2007年, 第43卷, 第1期 
刊出日期:2007-01-15
  

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    论文
  • 陆燕荪
    . 2007, 43(1): 2-6.
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  • 钟群鹏;张峥;有移亮
    . 2007, 43(1): 7-18.
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    以安全生产的科学发展观作为统辖全文的指导思想,对我国安全生产(含安全制造)的典型案例、发展历程和现状趋势进行研究和分析,并从安全生产的特征和属性的高度进行了概括和总结,阐述安全生产的严重性、长期性和战略性。从安全生产的地位作用、定义内涵和发展规律研究和分析安全生产各个要素之间的整体性、关联性和有机性,并进一步揭示安全生产与经济社会发展水平之间的内在联系和非对称抛物线的发展规律,从而为认识安全生产的发展优化提供了定量的模型。探讨安全生产发展总体系各相关子体系和安全良性循环的科技子体系(简称科技子体系),并分解安全生产的科技子体系各阶段和各环节及其关键科技问题,为安全生产的安全科技的良性循环提供思路。对安全生产的管理工作者和安全生产的科技工作者有一定的参考价值。
  • 陈蕴博;岳丽杰
    . 2007, 43(1): 19-24.
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    在综述现代机械工程材料选择方法最新研究进展的基础上,通过列举现代选材方法在工程中的具体应用实例,概述了选择工程材料时应考虑的因素,并对不同选材方法及其特点进行综合评价和优化。提出采用构件的失效抗力指标进行选材的方法,变革选材的传统习惯,使选材向科学化和量值化转变,具有重要的实用价值。此外,结合建立机械工程材料共享数据库平台和专家咨询系统的研究实践,指明材料数据库及专家咨询系统在选材方面的作用和效益,可为用户快速、全面地查找材料信息提供帮助。
  • 陈予恕
    . 2007, 43(1): 25-34.
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    系统地介绍故障诊断的动力学原理,重点是机械故障诊断的非线性动力学原理。将机械装备分为可建模系统和不可建模系统。对可建模系统,基于分岔理论的故障机理分析,可对某些疑难振动故障的机理、控制和预测提供指导,以旋转机械为例,介绍建模方法。对不可建模系统,根据混沌动力学理论,应用实测振动数据可对系统进行相空间重构,根据表征能量分布的奇异谱的谱型可判断故障发生的根源。通过介绍,希望引起更多学者的注意和参与,相信这个研究方向对复杂装备制造水平的全面提升和非线性动力学理论的发展都是有意义的。
  • 袁巨龙;王志伟;文东辉;吕冰海;戴勇
    . 2007, 43(1): 35-48.
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    超精密加工是获得高形状精度、表面精度和表面完整性的必要手段。精密光学、机械、电子系统中所用的先进陶瓷或光学玻璃元件通常需要非常高的形状精度和表面精度(如0.1 nm级表面粗糙度)及较小的加工变质层。掌握超精密加工过程中材料去除规律和损伤层特性对提高加工的稳定性与经济性十分重要。对超精密加工中的超精密切削、超精密磨削和超精密研磨抛光技术进行综述,重点介绍各种典型加工方法及其材料去除机理。从加工精度和加工效率角度对上述几类超精密加工方法进行比较,介绍以实现高效精密加工为目的的半固着磨粒加工技术。对超精密加工的发展趋势进行预测。
  • 张之敬;金鑫;周敏
    . 2007, 43(1): 49-61.
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    以中间尺度的微小型构件为目标,以传统制造技术为基础,提出精密微小型制造技术概念和主要内涵。提出并实现了高转速数控精密微小型车铣复合加工技术,研究在微小型车铣复合加工中心上进行微小型零件完整性加工的工艺技术及特性。针对超薄、异型微小型金属构件的制造,提出大功率高频群脉冲电化学微小型制造方法和工艺。提出并初步研究基于制造特征仿真的相关理论和建模方法,介绍应用实例。提出基于工艺匹配原则的计算机显微检测技术,介绍关键技术研究进展。
  • 陈学东;范志超;陈凌;蒋家羚;杨铁成
    . 2007, 43(1): 62-68.
