机械工程学报

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王益群;宁淑荣;刘建

. 2007, 43(12): 1-4.

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以热轧立辊为研究背景，针对其液压伺服系统存在的非线性、参数不确定性以及负载干扰等特点，基于模糊基函数网络提出一种自适应控制方法。首先将非线性系统线性化并将其作为已知系统，利用这部分已知的动态特性设计反馈控制使标称系统稳定。然后利用模糊基函数网络仅学习非线性系统不确定性的上界，将输出作为补偿控制器的参数，并在Lyapunov稳定意义下构造自适应控制器，该自适应控制器不仅确保了闭环系统的鲁棒性而且加快了跟踪误差的收敛速度。将该控制器应用于某热轧立辊电液位置伺服系统中进行仿真研究，结果表明，该控制器优于传统的PID控制器，可以取得较好的控制效果。

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超磁致伸缩薄膜悬臂梁的非线性变形分析及试验

贾振元;刘巍;张永顺;王福吉;郭东明

. 2007, 43(12): 5-11.

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将双层超磁致伸缩薄膜(Giant magnetostrictive thin film，GMF)悬臂梁的磁致伸缩作用等效为分布弯矩作用，以简化磁机耦合模型。在几何非线性弹性变形理论基础上，根据哈密顿原理推导出超磁致伸缩薄膜非线性变形的控制方程，并给出超磁致伸缩薄膜悬臂梁静态几何非线性变形模型、非线性主共振和超谐波共振响应模型。采用悬臂梁式超磁致伸缩双层膜(铽镝铁—聚酰亚胺—钐铁)进行变形特性的试验研究，发现超磁致伸缩双层膜表现出明显的几何非线性变形特征，悬臂梁端部位移量约为厚度的2/3；同时检测到悬臂梁的超谐波共振现象，前三阶超谐波共振的驱动效率与一阶主共振的驱动效率具有可比性。将所提出的静态非线性变形模型和振动响应模型分别与试验结果对比发现，两个模型可较好地说明双层超磁致伸缩薄膜的非线性变形特性，为有效地利用超磁致伸缩薄膜设计开发微驱动器和微传感器提供依据。

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液压缸运动的非线性动态特征

王林鸿;吴波;杜润生;杨叔子

. 2007, 43(12): 12-19.

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根据非线性动力学的观点，通过理论分析和试验验证，研究非线性弹簧力和非线性摩擦力对液压缸动态特性的作用。得出三种不同节流调速回路工况下液体弹簧刚度随位移变化规律，发现不同工况各自呈现出软弹簧特性或硬弹簧特性。提出非线性弹簧力作用可以用有阻尼的Duffing方程描述，非线性摩擦力作用可以用Van Der Pol方程描述，非线性弹簧力和非线性摩擦力耦合作用可以用Lienard方程描述。指出液压缸低速爬行原因是在特定工况下软弹簧特性引起的“跳跃现象”和非线性摩擦力引起的自激振动共同作用的结果。方程的解在不同工作条件下具有不同的形态，说明液压缸非线性动态特性复杂多变。

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随机载荷作用下的零件动态可靠性模型

王正;谢里阳;李兵

. 2007, 43(12): 20-25.

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运用顺序统计量和概率微分方程建立随机载荷作用下的零件动态可靠性模型，并研究零件可靠度和失效率随时间的变化规律。首先，分析随机载荷多次作用时零件的失效过程，从载荷作用的统计学意义出发，运用顺序统计量建立随机载荷多次作用时等效载荷的累积分布函数和概率密度函数。进一步，根据应力—强度干涉理论建立载荷多次作用下的零件可靠性模型。运用泊松随机过程描述载荷的作用过程，分别建立强度不退化和强度退化时的零件动态可靠性模型。研究表明，强度不退化或退化不明显时，零件的可靠度随时间逐渐降低，失效率随时间逐渐减小；考虑强度退化或强度退化明显时，零件的可靠度随时间逐渐降低且较为明显，失效率具有“浴盆”曲线的全部特征。

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旋风分离器内颗粒浓度分布特性的数值分析

薛晓虎;孙国刚;时铭显

. 2007, 43(12): 26-33.

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采用改进的雷诺应力模型和分散的颗粒随机轨道模型，并利用单元内颗粒源法对旋风分离器内的颗粒浓度分布进行数值模拟，与试验结果对比表明两者吻合较好，有较高的预报精度。数值模拟结果表明，旋风分离器外壁的颗粒浓度呈螺旋带状分布，且螺旋灰带以一定的频率上下窜动，在环形空间和灰斗的顶板下方存在顶灰环，且顶灰环不均匀，具有显著的非对称性；在分离空间下部排尘口附近有明显的颗粒返混，范围在排尘口上方约1.5 D (筒体直径)以内，排尘口上方的强旋流动对颗粒有显著的二次分离作用。讨论粒径(3～23 μm)、工作温度(20～ 1 000 ℃)、入口含尘浓度(0.03～10 kg/m3)和进气速度(12～30 m/s)对颗粒浓度分布特性的影响规律。

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3SPS-3PRS并联机构构型分岔特性

王玉新;李雨桐

. 2007, 43(12): 34-38.

