机械工程学报

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赵彧;范玉顺

. 2006, 42(7): 1-7.

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模型驱动的企业集成要求企业模型具有精确的、形式化的、一致的表达，现有研究中多视图企业模型一致性的定义依赖于具体的建模框架，刚性的视图一致性维护方法制约了视图配置的开放性。在分析多视图企业建模框架中模型一致性问题的特点和原因基础上，借用软件工程中元对象机制(MOF)的思想，将产生一致性问题的视图间语义约束元化到元元模型层，并给出了视图的形式化定义。这种视图及一致性定义及维护方法具有通用性和严格性，同时使得建模框架中视图的配置具有良好柔性。

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基于信息熵的制造系统复杂性测度及其在调度中的应用

饶运清;EFSTATHIOU Janet

. 2006, 42(7): 8-13.

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制造系统的复杂性是指制造系统难以被理解、描述、预测和控制的状态。从信息论角度指出制造系统的复杂度是描述制造系统的状态所预期需要的信息量。将制造系统的复杂性描述为静态和动态两种形式：静态复杂性是描述制造系统在静止状态下各制造资源根据其调度方案所预期拥有的状态所需要的信息量，动态复杂性则指描述制造系统在运行过程中各资源的实际状态所需要的信息量。应用信息论中的信息熵理论研究制造系统的复杂性测度问题，分别建立了基于信息熵的静态和动态复杂性测度模型。将上述复杂性理论应用于调度研究，提出最大可行调度时限和调度依附度两个评价调度有效性的量化指标，为调度有效性的分析、评价及改善提供了重要工具。实例研究表明所提理论和方法的有效性。

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基于快速傅里叶变换和共轭梯度法求解干接触问题

王文中;胡元中;王慧

. 2006, 42(7): 14-18.

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为求解粗糙表面弹性接触问题，将其转化为一个线性补余能问题，进而简化为一个二次函数的条件极值问题，利用共轭梯度法求解。算法实现了在共轭梯度方向上修正步长的优化，有效地提高了收敛效率。而占用大量计算时间的弹性变形求解采用快速傅里叶变换(Fast Fourier transform, FFT)技术，该算法有效地克服了传统傅里叶变换所引起的周期性误差。计算实例模拟了点接触单峰表面，正弦表面和真实粗糙表面的弹性接触以及有限长滚子线接触等接触问题。计算结果显示目前所用算法有效地缩短了干接触弹性接触问题的求解时间，对于不同的粗糙表面和接触类型都表现出一致的良好收敛性，同时计算精度对网格的依赖性很小，是工程中有效的分析设计工具。

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低比转速开式叶轮高速离心泵的优化设计系统

张剑慈;崔宝玲;李昳;朱祖超;陈鹰

. 2006, 42(7): 19-23.

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提出基于Navier-stokes方程和Spalart-allmaras湍流模型流动分析的低比转速开式叶轮高速离心泵优化设计系统，该系统由四个部分组成：基本参数的优化设计、性能预测、流动分析和信息反馈。根据提出的方法，对一台开式叶轮高速离心泵进行实例设计和实验研究，取得了较好的性指指标：泵的扬程流量H-qV 特性线几乎是一条直线，扬程系数达到了0.7以上；汽蚀性能也满足要求；叶轮内部压力和速度分布合理，表明采用加大流量设计方法能设计出性能优异的低比转速开式叶轮高速离心泵，此设计方法是合理可行的，对开式叶轮高速离心泵的设计具有指导意义。

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射流流量计的仿真与试验研究

傅新;王驰宇;谢海波;杨华勇

. 2006, 42(7): 24-29.

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以流场仿真为基础，设计射流流量计内部流道结构，研究射流流量计内部流场的速度分布和压力分布，并研究射流附壁诱发流体交替振荡的机理，提出主射流的偏转过程实际上是两个共同作用于主射流的涡流强弱交替的过程。在此基础上，以仿真模型优化射流流量计，通过试验验证射流振荡的效果以及管道流速与流体振动频率之间的特性关系，并设计出计量范围0.55～6.50 m/s(气体介质)、精度等级高于2级的射流传感器，为射流流量计的结构改进和优化设计提供了有效的途径。

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悬架模块的动力学建模与仿真

姚燕生;梅涛;骆敏舟

. 2006, 42(7): 30-34.

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为研究悬架模块的运动特性，更好地进行轨迹规划和提高重力补偿效果，建立了在变速追踪和稳定运动时的3自由度悬架系统的动力学模型。提出了在空间机器人地面试验系统装置中，保证吊丝偏角很小且拉力与物体重力相等，利用加速追踪和运动调整，使得悬架模块中悬架点和悬架物体在水平面中同步运动,实现长时间模拟太空物体运动。利用数值计算方法对所推导的3自由度悬架系统的动力学模型进行求解，并结合所设计装置的参数进行两种不同跟踪方法的对比，仿真结果论证了通过滑动块合理的轨迹规划，可以用悬架模块实现空间飞行器在地面进行微重力模拟试验，也为设计方案时提供了理论指导和验证。

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基于序单开链法的空间4自由度并联机构位置正解

冯志友;张策;杨廷力

. 2006, 42(7): 35-38.