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    对疲劳蠕变交互作用寿命预测方法进行简单回顾,并分别介绍从能量耗竭、韧性耗竭、延性耗竭角度提出的三种应力控制疲劳蠕变寿命预测方法。通过文献试验数据和1.25Cr0.5Mo钢520 ℃应力控制、梯形波加载试验数据对上述三种模型的优缺点和适用范围进行评价。三种方法的预测精度都大大高于传统的频率分离法和应变能频率分离法;能量模型对应力应变控制模式都适用,延性耗竭模型预测精度最高,平均应变速率模型形式最简单,适用于应力控制下纯蠕变、纯疲劳或疲劳蠕变交互作用下的各种失效组合模式,拓宽了Monkman-Grant经验关系式的应用范围,因此具有重要的工程应用价值和应用前景。最后阐述平均应变速率模型的应用步骤。
  • 赵新兵;谢健
    . 2007, 43(1): 69-76.
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    以电动汽车和电动工具为代表的移动机械产品的快速发展,使锂离子电池的市场增长模式从便携式电子产品应用驱动逐步转向移动机械产品应用驱动。应对电动汽车和电动工具等对大容量、长寿命锂离子电池的需求,具有原料成本低、循环稳定性高、安全性能好的橄榄石型磷酸铁锂(LiFePO4)是一种理想的锂离子电池正极材料。综述了LiFePO4正极材料的结构和性能特征以及近年来的应用概况。在总结LiFePO4正极材料合成制备技术发展的基础上,着重介绍和讨论了以三价铁为铁源、以高分子聚合物为碳源和还原剂的LiFePO4/C“原位碳包覆固相合成法”。研究表明,原位碳包覆固相合成法具有材料制备温度低、合成反应时间短、表面碳包覆膜均匀、磷酸铁锂颗粒长大速度易控及合成材料性能优良等优点。
  • 涂江平
    . 2007, 43(1): 77-82.
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    采用固—气相反应、反应沉淀和溶剂热诱导法实现了IF-MoS2、IF-WS2纳米粉体的宏观量制备。分别用化学共沉积方法在硬铝基体上制备Ni-P-(IF-WS2)复合镀层,磁控溅射和激光溅射技术在硬铝合金和钛合金基体上制备(Ni, Mo)/IF-(Mo, W)S2梯度纳米复合涂层和IF-(Mo, W)S2/ (Ni, Mo)-IF-(Mo, W)S2多层纳米复合涂层。用划痕仪、球—盘式摩擦仪评估纳米涂层的结合力及其在真空(10–2 Pa)和大气中的摩擦磨损性能。Ni-P-(IF-MoS2)化学复合镀层的硬度、摩擦因数和磨损率明显低于Ni-P化学镀层。梯度和多层复合结构有利于涂层与合金基体结合力的提高。(Ni, Mo)/ IF-(Mo, W)S2纳米梯度复合涂层和(Ni, Mo)-IF-(Mo, W)S2 / IF-(Mo, W)S2纳米多层复合涂层在不同环境下都有低的摩擦因数和磨损率。含无机类富勒烯(IF-)WS2或MoS2的纳米复合涂层具有优良的环境稳定性。
  • 谢义水
    . 2007, 43(1): 83-86.
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    防潮湿、防霉菌、防盐雾的三防设计是研制服役于海洋气候环境下的舰载电子设备的重要任务,产品研制时即应从材料应用、结构设计和工艺技术等诸方面进行系统性三防设计。正确、合理地应用耐蚀性好的金属材料和不长霉、耐老化的非金属材料是三防设计的基础。大多数的腐蚀都能通过合理的结构设计来避免,结构设计的合理性对设备的环境适应能力影响最大,是舰载电子设备三防设计的关键。恰当地应用材料改性、表面镀涂、浸渍、灌封和绝缘处理等具有良好防护效果的工艺技术,进一步提高设备的三防能力。目前,覆膜技术仅能解决L波段低频段以下电路组件的三防问题,微波/毫米波电路组件应用环境密封和电磁屏蔽复合技术可有效杜绝普遍性的电化偶腐蚀的发生,保证了组件的恶劣气候环境适应性和在0.1~10 GHz工作频段内的屏蔽性能大于80 dB,且可满足3 m水深浸渍的防水要求。微组装了裸芯片等集成电路的毫米波收发组件则采用气密封装技术实现其三防设计,氦质谱检测漏率符合小于1×10–8 Pa·m3/s的国军标要求,有效地保证了电路组件的可靠性。
  • 祁卓娅;王建正;韩新民
    . 2007, 43(1): 87-94.
