计方法的基础上，通过二次开发完成的。结合知识驱动自动化、知识熔接技术以及用户定义特征等重要的研究内容，着重叙述该系统开发的工作流程及其所运用到的相关的关键的UG开发工具(UDU，KF，Wizard UI和UDF)以及有关开发的关键技术。作为基于UG平台而自主开发的车身部件参数化设计专用工具软件，该模块通过设计向导用户界面的设计风格，从实际应用上已经完全实现了车身部件设计的自动化和智能化，从而为车身设计人员提供了专业的智能化设计工具。

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三杆混联数控机床的动力学

孟祥志;蔡光起;胡明;陈旭

. 2006, 42(6): 112-119.

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为了考察3-TPS型立卧转换式混联数控机床的动态特性、解决机床构件结构参数的选择和优化以及机床的控制等技术问题，使用拉格朗日方法研究了该种混联数控机床的动力学问题。首先根据机床的结构特点将拉格朗日动力学方程展开成表示在笛卡尔坐标中的标准形式，并将机床按照其结构特点分为动平台、三个驱动支链和平行约束机构三个子系统，然后分别推导了三个子系统的动能和势能的计算模型，在此基础上建立了机床在笛卡尔坐标中的拉格朗日动力学方程，并根据拉格朗日动力学方程的标准形式用递推方法得出了动力学方程中三个子系统的惯量矩阵M、科氏项系数V和重力系数G等各系数的计算公式，最后总结出了相应的算法。机床的这种动力学模型概念清楚，计算比较简单，可以满足机床的控制要求。

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磁电轴承中抑制不平衡振动的陷波滤波器设计方法

彭晓军;高钟毓;王永樑

. 2006, 42(6): 120-123.

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为解决陷波滤波器在实际应用中存在影响控制系统稳定性的问题和兼顾系统的干扰抑制和稳定特性，提出了一种陷波滤波器的设计方法。该陷波滤波器采用通用式结构，其中心频率分布在转子转速附近以抑制不平衡振动。陷波滤波器中的其他三个参数，与滤波器的带宽和极点分布相关，可影响系统的稳定性。推导出包含该陷波滤波器的系统传递函数和稳定方程，综合采用根轨迹、频域分析的方法，给出了这三个参数与系统稳定性的关系。然后考虑稳定裕量、刚度、振荡幅度和滤波效果的要求以设计陷波滤波器。试验结果表明，采用该设计方法的陷波滤波器，不仅使磁电轴承的转速衰减率和控制电压噪声分别减小91%和67%，而且也使系统的稳定性指标和附加振荡幅度满足设计指标。

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基于压力流量复合控制的盾构推进液压系统

胡国良;龚国芳;杨华勇

. 2006, 42(6): 124-127.

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推进系统是盾构的关键系统之一。设计了一种基于压力流量复合控制的盾构推进液压系统，对推进液压缸进行了分区控制，阐述了推进液压系统的工作原理及其控制方式。利用AMESim仿真软件对推进液压系统的压力和流量特性进行了仿真分析，并在工程应用中进行了推进试验，仿真和工程实际应用表明所设计的推进液压系统可实时控制推进压力和推进速度，可以满足盾构的掘进要求。

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电化学腐蚀法加工微圆柱体

王明环;朱荻;张朝阳

. 2006, 42(6): 128-132.

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基于电化学腐蚀原理加工微机械加工中使用的微圆柱体，对微细圆柱体成形的机理进行详细的分析。通过对腐蚀过程进行理论建模，利用对电压和腐蚀时间的控制来决定腐蚀后微圆柱体成形的形状以及圆柱体直径尺寸大小。同时，对影响微圆柱体成形的试验参数进行详细的分析，如对电压的控制、电流的变化、电解液浓度的影响、腐蚀时间决定的微圆柱体直径大小等，最后得出微圆柱体成形的规律。理论模型计算结果与试验结果进行比较，证明了理论建模的正确性。利用此种方法试验加工出总长1 180 μm，前端较细处长300 μm，直径6 μm的钨微细圆柱体结构，长径比达到50∶1，并可以在微细加工作为工具电极使用。

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保证拓扑正确的高精度等值面提取技术

夏仁波;刘伟军;王越超

. 2006, 42(6): 133-140.