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提出空间并联机构位置正解的一种新方法——序单开链(SOC)法。该方法依据机构的拓扑结构特征，将机构分解为若干个有序单开链单元，又进一步划分出各基本运动链。计算出机构的耦合度，并根据耦合度算法原理，按序单开链单元分解顺序建立与机构拓扑结构相统一的机构位置分析数学模型。无需技巧性降维即可得到维数最少恰等于机构耦合度的位置正解方程。当机构的耦合度为1时，可用一维搜索得到全部实数解。该方法分析过程简明、通用，且物理意义明晰。与消元法相比，没有繁杂的数学推导，且计算效率较高；与一般搜索法相比，具有可求出全部实数解的优点。以4自由度并联机构为实例，通过一维搜索得到其位置正解的全部实数解。

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气动人工肌肉并联机器人平台

杨钢;李宝仁;傅晓云

. 2006, 42(7): 39-45.

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提出一种基于气动人工肌肉的新型3自由度并联机器人平台，该机器人平台结构简单，具有3转动自由度。在对该新型3自由度并联机器人平台运动学和动力学特性理论分析的基础上，采用模糊变结构控制策略设计了新型3自由度并联机器人平台的两层滑模模糊变结构控制器，并建立了试验系统，开展了新型3自由度并联机器人平台的试验研究，其最大位置跟踪误差0.3 mm，当气源压力改变后，最大跟踪误差仍小于0.6 mm。试验结果表明，采用气动人工肌肉作为驱动装置设计的3自由度并联机器人平台是可行的，两层滑模模糊变结构控制策略对于该系统是适合的。

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提高拉伸条件下的钛合金高温抗氧化性

崔丽;栗卓新;魏琪

. 2006, 42(7): 46-50.

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钛合金高温成形时氧化问题严重影响产品的质量，采用有效的表面涂层防护是解决这一问题的重要途径，而目前的多种防护涂层都存在一些问题。因此选择锆英石粉末在TC4钛合金(Ti6Al4V)表面进行等离子喷涂，并对TC4合金在高温条件下氧化过程以及涂层对材料超塑性能的影响进行研究。在800 ℃、850 ℃及900 ℃温度条件下，对有氧化锆涂层和无涂层的试样以0.000 1 s－1，0.001 s－1，0.01 s－1和0.1s－1的应变速率进行拉伸试验。高温氧化时，无涂层的试样表面被氧化生成了氧化膜，XRD及EDS分析表明，氧化膜主要由TiO2组成，氧化温度和时间决定了膜的厚度。在有涂层保护的试样上，未发现该种氧化膜。在所有温度及应变速率下，有涂层试样的断面收缩率均比无涂层试样的断面收缩率有较大提高，且两种试样断面收缩率差距大小随试验温度和应变速率变化而变化，而抗拉强度和屈服强度并没有太大改变。但是，涂层本身由于塑性差，氧化锆涂层在拉伸过程后期涂层表面也会产生裂纹。

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基于拓扑网络的轧机扭振分析计算

赵武;刘彬;蒋金水

. 2006, 42(7): 51-55.

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为能进行轧机主传动系统复杂分支结构的扭振分析和计算，研究了一种基于拓扑网络的扭振分析模型，模型中同时考察了内外阻尼的影响。求解模型的单支和多分支情况的动态响应。对比传统方法，文中的计算算例和仿真模拟都取得了很好的一致性。同时该法的表达便于作为控制系统的输入，为大型复杂机械主传动系统的实时主动控制和故障诊断监测开辟了一种容易实现的工程途径，也为工程中分析解决复杂多分支传动扭振及其类似问题提供了新方法。

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客户竞争驱动的任务调度非合作博弈

周光辉;江平宇;黄国全

. 2006, 42(7): 56-61.

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从客户竞争需求的角度出发，在分析其提交制造任务的各自利润最大化(重点考虑任务的完成时间)调度目标的基础上，针对传统的任务调度策略、方法和模型的不足，采用博弈论，提出并构建了一种具备完全信息的非合作博弈的任务调度模型。在该任务调度模型中，来源于不同客户的制造任务被映射为博弈模型中的局中人，与各制造任务所包含的工序集对应的可选加工设备被映射为各制造任务的可行方案集，各制造任务加工完成时间的倒数被映射为其收益函数。据此，对上述任务调度目标的求解就等价为寻求该任务调度模型的Nash均衡点，对Nash均衡点的具体求解，采用遗传算法实现。最后给出具体的实例来验证其可行性。

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高温热泵室内模拟试验及工业应用

王志国;宋永臣;刘瑜;项新耀;马一太

. 2006, 42(7): 62-66.