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    首先分析研究现有的具有代表性的几种模块划分原则,在此基础上提出划分原则的四个评价指标。通过对现有几种典型划分原则的比较总结,提出一种三维维系下的模块划分原则。接着,对现有几种典型的模块划分方法进行分类分析,并对其进行优劣分析和比较。在此基础上提出模块柔性划分方法,尤其强调该柔性方法中与工程实践相结合的部分——已有产品族模块化改造,并分别以流程框架图的形式阐述上述模块划分方法的内容和步骤,进而明确划分模块的具体数学实现方法。结合工程实践,以起重机中的典型部件——“梁”为例,进行柔性划分方法的应用验证。
  • 李慧剑;申光宪;刘德义
    . 2007, 43(1): 95-99.
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    为揭示大型轧机油膜轴承等过盈量弹性结合锥套与辊颈粘结事故的产生机理,采用多极边界元法定量描述锥套与辊颈在液压胀形装配过程中的接触应力分布规律,发现锥套与辊颈装配就位时两端区域接触压力高度集中现象,其最大值超过辊颈屈服极限致使辊颈表面生成对应塑性变形的高应力区。通过过盈配合轴套与悬臂轴组成的旋转试验装置,对油膜轴承锥套与辊颈在轧制负荷下进行微动损伤模拟试验,证明辊颈与锥套随着轧辊转动存在相互微动现象,讨论轧制过程中锥套与辊颈两端高接触应力区域微动疲劳损伤导致两者发生粘结的机制。阐明等过盈量弹性结合锥套结构的不合理性,否定原有锥套淬火硬度低而导致粘结事故发生的观点。
  • 赵国涛;谭庆昌;李为
    . 2007, 43(1): 100-104.
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    研究利用磁场作用力传递直线往复运动的工作原理,并利用高性能稀土永磁材料构造一种实现传递直线往复运动的同轴式环形磁路结构。针对这种同轴式环形磁路结构,根据等效磁荷理论,研究磁场传递轴向作用力的计算问题,建立计算磁场传递轴向作用力的数学模型,并设计、制造一个试验台。利用这个试验台对同轴式环形磁路结构传递的轴向作用力进行测试分析,并对建立的计算磁场传递轴向作用力的数学模型进行检验。该数学模型确定磁场传递轴向作用力与磁性材料及磁路几何参数之间的关系。根据磁场传递轴向作用力的数学模型,通过数值计算,对磁环的轴向厚度,主、从动磁环的径向间隙,从动磁环的内径,主、从动磁环径向厚度比等参数对传递轴向作用力的影响进行敏度分析,结果表明减小主、从磁环间的径向间隙,可以有效地提高磁场传递轴向作用力的能力。
  • 崔志中;李涤尘;李济顺;段玉刚
    . 2007, 43(1): 105-109.
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    提出一种基于光固化快速成形技术的制造复杂形状碳化硅陶瓷构件的新工艺。设计制造构件的光固化原型,在真空炉中以20 ℃/min的升温速度加热到800 ℃,并保温30 min将其热解得到碳支架材料。利用热解/红外光谱联用分析仪分析光固化树脂热解过程中逸出气体的成分;用能谱和红外光谱分析热解残留物的元素成分和官能团,并用扫描电镜表征残留物的显微结构;用Archimedes法测定热解碳的气孔率。根据分析结果可以推定,热解过程为缩聚反应,在此过程中逸出小分子烷烃、CO2和醛类挥发分,残留物为多孔碳并含有少量氢和氧元素。碳支架的气孔率达到42%,随升温速度加快而增加。光固化原型的热解碳残留率为10%,碳支架的弯曲强度达到22 Mpa,可以满足后续渗硅工艺的要求。
  • 李辉平;赵国群;黄传真;牛山廷
    . 2007, 43(1): 110-115.
