机械工程学报

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陈海生;谭春青

. 2007, 43(2): 1-12.

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以叶轮机械内部流动研究方法为线索，分别从理论分析、试验测试和数值计算三个方面对国内外叶轮机械内部流动的研究进展和现状进行综述。首先概述叶轮机械内部流动损失的分类、定义和研究现状。然后分别从分离流动理论、涡动力学和叶轮机械流型三个层次介绍叶轮机械内部流动理论的发展；从平面叶栅、环形叶栅、动态试验和试验技术等方面回顾叶轮机械试验研究进展；从控制方程、数值方法、网格生成等方面综述叶轮机械数值计算研究方法、研究内容及成果等，并概括改善叶轮机械气动性能的方法和现状。最后对叶轮机械内部流动研究进行展望。结果表明，叶轮机械内部流动研究取得了巨大进展，有些研究成果已经应用到了设计工作中，但仍需对叶轮机械内部流动进行更深入的研究。

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双离合器式自动变速器控制系统的关键技术

吴光强;杨伟斌;秦大同

. 2007, 43(2): 13-21.

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从离合器起步时的动力学模型、离合器接合速度的控制策略及离合器执行机构的跟踪品质三个方面，总结双离合器式自动变速器(Dual clutch transmission，DCT)起步控制技术的发展现状，提出进一步优化DCT起步性能的途径。将目前的换挡规律分别归纳为基于经验、基于约束条件、智能修正和综合智能四种类型，总结各种换挡规律的应用现状，提出进一步完善综合智能换挡体系的方法。总结改善DCT换挡品质的研究成果，提出进一步提高换挡品质的方法。总结数字仿真在DCT研发中的应用现状，分析半实物仿真在DCT控制系统研发中的应用方法。

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基于智能物件的实时企业复杂事件处理机制

臧传真;范玉顺

. 2007, 43(2): 22-32.

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实时企业能够主动地提供及时、准确、详细的信息，这些信息除了业务系统产生的大量数据、智能物件(Smart Items)数据流以外，更主要的是隐藏在其背后的信息。目前缺少功能强大的机制和方法来获取和展现这些隐藏在背后的信息，而复杂事件处理(CEP)可提供有效的途径和方法。提出基于Smart Items的实时企业体系结构，给出事件基本概念、时间模型、层次模型的清晰定义；现有的事件聚合方法基本都是在事件类型级别上进行的，提出的事件实例操作符能够在实例级别上进行事件聚合，同时定义基本的事件类型操作符；提出语义空间的方法为事件聚合提供环境信息，并给出事件实例的使用策略、消耗策略以及老化策略来维护事件实例，特别是给出的事件实例分区方法能够提高事件聚合的效率。使用Colored Petri网检测复合事件具有很好的并行性和效率，给出相应的检测算法。在某制造企业的实际应用中证明该方法具有很好的效果。

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基于正交球面波源边界点法的声学灵敏度分析

张永斌;毕传兴;陈剑;陈心昭

. 2007, 43(2): 33-38.

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提出采用正交球面波源边界点法作为声学灵敏度算法，计算空间任意点的声学量关于设计变量的灵敏度，克服基于边界元的声灵敏度分析中所固有的各阶奇异积分和非唯一性问题，降低数值处理难度和工作量。提出近场声全息与声学灵敏度的组合分析方法，利用声全息重建出表面法向振速及其导数，然后再进行灵敏度分析，解决表面声学量获取困难的问题。数值仿真的结果充分证明该声学灵敏度分析方法的正确性和可行性。

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考虑状态模糊性时广义失效概率计算的线抽样方法

陈磊;吕震宙

. 2007, 43(2): 39-43.

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针对状态具有模糊性的广义可靠性分析问题，提出一种广义失效概率计算的线抽样方法。所提方法首先将广义失效概率的积分区域依据功能函数的取值离散化，在离散化的积分区域中极限状态函数对模糊失效域的隶属函数近似保持为常数，从而可以利用高效的线抽样方法求得广义失效概率。给出所提方法的实现步骤和原理，并用理论和工程算例证明所提方法的合理性与可行性。

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碰摩转子弯扭摆耦合振动非线性动力学特性

李永强;刘杰;刘宇;张大志;王薇

. 2007, 43(2): 44-49.