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针对一些工业企业(如石油、化工、动力和钢铁等)生产过程中存在大量低温余热且很少利用的情况，在研制的高温热泵试验台上进行了余热回收模拟试验研究。根据试验数据及计算结果，回归了以R142b为工质、热源温度在35～45 ℃、供热温度在60～85 ℃及压缩机耗功在2.3～3.7 kW之间变化时，各性能指标的经验关联式，并分析了参数变化对系统指标的影响关系。随后利用引进的工业用热泵，结合石油生产企业情况进行了工业试验。试验结果表明，以热泵装置回收石油生产过程中的低温余热，节能效益显著。实际运行过程中热泵回收系统运行成本与燃气加热炉系统相差不大，限制了热泵的推广。

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离心压缩式热泵装置的火用传递分析

项新耀;成庆林

. 2006, 42(7): 67-71.

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依据火用传递原理，建立在线运行大功率离心压缩式热泵机组及装置的火用传递模型。提出并定义装置和设备火用转换率、火用功率下降率、火用流密度下降率和火用阻系数等评价分析准则及其计算式。在此基础上，对热泵在能量转换及传递过程中之能质行为做了火用传递分析，得出节流阀、压缩机的火用功率下降率最高。原因是节流过程流速、流态在瞬间发生剧烈变化，导致过程火用损很大，压缩机的机械性能与冷媒的热物理性能均存在某些不足；蒸发器的火用阻系数最高，说明其结构设计有明显缺陷；节流阀的火用功率下降率和火用流密度下降率相同，表明设备的结构因素与时间条件对节流阀的影响相同。分析结果揭示出机组主要设备的结构设计、热工性能及冷媒热物性对装置用能过程的影响度，得出压缩机在结构设计上仍有改进余地，节流降压因其严重影响装置的合理用能而不宜取，蒸发器的主要问题是在冷媒侧而非结构设计缺陷的结论。对装置同时做的能量分析和火用分析计算表明，前者仅给出能的数量利用分析，后者也只是对能量行为的静态分析，而火用传递分析由于是对过程能量行为的动态分析，可直接提供机组和设备的结构参数及随机运行工况对用能过程影响的新信息，从而为改进机组设计及指导装置运行提供具体意见。

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离散系统单调收敛高阶迭代学习控制

李宏胜

. 2006, 42(7): 72-75.

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研究了一类离散线性时不变系统高阶迭代学习控制在相应范数意义下的单调收敛条件，给出了对给定目标函数迭代学习控制参数的最优解，并讨论了其收敛速度。常见的离散P型、D型及PD型ILC算法均可看作是所讨论算法的特例。仿真结果表明采用给出的最优设计具有更好的迭代学习单调收敛性能。

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电网—二次调节系统可逆运行的实现方案

李万国;王占林

. 2006, 42(7): 76-84.

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针对连接到电网的固定式二次调节系统，为突破其只在液压系统内部实现能量回收的局限，提出了系统可逆运行的实现方案，并重点分析了单独使用三相异步电动机驱动液压二次调节系统的方案。这是一种能实现电网二次调节系统可逆运行的简单而又性能优越的方案，将能量回收的范围从机械－液压系统扩展到电力－液压－机械的大的系统中，从而最大限度地发挥了二次调节系统的节能优势。对该方案的稳态性能及安全性问题进行了分析，尤其对三相异步电动机与恒压变量泵/马达元件的第二象限运行问题做了研究，证明了该系统的可行性。

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无轨导全位置爬行式弧焊机器人系统

张华;潘际銮;徐健宁;刘国平;刘伟力;刘正文;阎炳义;高力生

. 2006, 42(7): 85-91.

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介绍了一种采用新型轮履复合式爬行机构的全位置爬行式弧焊机器人系统，详细地阐述了系统的组成和工作原理。该系统由爬行机构、焊接系统、视觉跟踪系统以及控制系统组成，是一种既无需轨道也无需导向的自动焊接系统。爬行机构具有负重能力强、运动灵活等特点，满足机器人在大型工件上全位置爬行焊接要求。通过大量试验对爬行机构进行了运动分析，建立了机器人运动模型。针对系统的复杂性设计了开关控制器，实现了爬行机构及十字滑块的协调控制，达到焊缝精确跟踪的目的。进行了焊接条件下的跟踪性能试验、全位置多层多道焊接试验，取得了满意的效果，实现了大型工件焊接过程自动化。

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2014铝合金搅拌摩擦焊接过程数值模拟

赵衍华;林三宝;贺紫秋;吴林

. 2006, 42(7): 92-97.