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    以平面应变问题气体淬火过程为研究对象,提出区域表面传热系数模型,根据此模型选择5个设计量进行5因子5水平中心复合试验设计。将设计的变量代入自行开发的淬火过程有限元分析软件进行计算,得到拟合变形程度、表面平均等效残余应力、平均表面硬度和表面硬度标准差的响应曲面公式。以变形程度、表面硬度和表面等效残余应力等为目标,建立多目标优化函数,并对多目标优化函数进行非线性优化。将优化结果代入淬火过程有限元模拟软件进行计算,并比较优化前后的数值。结果表明:用优化后的工艺参数进行淬火,可以提高零件的淬火质量,优化后各项指标均得到提高。
  • 孟繁忠;李启海;冯增铭
    . 2007, 43(1): 116-119.
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    在分析与计算新型Hy-Vo齿形链变节距特性的基础上,提出“当量边心距”的概念,指出“定位偏置角”的设计原则。在研究新型Hy-Vo齿形链、链轮、滚刀之间的啮合与滚切原理的基础上,建立三者之间主要参数的谐应关系,提出可用于指导新型Hy-Vo齿形链、链轮及其滚刀设计计算的解析表达式。试验研究表明,这种新的设计方法是切实可行的。
  • 姚红良;李鹤;李小彭;闻邦椿
    . 2007, 43(1): 120-124.
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    针对旋转机械中出现的大量局部故障现象,采用基于模型的故障诊断方法提取剩余振动量,利用模态扩展推测转子系统各节点瞬态振动,针对模型诊断中等效力出现的发散情况,提出通过最小二乘法利用挠曲线确定单一周期和准周期故障发生位置。提出利用瞬时能量判别瞬时故障力大小的方法,从而诊断出系统中故障严重程度。实现了仅利用少量传感器即可对转子系统进行精确故障位置和故障力大小的诊断。对转子系统的碰摩故障进行数值仿真,并在转子试验台进行试验验证本方法的正确性。
  • 肖伟;曾广武
    . 2007, 43(1): 125-128.
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    提出用波传播法(Wave propagation method, WPM)来研究一维声子晶体的禁带特性,并将该方法与平面波展开法(Plane wave expansion, PWE)进行比较,发现PWE随着波数的增加而逐渐收敛于WPM的结果。将WPM应用于一维二元和一维四元声子晶体禁带特性的计算中,在相同计算精度下WPM的计算时间大约为PWE的1/50和1/100。当考虑到粘弹性材料的频变特性时,WPM能直接得到声子晶体的禁带特性,在相同的计算精度下WPM的计算量大约要比经过迭代改进的PWE的计算量小两个数量级。
  • 张蔚波;牛军川;宋济平
    . 2007, 43(1): 129-132.
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    针对多子结构耦合和多扰源激励的情况,以无约束自由子结构为基础,推导建立能充分考虑振源子系统柔性并能处理多扰源之间耦合的导纳矩阵公式。据此对工程中的浮筏隔振系统,推导新型的“机组-上层隔振器-浮筏”复杂柔性振源子系统导纳公式,建立新型的适用性更广的浮筏隔振系统模型,并进行实例研究分析。结果显示,当浮筏和基础板的刚性较高时,整个系统的低频特性主要取决于刚体耦合系统模态特性,而在中高频区系统动态特性更多受浮筏和基础板柔性模态的影响;适当增加振源子系统的柔性,可有效减少输入系统及基础的功率流。研究表明,扩展出的模型可方便地分析各子系统性能参数对整个耦合系统功率流特性的影响,可适应工程中不同情况的需要。
  • 吕慎刚;蒋书运
    . 2007, 43(1): 133-138.