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基于体数据的等值面提取是反求工程的重要组成部分。针对传统移动立方体算法存在二义性和提取精度较低等缺陷，新算法首先在立方体内采用三线性方法构造出精确等值面，然后引入面肩点、体肩点和变形点作为等值面的关键点，并对其几何属性进行分析，提出了一种自动保持拓扑正确的高精度等值面三角化算法。不同于以往的移动立方体算法，新算法无需事先生成多边形的基本构形列表，也不必进行旋转和互补等操作。对于任一给定的立方体配置，一旦计算出相应的变形点，新算法自动地对等值面进行三角化。最后给出的实例显示了新算法的有效性。

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基于小波脊线的刮水器电动机机械特性测试

魏云冰;王万良;赵燕伟;黄进

. 2006, 42(6): 141-144.

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论述了无转速转矩传感器的刮水器电动机机械特性测试基本原理；分析了小波脊线与信号瞬时频率的关系，提出了基于小波脊线的刮水器电动机机械特性测试新方法。对实测数据进行处理的结果表明，该方法能够实现无传感器的刮水器电动机机械特性快速准确测试。同时由于小波基函数具有良好的时频局部特性，该方法具有很强的抗干扰性能。

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火工品药剂自动压药工艺的关键技术

郑连清;梁锡昌;刘丰林;赵国雄

. 2006, 42(6): 145-149.

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针对火工品药剂对象的压药控制过程具有严重的非线性时变和难以建立精确数学模型的特点，通过分析火工品药剂的压药特性，提出用一种具有线性特性的缓冲器(O型弹簧)来改善对象特性的新方法，用以降低对象压力的控制难度，从而提高火工品药剂压药压力的控制效果和火工品产品的质量。同时，分析线性缓冲器在火工品药剂自动压药工艺中的其他作用。利用ANSYS软件对线性缓冲器进行了静载强度和屈服极限的有限元分析计算，并将计算结果和试验结果进行比较，具有很好的一致性，可用于指导和改进线性缓冲器设计。在火工品自动压药中的实际应用表明，该方法切实可行，能有效地提高火工产品压力控制精度和密度的一致性，并为提高航天火工品生产自动化的工艺水平奠定了基础。

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内高压成形矩形断面圆角应力分析

刘钢;苑世剑;滕步刚

. 2006, 42(6): 150-155.

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采用力学分析和数值模拟方法对圆角部位在内高压成形过程中的应力分布和变形机理进行分析，揭示出圆角和直边过渡区的减薄以及开裂的力学机理。提出内高压成形中圆角和直边的过渡区材料最易满足塑性屈服条件，并发生厚度方向的压缩应变，因此在过渡区易发生剧烈的减薄变形；并且当管材壁厚与圆角半径的比值大于0.5时，直边区和圆角区的屈服条件差别较大，引起变形不均匀性增大，更易导致过渡区的过度减薄和开裂。分析结果有助于指导内高压成形零件设计和工艺设计，改善矩形断面零件内高压成形件产品质量。

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复杂工程系统优化设计面临的问题及解决方法

李响;李为吉

. 2006, 42(6): 156-160.

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指出用常规优化方法对复杂工程系统进行优化设计时面临的效率、精度和复杂信息交换等三方面问题，并结合复杂工程系统的优化计算过程，详细分析产生这些问题的原因。采用响应面方法，构建一种逐步逼近的序列响应面迭代优化计算格式。该方法使优化进程中复杂的系统分析模型被响应面模型所取代；同时还构造了一个系统数据库，在每一迭代步都有新的数据加入到该数据库中，响应面模型根据扩展后的数据库不断更新从而逐步逼近真实模型。为在保证精度的前提下减少计算量，提供一种加入数据库中新数据的选取方法，利用此方法实现了一大型运输机机翼的气动—结构一体化优化设计，计算结果表明该方法的有效性。

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基于关节空间模型的并联机器人耦合性分析

何景峰;叶正茂;姜洪洲;丛大成;韩俊伟

. 2006, 42(6): 161-165.