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将搅拌摩擦焊接过程中材料的流动看作是层流、粘性、非牛顿流体绕过旋转的搅拌头探针，并基于流体力学理论，建立了三维搅拌摩擦焊缝金属塑性流动的数值分析模型。提出了一种联合粘度场、速度场对焊接区域进行划分的方法：搅拌头周围的h0(材料粘度值)内易流动区域对应于焊核，h0外围与h1粘度带之间的区域对应于TMAZ区。三维模拟中材料的垂直方向流动与“标记嵌入技术”流变可视化试验结果吻合较好：靠近探针的区域内，回撤边中下部的材料向上运动，前进边中下部材料向下运动。焊接速度过高，搅拌头轴肩与探针过渡处的易流动区容易发生材料的分离运动，实际焊接中在此处容易产生空洞缺陷。

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轻度混合动力电动汽车多能源动力总成控制器的开发

罗禹贡;杨殿阁;金达锋;李克强;连小珉

. 2006, 42(7): 98-102.

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以某轻度混合动力电动汽车为对象研究整车功率分配策略，详细分析驾驶员功率需求确定、发动机工作区域优化和制动能量回收控制策略，并在此基础上开发了多能源动力总成控制器的硬软件系统。通过对多能源动力总成控制器的硬件在环仿真试验和实车匹配测试，不仅证明该控制器能高效、可靠地运行，而且取得了降低整车油耗16.9%，排放指标远低于欧III标准的控制效果。

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不同过程参数对搅拌摩擦焊接中材料流动以及残余应力分布的影响

张洪武;张昭;陈金涛

. 2006, 42(7): 103-108.

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通过有限元法建立了搅拌摩擦焊接的二维模型，并研究了不同工艺参数下搅拌摩擦焊接过程中材料的流动以及残余应力的分布。在搅拌摩擦焊接过程中，切向流动构成了材料流动的主要形式，并且材料流动最为剧烈的区域发生在后退侧。在材料的切向流动中，材料的流动方向不是单一的，可能会形成漩涡。搅拌头平移速度和转速的增加，都能使材料在后退侧的流动变得更为剧烈，但是在材料流动速度较小的区域，参数的改变对材料流动的影响很小。纵向残余应力的最大值始终发生在热影响区的边界，并且纵向残余应力在靠近焊缝中心线的附近一般为正值，而在靠近焊接构件边界的地方，残余应力则表现为负值。纵向残余应力的最大值随着搅拌头平移速度的增加而有所增加，但是搅拌头转速的变化对纵向残余应力的分布影响不大。

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Al2O3/TiC/CaF2自润滑陶瓷刀具切削过程中的减摩机理

邓建新;曹同坤;艾兴

. 2006, 42(7): 109-113.

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在Al2O3/TiC陶瓷刀具基体内加入固体润滑剂CaF2来改善其摩擦学特性，制备出Al2O3/TiC/CaF2自润滑陶瓷刀具。以该陶瓷刀具对45钢进行干切削试验，结果表明：添加固体润滑剂的Al2O3/TiC/CaF2自润滑刀具的摩擦因数比未添加固体润滑剂的Al2O3/TiC陶瓷刀具显著降低，表现出了良好的减摩效果。在切削过程中，Al2O3/TiC/CaF2自润滑陶瓷刀具中的固体润滑剂由于受到摩擦和挤压作用而析出，能在刀具前刀面上形成润滑膜，可阻止刀—屑间的粘着，显著降低前刀面与切屑间的平均摩擦因数。对自润滑陶瓷刀具切削后磨损表面显微分析表明，前刀面在切削过程中形成了自润滑膜的生成、破损、脱落和再生的循环过程。因此，Al2O3/TiC/CaF2自润滑陶瓷刀具在其整个生命周期内始终具有润滑效果。

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多组分铜基合金粉末选区激光烧结的组织形成机制

沈以赴;顾冬冬;赵剑峰;黄因慧;杨家林;王洋

. 2006, 42(7): 114-118.

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对多组分铜基金属粉末(组分Cu、CuSn、CuP，质量比为55∶35∶10)进行了选区激光烧结试验，其中熔点较低的CuSn充当粘结金属，熔点较高的Cu充当结构金属，CuP则作为脱氧剂而改善润湿性。粉体激光烧结的主导成形机制为液相生成和颗粒重排。合理调控激光工艺参数(激光功率275～400 W，扫描速率0.03～0.06 m·s–1)，以使粘结金属CuSn发生熔化，而结构金属Cu保持未熔状态。在保证粉末部分熔化的液相烧结机制的前提下，适当增加激光功率或减小扫描速率，有利于提高烧结致密度及组织均匀性。

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大型射电望远镜悬索馈源支撑系统静刚度分析

保宏;杜敬利;段宝岩

. 2006, 42(7): 119-125.

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针对大射电望远镜(LT)悬索支撑系统特殊的结构形式，对6索组成的馈源支撑系统的静刚度进行分析。首先，对舱索系统静平衡方程沿馈源舱运动方向上求导，同时考虑到悬索刚度随其应力变化而呈现几何非线性的特点，给出了馈源支撑系统静刚度的公式。其次，在上面结果的基础上，分析了一个定点位置下馈源舱在外界扰动下的振动情况，通过与大型射电望远镜50 m室外模型振动试验结果相比较，说明了静刚度求解方法的有效性。最后，给出了大型射电望远镜50 m模型馈源舱运动空间边缘的悬索应力与馈源支撑系统刚度的关系。

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基于六维力电解加工间隙在线检测试验研究

陆永华;赵东标;云乃彰;朱荻

. 2006, 42(7): 126-131.