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    为解决电磁轴承系统建模不确定性问题,建立径向电磁轴承的鲁棒控制模型。提出以结构奇异值作为优化指标的m鲁棒控制器设计方法,通过引入虚拟不确定块将电磁轴承控制系统的鲁棒性能问题转化为广义系统的鲁棒稳定问题求解,兼顾系统的稳定鲁棒性和性能鲁棒性,减小设计的保守性。借助于Matlab仿真工具给出并比较电磁轴承控制系统不同情况下H¥控制和m控制的仿真波形。研究结果表明:在允许摄动范围内基于m综合的电磁轴承鲁棒控制对模型不确定性具有很好的动态特性、稳定鲁棒性和性能鲁棒性。
  • 张琳;钱红卫;俞秀民;宣益民
    . 2007, 43(1): 139-143.
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    针对换热设备的低效率和污垢沉积问题,研究开发具有强化传热和污垢在线清洗双重功效的旋转清洗扭带技术。提出旋转扭带强化传热的机理包括:① 换热管当量直径减少效应强化。② 近管壁区域流速加大效应强化。③ 螺旋线流动流速加大效应强化。④ 二次流流速增大效应强化。对旋转扭带的这些强化传热机理进行理论分析,建立湍流工况下强化传热的努塞尔数预测关联式。研究结果表明:当扭率大于等于10时,当量直径减小效应和近管壁区域流速加大效应是传热强化的主要控制机理;当扭率小于10时,螺旋线流动流速加大效应是强化传热主要控制机理。二次流流速加大效应对强化传热的贡献与其他三种机理相比相对较弱,只有在扭率小于等于1时,对强化传热的贡献份额才比较大。对内置旋转扭带换热管的努塞尔数预测值与试验值进行了比较,两者吻合较好。
  • 贾民平;杨建文
    . 2007, 43(1): 144-146.
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    分析滚动轴承出现故障后振动信号的特征,在给出滚动轴承冲击信号数学模型的基础上,指出滚动轴承故障为典型的非平稳信号,具有很宽的频带,用幅值谱难以获得故障特征。利用滚动轴承回转工作的特点,推导滚动轴承故障信号的循环平稳性,指出该故障信号为几乎周期平稳信号。简单介绍二阶循环统计量的解调特性,提出先对滚动轴承故障信号进行带通滤波,然后利用二阶循环统计量解调来进行故障特征识别。对工业现场故障数据的分析表明所提出方法的有效性。
  • 陈兵奎;王淑妍;蒋旭君;房婷婷;李朝阳
    . 2007, 43(1): 147-151.
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    为解决锥形摆线啮合副软齿面的切削加工和硬齿面的磨削加工,提出用指锥刀具/磨具直接形成零件轴向锥形,而零件断面摆线或圆弧齿通过展成方式形成的“指锥包络”切削/磨削加工方法。以锥形摆线轮的大端作为基准,推导锥形摆线轮和锥形圆弧内齿轮切削/磨削过程中的刀具/磨具中心轨迹方程。针对理论推导的刀具/磨具中心轨迹方程,运用Pro/Engineer软件,对啮合副零件的切削/磨削加工过程进行了运动仿真,验证理论推导的正确性和加工方法的可行性。在理论推导及加工仿真的基础上,进一步完成样机的试制。在ZC1066H三坐标测量机上,对样机的锥形啮合副零件进行加工精度测量,测得锥形摆线轮断面周节累积误差为0.035 mm,圆弧内齿轮断面周节累积误差为0.014 mm,测量结果表明该加工方法切实可行,且具有较高的精度。
  • 李力;邹兴龙
    . 2007, 43(1): 152-157.
