机械工程学报

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丁玉成;刘红忠;卢秉恒;李涤尘

. 2007, 43(3): 1-7.

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通过分析集成电路制造工艺中的核心环节——光刻技术，采用机械微复形原理的压印光刻技术可避免传统光学光刻的光学衍射限制，能够对最小到6 nm特征尺寸的图形进行复制。通过研究压印光刻原理，详细分析对比热压印及常温压印的工艺特点、复形面积、模具结构和阻蚀胶固化过程等，揭示出常温压印更适用于多层套刻的图形制作。针对基于紫外光固化的常温压印光刻工艺在压印过程中的关键技术：阻蚀胶成膜控制、对准、套刻、精确加载、留膜厚度控制、阻蚀胶固化控制等进行深入研究，提出释放保形软压印工艺，能够实现基于常温软模具压印的大面积亚100 nm级特征尺寸图形的复制。最后，以SIL-I型分步式常温紫外光固化压印光刻机的研究为例，对其结构特性做出深入分析，估算出系统的精度等级；通过试验，对系统的压印复形精度做出评估。

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产品设计中的感性意象理论、技术与应用研究进展

罗仕鉴;潘云鹤

. 2007, 43(3): 8-13.

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感性意象是工业设计中的一种重要研究方法。通过对国内外相关文献的综述，论述产品设计中感性意象的有关概念，分析感性工学、意象尺度、基于用户知识与设计知识的设计研究等理论体系，探讨感性意象的研究方法、关键技术及其在工业设计中的应用。针对工业设计与信息技术的发展，提出感性意象的研究热点和发展趋势。

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被动式动力吸振技术研究进展

刘耀宗;郁殿龙;赵宏刚;温熙森

. 2007, 43(3): 14-21.

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综述被动式动力吸振技术的研究概况及其发展。根据结构特点和参数形式将动力吸振器分为单自由度型、组合型、多自由度型、连续参数型和非线性参数型等几种类型，针对其安装于不同主振系、在不同激励下的优化设计问题，总结归纳前人的相关研究成果，梳理当前的研究进展，并提炼今后的发展方向。目前用来抑制主振系单个振动模态的单自由度动力吸振器设计理论已经基本成熟，组合型动力吸振器的优化设计问题也得到了较充分的研究，多自由度型、连续型和非线性动力吸振器的设计和应用成为了研究热点。多自由度动力吸振器能够降低吸振代价，提高吸振效率，其结构设计、参数优化和工程应用等问题都有待进一步充分研究。非线性动力吸振器具有更丰富更复杂的动力学行为，有可能产生新现象、新效应，尤其值得更深入地研究。另外，附加多个吸振器后整个系统的动态响应分析方法也是值得关注的问题。

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迷宫密封－转子系统动力学特性的试验测量和数值模拟

王炜哲;刘应征;叶春;忻建华;陈汉平;荆建平;葛庆;袁鹰

. 2007, 43(3): 22-27.

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针对迷宫密封内作涡动旋转的转子承受腔室内周向不均匀压力，从而导致振动特性发生变化的问题，通过建立迷宫密封－转子试验台，对密封进出口压比分别为1.5、3.0、6.0和7.0下的密封腔室内气流流动和转子振动特性进行同步试验测量，并基于振荡流体力学原理进行数值计算分析。通过对定转速条件下的密封齿腔平均压力、脉动压力周向分布以及转子临界转速等的对比分析，表明迷宫密封内气流流动对转子临界转速影响明显，试验测量和数值计算结果比较吻合。

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制造协作组织形成过程不确定性任务性能参数的区间优化

郝京辉;李红军;孙树栋;沙全友

. 2007, 43(3): 28-36.

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针对制造协作组织形成过程中产品制造任务的优化问题，提出制造任务逆向优化过程模型，进一步形式化描述制造任务性能参数的逆向优化过程，构建任务性能参数优化的一般数学模型。针对不确定性制造任务性能参数，探讨不确定性制造任务性能参数的处理方法，建立逆向优化过程中区间矢量的距离模型，从而确定制造任务性能参数的区间优化模型。利用基于实数编码的遗传算法对区间优化模型进行求解，用实例验证优化方法与算法的有效性。

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矩形微流道内电渗流影响因素的数值模拟

张鹏;左春柽;周德义

. 2007, 43(3): 37-42.