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作为轴对称矢量喷管转向控制驱动机构的Gough-Stewart类并联机构，主要工作在奇异位置状态。在该位置，驱动平台能够获得一个绕其法线的自由转动，导致转向控制驱动机构的运动具有不确定性。为此，采用少自由度3SPS-3PRS并联机构限制该自由转动，通过对少自由度3SPS-3PRS并联机构的分岔特性研究发现，该并联机构存在尺度极限奇异位置，且输入参数的取值对由尺度极限奇异位置决定的并联机构的工作空间影响较大。对于给定的矢量状态要求，3SPS-3PRS并联机构的输入参数变化范围有可能超出由尺度极限奇异位置确定的工作空间，导致3PRS运动链产生较大的约束内应力，同时并联机构的工作空间跨越奇异位置使得动平台在通过奇异位置后的构型具有不确定性，因此该并联机构的运动奇异性问题依然存在。

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串列式双级轴流泵性能的数值模拟

王国玉;陈荣鑫;余志毅;刘淑艳;张志民

. 2007, 43(12): 39-45.

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为了揭示串列泵的内部流动机理及其能量特性，采用两个具有试验结果的轴流式叶轮和一新设计的导叶串联组成了一串列式轴流泵模型。应用Pro-E对该串列泵进行三维实体造型，用数值模拟的方法计算泵内的流场。数值计算采用NUMECA商业软件。在不同的工况条件下获得前后叶轮内部的速度矢量分布。基于流场计算结果，预测包括扬程、效率和轴功率在内的串列泵性能。将数值计算的结果与原叶轮的试验结果进行对比并与首级叶轮比较，串列轴流泵次级叶轮压力面和吸力面的速度具有较大的差值。与一般的轴流泵比较，串列式轴流泵具有比较宽的高效区，最优工况点向大流量区域偏移，其轴功率不再像普通轴流泵那样随流量的增加而减小。为了分析前后叶轮的相互作用，预测不同的后叶轮叶片偏转角条件下的串列泵性能，结果表明后叶轮的叶片偏转角对串列泵性能有重大的影响。

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热—机械载荷下梯度材料圆筒的应力分析

陈建钧;涂善东;轩福贞;王正东

. 2007, 43(12): 46-49.

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对梯度材料圆筒在内外压及非均布温度载荷作用下的应力状态进行理论分析。通过引入弹性梯度因子和温度梯度因子获得热—机械载荷下梯度材料圆筒的应力解析解，进而探讨弹性梯度因子和温度梯度因子对径向、周向和轴向应力分布的影响，为梯度材料圆筒的结构设计提供可靠的理论依据。计算结果表明，应力分量沿壁厚的分布随内外压比值的不同而不同，其中径向应力与坐标位置密切相关，与梯度因子关系不大。对于不同的梯度因子比，存在一最优值使得梯度圆筒内外壁面周向应力差值最小。与内壁处轴向应力相比，外壁处轴向应力对内外压比值的变化更为敏感，并且当弹性梯度因子与温度梯度因子比小于1时，轴向应力几乎不受梯度因子比值变化的影响；而当梯度因子比大于1时，轴向应力迅速减小，且外壁处的减小速度远大于内壁处的减小速度。

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动力锅炉燃烧反应系统的Exergy传递描述

项新耀;纪昆;成庆林

. 2007, 43(12): 50-54.

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基于对燃烧系统Exergy转换元和输Exergy元组成及传递结构的分析，建立燃烧系统通用Exergy传递模型。依据系统Exergy传递特点、Exergy转换和传递元的性质和作用，定义、设计Exergy转换强度、燃烧产物实际热Exergy与理论热Exergy比、容积产热Exergy强度三个基本评价准则，有效预热Exergy权重、无效预热Exergy权重和散热Exergy权重三个辅助评价准则。由基本准则和辅助准则组成的评价体系，可对燃烧系统中能量与能质的利用作出全面评价。综合应用Exergy传递模型和评价准则，即可对燃烧系统进行完整的Exergy传递动态描述。为了获得Exergy传递的定量描述，在建立燃烧系统能量平衡和Exergy平衡方程的基础上，提出常见稳态燃烧系统Exergy传递计算的基本方法，并以计算实例概述了燃烧温度、Exergy传递速率和评价准则的计算要点及结果。

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基于构形理论的体点问题

伍文君;陈林根;孙丰瑞

. 2007, 43(12): 55-58.

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基于构形理论对均匀内热源单点冷却的体点问题进行重新优化。沿用近似解法中“高导热通道上热流密度线性分布”的简化，采用常规方法而非近似解法中的等效导热系数法，对高导热通道的分布进行重新优化，得到与精确解法相一致的优化结果，从而证明了近似解法产生较大偏差的原因并不是高导热通道上热流密度线性分布的简化。按照等效前后最大温差相等的原则，对近似解法中提出的等效导热系数重新进行推导，推导出不同的等效导热系数。将该等效导热系数替代近似解法中的等效导热系数，得到与精确解法相一致的优化结果，从而证明了原等效导热系数并不等效，而这也正是近似解法产生偏差的原因。在澄清近似解法产生偏差原因的同时，找到一个既与精确解一致又相对简便的解法。

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干涉检验优化算法及其在车辆电磁制动器虚拟装配系统中的实现

江洪;侯剑波;丁家翔;周孔亢

. 2007, 43(12): 59-63.