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    针对深海矿产资源多金属结核采矿系统关键技术海底机器人在复杂阻尼耦合作用下左右履带极易打滑, 难以以预定行走速度自动跟踪预定开采路径的难题,利用ADAMS/hydraulics和Matlab/simulink软件,建立我国 1 000 m海底机器人行走液压系统仿真模型。在考虑随机打滑率干扰影响和深海信号采集延迟因素下,建立采用PID控制履带左右速度实现预定行走速度模型和采用模糊控制实现自动跟踪预定开采路径模型,将二者形成内外环联合控制。开发海底机器人在复杂阻尼耦合作用下以预定速度自动跟踪预定开采路径的控制模型和算法,实现ADAMS/hydraulics与Matlab/simulink联合仿真,完成海底机器人以不同预定速度自动跟踪不同预定开采路径的多种工况的仿真。仿真结果表明,海底机器人以预定速度自动跟踪预定开采路径的性能良好,满足我国深海多金属结核采矿系统的开采要求。
  • 郭凤;刘合;张劲
    . 2007, 43(1): 158-163.
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    在修井作业中钻杆被卡不是偶然的事,常常需要判断钻杆卡点位置。为了寻找判断卡点位置的理论依据,需要弄清楚钻杆在套管中的力学行为特征。在深达千米甚至数千米的油水井中,利用常规手段是难以描述出钻杆工作时的应力应变状态以及钻杆的变形形态。而利用有限元法有望模拟直井中钻杆在套管中的变形形态,并给出提升力与钻杆变形量的计算结果。现场施工工程师可以根据提升力与钻杆变形量之间的关系,判断出钻杆在井下的卡钻的位置,从而利用合理的手段和工具解决卡钻问题。研究目的就是要实现直井管柱的有限元模拟过程,并通过对有限元计算结果的分析,认识套管中修井钻杆的力学行为特征,为判断卡点位置提供分析依据。
  • 刘安民;彭程;刘吉兆;郭雪娥;KRUTH J P;VANHERCK P
    . 2007, 43(1): 164-169.
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    给出一种通过测量加工过程中的噪声来诊断高速铣削时颤振的方法。先测量环境噪声,然后测量加工噪声。理论分析和试验结果表明,如果加工噪声的主谐振频率接近其中一个环境噪声主谐振频率或者是齿频的整数倍,那么系统无颤振,否则有颤振。建立系统结构和铣削过程动力学特征参数的数学模型。根据测出的颤振频率,通过所建模型可解出系统的固有频率、阻尼比和过程参数,并计算出稳定极限曲线。试验证明,该方法能较好地预报高速铣削时的稳定加工区域。
  • 李文卓;刘加光;于云霞
    . 2007, 43(1): 170-175.
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    研制开发两台高精度、高性能,具有自主知识产权的微细电火花加工机床,并对微细电火花加工机床的几个特有关键技术进行了深入研究。基于压电陶瓷的宏微伺服进给系统能实现分辨率为3.42 nm的微进给,并且能实现振动式进给,以改善微细电火花加工的间隙状态,提高微细电火花的加工效率和加工质量。结合块电极反拷与线电极反拷的微细工具电极反拷系统,可高效高精度地现场制作微细电极,电极直径最小可达4 mm。基于多传感器信息融合技术的放电间隙状态监测技术,能很好地解决微细电火花加工间隙状态的监测与识别问题。RC脉冲电源不存在维持电压现象,这一最新发现为降低单脉冲放电能量难题提供一个新的解决途径,使得基于RC方法开发的超微能脉冲电源的单脉冲放电能量最小降至皮焦级,为微细电火花加工奠定了良好的基础。最后的微细电火花加工试验表明,所开发的微细电火花加工机床性能稳定,且加工质量良好,尤其适合加工孔径为50~200 mm的微细孔。
  • 谢桂芝;黄红武;黄含;盛晓敏;宓海青;熊万里
    . 2007, 43(1): 176-184.
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    针对如何提高工程陶瓷加工效率,改善陶瓷零件的表面质量这一问题,对氧化锆、氮化硅和氧化铝三种陶瓷材料进行高效深磨的试验研究。单位砂轮宽度磨除率达120 mm3/(mm·s),最大磨削深度为6 mm。在此试验的基础上,对不同砂轮线速度、磨削深度和工件进给速度对陶瓷材料的磨削表面状况、磨削力、比磨削能和去除方式的影响进行研究。结果表明:随着砂轮线速度增加,磨削深度减小,将导致最大未变形切削厚度减小,单位面积磨削力减小,比磨削能增加,磨削表面的塑性痕迹增加,脆性断裂痕迹减少。在陶瓷材料的高速超高速磨削中采用较大切深,能提高磨削效率且表面质量变化不大。
  • 朱晓明;王永章;富宏亚
    . 2007, 43(1): 185-190.