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为进一步提高旋转轴系的安全性，研究旋转轴系弯扭摆振动耦合振动问题。推导一般意义下，考虑陀螺力矩的单盘转子弯扭摆耦合振动非线性方程，基于该方程推出不平衡转子和碰摩转子的非线性弯扭摆耦合振动方程。应用数值方法研究碰摩转子弯扭摆耦合振动相应的复杂动力学行为，研究转子转速对碰摩转子弯扭摆耦合振动的分岔和混沌行为的影响，以及扭转振动和摆动振动对弯曲振动的影响。分析结果为转子的安全运行和弯扭摆耦合振动故障的判别提供了理论依据。

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复合型裂纹小范围屈服下裂尖塑性区统一解

张亚;强洪夫;杨月诚

. 2007, 43(2): 50-54.

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采用俞茂宏统一强度理论，推导Ⅰ、Ⅱ复合型裂纹在小范围屈服条件下裂尖塑性区尺寸的统一解析解。给出材料参数在不同拉压比、泊松比和中间主应力影响参数下的一族裂尖塑性区形状与大小的轨迹。讨论以上参数对裂尖塑性区变化的影响，其中拉压比对塑性区影响较大，导致塑性区在裂纹上下表面处不连续，和分别对应裂尖塑性区的上限、下限边界。同Tresca准则、Mises准则的解进行比较分析，已有解均是它的特例或线性逼近，该理论解具有理论的统一性和对不同材料的普适性。

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基于工作空间的球面5R并联机器人机构设计

张立杰;牛跃伟;李永泉;黄真

. 2007, 43(2): 55-59.

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研究球面2自由度2R串联机器人的可达工作空间，并对之进行分类。在此基础上研究球面2自由度5R并联机器人的理论工作空间形成原理，根据理论工作空间的形成条件建立该并联机器人的设计空间，设计空间内包含球面2自由度5R并联机器人机构的所有尺寸型。在设计空间内寻找理论工作空间形状发生变化的机构临界尺寸条件，这些条件将设计空间划分为不同的子区域，不同子区域所对应的球面2自由度5R并联机器人尺寸型机构具有不同形状的工作空间，从而在全部设计空间内对该机器人理论工作空间的形状进行详细分类。探讨该并联机器人机构的工作空间面积性能指标与杆件尺寸之间的关系，并在设计空间里绘制相应的工作空间面积性能图谱。工作空间形状和面积大小是进行机器人机构设计的重要参考依据。

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结构可靠度的显式迭代算法

钱云鹏;何恩山;陈凤熹;李良巧

. 2007, 43(2): 60-63.

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基于结构可靠性设计中的改进的一次二阶矩法，提出一种可靠度的显式迭代算法，该算法能够避免原有方法需要解方程计算可靠度指数β的缺点，具有简便的计算形式，利于编程实现。对于在可靠度计算中存在的无法等效为正态分布问题，提出一种近似解决方法。在此基础上，提出利用显式迭代算法和通用有限元软件计算结构可靠度的方法，且能够完全考虑材料、结构尺寸和载荷等随机因素的影响，而不必采用概率有限元法计算应力的统计特性。3个算例的结果验证了显式迭代算法的正确性。

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基于数学形态滤波的齿轮故障特征提取方法

章立军;杨德斌;徐金梧;陈志新

. 2007, 43(2): 71-75.

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针对齿轮故障特征的提取问题，提出一种根据信号形态特征对齿轮故障信号进行形态滤波的新方法。形态滤波是一种新的非线性滤波方式，可以有效地提取出信号的边缘轮廓以及信号的形状特征。对Lorenz信号进行不同结构元素的数学形态滤波处理，证实形态滤波对抑制信号噪声、保留信号非线性特征方面的作用。采用长度为齿轮冲击周期长度的0.6~0.8倍的扁平结构元素，对齿轮断齿故障振动信号进行形态闭运算处理，并对滤波后的信号进行频谱分析。结果表明，利用形态滤波可以从齿轮断齿信号中成功提取隐含在噪声中的冲击故障特征。

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恒热流加热条件下烧蚀过程的解

吴兆春;刘英学;苑安民

. 2007, 43(2): 76-80.

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对恒热流加热条件下物体表面的烧蚀过程进行近似理论分析计算。烧蚀过程中的烧蚀界面位置随时间移动，其位置未知且是解的一部份，在移动的界面上须满足能量平衡条件。将烧蚀过程分为物体的预热使加热表面达到熔解温度阶段和开始烧蚀阶段，分别对两阶段的温度场进行理论分析，利用移动界面上的能量平衡条件，建立烧蚀移动界面的运动控制方程。该方程是一阶非线性常微分方程，通过数值计算得到在不同热流条件下烧蚀界面的移动规律。利用该方程可方便地确定任意时刻的烧蚀进度，可为烧蚀过程的控制提供理论依据。

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双缸同步提升电液系统建模和控制

倪敬;项占琴;潘晓弘;吕福在

. 2007, 43(2): 81-86.