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针对电渗泵的设计参数优化问题，建立电渗驱动流的数学模型，应用有限控制容积法对矩形流道断面上双电层场和速度场的耦合控制方程进行数值求解。详尽分析流道断面深宽比、流道当量直径、电解质溶液浓度和外加电场强度对电势、速度和流量的影响，并给出电渗流量和平均速度与影响因素之间的拟合公式。仿真结果表明：流量随流道深宽比的增大而减小，当流道深宽比为1时，流量最小；流量随流道当量直径的平方增加；平均速度与电解质溶液浓度和外加电场强度有关、与流道深宽比和当量直径的大小基本无关。

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求解磁头/磁盘超薄气膜润滑性能的有效有限差分算法

黄平;许兰贵;孟永钢;温诗铸

. 2007, 43(3): 43-49.

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首先给出超薄气膜润滑的基本方程。通过对方程的分析指出，在纳米尺度下工作的磁头/磁盘具有轴承数很大和剪切流项含有压力的两个特点。提出对剪切流项进行主元迭代求解可压缩气体雷诺方程的新计算方法。在推导出该方法所用的差分公式和误差分析公式基础上，利用这些公式对双轨和多轨两种磁头在5 nm和10 nm下工作压力分布进行计算。计算过程表明该方法对超薄条件下的气膜润滑计算是有效的，该方法能够有效解决大轴承数条件下容易出现失稳的现象，避免计算中数值振荡的发生，成功地将普通有限差分算法用于求解大轴承数的气体润滑数值计算中。计算结果的误差分析表明：该算法对大轴承数气体润滑问题的收敛十分有效，并具有编程简单、计算速度快等优点。

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基于泛函的涡旋型线共轭啮合理论

王立存;陈进;李世六;何景熙

. 2007, 43(3): 50-53.

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在涡旋压缩机涡旋型线设计研究中，针对单一涡旋型线受其固定数学模型固有特性的限制，并研究出通用涡旋型线的共轭啮合特征型线，分析平面曲线的啮合理论，研究共轭啮合型线的解析包络原理。对可取函数类基于泛函的涡旋型线的共轭啮合特性进行研究，建立基于泛函的涡旋型线的笛卡尔坐标表达式及其共轭型线的啮合条件，推导出基于泛函的涡旋型线的共轭啮合型线，动静涡旋型线特征几何中心距为r。根据通用涡旋型线的型线组合特性及级数系数收敛原则，给出具体算例，得到基于Matlab的涡旋型线及其共轭型线图形。基于泛函的涡旋型线共轭啮合研究为采用泛函理论的涡旋压型线研究提供了机会，拓宽了涡旋压缩机型线设计理论与方法研究的思路。

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基于灰色系统理论的方盒件拉深稳健设计

谢延敏;于沪平;陈军;阮雪榆

. 2007, 43(3): 54-59.

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利用灰色系统理论，以目标序列之间的关联度作为目标函数，将多目标优化转化为单目标优化问题。在板料成形的稳健设计中，通常需要满足多个目标，如不拉裂、不起皱、变形充分等质量要求，而且要满足响应波动减少的要求。对成形中可控因子进行试验设计，利用有限元分析软件获得拉深成形中各个目标对应的响应值。对计算获得的目标序列灰色关联度进行方差分析，得到各个因子各个水平对响应的影响程度，从而获得因子的最佳参数。最后利用最佳参数进行有限元分析，结果表明质量明显提高。研究表明，将灰色理论应用到板料拉深成形稳健设计中，取得较好的结果，说明该方法在多目标稳健设计中有很大的适用性。

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中碳钢疲劳试验的磁记忆检测

尹大伟;徐滨士;董世运;董丽虹

. 2007, 43(3): 60-65.

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金属磁记忆检测技术是无损检测领域新兴的检测手段，由于其具有独特的检测理念，被期望能够在铁磁性金属构件早期损伤阶段即进行准确的无损检验工作，但是该技术仍处于发展初期，需要开展大量基础性研究工作来探究其机理和应用范围。通过不同加载方式的疲劳试验，研究疲劳载荷作用下中碳45钢试件磁记忆信号的变化情况。研究表明：指定疲劳方式下试件磁记忆信号随疲劳循环次数增加呈现规律性变化；磁记忆检测高载疲劳损伤的能力优于低载疲劳损伤，对含缺陷试件疲劳损伤的判别强于无缺陷试件。分析磁记忆现象的成因,认为疲劳作用促使试件受载薄弱区域位错应力场形成和成长，使该区域磁畴分布明显异于正常区域,进而以特殊磁信号形式表现出来。试验表明：磁记忆检测技术有助于评判金属材料的损伤情况，但评判的准确性会受到加载条件和试件形貌等多种因素的影响。

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整车非线性系统的输入输出解耦及解耦比例微分控制

陈无畏;徐娟;胡芳;刘俊;姜武华

. 2007, 43(3): 64-70.