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为了实时检测加工间隙，把流体作用在阴极上的六维力作为研究参数；设计通电解液不通电、通电加工两大类工况，从定性和定量两个角度分析六维力与加工间隙之间的关系；并以平面、斜面、叶片型面三种阴极进行试验加工，用最小二乘多变元线性拟合法，分别建立平面、斜面阴极加工的六维力与加工间隙之间的关系方程式，用叶片型面加工数据对建立的关系方程式进行检验与修正，得到最终的修正关系式；分析关系式各参量之间的关系，并得到结论：在15％的误差范围内，关系式可以用于在线检测加工间隙。

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数字化制造中的建模和仿真技术

宁汝新;刘检华;唐承统

. 2006, 42(7): 132-137.

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论述了面向数字化制造的三类建模和仿真技术，即产品建模和仿真技术、工艺过程建模和仿真技术以及制造系统建模和仿真技术，并结合具体研究项目，重点介绍了面向制造的产品数字化建模、导管数控弯曲过程建模与仿真、虚拟装配与装配过程仿真、生产线建模与仿真技术的应用和发展。指出为提高制造系统的快速响应特性、运行效率及可靠性，应在产品数字化建模研究的基础上，重视对工艺过程，即产品加工过程、装配过程及生产系统规划、重组和仿真等技术的研究，以实现生产资源和加工过程的优化以及从传统制造向可预测制造模式的转变。最后指出了推动数字化建模和仿真技术朝实用化方向发展的几项关键技术。

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纳米薄膜润滑及其改性的分子动力学模拟

曾凡林;孙毅

. 2006, 42(7): 138-143.

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研究了纯正十三烷和含有摩尔分数为10%的多面体倍半硅氧烷材料T8H8的正十三烷两种润滑膜在不同剪切速率下的纳米薄膜润滑行为。首先建立了长链分子间的作用力模型，接着运用分子动力学模拟的方法得到了两种润滑膜分别在1 m/s、5 m/s、10 m/s和20 m/s四种不同剪切速率下所受到的平均剪应力以及沿着膜厚方向的速度、密度和平均温度分布，考察了一些特殊的物理现象。结果表明：分层和层间滑移现象在两种润滑膜的各种剪切速率下都会发生，是纳米薄膜润滑中的普遍现象；随着剪切速率的不断增加，两种润滑膜内部的温度都在不断升高。在各种剪切速率下，润滑膜中心层的温度总是达到最高值；T8H8加入到纯正十三烷中能显著降低润滑膜所受到的剪切应力和内部产生的温度，达到改善润滑剂润滑效果的作用。

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金属塑性成形过程CSPH无网格法数值模拟

李长生;刘相华;熊尚武;MARTINS Paulo António Firme

. 2006, 42(7): 144-152.

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应用微可压缩刚塑性材料的流动法则，采用修正的光滑粒子力学(Corrected smooth particle hydrodynamics，CSPH)无网格法，自行开发了求解金属方棒压缩和圆棒压缩等金属塑性成形过程应用程序。提出一种简单的求解体积应变速率的光滑技术，该技术使应力场计算结果能得到较好的改善。采用CSPH无网格法求解纯铝和Al6060铝合金材料压缩过程得到的速度场和应力场结果与有限元法计算结果以及试验数据进行了分析比较。结果表明，CSPH法能够较好地求解金属大变形过程，为今后进一步分析复杂金属变形问题提供了良好的研究手段。

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微机电系统中基于模态展开和边界元法的静电―结构耦合高效分析方法

李普

. 2006, 42(7): 153-158.

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为了提高微机电系统中静电―结构耦合数值计算速度，提出了一种新的针对微结构小变形的静电―结构耦合高效率数值计算方法。该方法将用于结构分析的微梁线性方程与用于静电场分析的边界积分方程相结合，微梁方程部分用标准的模态分析法处理，静电边界元方程则采用边界元法处理，并且将边界元方程用Taylor级数在微梁未变形的位置展开，以使静电计算能在微梁未变形的位置进行。同以往的常规算法相比，当微结构变形微小时，使用该方法，微结构变形后的面电荷密度可以在微结构未变形中计算，从而大大提高了静电―结构耦合数值计算效率。将该方法的计算结果与已有的文献计算结果和ANSYS的计算结果做了对比，验证了本方法的正确性，并且计算效率有显著提高。

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轴变形产生的轴颈倾斜对滑动轴承润滑影响的试验研究

孙军;桂长林;李志远

. 2006, 42(7): 159-163.