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6自由度液压驱动并联机器人分为机械和液压两个子系统，这两个子系统可以分别建模为多刚体动力学和液压系统动力学。根据这两个子系统间存在的双边耦合关系，建立6自由度并联机器人操作空间整体动力学模型。通过雅克比变换，将操作空间动力学模型映射到关节空间，从而导出并联机器人关节空间动力学模型。利用该模型对几种典型位姿下并联机器人通道间的耦合性进行分析。分析结果表明，在整个操作空间中，并联机器人通道间存在严重的耦合，而且这种耦合作用随着并联机器人的位姿变化而发生变化，并将直接影响单通道系统的负载惯量特性，给并联机器人控制带来困难。

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通过直线伺服鲁棒跟踪控制方法提高轮廓加工精度

赵希梅;郭庆鼎;陈冬兰

. 2006, 42(6): 166-169.

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为了减小零件加工的轮廓误差，提出了一种采用直线伺服驱动的零相位跟踪控制器(ZPETC)和干扰观测器(DOB)相结合的鲁棒跟踪控制策略。零相位误差跟踪控制器作为前馈跟踪控制器，提高了快速性，使系统实现准确跟踪；基于干扰观测器的鲁棒反馈控制器补偿了外部扰动、未建模动态、系统参数变化和机械非线性等不确定因素，并根据预测到的干扰信息对各轴进行补偿以消除干扰对系统的影响，从而保证了系统的强鲁棒性能。仿真结果表明所提出的控制方案是有效的，既能实现完好跟踪，又有较强的鲁棒性能，从而提高了轮廓加工精度。

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基于Hausdorff距离的摩托车制动器操纵舒适性优化设计方法

杨晓明;邱清盈;潘双夏;冯培恩

. 2006, 42(6): 170-173.

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根据企业产品开发实际以及用户在产品的实际使用过程中的需求，以手柄位移与手柄力之间关系曲线为制动器操纵舒适性评价指标，在对摩托车盘式制动器工作原理进行分析以及影响摩托车制动器操纵舒适性的设计因素确认的基础上，建立起摩托车盘式制动器操纵舒适性数学模型。根据摩托车制动器操纵舒适性设计在本质上是实际产品的舒适性曲线向根据设计实践获得的随车型，以及用户群而变化的目标舒适性曲线逼近的特点，提出采用Hausdorff距离度量舒适性曲线间的逼近度，并以此为优化设计目标建立制动操纵舒适性优化设计模型。最后通过该方法在实际设计中的应用，获得较优的、合理可行的制动器操纵舒适性优化设计结果，解决了实际设计中对操纵舒适性设计无从着手、设计效率低等问题。

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多轴机床加工复杂自由曲面的刀底干涉避免

杨长祺;贾维;刘海江

. 2006, 42(6): 174-178.

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为快速、有效地解决复杂自由曲面加工中存在的刀底干涉问题，通过刀底干涉特征分析，得出能否快速、有效地划分出刀底干涉范围是影响刀底干涉避免总体效率和精度的关键。其次，以切削点的局部几何性质为基础，提出了刀底干涉范围的快速划分方法。第三，以切削点的切平面为媒介定义了刀底干涉特征点，该干涉特征点与刀具的刀轴矢量无关，因此这些干涉特征点既可作为初始刀轴定位的依据又可作为刀轴调整的约束。同时又构造了刀底干涉特征点的快速搜索算法。以搜索的少量干涉特征点为基础，最终得出了无刀底干涉的快速刀轴定位算法。实例分析表明，算法的应用不仅能快速、有效地解决刀具加工自由曲面的刀底干涉问题，而且刀底干涉特征点的存在也为其他形式的干涉避免打下了坚实基础。

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SP定宽机侧压冲击力的有限元模拟及试验研究

史荣;刘才;李旭明;江光彪;王英杰;唐越

. 2006, 42(6): 179-183.

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采用有限元法，对上海宝钢集团公司1580车间SP定宽机进行了侧压冲击力的有限元模拟，给出板坯侧压过程冲击载荷的变化规律，计算了板坯的应力变化与金属三维流动状态，并分析了板坯缺陷形成的原因。通过对SP定宽机侧压过程的动态测试，分析了侧压过程中模块加速度的变化，给出冲击力的试验结果，并对有限元模拟结果进行验证。由模块的动态特性实测曲线发现了设备存在的问题。研究结果为SP定宽机的设计与维护提供了重要依据。

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柴油机加速过程快速补气的电动增压器设计及其特性

姚春德;周红秀

. 2006, 42(6): 184-187.