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根据非线性解耦控制理论设计出解耦控制器，以消除装有主动悬架(ASS)和电动助力转向(EPS)的集成控制器中控制通道的耦合和路面不平度的干扰。为进一步减少响应时间和跟踪误差并降低超调量，在解耦控制器的基础上，设计出动态响应较为理想的解耦比例微分(PD)控制器。仿真结果表明，基于解耦控制的ASS+EPS集成系统，与未集成的ASS或EPS系统相比，前者能更好地改善汽车动力学特性。此外，解耦PD控制与单独的解耦控制相比，在改善整车的行驶平顺性和操纵稳定性等方面效果也更为明显。为验证理论分析和仿真计算的正确性，进行实车道路试验，试验采用自行设计的ASS+EPS集成控制系统，试验结果与仿真计算结果基本吻合，进一步验证了所提方法是正确有效的。

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整体式空间3自由度精密定位平台的优化设计与试验

王华;张宪民

. 2007, 43(3): 66-71.

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根据柔顺薄板的弹性变形原理，设计一种整体式空间三自由度柔顺并联微动平台。分析该平台的输入耦合特性，对三种输入耦合形式对定位精度的影响进行讨论。基于有限元法，给出平台的刚度模型，对平台的结构尺寸进行优化设计, 并通过ANSYS仿真分析验证优化结果的正确性。在此基础上进一步建立平台的位置正解和位置逆解方程，对平台的定位精度进行试验研究，提出一种基于理论分析模型的试验修正方法，该方法能有效提高平台的定位精度，研究表明该平台具有亚微米级的定位精度。

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支持设计过程仿真的逻辑迭代结构模型及其仿真

郭峰;武建伟;潘双夏;冯培恩;江伟光

. 2007, 43(3): 72-77.

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针对现有设计结构矩阵不能完整地表达产品开发过程中存在的复杂信息迭代关系，从而造成基于该模型的开发过程仿真结果的不确定性大和开发过程时间的控制难、导致产品开发计划延误的缺陷，提出一种有利于表达产品开发过程中复杂信息迭代关系的逻辑迭代结构树模型，将过程中迭代间所具有的逻辑关联作为过程模型中的重要迭代规则，以改进传统模型中由于信息不完善而造成的过程仿真偏差；建立基于逻辑迭代结构树网的设计过程仿真模型，开发相应的设计过程仿真软件，并以摩托车制动器产品的开发过程仿真为例进行了验证。结果表明新方法能更加全面有效地表达影响产品开发进度的各种因素，减少传统方法中由于模型信息不完善产生的结果失真，进一步提高产品开发过程分析与评价的准确性，有利于提高企业产品开发计划的可实施性。

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曲率测量技术在微机电系统薄膜残余应力测量中的应用

虞益挺;苑伟政;乔大勇

. 2007, 43(3): 78-81.

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在比较曲率测量技术常用的Stoney公式及其修正式的基础上，利用有限元分析方法，建立薄膜/基底结构的有限元模型，给出一种薄膜残余应力的等效施加方法，从两个方面详细分析并对比这两个公式在微机电系统(Micro electromechanical systems，MEMS)薄膜残余应力测量中的检测精度。仿真及分析结果表明，修正后的Stoney公式在很大程度上提高薄膜残余应力的测量精度，使曲率测量技术的适用范围得到较大扩展。但是当薄膜厚度接近于基底厚度或结构处于大变形状态下，修正式的计算精度也将受到较大影响，此时可以采用有限元分析方法来获得临界状态值，以提高残余应力的检测精度。同时，通过有限元分析，证实曲率测量技术应用中存在的另一个问题，即曲率的空间分布不均匀性现象。

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高频纵向超声导波在埋于无限大介质中钢杆的传播特性

何存富;孙雅欣;王秀彦;张青;刘增华;吴斌

. 2007, 43(3): 82-88.

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从理论上分析高频纵向超声导波在埋于无限大介质中钢杆传播的特性。根据在杆状波导中传播的超声波具有频散现象及多模态特征，选择特定频率下的单音频信号激励超声导波，使其衰减最小，能传播较长距离；能量速度最大，最先到达，从而可与其他速度较慢的模态相区别。说明此频率下的纵向模态可用来对埋于介质中的钢杆进行检测。同时建立试验系统，对直径22 mm、长度1 m的埋于水泥中的钢杆进行检测，并对结果进行时频分析，试验结果与理论分析相吻合。

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用于机加工产品设计过程降低成本求解的知识表示方法

姜少飞;卢纯福;鲁聪达;杨礼康

. 2007, 43(3): 89-94.