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    针对STEP-NC的数据模型和面向对象的编程特征,运用模块化软件设计思想,建立译码模块的四个功能子模块。① 输入子模块负责解析STEP-NC程序,设计专门的数据结构用来存储程序行实体信息。② 识别子模块识别加工程序中的各种实体,提出特定的识别顺序以保证识别准确度。③ 建模子模块根据实体类型,通过实体映射的方法建立相应的C++类库模型。④ 路径规划子模块根据模型参数规划加工路径,并给出其工作过程。路径规划涉及的一个复杂问题就是坐标转换。对STEP-NC标准中坐标的层次结构进行了归纳,对路径规划过程中的坐标参照原则进行了详细介绍。通过一个基于STEP-NC接口的三维铣削仿真系统的仿真试验,生成可视的刀具路径,证明路径规划的正确性。最后将译码模块移植到开放式数控系统中,通过实际的加工试验验证译码模块的有效性和正确性。
  • 李志农;郝伟;韩捷;褚福磊;吴昭同
    . 2007, 43(1): 191-195.
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    基于模型辨识的机械有效故障特征提取方法中输入信号难以确定,以及机械设备运行过程中具有信息量大、非平稳、特征重复再现性差的特点,结合非线性时序模型盲辨识和因子隐Markov模型,提出一种基于非线性时序模型盲辨识的特征提取的因子隐Markov模型识别方法,并应用到旋转机械升降速过程故障诊断中。同时还与基于Fourier变换、小波变换的特征提取的因子隐Markov模型识别方法进行比较,试验结果表明该方法是有效的。
  • 江亲瑜;李宝良;易风
    . 2007, 43(1): 196-201.
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    基于离散数学理论和计算机技术,用数值仿真方法,以曲柄滑块机构中的铰链摩擦副磨损状态为研究对象,针对光面磨损失效形式,建立同时考虑压力和温度影响时铰链机构的磨损数值仿真模型,提出具体的算法方案并编写了通用程序。引入位置矢量和磨损步长的概念,使连续的磨损过程离散化,并对铰链机构的运动规律做了动态跟踪。提出磨损概率寿命的概念,利用蒙特卡洛法,通过算例实现对铰链机构磨损概率寿命的可靠性计算,解决了零件磨损寿命的可靠性预测问题。结果表明:复杂的磨损过程可用数值法进行模拟仿真,从而摆脱传统的仅依赖试验的研究方法,通过一系列离散性准静态模型解决经典微积分数学方法无法解决的动态和非线性磨损问题,具有良好的工程应用前景。
  • 李斌;许庆彦;李旭东;柳百成
    . 2007, 43(1): 202-207.
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    为研究颗粒偏聚现象进而准确预测复合材料最终性能,在搅拌铸造法制备SiC颗粒增强Al-Si复合材料的试验基础上,对复合材料的微观组织进行数值模拟研究。建立常规凝固条件下相应的宏观传热、等轴枝晶形核、生长以及颗粒推移的二维计算模型,采用一种改进的CA(Cellular automaton)方法耦合有限差分法进行数值计算得到复合材料组织的形成过程。采用一种简便的颗粒均匀性定量分析方法从模拟和试验两个角度研究不同铸造方式、颗粒体积分数及冷却速度对复合材料微观组织以及颗粒分布的影响。模拟得到的复合材料颗粒分布及微观组织与试验结果吻合。
  • 张朝阳;朱荻;王明环
    . 2007, 43(1): 208-213.