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干涉检验是基于虚拟现实设计系统的关键技术，然而利用传统几何求交的方法进行干涉检验效率低、耗时长，已远不能满足实时精确干涉检验的要求。首先对比包围球、沿坐标轴的包围盒以及方向包围盒三种干涉检验优化方法，给出采用基于沿坐标轴的包围盒分解快速干涉检验方法的理论依据及算法的流程图。通过构建层次包围盒逐渐逼近几何实体，排除不可能发生干涉的部件，这样可大大减少干涉检验的运算量并提高算法效率。最后在基于三维软件Unigraphics(UG)开发的车辆电磁制动器虚拟装配系统中，实现了基于沿坐标轴的包围盒分解快速干涉检验的算法，使用该算法前后的对比试验可验证该算法的优越性。对比试验的结果证明，基于沿坐标轴的包围盒分解快速干涉检验算法能有效地减少复杂对象干涉检验的运算时间，具有广泛的应用前景。

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低雷诺数下涡街流量计线性度的试验

张涛;郑丹丹

. 2007, 43(12): 64-68.

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在DN25水流量标准装置上对装有梯形漩涡发生体的涡街流量计在低雷诺数下进行试验研究，利用数字信号处理方法(频谱分析方法)得到涡街脱落频率，较传统模拟信号处理方法在保证较好线性度的基础上，有效地扩展了测量下限。绘制雷诺数—仪表系数曲线，发现梯形发生体在低雷诺数下仪表系数K呈递减趋势，当Re>2 000时K趋于常数，这与圆柱发生体在低雷诺数时曲线递增的趋势截然相反。通过分析得知，管道内流速分布的影响、发生体形状的影响和流速与频率关系的影响是导致上述变化趋势的3个主要影响因素。

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电沉积Ni-W合金纳米晶镀层组织形貌与显微硬度

吴玉程;舒霞;李云;王文芳;黄新民;李广海;张立德

. 2007, 43(12): 69-73.

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采用X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、能谱分析(EDS)和扫描电镜(SEM)等方法研究电沉积Ni-W合金镀层。结果表明，镀层的晶粒尺寸在30 nm以内，为纳米晶镀层；电沉积过程中镀层首先在划痕和蚀坑边缘处优先沉积并生长，在优化的工艺条件下形成的镀层表面呈胞状紧密排列，显微组织均匀、致密，并且沉积态镀层的显微硬度一般都可达600 HV以上，经550 ℃热处理后，Ni-W合金镀层的显微硬度可增大到1 132.88 HV；优化的电沉积工艺参数为：钨酸钠(Na2WO4•2H2O)的浓度为30～50 g/L，电流密度为15 A/dm2，pH=7，温度为60～70 ℃。

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轴对称塑性变形区内一点流动方向的探索

张吉;何祝斌;苑世剑

. 2007, 43(12): 74-77.

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为研究塑性变形体中金属流动方向与局部应力场之间的关系，首先给出塑性变形中局部应力场的平均应力梯度的近似求解算法，并计算圆柱体镦粗、圆环镦粗和正挤压塑性区等典型轴对称应力场中各点的平均应力梯度方向。将应力场中各点的平均应力梯度方向和速度方向同时可视化，并对比统计二者的相似程度，结果显示在轴对称应力场中质点的流动方向与平均应力梯度方向大致保持一致。将变形区中各点的运动分解为刚体运动和相对运动(流动)两个分量，认为刚体运动主要由工具运动决定；在不考虑刚体运动的情况下，轴对称塑性变形区中的质点流动方向与附近区域的局部应力场在该点的平均应力梯度方向大致保持一致。

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沉淀硬化不锈钢FV520(B)的析出硬化及韧性

牛靖;董俊明;薛锦

. 2007, 43(12): 78-83.

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采用透射电镜试验、硬度试验和示波冲击试验等方法，研究时效对沉淀硬化不锈钢FV520(B)组织和性能的影响。结果表明，时效过程中，FV520(B)钢主要以富铜相ε-Cu析出为主。硬度在420 ℃时效时出现峰值，主要与组织中细小富铜相共格析出有关。随着时效温度增加，富铜相逐步脱溶长大，基体再结晶，使其硬化程度逐步降低。FV520(B)钢的韧性主要决定于冲击裂纹扩展功。时效组织对FV520(B)钢冲击裂纹萌生功影响较小，对裂纹扩展功有着较大的影响。420 ℃时效时FV520(B)钢韧性最差，而600 ℃时效时韧性最好。420、470 ℃时效状态下的冲击试样扩展区断口以解理形貌为主，而其他时效状态下为韧窝，但韧窝细节各不相同。

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鞋楦数字化加工中高精度放码算法

胡俊;邹玉鞋;姚振强

. 2007, 43(12): 84-87.