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为解决由于评价对象的不确定性造成的无法有效应用降低成本知识的问题，针对机加工类产品降低成本知识进行分类，指出知识之间的相互嵌套关系。分析降低成本知识的特点，提出一种适用于降低成本求解过程的集成成本知识元－规则－框架(CKE-R-F)的混合知识表示方法，用产生式规则作为知识表示主体，内嵌框架定义和成本知识元用以表达知识内容之间的相互关系。建立降低成本知识库，实现知识的交互获取与知识库的维护功能，并将其应用于设计过程的降低成本求解过程中。

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新的粗糙表面弹塑性接触模型

赵永武;吕彦明;蒋建忠

. 2007, 43(3): 95-101.

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提出一种新型的粗糙表面弹塑性微观接触模型。该模型的建立基于接触力学理论和接触微凸体由弹性变形向弹塑性变形及最终向完全塑性变形的转化皆是连续和光滑的假设。研究单个微凸体在载荷逐渐增加时的变形规律，并重点推出弹塑性变形区间的接触方程。在此基础上应用概率统计理论导出了粗糙表面的接触载荷、平均分离和实际接触面积之间的数学关系式。在不同的塑性指数和载荷条件下，该模型与GW弹性模型和CEB弹塑性模型就实际接触面积和法向距离的预测结果进行了对比。结果表明，在同样塑性指数和载荷条件下比GW模型预测的实际接触面积大但法向距离小，且两者的差距随塑性指数和载荷的增加而增大。因此该模型的预测结果更加符合人们的试验观察和直觉，能够更加科学和合理地描述两个粗糙表面的微观和宏观接触状态。

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磁悬浮飞轮陀螺力学与控制原理

张剀;张小章;赵雷;赵鸿宾

. 2007, 43(3): 102-106.

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通过对磁悬浮飞轮陀螺力学进行研究，并分析电磁力对转子章动、进动特性的影响，将磁轴承电磁力对飞轮转子的作用分成四种基本支承成分，分别讨论它们对转子章动与进动稳定性的不同影响。控制器可通过调整四种基本成分在总的电磁力中的比重，改变转子章动、进动的阻尼特性，实现转子的高速稳定运行。基于这些分析，总结出磁悬浮飞轮控制器设计的基本原则。该原则为高速下磁悬浮飞轮转子系统控制器的设计指明方向。

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超声功率对引线键合强度的影响

王福亮;韩雷;钟掘

. 2007, 43(3): 107-111.

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采集键合试验的PZT驱动功率及对应键合点的剪切测试力数据，作为超声功率和引线键合强度的表征。试验中的键合力、温度和时间分别设置为4.7 N、室温和100 ms。在这种典型的工业工艺键合参数下，通过改变超声功率比(设定超声功率与最大可调功率之比)来改变超声功率，研究了超声功率对引线键合强度的影响规律。试验中超声功率比在15%～100%之间做了20种设置，共进行了20组1 000次键合试验。结果表明：超声功率小于3.5 W时，键合强度受超声功率的影响规律明显，即当超声功率小于1.0 W时，增加超声功率将增加键合强度，并减少剪切测试力为0的情况；大于1.6 W后则反之；而在1.0～1.6 W之间则可获得稳定可靠的键合强度，也就是在上述试验条件下的键合窗口；超声功率超过3.5 W后，规律不明显。此外，超声功率除受超声功率比这一可控因素影响外，还受基板质量不均匀、劈刀与铝丝间约束不确定等随机因素影响，超声引线键合是一个敏感的过程。

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面向实例推理的产品设计本体建模研究及应用

王生发;顾新建;郭剑锋;马军

. 2007, 43(3): 112-117.

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分析现有基于实例推理的产品设计系统，针对其缺乏对实例功能、行为等描述的缺点提出面向实例推理的产品设计本体模型，并利用本体技术建立基于实例推理的产品设计实例本体及产品设计实例本体模型。依照产品设计特点研究产品设计实例本体模型的重要性质，依据实例推理的产品设计给出基于本体的产品设计实例本体检索机制。在检索中利用本体模型的EDCOM数组，通过相似度算法进行匹配找出合适的产品设计实例，在本体模型库维护中给出本体模型的集成算法。最后以汽车零部件企业为实例，并利用本体技术开发了基于实例推理的产品设计原型系统，通过设计系统的产品设计要求、检索实例等功能模块实现了基于实例推理的产品设计。

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纳米金刚石薄膜的制备与应用

孙方宏;张志明;沈荷生;陈明;郭松寿

. 2007, 43(3): 118-122.