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针对各种机械装置使用最普遍、最基本的轴—滑动轴承摩擦副系统，设计研制了专用试验装置，对轴受载荷作用产生弯曲变形，导致轴颈在轴承孔中倾斜时滑动轴承的润滑性能进行了试验研究。结果表明，在轴—滑动轴承摩擦副系统中，轴受载荷作用产生变形将导致轴颈在轴承孔中倾斜；轴变形导致轴颈倾斜时，滑动轴承的油膜压力、油膜厚度和温度的分布状况及数值发生了明显变化。轴受载越大，其变形产生的轴颈倾斜越严重，对滑动轴承润滑性能的影响越明显；轴承半径间隙与轴承宽度比值越小，轴变形产生的轴颈倾斜对轴承油膜压力、油膜厚度和温度的数值及分布的影响越大。因此，滑动轴承设计中应该考虑轴受载荷作用产生的变形导致轴颈倾斜的影响，对于重要的机械设备，尤其应当考虑这种影响。

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短路过渡CO2焊接熔滴形状数值模拟与控制

朱志明;吴文楷;陈强

. 2006, 42(7): 164-169.

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为了进一步提高短路过渡CO2气体保护电弧焊的工艺性能和焊接质量，根据高速CCD摄像获得的熔滴及其短路过渡图像，分析了熔滴与熔池短路前的形状对熔滴与熔池的短路、熔滴在熔池中的铺展及液桥缩颈形成的影响。采用熔滴静力平衡模型研究了电磁力(燃弧电流)、表面张力、重力与熔滴形状的关系，并通过对燃弧电流的精确控制实现了对熔滴形状的有效控制。当熔滴与熔池短路前为细长形状时，短路过渡过程稳定柔顺，而当熔滴为扁平形状时，则不利于熔滴的短路过渡，甚至产生瞬时短路。燃弧阶段的熔滴形状体现了各种力对熔滴的作用，而电磁力(燃弧电流)是决定熔滴形状的主要因素。根据燃弧电流对熔滴形状的影响规律，提出了采用前期大、后期小的燃弧电流控制原则，以在燃弧的不同阶段获得不同的熔滴形状。试验结果表明：该控制方法获得了良好的适合于熔滴短路过渡的短路前熔滴形状，短路过渡过程柔顺稳定，消除了瞬时短路以及由此导致的飞溅，改善了熔滴的短路过渡行为，短路过渡结束后焊丝端部的残余液态金属具有良好的一致性。

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基于断层图像的RP三维重构中层间轮廓线性插值算法

王崴;洪军;王永银;韩秀丽;卢秉恒

. 2006, 42(7): 170-175.

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断层轮廓的层间插值可以减小相邻层间距，一方面使断层轮廓数据能直接用于快速成形，实现RE/RP的直接集成；另一方面可以增大相邻层轮廓间的相似性和重叠度，保证重构结果的正确性。层间轮廓插值主要采用线性插值法。在研究层间轮廓线性插值各种插值点对建立方法的基础上，提出了一种改进的线性插值算法，并以此为基础研究了轮廓分裂分支处理后的独立分支和连通分支的层间轮廓线性插值方法，能有效地在分支轮廓处进行层间线性插值。该算法经应用后表明是可行的，且可靠性较高。

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功能验证型尾气驱动金属氢化物车用制冷/空调系统的设计和性能

覃峰;陈江平;倪久健;陈芝久

. 2006, 42(7): 176-180.

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研究工作温度为150 oC/20~50 oC/0 oC的LaNi4.61Mn0.26Al0.13/ La0.6Y0.4Ni4.8Mn0.2合金工质对，作出Van’t-Hoff图，并推导了合金反应焓、反应熵、理论循环性能系数(ε0)和最低制冷温度。在此基础上设计反应床，搭建了高温导热油驱动的功能验证型金属氢化物间歇循环冷水系统；通过改变高温床平均温度，测定了循环性能和最低制冷温度的变化规律。试验结果表明合金对具有较好的吸氢动力性能和滞后小，低温合金吸氢反应焓达–27.1 kJ/mol H2。反应床传质性能良好，但热导率仅为1.5 W/(m·K)，导致循环时间过长且单位合金制冷量偏低。系统实现了间歇制冷循环，在150 oC/30 oC/0 oC工况下获得了238 W的制冷功率，ε0达0.26。在试验温度范围内，随着高温床平均温度的升高，循环制冷量和ε0升高、最低制冷温度降低，这与金属氢化物制冷系统的理论相符。

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平面2自由度驱动冗余并联机器人的性能分析

张立杰;刘颖;黄真

. 2006, 42(7): 181-185.

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以一种平面2自由度驱动冗余并联机器人为研究对象，对该机器人机构尺寸进行量纲一化，给出反映机构几何参数变化范围的空间模型，建立机构的运动学方程，得到位置反解和速度雅可比矩阵。定义并计算机器人的全域性能指标，探讨机器人的雅可比矩阵条件数、承载能力及刚度等全域性能指标与机构杆件尺寸之间的关系，并在空间模型内绘制相应的性能图谱；根据性能图谱，总结三种性能指标在空间模型内的分布规律，分别给出每种性能指标值较好的机构尺寸范围；最后对三种性能指标较好的尺寸范围进行了综合，得到同时考虑三种性能指标优化的最佳尺寸范围。这些图谱使机器人依据运动学性能指标进行优化设计成为可能，图谱分析为实现并联机器人机构设计的计算机辅助设计提供了一种简单、有效途径。

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基于支持矢量机的从明暗恢复形状方法

尹爱军;秦树人;周传德

. 2006, 42(7): 186-191.