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鞋楦放码是鞋楦数字化加工的重要环节，决定了同系列不同尺寸鞋楦之间的相似度，最终关系到鞋楦生产质量。分析了传统机械靠模放码方法和鞋楦测头中心数据放码方法的原理，确定了放码误差的产生原因，由此提出一种高精度的鞋楦表面轮廓放码算法。该算法通过B样条偏置方法计算出鞋楦表面数据，由放码系数求得鞋楦放码后的极径增量，并通过矢量的旋转映射方法获得测点法矢方向的增量值，以得到精确的放码后鞋楦数据。仿真分析和实际应用验证了该方法的准确性。

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板料成形仿真中冲模速度的确定方法

胡玉梅;张健;邓兆祥;王勇

. 2007, 43(12): 88-92.

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从板料变形和能量角度研究汽车薄壳类板料深冲压成形的计算机仿真情况，以及冲模速度对计算时间、板料变形的影响，提出以板料动能占总能量的比值及板料减薄率的变化量为参考确定冲模速度的方法，这种确定方法可避免由惯性效应引起的网格畸变，同时还能极大地缩短汽车薄壳类板料深冲压成形仿真计算时间。对于宝钢ST16材料的深冲压成形仿真，在确保板料动能占总能量的比值小于19%，板料减薄率的变化量的相对误差小于3%时，尽可能提高冲模速度会极大地缩短仿真时间，同时可获得满足工程精度要求的仿真结果。将冲模速度的确定方法应用到某新车型油箱的深冲压成形仿真中，取得了良好的效果。

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基于模糊理论的刀具寿命可靠性

马春翔;王光斗;李涛;王伟方

. 2007, 43(12): 93-96.

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分析刀具寿命合理值的模糊性，把刀具寿命合理值视为模糊变量。根据可能性理论，给出表征刀具寿命合理值的模糊约束和可能性分布函数。在考虑刀具寿命合理值存在的模糊性时，刀具寿命的清晰允许区间应该变为模糊允许区间。基于模糊集定义表示刀具寿命模糊允许区间的隶属函数。根据模糊概率理论，提出刀具寿命可靠性的计算公式。实例计算表明，基于模糊概率理论计算出的刀具寿命可靠性能充分体现刀具的模糊工作状态，可避免和减少通常强制换刀具产生的经济损失。

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μ理论在柔顺力控制中的应用

赵慧;张辉;张尚盈;韩俊伟

. 2007, 43(12): 97-102.

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研究μ理论在柔顺力控制系统中的应用。为模拟空间对接强制校正阶段的推出和拉近过程，提出基于6自由度并联机器人位置内环的柔顺力控制策略。描述基于位置内环的柔顺力控制系统串级控制结构，阐述用经典控制策略实现柔顺力控制的方法。综合考虑参数变化、模型变动和外来干扰等不确定性，利用μ综合控制理论设计鲁棒力控制器。给出鲁棒力控制系统回路中加权函数的详细选取方法和鲁棒力控制器的设计过程。通过μ分析比较鲁棒力控制器和经典力控制器的鲁棒稳定性和鲁棒性能。通过鲁棒力控制器和经典力控制器进行柔顺力控制试验，结果表明了所设计鲁棒力控制器的有效性和优越性。

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双平行四杆型远程运动中心机构的设计

宗光华;裴旭;于靖军;毕树生;孙明磊

. 2007, 43(12): 103-108.

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双平行四杆型远程运动中心机构作为腕部结构广泛应用于微创手术辅助机器人中，可为手术工具提供一个相对固定的插入点。基于这个特点，通过型综合给出这类远程运动中心机构的10种可能构型。通过杆件的弯折可以合理地安排虚拟转动中心的位置，并为末端执行器和驱动电动机留出安装的空间。根据设计需求，使用6个参数完全确定机构连杆长度尺寸，并说明了这些参数的物理意义。分析受力和结构刚度用来决定杆件断面参数，使设计的机构体积小，重量轻。对整个机构进行驱动力矩估算以便选择合适的电动机，并指出对于一个双平行四杆型远程运动中心机构，可以使用一个配重使其平衡。最后给出应用实例说明了该机构的可行性和有效性。

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复杂参数曲面高精度刀具轨迹规划算法

王太勇;张志强;王涛;许爱芬;胡世广;赵丽

. 2007, 43(12): 109-113.

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在对等残余高度刀具轨迹规划算法加工参数曲面研究的基础上，提出带有误差补偿值的复杂参数曲面高精度刀具轨迹规划算法——高精度刀轨误差补偿算法。通过分析刀触点及与之相应的相邻路径上的粗、精刀位对应点间的关系，引入误差补偿值以提高精对应刀位点的求解精度，得到经过合理简化的误差补偿值表达式，并得出粗、精对应刀位点与理论刀位点的距离误差表达式。高精度刀轨误差补偿算法可以在满足插补运算实时性要求的前提下，使相邻轨迹上与刀触点相对应的刀位点的参数值计算精度得到极大提高，进而提高复杂参数曲面的加工刀具轨迹精度。以使用平底铣刀为例进行仿真加工，结果表明高精度刀轨误差补偿算法适合进行对复杂参数曲面的高精度加工。

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机车车辆动力性能的动态模拟

张卫华;黄丽湘;马启文;周文祥;鲜荣

. 2007, 43(12): 114-119.