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为解决增压柴油机因传统增压器在加速时反应迟滞所带来的冒烟问题，研制了一台由高速无刷电动机独立驱动的电动增压器，转速范围从6.0～24.0 kr/min，最大流量达到0.1 kg/s。针对电动机的结构特点对电动增压器进行新颖的结构设计，使安装方便，简化了传统增压器所需的润滑措施。利用热线风速仪测定了其出口处在不同的转速下稳态时速度分布，分析稳态质量流量与增压比在不同转速下的变化趋势，并在不同的起动时间内(10 s, 15 s, 20 s, 25 s)测定其瞬态响应，对其瞬态流量特性进行初步的研究，为柴油机在加速试验时与电动增压器匹配提供依据。研究结果表明，该电动增压器具有响应速度快、流量大、不受发动机工况所控制等特点，为降低其排放烟度、改善其加速性能提供一条可行的途径。

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基于组件的开放结构数控系统

陈友东;陈五一;王田苗

. 2006, 42(6): 188-192.

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提出并实现了一种模块化、可重构、可互换和可裁减的开放式数控系统结构，为快速定制和开发数控系统提供了一个软件结构和环境，该结构结合了通用PC、RTLinux和实时组件的优点。在分析现有组件标准不能应用于数控系统的原因的基础上，给出一种可用于数控系统的组件模型。介绍了由该模型实现的开放结构数控系统的基本组成成分，以及组成一个基本数控系统组件的功能、接口和图形表示。详述了该系统的虚拟模块系统和配置系统，虚拟模块系统主要实现数控系统模块间通信和模块的调度，配置系统主要实现数控系统的集成。给出了该组件的实现框架，并在RTLinux上实现了该结构的原型系统。

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基于微制造的多晶硅薄膜型柔性铰链

张永宇;陈晓阳;赵江铭

. 2006, 42(6): 193-198.

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将宏机械柔性铰链设计思想应用到硅微机械机构设计中，采用表面硅牺牲层工艺制作了结构层厚度为2 mm的多晶硅薄膜型微机械柔性铰链及在线测试机构，对微米尺度柔性铰链的微机械性能进行了理论和试验研究。以直圆型多晶硅薄膜柔性铰链为例，对其转动刚度采用现有宏机械柔性铰链理论的计算值为8 N·mm/rad，试验测试结果为120 N·mm/rad。宏理论计算和微机械测试结果之间的偏差较大，这表明在微尺度效应的影响下，宏机械柔性铰链理论模型不能直接用于薄膜型硅微机械柔性铰链的计算。根据试验数据对宏机械柔性铰链计算公式进行了修正，得到了描述薄膜型硅微机械柔性铰链静态特性的近似经验公式，可满足薄膜型硅微机械柔性铰链的设计与计算。

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基于无网格Galerkin法的灵敏度分析与形状优化

龚曙光;陈艳萍;黄云清;邱爱红;谢桂兰

. 2006, 42(6): 199-204.

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结构形状优化已经在工程应用中得到重视，将无网格法与形状优化相结合能够从根本上解决优化过程中出现的有限单元扭曲或畸变问题。为此在无网格Galerkin法的基础上，利用离散导数法，提出一种基于离散型的节点位移灵敏度分析方法，其中采用了拉格朗日乘子法来施加本质边界条件。该方法的最大优势是求解过程与无网格Galerkin法的求解过程相似，容易实现。另外对形状优化的数学模型和节点位移的设计速度域进行了讨论。采用具有解析解的实例，对所提出的灵敏度分析方法进行了验证，所得结果显示两者非常吻合。利用上述所建立的形状优化算法，完成了两个工程实例的形状优化设计。

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3自由度并联柔索驱动变刚度操作臂的刚度控制

隋春平;赵明扬

. 2006, 42(6): 205-210.

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利用柔索的弹性及驱动冗余性构造了一种3自由度并联柔索驱动变刚度操作臂，在静力学与刚度分析的基础上，进行刚度控制研究。首先，将柔索驱动力映射到关节空间，并分析等效关节力与柔索张力和外力的关系，提出该操作臂的三维力矢量闭合原理。根据微分变换原理进行刚度分析，得到关节刚度矩阵及操作手刚度矩阵，并进行数值算例分析，结果表明：刚度与柔索的张力有关，调节柔索张力可以改变系统刚度。最后，采用位置与张力混合控制的策略，对该变刚度操作臂进行了刚度控制，并进行了仿真验证。

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轴流式水轮机全流道内非定常空化湍流的数值模拟

陈庆光;吴玉林;刘树红;吴墒锋;张永建;王涛

. 2006, 42(6): 211-216.