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通过对传统从阴影到形状(Shape from shading, SFS)问题和支持矢量机(Supporting vector machine, SVM)的研究，提出一种基于SVM由从明暗恢复形状方法，详细分析了这一方法的理论依据和可行性，探讨了SVM输入参数的确定、核函数的选择与构造等关键问题。试验表明，与传统SFS方法相比，提出的方法能较准确地直接获取物体的高度值，且受环境因素影响小，无需作过多的成像条件假设。最后探讨了这一方法的改进方向。

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基于平面基线靶标的视觉测量数据拼接方法

孙军华;张广军;魏振忠;周富强

. 2006, 42(7): 192-195.

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针对视觉测量中三维数据的拼接问题，提出一种基于平面基线靶标的数据拼接方法。该方法利用平面基线靶标提供特征点，建立视觉传感器在相邻位置坐标系旋转矩阵和平移矢量各参数的优化目标函数，通过Levenberg-Marquardt优化算法求解出旋转矩阵和带有未知系数平移矢量。在此基础上，利用平面靶标上的基线长度确定平移矢量系数，从而求得数据拼接矩阵。利用平面靶标上100个点进行拼接试验，计算出x、y和z坐标拼接RMS误差分别为0.038 mm、0.022 mm和0.135 mm。结果表明该方法柔性好，适用范围广。

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主动电磁轴承失效后转子坠落在备用轴承过程中的非线性动力学

祝长生

. 2006, 42(7): 196-202.

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用有限元法建立了任意个由滚动轴承组成的固定间隙备用轴承－主动电磁轴承－多盘多质量转子系统在主动电磁轴承失效前后的动力学方程，以一个多盘转子系统为例分析了主动电磁轴承失效后转子坠落在备用轴承过程中的瞬态非线性动力学特性，讨论了柔性备用轴承的支撑刚度、支撑阻尼和间隙对转子在坠落过程中动力特性的影响。结果表明采用具有较大阻尼柔性结构的备用轴承能够显著地改善转子坠落在备用轴承上的瞬态动力特性，抑制转子在坠落过程中可能出现具有较大振动和冲击力的全间隙区的涡动运动，减小转子坠落对备用轴承寿命和可靠性的影响。柔性结构备用轴承的支撑阻尼越大，支撑刚度越小，间隙越大，转子坠落后出现全间隙区涡动运动的可能性越小。

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多点切触加工的割线法

王瑞秋;陈五一

. 2006, 42(7): 203-206.

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为了使多点切触加工算法具有更广泛的普遍性并降低原有的多点切触加工算法的计算耗时，对采用圆环面刀具和工件曲面实现多点切触加工的算法原理进行了分析，得到了多点切触加工中圆环面刀具的定位方法；同时提出了一种新的多点切触加工的加工误差控制方法。为了控制多点切触加工中两个切触点之间的最大欠切误差，建立了以两个切触点间参数差值圆半径为自变量的函数方程，采用割线法迭代求解该函数方程，可以得到在允许加工误差下的最优参数差值圆半径和当前的最优刀位。通过实例验算表明，采用圆环面刀具的多点切触加工的刀位计算可以获得很宽的加工刀轨，而采用割线法进行加工误差控制的多点切触加工刀位算法和Hermite算法相比，计算耗时明显减少，在曲面加工的刀位计算中更加实用。

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轿车后轮毂轴早期疲劳断裂的原因分析

刘喜明;张庆茂;郑成菊;张纪元

. 2006, 42(7): 207-210.

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采用扫描电子显微分析和电子探针成分分析等检测方法，比较研究了国产轿车后轮毂轴与德国产轿车后轮毂轴的材料的显微组织与疲劳寿命，同时对材料的缺陷进行分析，找出了国产轿车后轮毂轴的早期疲劳失效的原因，试验结果证明在材料当中存在大量的冶金缺陷，在缺陷处检测出大量的Mo、Cr、Ca、Cl、O、Na和K等，且为疏松状“孔洞”，基体材料中不含Mo元素，说明没有达到合金化的目的。这些“孔洞”的存在是疲劳裂纹过早产生的根本原因。试验结果为国产轿车后轮毂轴的材料选用提供理论依据。

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复杂薄壁箱形结构强度数值模拟及试验验证

马歆;陈西南;郑津洋;孙国有

. 2006, 42(7): 211-216.