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对实物试验、计算机仿真和混合模拟为基本形式的动态模拟技术进行分析，并列举各种动态模拟技术在铁路机车车辆研制过程中的应用。提出用滚轮代替钢轨，利用滚轮的上下和左右运动模拟轨道不平顺，采用滚轮差速模拟曲线，从而实现机车车辆运行的动态模拟。根据轨道不平顺的定义，给出线路状态和试验台滚轮的关系，给出机车车辆运行动态模拟试验台的设计方案。对西南交通大学牵引动力国家重点实验室的机车车辆整车滚动振动试验台的结构和功能进行系统介绍。根据机车车辆动力学性能——运动稳定性、运行平稳性和曲线通过性能的台架试验方法，通过台架试验和线路运行的理论分析，得到相应的试验误差，验证了机车车辆台架试验的可行性和合理性。

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径向电涡流阻尼器对柔性转子系统振动的控制

祝长生

. 2007, 43(12): 120-126.

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为了抑制转子系统的振动和研发高性能的转子系统振动主动控制执行元件，基于电涡流原理提出了一种新型的转子系统径向电涡流阻尼器，在一个带有双盘的柔性转子系统上详细地测量了不同磁场强度条件下径向电涡流阻尼器支撑的转子系统在非旋转状态下的传递函数、在恒定转速下的运动轨道以及在慢加速运行过程中的不平衡响应曲线，并进行了利用径向电涡流阻尼器对转子系统的振动进行分段和比例控制的有效性试验。结果表明了这种新型的径向电涡流阻尼器不仅具有结构简单、无需流体介质、无机械接触等特点，而且其动力特性还容易控制，在设计合理的条件下能够显著地减小转子系统的振动，是一种被动和主动兼备具有良好发展和应用前景的转子系统阻尼结构。

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柴油机空气系统降秩控制算法的应用范围

张科勋;李进;周明;李建秋;杨福源;欧阳明高

. 2007, 43(12): 127-132.

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发动机空气系统降秩控制算法中，过于苛刻的稳态点选取策略限制了该算法的使用范围，因此需改进稳态点选取策略，改进策略以最大化功率为优化目标。对改进策略所选取的新稳态点进行空气系统特性试验。结果表明，在新稳态点的线性化传递函数是降秩的，仍然适用降秩控制算法。为考察改进策略的控制效果，完成降秩控制器的设计，并通过试验与独立闭环控制进行对比。试验结果显示，瞬态控制过程中降秩控制算法明显优于独立闭环控制，达到了设计目标，说明选取稳态点的改进策略是成功的。

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影响超磁致伸缩执行器中逆效应性能的主要因素

唐志峰;吕福在;项占琴

. 2007, 43(12): 133-136.

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超磁致伸缩材料(GMM)是一种具有双向可逆换能效应(磁－机、机－磁)的新型功能材料，利用其逆效应在超磁致伸缩执行器(GMA)驱动过程中感知出传感信号，可实现自感知执行器。探讨超磁致伸缩逆效应的机理，设计一种试验方法，验证了超磁致伸缩执行器中的磁致伸缩逆效应。揭示预压应力、偏置磁场和激振力频率等因素对超磁致伸缩逆效应性能的影响规律，预压应力越大则逆效应性能越差，适当的偏置磁场可使逆效应性能显著增强，激振力频率越高，力感知灵敏度越高，但不成简单的正比关系。试验证明了GMA作力传感器有效性，提出一种分时结构的自感知GMA。

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基于自调整神经元的无人直升机航向控制方法

姜哲;赵新刚;韩建达;王越超

. 2007, 43(12): 137-143.

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直升机航向动力学包含输入非线性、时变参数和主－尾旋翼之间的强耦合，传统的比例积分微分(Proportional integral differential, PID)方法很难达到良好的控制性能。基于以上原因，通过把自调整神经元与滑模控制相结合，提出一种能够解决带有输入非线性的航向自适应控制方法。与常规自适应控制相比，用滑模条件代替误差函数作为目标函数，使控制器在保证闭环稳定性的同时，能够进一步使跟踪误差满足期望精度。证明了该方法的稳定性，针对实际模型直升机试验平台航向动力学模型的仿真结果，以及与传统PID方法的比较都表明了该方法的有效性。

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多指抓取的实时力优化算法

姜力;刘宏

. 2007, 43(12): 144-149.

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根据非线性摩擦约束与特定结构矩阵正定性之间的等价性，将多指抓取力规划问题描述为线性约束正定矩阵对应的平滑流形最优化问题，并且采用线性约束梯度流方法计算得到最优的抓取力。当手指数目较多时，高维描述矩阵限制了传统线性约束梯度流表达式的计算速度，为了解决该问题，基于力优化过程中描述矩阵的仿射约束特性，提出一种适合实时应用的基于抓取力矢量的线性约束梯度流算法。该算法取代描述矩阵，采用抓取力矢量表示线性约束梯度流，大大降低了线性约束梯度流表达式的维数和计算量。以摩擦点接触情况下的四指灵巧手为对象, 采用该算法进行抓取力计算，分析权重因子和步距因子对于计算结果和收敛速度的影响，证明该算法的正确性和实时性。

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二氧化碳制冷系统内啮合转子压缩机齿间受力特性

冯诗愚;高秀峰;刘卫华;李云;顾兆林;郁永章

. 2007, 43(12): 150-154.