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以浙江大学研制的智能钢管捆成形系统为背景，针对电液提升系统的双缸同步运动问题，提出一种两级非线性控制算法。该控制器的外环级采用一个线性多输入多输出的鲁棒控制器，用于获得双缸运动同步控制所需的各缸期望负载压力；内环级采用两个基于扰动估计观测的单输入单输出液压缸非线性压力控制器，用于在有扰动情况下实现对每个提升缸期望负载压力的精确跟踪控制。实际的控制运行结果表明，该控制策略优于常规的PID控制，可以有效地实现双缸运动同步控制。

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压电双晶片型2自由度精密驱动器的动态特性

张宏壮;程光明;曾平;杨志刚

. 2007, 43(2): 87-91.

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研制以自由端带有集中质量的悬臂式压电双晶片为驱动单元的新型惯性冲击式2自由度精密驱动器。建立基于Karnopp摩擦模型的驱动器动力学模型，对驱动器动态特性进行仿真分析和试验对比研究。提出压电双晶片型惯性冲击式精密驱动器特定的定频调压驱动方法。仿真分析结果和试验结果吻合较好，表明该动力学模型符合驱动器的动态特性，可用于对压电双晶片型惯性冲击式2自由度精密驱动器的理论分析。

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基于扩展卡尔曼滤波算法的燃料电池车用锂离子动力电池荷电状态估计

戴海峰;魏学哲;孙泽昌

. 2007, 43(2): 92-95.

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针对燃料电池汽车用锂离子动力蓄电池建立一个简单物理模型和一个复杂物理模型，它们分别以不同等效电路来描述电池的动态特性，然后将这两个物理模型中各物理量和状态量之间的关系表达成离散化的状态空间方程。在此基础上，利用在燃料电池汽车实车运行过程中测得的包括电流、电压等数据，基于扩展卡尔曼滤波算法对锂离子动力电池的荷电状态进行估计，并对利用两种模型进行估计的结果进行比较分析。分析结果表明，基于电池等效电路模型的卡尔曼滤波电池荷电状态估计算法是有效的，并且电池模型对估计结果的影响较大，利用精确的电池模型容易达到较高的估计精度。

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基于微小型移动机器人的微操作系统

宋宇;郭伟;孙立宁

. 2007, 43(2): 96-103.

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提出一种新颖的基于宏/微双重驱动微小型移动机器人的微操作系统。机器人在宏运动状态下为典型的轮式机器人，在微运动状态下为尺蠖运动机器人。将集成微夹持器的微操作器安装在机器人移动定位平台上用于实现微操作任务。为了自动导航机器人完成微操作任务，设计外部智能视觉系统。视觉系统分为全局视觉与显微视觉两个子部分，机器人在全局视觉的导航控制下以宏运动状态实现大范围的粗定位，并使机器人微夹持器末端准确地进入显微镜视场。在显微视觉的导航控制下以微运动状态实现小范围、高精度的精定位，并完成微操作任务。试验表明，提出的基于微小型移动机器人的微操作系统能够成功地实现微小零件的夹取与装配。

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细分曲面的误差分析

吴剑煌;刘伟军;王天然

. 2007, 43(2): 104-109.

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针对细分控制网格与细分极限曲面的逼近度这一问题，基于细分控制网格的拓扑结构和细分模式的几何规则，提出一种细分曲面的误差估计方法并给出一个误差估计公式。利用该公式，根据给定的精度，可事先知道细分之后控制网格满足该精度的最少细分次数而不需要实际对一个模型细分。结合该误差估计方法，给出一种细分曲面数控加工刀具轨迹生成方法和一种用于直接在STL文件基础上提高精度的方法。试验结果表明这种误差估计方法的有效性。

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车用低压质子交换膜燃料电池电堆的半经验模型

卢兰光;欧阳明高

. 2007, 43(2): 110-114.