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采用偏压辅助增强热丝化学气相沉积法(Chemical vapor deposition, CVD)，以WC-Co硬质合金为衬底，采用控制沉积参数和添加惰性气体Ar等CVD新工艺，制备性能优良的纳米金刚石薄膜。进一步采用扫描电镜(Scanning electron microscopy, SEM)、原子力显微镜(Atomic force microscopy, AFM)、拉曼光谱(Raman spectroscopy)、X射线衍射(X-ray diffraction, XRD)和高分辨率透射电镜(High-resolution transmission electron microscopy, HR-TEM)分析了薄膜的纳米效应。研究结果表明：纳米涂层仍然是以金刚石结构为主的多晶体，它晶体颗粒较小(20～80 nm)，含有较多的晶界和sp2结构，涂层表面粗糙度Ra≤50 nm，表面平整光滑，有利于研磨抛光。在此基础上，提出纳米金刚石复合涂层制备新技术，开发研制出各种涂层拉拔模具，在实际生产线上进行了应用，取得了显著的效果。

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基于区间B样条小波有限元的转子裂纹定量识别

陈雪峰;向家伟;董洪波;何正嘉

. 2007, 43(3): 123-127.

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研究一种基于区间B样条小波有限元的转子横向裂纹定量识别方法。构造包含转动惯量影响的区间B样条小波Rayleigh梁单元，高精度求解裂纹转子前三阶固有频率，获得裂纹相对位置和相对深度作为变量的固有频率解曲面。然后将实测的裂纹转子前三阶固有频率作为裂纹识别问题的输入，利用三条等高线的交点定量识别出裂纹存在的相对位置和相对深度。数值仿真和试验研究结果表明，该方法鲁棒性强，单元数量少，辨识精度和效率高，为转子系统裂纹定量识别提供了新方法。

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结构参数对砂轮主轴系统动态性能的影响

罗筱英;唐进元

. 2007, 43(3): 128-134.

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以某数控螺旋锥齿轮磨齿机为研究对象，建立主轴系统的有限元模型，并进行模态分析和谐响应分析，得出特定工况及不同结构参数下主轴系统的较低阶固有频率、振型以及位移的幅频响应曲线和动柔度的Nyquist曲线，进一步分析支承跨距、支承刚度等结构参数对主轴系统固有特性的影响以及对其抗振性能的影响。分析过程中，运用APDL语言将磨齿机主轴系统的关键尺寸参数化，修改预置参数中的跨距后可重新生成新模型，从而使建模和求解的效率大大提高。研究表明，支承刚度对模态影响较大，刚度增加可使第一阶固有频率较大幅度地提升，支承跨距对模态的影响相对较小。要提高该数控螺旋锥齿轮磨齿机的加工精度及加工能力，应使支承刚度达到3 450 N/μm,同时将主轴系统支承跨距由原来的260 mm增大到300 mm。

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基于力密度方法的NURBS曲线和曲面变形框架

王青;柯映林;李江雄

. 2007, 43(3): 135-142.

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提出基于力密度方法的统一求解策略，实现NURBS曲线和曲面的精确变形。将控制网格类比为空间索网结构，分别建立外载荷变化最小、外载荷最小、杆阻尼长度最小和节点位移最小等四种表达不同几何和物理意义的最小化模型来驱动变形，并以控制顶点在变形前后的位移为变量，建立统一表达的目标函数方程，便于多个最小化模型组合使用，满足特定的变形需要。由于目标函数的二次性以及约束的线性化处理，优化问题可以通过Lagrange乘子法转化为线性问题进行求解。在计算中引入目标函数快速求解算法，使变形设计可以满足实时交互操作的需要。应用实例表明，该算法可以应用于细节特征设计和反求建模等复杂曲面造型。

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基于有限元法和神经网络技术的汽车碰撞事故再现

张晓云;金先龙;亓文果;侯心一

. 2007, 43(3): 143-147.

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为充分利用事故变形信息，提出采用有限元法和神经网络技术进行事故再现的方法。在该方法中，首先采用数字测量技术得到事故车辆变形关键点的测量值，采用有限元仿真技术得到此关键点的计算值。将事故发生前的车辆运动参数作为神经网络的输入数据，关键点变形量测量值与仿真计算值的偏差作为神经网络的输出数据，将汽车碰撞仿真结果作为网络训练样本，对训练完成的神经网络进行优化求解得到事故发生瞬间的车辆运动参数。应用此方法对一起车—障碍物碰撞事故案例进行再现分析,建立整车、障碍物及地面有限元模型，选取前纵梁及挡泥板上的11个定位孔与螺栓孔作为变形量测量的关键点，再现分析结果验证了该方法的有效性,为事故责任鉴定提供了科学依据。

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采用微型排水罩的药芯焊丝水下焊接焊缝自动跟踪系统

梁明;王国荣;钟继光

. 2007, 43(3): 148-153.