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齿间受力特性直接影响到内啮合转子压缩机的可靠性和寿命，但目前还缺乏相关研究报道。在忽略齿间间隙和摩擦力后，建立合适的内外转子受力模型，引入线弹性理论，通过采用变形量的大小来关联各啮合点之间接触力的相对大小，从而可简化接触力的计算。模型着重对齿间接触力、接触力矩以及它们与气体力、支撑力和驱动力矩之间的关系进行分析。并以一1匹二氧化碳超临界制冷循环压缩机为例，对模型进行求解。计算结果表明，与气体力相比，该压缩机齿间接触力比较小，外转子受到的气体力矩完全由接触力矩平衡，而且该压缩机驱动力矩平稳，周期呈2/Z2变化。研究的结果对内啮合压缩机的设计有一定指导意义。

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自由曲面工件多点连续成形方法

李明哲;胡志清;蔡中义;龚学鹏

. 2007, 43(12): 155-159.

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为了实现自由曲面工件的高效率、低成本制造，分析与比较常用的柔性成形方法；从成形过程的连续性考虑，将柔性成形分为分段成形与连续成形；从变形区大小考虑，又划分为点成形、面成形与线成形等不同类型。比较不同成形方式的优点与缺点，指出自由曲面工件的高质量、高效率成形是亟待解决的技术难题。提出基于连续线成形方法的自由曲面工件高效、柔性成形思路；并提出采用多点调整式柔性辊的多点连续成形技术方案；探讨多点连续成形技术的基本原理、关键技术及主要特点。运用具有多个控制点的挠性轴设计出可弯曲、可调整的柔性辊，开发出多点卷板成形试验装置。多种三维曲面板类件的连续成形试验结果表明，多点连续成形技术能够解决自由曲面工件的高效加工难题。

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高速电主轴电动机—主轴系统的机电耦合动力学建模

孟杰;陈小安;合烨

. 2007, 43(12): 160-165.

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针对高速电主轴系统具有复杂机电系统的特点，提出对高速电主轴系统进行机电耦合分析的观点。提炼并归纳了高速电主轴系统中存在的多物理过程、多参数耦合现象，给出高速电主轴系统全局耦合关系的框图。通过分析高速电主轴电动机—主轴子系统的结构及其耦合情况，得到了该子系统的机电耦合关系框图，并建立其物理模型。基于机电系统分析动力学理论，采用变分原理法，应用拉格朗日方程建立电动机—主轴子系统的电压方程和机械运动方程，将两组方程联立得到与该子系统物理模型相对应的数学模型，导出子系统的动力学方程，为进一步研究高速电主轴系统的机电耦合动力学性能提供理论基础。

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微小型毛细泵环热控制系统及其制造技术

池勇;汤勇;陈锦昌;邓学雄;刘林;刘小康;万珍平

. 2007, 43(12): 166-170.

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针对当前微电子芯片高热流密度问题，设计一种微小型毛细泵吸环路(Capillary pumped loops，CPL)热控制系统。介绍制造该微小型CPL的方法：采用犁切—挤压成形微沟槽翅结构和刨削成形整体式翅片散热片，毛细吸液芯则采用商用多孔泡沫金属或丝网材料。该微小型CPL系统由蒸发器、冷凝器、蒸汽联管、液体联管以及液体工质组成。蒸发器中含有多尺度多维交错互通微沟槽翅强化沸腾结构，冷凝器为微沟槽翅结构与翅片散热片组成的复合结构，可有效提高系统蒸发冷凝效率。整个系统利用工质蒸发冷凝相变传热，通过毛细泵吸作用和蒸发气体压力保证循环，依靠饱和毛细芯对气体的阻碍作用保证工质的单向流动，无需机械泵和阀控制。

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6自由度3-UrRS并联机构的位置正解分析

高征;高峰

. 2007, 43(12): 171-177.

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机构的位置分析是求解机构的输入与输出构件直接的位置关系，是机构运动分析最基本的任务，也是机构速度、加速度、受力分析、误差分析、工作空间分析、动力分析和机构综合等的基础。在实际应用中，解正解问题意味着决定机器人末端执行器当前实际的位姿。基于此，提出一种新型3支链6自由度并联机构3-UrRS，采用球面2自由度五杆机构作为复合驱动装置。以机构上平台3个顶点之间的长度为约束条件，建立约束方程，研究该并联机构的正解的封闭解形式，得到一个16次方的一元多项式方程。以3-UrRS自身的机构特点建立约束方程，得出反解的封闭解形式。最后对该正反解的研究结果进行数值验证，正解的计算结果与反解的计算结果十分吻合，仅有微小误差，这是由计算的累积误差引起的。

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基于构型组合的空间探测机器人移动机构设计

尚建忠;罗自荣;张新访;范大鹏

. 2007, 43(12): 178-183.