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    根据电化学反应原理,探讨纳秒脉冲电化学加工的特点及其实现微细加工的机理。建立纳秒脉冲微细电化学加工的理论模型,并分析电解液浓度、加工间隙、脉冲参数和加工电压等因素对微细电解加工的影响作用。构建微细电化学加工系统,包括微细加工机床、纳秒脉冲电源、电解液循环系统、运动控制部分和加工检测部分。试验研究了超短脉冲的电压幅值和脉冲宽度对侧面加工间隙的影响,结果表明减小脉冲宽度和降低加工电压可以提高微细电解加工的精度。在自制的微细电化学机床上,实现工具电极和工件微结构的连续加工。将加工间隙控制在5 μm以内,加工出中间有20 μm×30 μm×30 μm棱台的微型腔和30 μm槽宽的十字形孔,分析加工起始点对成形精度的影响,并提出解决方法。试验证明纳秒脉冲微细电解加工可以很好地满足微机电系统(Micro e1ectro- mechanical system,MEMS)微器件的加工要求。
  • 赵学增;李洪波;褚巍;肖增文;李宁
    . 2007, 43(1): 214-218.
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    对目前线边缘粗糙度(Line edge roughness,LER)的研究进行了分类,区分线宽变化率、线的边缘粗糙度和侧墙(边缘)粗糙度的物理本质。重新给出一个LER定义,定义LER是由加工工艺和材料本身结构引起的刻线侧墙的表面形貌微观不规则程度,并分析给出定义的合理性。给出该定义和ITRS定义间的换算关系。结合刻线的加工过程主要发生在刻线的边缘表面,且该加工过程发生于深纳米尺度,给出一种基于原子尺度的LER计量模型,在该模型中分离了材料本质粗糙度。
  • 桂林;武小悦
    . 2007, 43(1): 219-224.
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    隐马尔可夫树(Hidden Markov tree,HMT)模型作为一种小波变换系数的统计模型,可以表示小波系数的统计相关性及非高斯性。由于离散小波变换(Discrete wavelet transform,DWT)不具有平移不变性,应用基于DWT的HMT模型进行机械状态诊断时容易出现误诊。为了获得平移不变性,提出一种基于二分树复小波变换(Dual-tree complex wavelet transform,DT CWT)的HMT模型。实例表明与使用基于DWT的HMT模型进行状态识别相比,使用基于DT CWT的HMT模型的状态识别率有显著提高。
  • 秦国梁;雷振;王旭友;林尚扬
    . 2007, 43(1): 225-228.
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    试验研究Nd:YAG激光+脉冲MAG电弧复合热源焊接过程中焊接参数对焊缝熔深的影响。研究结果表明,复合热源焊缝熔深随电弧功率和激光功率的增大而增大,随焊接速度的增大而减小,并且在相同参数下,复合热源焊缝熔深稍大于激光焊缝熔深而显著大于脉冲MAG焊缝熔深。对于不同焊接电流,光丝间距在0~3 mm内复合热源焊缝取得最大熔深,且取得最大熔深的光丝间距与焊接电流大小有关;复合热源焊缝熔深在离焦量为2 mm时取得最大值。试验结果分析表明,在激光+电弧复合热源焊接过程中激光功率不仅决定复合热源焊缝熔深,而且可以极大地提高焊接速度;MAG电弧也可提高Nd:YAG激光焊的热效率。
  • 杨苹;严珩铭;于文益
    . 2007, 43(1): 229-234.
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    设计和研制一种能连续测量谷物湿度的微波检测系统。提出利用微波谐振器的干扰特性测量谷物的湿度,并设计专用于谷物湿度检测的中心开通孔的微波谐振器。当谷物颗粒通过微波谐振器的中孔时,其质量和湿度都令谐振器的谐振频率产生偏移和功率衰减,谷物的质量和湿度两者所引起的谐振频率偏移和微波功率衰减是相对独立的,在同一湿度下谷物的质量仅仅与微波功率的衰减量有关。因此在得到谐振频率的偏移量和微波功率的衰减量后,就可以计算谷物的湿度。在大量试验的基础上,对试验数据进行模糊聚类,从而对微波谐振器的频偏和功率衰减特性进行建模,据此设计并研制了谷物湿度的微波连续检测系统。试验调试表明:该检测系统适宜于谷物的连续湿度检测,检测精度达到92%以上。