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针对水下焊接图像噪声大、清晰度差的特殊情况，设计并研制成功一套药芯焊丝水下焊接的视觉传感焊缝自动跟踪系统。该系统由视觉传感、图像预处理及偏差识别系统，控制系统和执行机构等组成。采用小波多尺度变换进行水下焊缝图像边缘提取，结果保留大多数的细节，得到有利于焊缝位置特征提取的预处理图像，在一种基于二值图像的焊缝中心位置识别算法计算后，得出焊缝偏差。在理论分析视觉传感焊缝自动跟踪系统模型的基础上，设计满足跟踪精度要求的规则自调整模糊算法。对影响跟踪系统精度的因素进行分析，并采用相应的措施以提高系统的精度。通过药芯焊丝湿法水下焊接焊缝自动跟踪试验表明，采用规则自调整模糊控制能够达到较高的焊缝跟踪精度。在斜线、折线和曲线三种不同形状待焊焊缝的跟踪试验中，系统都能满足药芯焊丝水下自动焊接的要求。经过改进微型排水罩，进行微型排水罩局部干法药芯焊丝水下焊接焊缝跟踪试验，采用规则自调整模糊控制，不仅得到满意的焊缝跟踪效果，还改善焊缝成形质量。

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圆筒形件拉深失稳及各因素影响分析

张志远;赵升吨;张永;王骥;袁建华

. 2007, 43(3): 154-159.

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对板料成形中圆筒形件拉深的破裂失稳及产生破裂失稳的临界压边力进行研究。由于凸、凹模圆角及其间隙的存在，圆筒形件拉深的筒壁区实际为凸、凹模圆角之间的公切线部分。根据Mises-Hill屈服函数及Tresca准则求出凸缘变形区、凹模圆角区和筒壁区的应力分布，得到危险断面处的应力表达式，从而求出不产生破裂失稳的临界压边力的解析表达式，并进一步分析获得拉深比、硬化指数、厚向异性系数、摩擦因数以及径向推力等因素对临界压边力的影响规律。采用液压压边与周缘加径向推力的拉深模具对08Al板料进行拉深试验，试验结果与理论计算结果具有很好的一致性。

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基于能量平衡的水稻谷粒脱粒损伤

李耀明;王显仁;徐立章

. 2007, 43(3): 160-164.

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脱粒损伤是影响水稻谷粒的储藏质量、整精米率及种子发芽率的重要原因之一。利用相对运动原理和碰撞理论，推导水稻谷粒和脱粒零件碰撞过程中的相对动能的变化。基于能量平衡原理和断裂力学理论，导出和脱粒零件碰撞中水稻谷粒损伤产生新表面的自由表面能。利用积分原理，计算脱粒损伤量及圆形、矩形断面脱粒零件在相同条件下对水稻谷粒损伤量的比例关系，分析影响脱粒损伤的因素，验证结论的正确性，在脱粒机械对谷粒的脱粒损伤研究方面提出了一条新思路。

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基于模糊多目标免疫算法的概念设计

陈光柱;肖兴明;李志蜀;程志红;翟雨生

. 2007, 43(3): 165-171.

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针对概念设计中方案设计的组合优化问题，如何避免组合爆炸、快速有效地产生一些可行方案的难题，提出多模糊集代数和定理以及模糊集比较定理，根据产品功能与功能载体、功能载体与功能载体之间的相互关系，利用模糊集理论建立了产品模糊矩阵和模糊多目标优化数学模型，并根据免疫细胞进化原理提出一种有效的多目标免疫优化算法。以带式输送机的传动方案设计为例进行验证，试验结果显示这种方法能够快速产生可行方案集，实现方案的自动化设计。

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图像质心算法的焊缝识别理论与试验研究

高向东;陈章兰;陈永平

. 2007, 43(3): 172-176.

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研究一种基于图像质心的焊缝识别新方法。根据焊接熔池视觉图像质心算法及视觉传感器工作原理，推导并建立焊接图像质心与焊接区温度及焊缝中心关系模型。通过焊接温度场的数值化，得到图像质心与焊缝中心关系模型在一定焊接参数条件下的数值解。采用数值仿真分析模型的影响因素，结果表明焊接电流、焊接速度和焊缝宽度对模型曲线影响最为显著。在分析质心与焊缝中心数值解变化趋势的基础上，得到质心偏差与焊缝偏差的经验表达式。在此基础上，对不同焊接参数条件下的模型曲线进行最小二乘拟合，建立质心偏差模型特征参数的样本空间。然后进行多元线性回归分析，确定出经验表达模型的特征参数，从而建立质心偏差关于焊接参数为变量的实用理论模型的函数表达式。焊接工艺试验表明，依据图像质心算法可以较好地识别焊缝中心位置。

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2自由度混合驱动机器实时在线误差补偿方法

王喆;张策

. 2007, 43(3): 177-181.