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首先介绍质子交换膜燃料电池建模的现状，然后结合车用情况采用半经验方法进行建模，主要从理论基础出发，简化电堆模型，从中推导出浓差项，提出浓差阻力的概念。根据车用低压电堆的工作条件，采用断电法来获取不同温度下电堆的欧姆损失，用线性拟合方法获得欧姆损失表达式。在保证其他操作条件不变的情况下，改变空气过量系数，通过比较电堆电压的变化情况，采用实数编码的遗传算法对试验数据进行拟合，获得浓差阻力系数的表达式。在获得欧姆、浓差损失的基础上，推导出电堆的活化损失表达式。最终获得车用低压质子交换膜燃料电池电堆的半经验模型，并采用建立的模型对20组不同温度和过量空气系数下的电堆输出电压进行计算，计算结果与实际测量值比较吻合，说明建模方法相当有效，模型精度达到系统优化和控制的要求。

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研磨加工层对高碳铬轴承钢超长寿命疲劳行为的影响

鲁连涛;盐泽和章;西野精一

. 2007, 43(2): 115-121.

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为了阐明磨石研磨加工层对高碳铬轴承钢JIS SUJ2超长寿命疲劳行为的影响，分别使用经砂纸研磨和电解研磨的砂漏形试样，在室温空气环境下进行旋转弯曲疲劳试验。砂纸研磨试样被除去部分磨石研磨层，电解研磨试样被除去了全部的磨石研磨层。结果表明，两种试样的S-N曲线由位于短寿命区的表面破坏模式和位于长寿命区的内部破坏模式的两条组成，表面破坏模式的S-N曲线受表面粗糙度和表面压缩残余应力的影响。内部破坏模式的S-N曲线不受表面条件的影响，是材料固有的特性。砂纸研磨试样表面破坏模式的疲劳极限最高，是电解研磨试样1.11倍和磨石研磨的1.20倍。表面压缩残余应力对表面破坏模式疲劳极限的影响可以用修正Goodman图表示。还讨论裂纹的萌生和扩展条件，推定超长寿命的疲劳极限。

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有限体积法在三维非稳态铝合金挤压过程模拟中的应用

娄淑梅;赵国群;王锐;吴向红

. 2007, 43(2): 122-126.

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研究基于Euler网格的有限体积法(Finite volume method, FVM)模拟三维大变形非稳态铝型材挤压过程的基本理论和关键技术，应用C语言编制程序求解速度场、温度场等物理场量，并利用运动界面追踪技术——流体体积(Volume of fluid，VOF)方法捕捉材料流动前沿。采用“移动的网格”处理计算区域边界的移动问题，实现对真实物理过程的数值模拟，并将模拟结果与比较成熟的商品化有限元软件DEFORM-3D的模拟结果进行对比，表明所建立的有限体积法模拟模型有效、可靠。结果对比表明，FVM模型的模拟结果更符合实际，证明有限体积法比有限元法更适合大变形挤压过程模拟。

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高精度STM.IPC-205BJ型原子力显微镜的设计

彭光含;杨学恒;辛洪政;刘济春;李旭

. 2007, 43(2): 127-131.

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在成功研制高精度IPC-205B型STM基础上对硬件设计和软件配备进行改进，研制开发了更高精度和应用更广的原子力显微镜。阐述该原子力显微镜的工作原理、组成及应用，详细介绍镜体的独特设计与控制过程、微悬臂的制作与工作过程。该样机采用简单适用的新型微悬臂，利用扫描隧道显微镜检测微悬臂的起伏，通过四维机械驱动和双压电陶瓷扫描，能够有效提高扫描精度、扩大扫描范围。该原子力显微镜的分辨力为：横向0.1 nm，纵向0.01 nm。给出该机型检测的几种样品的扫描图像。

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塑料优化分选设备风选运动特性分析和试验

杨先海;吕传毅

. 2007, 43(2): 132-135.

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提出对生活垃圾中回收价值高的废旧塑料进行优化分选的新工艺，研究塑料分选的工作机理，建立垃圾分选成分在分选设备中运动的数学模型。研究垃圾堆密度、气流速度、气流倾角、分选区高度与分选率的关系，确定了比较理想的参数取值范围。研制塑料分选试验台，并采集生活垃圾进行大量试验，验证了理论分析结果的合理性。确定塑料分选设备的结构参数和最佳运行参数为，水平送风时的最佳风速13～17 m/s，最佳气流倾斜角 14°，这些参数为塑料分选设备的设计和制造提供了理论支持，能使生活垃圾中的塑料分选率达到85%以上。

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新型的一步模拟法通用初始域求解方法

唐炳涛;赵震;陈军;阮雪榆

. 2007, 43(2): 136-140.