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对复杂薄壁箱形结构在内压载荷下的力学响应和承载能力进行数值分析。得到箱体在内压载荷下的应力和位移变化特性，箱体各模压板块中与加强槽毗邻的球冠边缘区域的Mises等效应力始终占控制地位；获取箱体的屈曲失效模式，基准模型箱体底板的屈曲临界载荷为80 kPa。对模型箱体力学响应特性和承载能力进行试验验证，试验数据与数值模拟结果较为一致，控制点应力最大偏差为12.6%，位移偏差最大值为10.9%；另外，试验发现这种薄壁结构存在底部模压板失稳、包角渗漏和斜拉筋拉脱等3种失效模式。

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人工神经网络的各参数对系统辨识精度的影响分析及各参数的确定方法

杨伟斌;吴光强;秦大同;鞠丽娟;吴小清;丘绪云

. 2006, 42(7): 217-221.

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以MATLAB 的神经网络工具箱为平台，依据实例系统的试验数据，分析神经网络的隐层数、神经元数、初始权值、初始阈值和样本的选择方法及输入个数对系统辨识精度的影响。在充分考虑各参数之间的交互作用对系统辨识精度影响的前提下，提出了循环嵌套编程的训练方法，获得了使收敛精度及泛化效果达到最优时各项参数的取值。利用神经网络在单输入系统辨识方面的优点，提出将多输入系统转化为单输入系统进行系统辨识的方法，并进行了对比分析。基于理论分析的结果，对实例系统进行了辨识，取得了满意的效果。

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基于气中放电辅助修整金刚石砂轮的试验研究

王艳;周晓军;胡德金

. 2006, 42(7): 222-226.

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提出了一种新型的基于气中放电辅助金刚石砂轮在线修整法，它把气中火花放电修整法和金刚石笔机械修整法有机结合在一起，能实现光学曲线磨床上金刚石砂轮的高效、高精度、低成本和不得使用任何冷却液的在线修整。采用自制的试验装置在MK9025数控光学曲线磨床上对1A1/T2 200×6×32×4 MBD6 120/140 M75型号的砂轮进行了在线修整试验，得出了一些影响金刚笔磨损率的主要因素：火花放电时热源的能量分布状况、金刚石笔修整时的修整深度、进给量以及电源电压。相同工况下机械修整法和气中放电辅助修整法中金刚石笔的磨损率对比试验结果表明：气中放电辅助修整和机械修整有着不同的材料去除机理，它比一般机械修整更有利于提高金刚石砂轮的修整效率和降低金刚石笔的磨损量。磨削YG8硬质合金工件的试验表明，采用气中放电辅助法修整的金刚石砂轮和新的金刚石砂轮有着相近的磨削能力。

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基于动态树理论的刀具磨损监测技术

高宏力;许明恒;傅攀;杜全兴

. 2006, 42(7): 227-230.

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提出了基于动态树理论的刀具磨损监测方法，通过相关系数法提取传感器信号与刀具磨损最相关的几组特征，并采用具有局部记忆的B样条模糊神经网络建立刀具磨损量与声发射信号、切削力信号和振动信号特征之间的非线性映射关系，构造了任意加工条件下的刀具磨损监测系统，刀具磨损的识别结果由集成神经网络输出。试验结果表明，基于此方法构建的刀具磨损监测系统具有精度高、可靠度强、增殖性好和在线识别速度快等优点，值得工业推广。

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基于FEM的电磁缩径耦合场数值模拟

于海平;李春峰;李忠

. 2006, 42(7): 231-234.

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对管件电磁缩径的磁场力和动态变形进行了耦合场FEM数值模拟。应用ANSYS计算作用在管件上的瞬态磁场力，然后以该力为边界条件模拟工件高速变形，实现管件变形与磁场力之间的耦合。研究结果表明，作用于工件的磁场力及其径向变形分布不均匀；工件变形可以间接说明磁感应强度和磁场力的分布；工件变形较大时，全耦合模拟结果较半耦合模拟更合理，而变形较小时，二者模拟结果相近。管件变形的模拟值与测量结果吻合较好。

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搅拌摩擦焊焊接温度数值模型及其影响因素

胡礼木;胡波

. 2006, 42(7): 235-238.

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通过对搅拌摩擦焊过程进入稳定状态后摩擦产热与散热机制的分析，建立了搅拌摩擦焊焊接温度的数值模型。由数值模型可知，影响焊接温度的各种因素包括被焊材料和搅拌工具材料的物理性质、两者之间的摩擦因数、搅拌工具的尺寸、焊接参数、被焊材料表面受到的轴向压力和侧面受到的进给压力等，有些因素之间还互相影响，关系复杂。其中，搅拌工具的旋转速度、搅拌工具与被焊材料之间的摩擦因数、被焊材料表面受到的轴向压力及侧面受到的进给压力是主要因素。以聚氯乙稀板材搅拌摩擦焊为例，验证了在适当的取值范围内焊接温度数学模型的理论计算值与实测值基本吻合。

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2006年, 第42卷, 第7期　
刊出日期：2006-07-15

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