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针对混合驱动压力机的工作特点，研究混合驱动压力机的运动控制控制方法，以变结构控制策略为基础，提出基于逆运动学理论的混合驱动压力机运动控制实时在线误差补偿的运动控制方法，并进行仿真研究。开发混合驱动压力机运动控制实时在线误差补偿的运动控制软件，分别对混合驱动压力机试验机构无工作载荷和有工作载荷的工况进行试验研究，并对试验结果进行对比。试验结果表明，实时在线误差补偿运动控制理论对混合驱动机构的运动误差补偿是正确有效的，其运动控制的控制精度、快速响应和稳定性都能达到运动控制的要求。

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超声换能器过固有谐振区匹配理论

姜兴刚;张德远

. 2007, 43(3): 182-186.

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超声压电换能器是一个能量转换系统，在超声波振动加工中将超声波电源输出的电能转换为机械振动，由于超声压电换能器是一个容性负载，为保证超声电源输出的电能有效地转换为超声压电换能器的机械振动，需要在超声电源和超声压电换能器之间加一个适当大小的电感进行匹配，但超声压电换能器又是一个强非线性时变系统，在不同的工作频率下其阻抗特性以及机械振动特性差别显著，因此如何将超声压电换能器匹配在一个恰当的工作频率，是提高振动加工质量的关键。通过正确选取超声压电换能器的等效电路模型，并对由此推导出的阻抗圆进行深入分析、研究，可以得出：如将换能器工作频率匹配在大于其内部固有谐振频率的某一频段，可以使换能器振幅最大，振动波形质量也最好，是换能器的最佳工作频段，从而提出超声压电换能器“过固有谐振区”匹配理论。试验结果证明该理论正确。

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基于复杂网络的产品族结构建模及模块分析方法

樊蓓蓓;祁国宁

. 2007, 43(3): 187-192.

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将复杂网络理论应用于产品族结构建模中，提出产品族结构的零部件关系网络模型，零部件作为网络的节点，零部件之间的隶属关系作为网络的边，并在此基础上演化出产品族结构的模块关系网络模型。运用简单路径搜索等算法对各个节点的介数、次数和产品数等参数进行计算和统计。通过分析和比较这些参数，提出基于产品族结构网络模型的模块分类方法。在实例研究中，以某企业工业汽轮机产品族为例对上述方法进行验证。在分析网络模型相关参数的基础上，区分基本模块、必选模块和可选模块；寻找产品族中的关键模块并分析模块类型的转变是产品族演化的基础和关键。

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电传动履带车辆“驾驶员—综合控制器”在环的双侧驱动控制实时仿真

邹渊;孙逢春;张承宁

. 2007, 43(3): 193-198.

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为了在系统设计阶段及早验证控制方案可行性，把“驾驶员—综合控制器”纳入电传动履带车辆双侧驱动控制仿真闭环，建立双侧驱动电传动履带车辆及驱动系统模型。采用真实的驾驶员操纵设备和产品型综合控制器，不同控制策略使用不同CAN通讯协议匹配，被控对象及其外界环境通过数学模型在dSPACE中实时运算来模拟实现，构建包括CAN通讯在内的电传动履带车辆“驾驶员—综合控制器”在环双侧驱动控制实时仿真平台。基于该平台展开以驾驶员操作为输入的硬件在环仿真。仿真结果表明：该平台能进一步验证产品型综合控制器动力学控制算法代码，分析评估不同控制策略下车辆的机动性能。

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多股螺旋弹簧动态计算分析

闵建军;王时龙

. 2007, 43(3): 199-203.

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结合多股螺旋弹簧的静态设计方法，重点考虑动态性能要求，提出一种静态与动态相结合的设计模型。根据多股螺旋弹簧自身质量对运动的影响，推导弹簧虚拟质量的计算方法，并分析多股螺旋弹簧的动态特性，计算多股螺旋弹簧作为复进簧模型的运动规律。按照多股螺旋弹簧的振动位移特性，以多股螺旋弹簧动态工作过程的并圈作为边界条件进行动态设计计算。最后给出一个完整的动态设计计算实例，结果证明了所提出方法的有效性，从而为多股螺旋弹簧动态应用提供了设计依据。

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圆锥破碎机的多目标规划设计

黄冬明;武殿梁;范秀敏;姚福生

. 2007, 43(3): 204-211.