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比较目前在板料成形一步模拟法中常用到的初始域计算方法的特点，针对这些方法的缺点提出采用基于能量理论的空间网格映射法与反向变形法相结合的初始域计算方法。该算法可克服垂直投影法因零投映面积而不能迭代计算的问题，并能解决几何映射法需要寻找对称线、断面线展开法无法解决局部网格畸变的问题。复杂拉延件的实例中，通过对各种结合方案的比较得知：尽管它们获得的最终初始域是一致的，但Desbrun二次能量法及一致参数化法与反向变形法相结合的方案具有较高的稳定性和较好的计算效率，并能解决无法获取通用并高效的一步模拟法初始域求解问题。

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基于小波的钢液连铸下渣检测系统

谭大鹏;李培玉

. 2007, 43(2): 141-146.

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在对国内外钢液连铸下渣检测系统(SDS)技术进行调研和分析的基础上，提出一种基于小波分析的SDS实现方法。针对SDS的设计与实现特点，搭建以振动测量为基础的试验平台。通过对钢包到中间包保护浇注的过程及其支承结构的相关研究，建立保护浇注支承结构的振动动力学模型，并且考虑对钢液冲击力的变化及影响测振点振动的因素，利用基本小波处理方法对钢水振动信号进行初步分析，并通过小波包技术进行进一步的特征提取，最终实现对钢液状态的有效识别。试验证明：该方法实现成本较低，对现有生产设备改造较小，使用寿命长，下渣检出率可达95%以上。

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以水为介质阻尼孔气穴流动理论和试验研究

刘银水;杨友胜;朱玉泉;李壮云

. 2007, 43(2): 147-150.

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针对水的汽化压力高、容易发生气穴的特点，应用气穴模型理论对阻尼小孔中以水作为工作介质时的流动特性进行理论分析。在此基础上，用可视化方法对阻尼小孔中的气穴流动特性进行试验，研究阻尼孔中的气穴发生过程，分析阻尼孔内径和长径比对气穴的影响。研究结果表明阻尼孔的气穴首先在进口部位产生，并随着两端压差的增大向出口推移。大长径比的阻尼孔相对小长径比的阻尼孔而言不容易发生气穴。在相同长径比的情况下，孔径大的阻尼孔相对孔径小的阻尼孔更容易发生气穴。研究结果对阻尼小孔的选择设计具有一定的参考意义。

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q<1永磁直线同步电动机齿槽力波动的径向基神经网络预估器

邵波;曹志彤;徐月同

. 2007, 43(2): 151-155.

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永磁直线同步电动机(Permanent magnet linear synchronous motor，PMLSM)齿槽力是影响电动机性能的主要因素之一，特别是在高精度，低速情况下，问题尤为突出。根据q<1分数槽绕组PMLSM结构，采用有限元法计算齿槽力的影响，建立以径向基神经网络为基础的PMLSM齿槽力预估器，其学习算法首先采用快速模糊C均值算法(Accelerated fuzzy C-means，AFCM)对数据进行聚类，选取基函数传播因子，再由最小正交平方算法(Orthogonal least squares learning algorithm，OLSA)选取中心矢量，该预估器与带动量的BP网络(Back propagation neural network，BPNN)预估器相比较表明，能够在加快网络学习速度的前提下，保证精度，缩小网络规模，提高网络分类能力。试验结果表明，采用q<1分数槽绕组PMLSM能够有效地减小齿槽力的影响。预估器的建立，能够在设计阶段对PMLSM齿槽结构参数进行有效地预估，使得电动机在满足推力波动指标条件下，实现快速敏捷设计，提高PMLSM的整体设计水平。

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柴油醇的燃料性质和排放特性

许伯彦;张为宾;齐运亮;蔡少娌

. 2007, 43(2): 156-162.

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为解决柴油醇在应用中存在的相分离、十六烷值低下等问题，提出一种由中碳醇 + 低分子醚+高分子聚合物 + 有机硝酸酯构成的复合添加剂。结果表明：添加1%～2%容积百分比的复合添加剂后，柴油醇的溶解度明显提高；并且发动机的冷启动试验也表明加入复合添加剂后，柴油醇的着火性能已同于柴油的水平。由发动机台架试验还研究了柴油和不同乙醇掺合率的柴油醇给与发动机的燃料经济性、排气烟度和THC、CO、Nox气体排放的影响。结果表明：柴油醇以重量计的比油耗较柴油的相应地增加，但以能量计的有效热效率却较柴油的略有提高；各种乙醇掺合率下的排气烟度都大幅地降低；Nox排放浓度则随负荷增加而逐渐增大，但在高负荷工况时，随乙醇掺合率的增加，Nox排放浓度呈下降趋势。

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基于主动悬架系统车辆的道路友好性

严天一;刘大维;陈焕明;霍炜

. 2007, 43(2): 163-167.