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提出基于构型组合和构型创新的空间探测机器人移动机构设计方法。该方法将轮式空间探测机器人视为由轮系、悬架和车体三类子构型组合而成的多体系统。提出同构组合和异构组合两类设计模式，将空间探测机器人移动机构的创新设计归结为子构型获取和子构型组合，并对两类设计模式进行理论分析，建立计算模型。分析国内外经典空间探测机器人移动机构构型，设计两种轮系构型和两种悬架构型，通过构型提取和构型创新得到4种轮系构型、5种悬架构型和5种车体构型。以四轮、六轮和八轮空间探测机器人为研究对象，采用基于构型组合的设计方法，通过同构组合得到70种新型同构组合空间探测机器人移动机构，通过异构组合得到165种新型异构组合空间探测机器人移动机构。

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用李群李代数分析具有空间柔性变形杆件的机器人动力学

丁希仑;刘颖

. 2007, 43(12): 184-189.

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用李群李代数理论方法研究具有三维空间柔性变形杆件的机器人的动力学分析问题。首先用李群李代数法描述空间二柔性杆件机器人的运动学，然后给出空间柔性杆件微小段的质量密度和刚性密度，通过积分得到空间二柔性杆件的动能和势能。用Rayleigh-Ritz方法进一步研究柔性杆件动力学，并用MATHEMATICA软件仿真分析机器人末端点的空间变形和空间位置，与ANSYS/ADAMS联合仿真的结果进行对比，证明了建模方法的有效性。

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材料局部力学性能测试方法

乔及森;周清林;王志成;朱亮;陈剑虹;赵少俊

. 2007, 43(12): 190-193.

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采用穿孔剪切试验和有限元模拟相结合的方法对材料的局部性能进行研究，通过将修正模拟阻力曲线与试验数据相匹配，在模拟分析中利用迭代修正的方法反向推导出材料的本构关系。由此提出利用穿孔剪切试验间接获得材料拉伸力学性能的基本方法。研究中以典型的车用铝合金材料(5052H34和6063T5)及紫铜作为测试对象，对该材料表征方法的精确性进行验证。分析表明，穿孔剪切试验结合有限元反求迭代技术获得材料拉伸应力－应变曲线关系与拉伸试验数据对比最大误差不超过5%，结果较为准确。该方法适用于微区或局部材料的力学性能表征，可为后续接头梯度力学性能研究提供参考。

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微制造隔振平台振动的模糊广义预测控制

张春良;梅德庆;陈子辰

. 2007, 43(12): 194-202.

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采用主动隔振与被动隔振相结合的技术，建立以空气弹簧为被动隔振元件、超磁致伸缩致动器为主动隔振元件的微制造平台6自由度隔振系统及其结构模型。提出一种改进的自适应广义预测控制算法，并与模糊控制结合起来，应用于微制造平台的振动控制中，实现广义预测控制与模糊控制的优势互补。计算机仿真与试验结果表明，所设计的微制造平台模糊广义预测控制系统具有良好的鲁棒稳定性、抗干扰能力和时域性能，可在非常宽的频率范围内将由干扰所引起的微制造平台的振动在被动隔振的基础上减少80%左右，效果显著。

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制造网格资源服务Trust-QoS评估及其应用

胡业发;陶飞;周祖德

. 2007, 43(12): 203-211.

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为提高制造网格(Manufacturing grid, MGrid)系统中资源调度的成功率和有效性，减少用户选择最佳资源的时间，设计开发MGrid资源优选系统。针对当前MGrid资源管理和调度与资源服务信任相分离的缺陷，阐述资源服务信任QoS概念及其在整个MGrid资源管理和调度中的重要地位和作用，分析MGrid系统中资源供需双方在进行资源服务交易时存在的信任问题。在此基础上，建立包括域内和域间资源服务信任QoS评估的两层结构的MGrid资源服务信任评估模型，并给出该模型中资源服务信任评估具体量化算法、信任值的实时动态更新算法。对所提出的模型和算法进行试验验证，结果表明所提出的模型和算法能有效地提高MGrid系统中资源调度的成功率和有效性。

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改进的链码特征识别方法及在抽油系统阻尼系数辨识中的应用

刘柏希;刘宏昭;饶建华;原大宁

. 2007, 43(12): 212-216.

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针对现有的Freeman八方向链码码间距过大、采样必须为方格采样、编码过程需要人工干预的不足，提出一种新的链码方法，并利用该方法将封闭曲线链码化。根据封闭曲线的周期性，将其参数方程展成傅里叶级数，导出傅里叶系数与曲线链码之间的关系式。利用傅里叶系数计算封闭曲线的形状特征，建立以形状特征为参数的欧氏距离。通过改变抽油系统仿真程序中的粘滞阻尼系数和库仑摩擦因数，获得不同形状的仿真地面功图曲线。建立实测与仿真地面功图曲线形状特征间的欧氏距离，以该距离为优化目标函数，寻优得到使目标函数值满足给定误差的仿真功图曲线，该功图对应的一组阻尼系数和摩擦因数即为相应抽油系统的粘滞阻尼系数和库仑摩擦因数。以4口实测油井为例进行系统阻尼系数的辨识研究，结果表明了所提方法的正确性和有效性。

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采用模拟退火算法对皮米磁头进行形状优化

段传林;王玉娟;阮海林;陈云飞

. 2007, 43(12): 217-221.