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为研制符合新型层压破碎工作原理的圆锥破碎机，基于总体平衡模型和散体物料运动学特性，提出圆锥破碎机破碎腔型分层研究模型和腔型优化设计新方法。提出破碎机生产率计算新方法和圆锥破碎机操作模型，建立破碎机腔型优化、生产率优化和破碎产品粒度分布优化的计算模型。研究分析基于层压破碎原理的破碎腔型、生产率和破碎产品粒度之间的相互耦合关系模型，建立圆锥破碎机的多目标规划模型，能够为自主研制开发新型、高效、节能的现代高能圆锥破碎机奠定理论基础。

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表面粗糙度模糊神经网络在线辨识模型

李晓梅;丁宁;朱喜林

. 2007, 43(3): 212-217.

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为解决零件加工中表面粗糙度在线检测困难这一问题，提出一种基于模糊神经网络的零件表面粗糙度在线辨识方法，并以外圆纵向磨削为例，建立表面粗糙度模糊神经网络在线辨识模型。首先研究前人建立的外圆纵向磨削零件表面粗糙度理论公式及经验公式，得出加工中的工件速度、砂轮速度、磨削深度和纵向进给量对零件表面粗糙度有直接影响，并进一步提出以在线测得的加工中工件与砂轮的速度比、磨削深度和纵向进给量作为零件表面粗糙度辨识模型的输入。由于加工过程极其复杂，无法建立加工中零件表面粗糙度与加工参数之间的精确数学模型，故将模糊神经网络引入建模过程中。同时，由于加工中零件表面粗糙度的对数与加工参数的对数存在线性关系，故模型中采用了T-S型模糊推理。此模型应用于实际磨削加工中，建模型精度可达97%，这进一步证明此在线辨识方法的可行性。

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新型错帖检测仪的设计

王跃宗;李德胜

. 2007, 43(3): 218-222.

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针对当前国内错帖检测仪仅依赖进口的实际现状，借助于Atmega128单片机和模糊模式识别原理研制出一种用于骑马联动装订机的新型错帖检测仪。该仪器实时检测文字、图形和图文等多类书帖中存在的错误书帖，同时通知装订机进行排废，具有与PC机通信的RS232接口。仪器内部固化一种基于模糊模式识别原理的检测算法，具有自适应和非自适应两种检测模式。试验说明，该仪器的测量精度约0.5%，具有较好的测量稳定性和准确性。

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液压驱动Stewart平台非线性自适应控制器设计

徐东光;董彦良;吴盛林;吴博;赵克定

. 2007, 43(3): 223-227.

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电液驱动Stewart平台具有高度非线性特性，且各个通道之间存在严重的负载交联耦合，影响了仿真模拟器运动的平滑性和逼真度。以往这种系统的控制器大都是以驱动分支作为被控对象进行设计的，忽略了各个通道之间负载交联耦合的影响，导致系统控制精度的降低，严重时甚至可能造成系统的不稳定。针对上述问题，提出以动平台为被控对象，根据动平台动力学方程设计一种基于加速度鲁棒观测器的非线性自适应控制器的方法，通过Lyapunov方法证明该控制算法具有渐进稳定性。试验表明提出的控制算法在提高平台控制精度和抑制通道间负载交联耦合方面的效果较理想。

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平衡轴力作用下K节点焊缝周围应力分布规律

邵永波

. 2007, 43(3): 228-234.

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首先建立了焊接K节点的有限元分析模型，计算了承受平衡轴力作用下的K型管节点在焊缝周围的应力分布情况。然后通过对420个K节点模型进行的参数分析，研究了表征K节点的几个主要几何参数对热点应力分布规律的影响。通过模型分析，发现在平衡轴力作用下K型管节点焊缝周围应力分布情况是要受几何参数影响的。在几何参数不同的情况下，热点应力的位置会在冠点和鞍点之间发生移动。由于热点应力处是疲劳裂纹出现的位置，因此K节点疲劳断裂过程是要受到几何参数影响的。

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逐层—反向压平坯料估计方法及其实现

郭玉琴;李富柱;何成文

. 2007, 43(3): 234-238.

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基于塑性力学中的扩孔成形理论，利用“分层”思想，提出一种“逐层—反向压平”坯料形状估计方法，用于对具有自由曲面的复杂覆盖件进行有效的坯料形状估计。该方法综合考虑材料的力学性能、加工硬化效应及材料在成形过程中的塑性变形情况对坯料形状的影响，采用断面线长展开法中的“基面”思想，用来确定坯料展开时的初始轮廓形状和位置，同时利用曲面在展开压平过程中相邻层之间的连续性，按“分层－压平－扩张－再分层”过程进行逐层展开，可有效减小计算量，提高展开效率。最后，通过实例展开计算结果与给定传统坯料形状在所用坯料面积、材料利用率、冲压试验结果方面的分析比较，验证所提出坯料估计方法的有效性与合理性。

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2007年, 第43卷, 第3期　
刊出日期：2007-03-15

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