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为分析悬架系统对车辆道路友好性的影响，设计出可提高道路友好性的主动悬架系统最优控制器，及可分析基于最优控制策略的主动悬架系统，以及被动悬架系统的道路友好性动态仿真模型，仿真分析得出车辆在两种典型的A、B级路面行驶时，基于最优控制策略的主动悬架系统及被动悬架系统车辆对路面造成的动载荷。利用动态载荷系数、动态载荷应力因子及95百分位综合四次幂力三种典型道路友好性评价指标对两种悬架系统的道路友好性进行分析比较。结果表明，采用动态载荷系数、动态载荷应力因子对悬架系统的道路友好性进行评价时，在A级路面上，主动悬架系统的道路友好性分别是被动悬架系统的1.5、1.6倍；在B级路面上主动悬架系统的道路友好性是被动悬架系统的1.5、2.5倍；采用95百分位综合四次幂力指标评价两种悬架系统的道路友好性时，在A级路面上，两种悬架系统的道路友好性相差无几；在B级路面上主动悬架系统的道路友好性比被动悬架系统提高2.5倍。因此，具有合理控制参数的基于最优控制策略的主动悬架系统可提高重型车辆的道路友好性。

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力隔振试验系统的结构设计和性能分析

裘揆;陈乐生;陈大跃

. 2007, 43(2): 168-172.

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力隔振试验系统是力隔振研究中最基本和必需的装备，从机理和传感器设置等方面都有别于现有的振动台。针对半主动力隔振研究的要求，研制了适用于单、双层力隔振控制的试验台和测量系统。设计并建立基于同步振动原理的机械机构和传感器体系；推导双电动机同步振动激励力的数学表达式；确定力传递率的测量理论和方法，并构建基于PC的传递率测量的软、硬件系统；分别测量单、双层力隔振试验台的无阻尼传递率，以及应用Lord公司RD-1005-3磁流变阻尼器后的小阻尼力和大阻尼力条件下的力传递率。试验结果表明，力隔振试验台的无阻尼传递率与理论传递率相吻合，而由于磁流变阻尼器的强非线性，小阻尼力和大阻尼力传递率和理论值相比具有明显的特异性。

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潜水电泵故障率分布的试验研究

杨懿;潘英俊;金成

. 2007, 43(2): 173-177.

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潜水电泵是量大面广的通用泵，对整机而言是可修复的。采用可维修的随机故障过程理论，通过大量的台架试验和现场试验，应用可靠性理论对试验数据进行统计分析，指出潜水电泵寿命分布的规律性，即潜水电泵在整个寿命期内，其故障分布函数为威布尔分布，在0～600 h期间，属于早期故障，600～3 200 h期间为偶然故障阶段，3 200 h以上为耗损故障期。潜水电泵经过充分磨合后，在偶然故障阶段，故障过程符合平稳的泊松过程，可用指数分布来描述其故障率。对于未经磨合的潜水电泵，其整个寿命期内的故障过程可用威布尔分布来描述。试验结果表明，提高潜水电泵寿命的关键是提高机械密封、保护器的质量水平。研究结果对潜水电泵的可靠性考核和可靠性设计具有重要的应用价值。

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面向大规模定制生产的e-制造单元目标层解分析优化规划模型

赵刚;江平宇

. 2007, 43(2): 178-185.

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e-制造单元规划是一个较为复杂的大型设计优化问题，全局优化性和算法复杂性的协调处理始终是解决该问题的重点和难点。通过深入分析e-制造单元的结构和特点，提出一种e-制造逻辑单元的双级式层次结构模型，并采用目标层解分析(ATC)方法建立一种e-制造逻辑单元协同规划模型以及相应的算法模型和解决方案。该模型针对大规模定制产品的制造问题，综合考虑各零件族在制造过程中的耦合关系，在零件聚类优化的基础上，实现e-制造单元的优化规划。通过深入细致的算法复杂度和收敛性分析，并结合具体的实例验证，论证该模型的合理性和有效性。

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基于力觉遥示教焊缝辨识信号数值滤波技术

刘立君;高洪明;张广军;吴林

. 2007, 43(2): 186-190.