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采用优化设计方法优化一种皮米磁头的形状，能够降低磁头飞高，提高硬盘的存储密度及磁头的飞行稳定性。优化设计以磁头俯仰角和形状尺寸为约束，以磁头在磁盘半径方向内侧、中间、外侧稳定飞行时的飞行高度和侧倾角与优化目标值间的波动最小为优化目标建立优化模型，采用模拟退火算法对优化模型求解。优化结果表明，优化后磁头的飞浮高度可从7 nm降低到5 nm，而且磁头寻轨时磁头的稳态飞行波动得到明显改善，能够满足工程上对飞高的波动性要求。最后，比较了提高磁盘转速后初始磁头和优化磁头的稳态飞行特性，结果表明磁盘转速对优化结果有影响，改变磁盘转速建立新的优化模型可以得到适合新条件的优化磁头。

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柔性机器人系统碰撞动力学建模

华卫江;章定国

. 2007, 43(12): 222-228.

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讨论柔性机器人与其工作环境发生碰撞时的动力学建模问题。以空间链式柔性机器人为研究系统，该机器人由n杆n铰构成，柔性杆的变形用假设模态法表示。引入冲量势，运用拉格朗日方程推导出柔性机器人系统受外冲击的广义冲量－动量方程。结合碰撞恢复系数方程，进一步推导出两个柔性机器人系统发生碰撞的动力学方程。该方程中碰撞冲量和广义速度增量是解耦的，且适合于计算机程式求解。求解方程能得到因碰撞而产生的系统广义速度突变量和在碰撞点处的碰撞冲量。给出柔性机器人与其工作环境发生碰撞的算例，验证了所提出方法的有效性。

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涡流管内三维强旋流流场数值模拟

周少伟;姜任秋;宋福元;张鹏;王朋涛;陈跃进;高超

. 2007, 43(12): 229-234.

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根据流体在涡流管内流动的强旋流特点，建立涡流管内流体流动的三维物理模型，采用计算流体力学中Realizable –模型对涡流管内流动进行数值模拟，得到切向、轴向与径向流速的分布规律，并对涡流管内部流场的循环流特性进行详细分析。在此基础上，利用量纲一分析方法将数值结果与前人的实测结果加以比较，在一定程度上验证了模拟结果的精确性。数值结果表明，涡流管内的流体流动呈现出复杂的三维流动状态，从旋涡的角度来看，有准自由涡与准强制涡的组合运动；从轴向与切向运动的合成而言，有外旋流与内旋流之分；从径向与切向的综合流动分析，则有所谓的螺旋流存在；就径向与轴向运动的合成而言，则有循环涡流的存在；轴向流速包络面是内外旋气流的分界面，内外旋气流以循环涡流的形式通过轴向零速包络面不断进行传热传质交换。

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复杂钣金零件渐进成形方法

崔震;高霖;陆启建

. 2007, 43(12): 235-239.

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以复杂钣金零件－人面部模型零件为例，论述基于UG软件的建模及建模过程中应注意的问题、支撑模型的制作及其加工代码的生成、适用于渐进成形正成形过程的加工代码生成处理过程，给出加工代码的详细信息，成功加工出质量较高的人面部模型。人面部模型渐进成形试验结果表明，利用渐进成形正成形方法可以成形出形状复杂的钣金零件，生产小批量复杂零件可以节省时间与费用；UG生成的三轴数控加工代码需要通过处理才能应用于渐进成形正成形过程；复杂钣金件渐进成形过程中定位精度非常重要，定位精度高的零件厚度分布符合的规律，并可以成功成形出设计的零件，定位精度误差较大时零件厚度分布不均匀，成形工具头与板料的过度挤压侧板料厚度变薄急剧从而引起零件的过早破裂。

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弹塑性材料小裂纹扩展行为计算方法的研究与应用

虞岩贵　徐枫

. 2007, 43(12): 240-245.

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基于裂纹尺寸a像D那样也可以作为损伤变量的观点，借助于双向组合坐标系，就弹塑性材料的小裂纹扩展速率和寿命提出三种计算方法：单参数法、比值法和乘积法。同时还给出许多新计算方程，提供一个同各个常用材料参数有着函数关系的综合性材料常数、、和的新概念。这些常用参数有：疲劳强度系数、疲劳强度指数、疲劳延性系数、疲劳延性指数、平均应力、平均应变和临界加载时间等。应用汽车的一个零件进行实例计算，并对计算结果进行比较分析，这些计算方法对避免过多的疲劳试验，节省疲劳试验的时间、人力、资金及方便工程应用在某种程度上将有着实际意义。

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2007年, 第43卷, 第12期　
刊出日期：2007-12-15

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