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为了研究轴流式水轮机内部的空化流动，将Fluent 6.1商用软件中的一种完整空化模型和一种混合流体两相流模型相结合，对某水电站原型轴流式水轮机全流道内的非定常空化湍流进行了数值模拟。根据模拟结果，预测了水轮机在特定工况下运行时流道内空化发生的部位和程度，并对水轮机的能量性能进行了预估。数值预测的空化流动现象与模型水轮机空化试验中所观察到的现象基本一致，说明数值模拟结果可为轴流式水轮机的运行性能预测提供参考。

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铝合金薄板焊后碾压控制焊接应力变形的数值模拟

岳红杰;赵海燕;蔡志鹏;张建强;林健;倪淑凤

. 2006, 42(6): 217-220.

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采用三维弹塑性有限元法对铝合金薄板的焊后冷碾压过程进行数值模拟，研究焊后冷碾压工艺对铝合金薄板焊接残余应力重新分布的影响以及矫正焊接变形的效果。通过建立两种不同的碾压计算模型发现，在碾压计算过程中只有考虑焊接残余应力场的影响，才能得到与试验测量结果相一致的碾压后残余应力分布。研究结果可用于实际碾压工艺的优化。

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采用圆渐开线修正涡旋压缩机涡齿型线

王君;刘振全

. 2006, 42(6): 221-226.

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确定了一对圆渐开线作为涡旋齿啮合型线的条件，创建了用圆渐开线修正涡旋齿齿头而得到全啮合型线的修正方法。详细介绍了该修正齿形的生成方法，得到了各齿形参数间的变化关系、修正型线方程和各连接点的坐标，讨论了修正齿形的特点和齿形参数的变化对修正齿形的影响。相同条件下与双圆弧修正齿形相比，圆渐开线修正齿形增加啮合转角10°～25°，增加涡旋齿的加强角度12°～30°，能进一步提高压缩比和齿头强度。结果表明：该修正方法优于现有的任何一种型线修正方法，所得到的修正涡旋齿的综合性能较高。研究结果可直接应用于型线修正设计中。

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金属板料渐进成形有限元仿真过程中复杂成形路径的构建方法

李泷杲;高霖;韦红余

. 2006, 42(6): 227-230.

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提出一种用于获得复杂空间运动轨迹的方法——虚拟靠模导向法。该方法借鉴了数控加工中COPY铣的思想，利用轨迹生成球在由零件派生出的虚拟靠模表面上的持续运动来模拟实际成形工具的运动过程，从而获得最终成形路径。基于该思想和简单的运动学原理，轨迹球与虚拟靠模有限元模型被构建起来。通过对计算过程进行分析，确定运用该法时适合的加载力、成形速度及计算精度的影响因素。因该法完全基于有限元模拟计算，故获得的成形路径可直接导入至后续的金属板料成形过程的模拟分析。该法已在有限元软件PAMSTAMP平台上得以实现，并主要用于金属板料渐进成形过程的有限元仿真。

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高速气缸缓冲稳定阶段运动特性

姜晶;李哲;刘鹤松

. 2006, 42(6): 231-234.

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缓冲是研制高速气缸要解决的关键问题。在研究高速气缸缓冲的过程中发现活塞进入稳定阶段速度会发生剧烈反弹，分析活塞速度在稳定阶段反弹的主要原因，设计由带有固定容腔的压力反馈式缓冲阀、溢流阀和排气阀组成的缓冲系统并对其进行仿真及试验研究。结果表明，此缓冲系统有效地控制了稳定阶段活塞速度反弹，并对活塞速度变化有足够的自适应能力。

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叶根尺寸误差对叶片固有频率的影响

秦飞;陈立明

. 2006, 42(6): 235-238.

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采用三维有限元模型，考虑叶片变形的几何非线性和叶根接触非线性，研究常用的枞树型叶根尺寸误差对叶片固有频率的影响。分析结果表明叶根误差发生的位置对叶片弯曲振型的固有频率影响较大，对扭转振型影响较小；误差的大小对叶片的各阶固有频率影响均较小，但对叶根接触状态或者说对叶根应力分布有影响；比较发现，在计算固有频率时，将叶片在叶根处简单地处理成固支位移边界是不合理的。

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刊出日期：2006-06-15

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