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在基于力觉的遥示教过程中，为克服由于机器人的振动、焊缝表面粗糙不平和焊机电磁场干扰等因素造成焊缝的辨识力信号不稳，基于受力信号变化焊缝辨识模型分析，提出用卡尔曼滤波递推方法对焊缝辨识受力信号进行的滤波处理，建立焊缝受力信号滤波数学模型。通过模型的状态方程、观测方程、状态预报滤波、滤波增益矩阵和预报状态的协方差矩阵，完成对下一时刻受力信号准确预报。试验表明，卡尔曼滤波使焊缝受力信号状态估计的误差变小，增加焊缝辨识受力信号检测精度，进而可以提高遥控焊接遥示教焊缝辨识精度。

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单圈非重复性主轴回转精度评价

王建敏;戴一帆;李圣怡

. 2007, 43(2): 191-195.

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与工件圆度的误差评价相比，实现对不具有单圈重复性的主轴回转精度的评价较为困难。在分析主轴轴线定义及理想轴心可观测性的基础上，建立单圈非重复性主轴回转精度评价的数学模型，针对该数学模型，进行主轴回转误差的集合转换，使得转换后的集合能够适应于计算机处理的误差评价方法。然后利用极差极小化的原理，建立最小区域法的误差评定统一准则和作用表面的统一判别准则。利用这两个评判准则，可以顺利实现对主轴回转误差的最小区域法评价、最小外切圆法评价和最大内接圆法评价，从而提高单圈非重复性主轴回转误差的评价精度，同时也提高误差评价的效率。

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直喷式柴油发动机缸内三维温度场的计算与试验

刘永峰;张幽彤;秦建军;PETERS Nobert

. 2007, 43(2): 196-201.

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为计算直喷式柴油发动机缸内燃烧温度，提出利用理想混合比质量分数空间来计算缸内温度场。通过引入混合比质量分数基本概念，推导出各种组分与混合比质量分数的关系。通过引入小火焰的假设，分析典型非预混合小火焰结构，推导出绝热状况下缸内温度与混合比质量分数的关系。在理想混合比质量分数空间坐标系下建立新的温度输运方程，提供一种将湍流化学反应场和湍流运动场分离开的方法。经过一系列参数的输入，计算出缸内温度与扩散尺度速率关系，缸内温度与混合比质量分数关系以及缸内火焰温度分布，试验验证了计算结果。为计算直喷式柴油发动机缸内燃烧温度以及污染物成分提供新的计算方法。

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多工位薄板装配偏差流传递的状态空间模型

田兆青;来新民;林忠钦

. 2007, 43(2): 202-209.

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借鉴控制理论中的状态空间方法，研究多工位薄板装配过程中偏差流传递、变换和累积关系的状态空间模型。以零件偏差为状态矢量，夹具偏差为控制矢量，研究夹具偏差和零件偏差之间的对应关系以及零件在工位间转换过程中的重定位偏差，建立多工位装配过程偏差流传递的状态方程；以零件测量偏差为输出矢量，建立表征测点位置和数量的输出方程。最后通过实际零件的装配过程说明该模型的应用方法。

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电涡流传感器线圈阻抗计算方法

于亚婷;杜平安;李代生

. 2007, 43(2): 210-214.

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针对电涡流传感器的线圈阻抗值计算问题，提出理论计算法和有限元法两种方法。以厚度为δ的被测体(含磁性和非磁性导体)上方正对一圆柱型线圈为求解模型，根据传感器工作原理和电磁场理论导出线圈阻抗积分表达式，并将其转化为更易求解的级数表达形式，由MathematicTM计算线圈阻抗值。然后根据有限元建模理论建立传感器的有限元模型，通过仿真得到传感器磁力线分布和线圈阻抗值。最后比较两种方法得到的阻抗值，结果表明两种方法计算结果相符，其有效性和正确性得到相互验证。

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摩擦焊模块化测控系统实现

王笑川;徐晓菱

. 2007, 43(2): 215-218.

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设计基于P89C51RD2单片机的摩擦焊机压力及转速两个测控电路模块，实现对惯性摩擦焊过程关键参数压力及转速的闭环控制。摩擦焊机液压系统控制阀采用可控性较好的电液比例溢流阀，由压力传感器对实际压力进行检测，检测信号进入压力测控电路模块，经A/D转换、运算处理及D/A转换后输入电液比例溢流阀，以实现对摩擦焊接过程压力的连续调节。焊机主轴电动机驱动器采用调速性能较好的变频器，主轴转速由光电旋转编码器进行检测，其脉冲信号直接进入转速测控电路模块，经运算处理及D/A转换后输入变频器，实现调速控制，使焊机主轴电动机可按照焊接工艺的要求得到稳定、准确的转速。实际生产应用表明，压力及转速控制系统工作稳定、操作方便、运行效果良好。

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总应变－应变能区分法

胡绪腾;宋迎东

. 2007, 43(2): 219-224.

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借鉴HALFORD和SALTSMAN发展总应变－应变范围区分法(TS-SRP)的经验，基于应变能区分法(SEP)建立总应变－应变能区分法(TS-SEP)。类似于TS-SRP，TS-SEP同时反应了材料失效行为和流动行为两个方面的特征。通过材料循环流动行为的经验方程，建立弹性应变范围－寿命方程，然后与由SEP确定的非弹性应变范围－寿命方程相加，获得循环总应变范围与疲劳寿命之间的关系。寿命预测时，TS-SEP不需要区分非弹性应变分量，因此特别适应于非弹性变形较小的高强度、低延性材料，扩大了SEP的应用范围。通过Rene95和AF2-1DA两种镍基高温合金蠕变疲劳试验数据的初步验证，结果表明：TS-SEP比SEP具有更可靠的预测结果，对Rene95材料基本试验的预测精度有97.5%在2倍因子范围内，对AF2-1DA材料基本试验的预测结果全在2倍因子范围之内。对验证性试验，TS-SEP在四种方法(TS-SEP，TS-SRP，SEP和SRP)中具有最高的预测精度。

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厚板窄间隙多道埋弧焊温度和残余应力分布

朱政强;陈立功;徐济进;倪纯珍

. 2007, 43(2): 225-229.

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通过有限元数值模拟的方法，分析厚板窄间隙埋弧焊的温度分布，同时给出了厚板上、下表面和厚度方向上的残余应力分布曲线。通过热电偶构成的温度测量系统测得试板特定点上的温度分布，且在焊接完成冷却一段时间后利用盲孔法测量了试板上、下表面特定点上残余应力大小。有限元计算结果和试验测量结果吻合较好，证明了该有限元模型的合理性，为评价焊接接头性能提供了参考。特别是，在厚度方向上不便测量的残余应力分布曲线可以通过有限元数值模拟的方法获得，为实际考查厚板内部残余应力分布提供依据。对于两者结果有较大偏差的地方，分析该偏差出现的原因。

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散乱噪声点云的数据分割

吴世雄;王成勇

. 2007, 43(2): 230-233.

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提出基于边界曲线微分几何特征的新方法分割散乱噪声点云。改进TAUBIN方法以精确恢复散乱噪声数据的主曲率和主方向。通过分析散乱点在主方向的曲率变化，达到识别G1、G2连续边界点的目的。获得的边界点形成边界带，将点云分割为多块子区域。最后采用区域增长的方法提取各子区域。试验结果表明所提出的方法能够克服噪声影响，有效提取散乱噪声点云的G1、G2边界。对复杂曲面模型，该方法也能够直接获得较好的G2连续边界。

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焊接顺序对T形接头焊接残余应力场的影响

张利国;姬书得;方洪渊;刘雪松

. 2007, 43(2): 234-238.

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为了得到T形接头焊接顺序的优化方案，在确定合理的焊接热源形式以及建立有限元模型的基础上，利用单元死活技术从多道焊、分段焊与多层焊的角度对焊接顺序对T形接头焊接残余应力场的影响进行数值分析。对于多道焊来说，焊接残余拉应力出现在焊缝及其附近区域，且峰值出现在焊缝区域；相邻焊道之间采用首尾相接的方法得到的焊接残余拉应力峰值是最小的。对于分段焊来说，采用先焊两端后焊中间的方法不仅可以增加整个焊缝的焊接残余低应力区域；而且可以有效地降低先焊区域的焊接残余应力，降低效果与后焊焊段的焊接方向以及先焊焊段上的点到后焊焊段端部的距离有关。在多层焊的过程中，采用对称施焊的方法得到的焊接残余拉应力峰值是最小的。

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2007年, 第43卷, 第2期　
刊出日期：2007-02-15

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