机械工程学报

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胥光申;赵万华;卢秉恒

. 2007, 43(7): 1-5.

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为提高活塞式无扰动涂层工艺的涂层质量，针对高分辨率激光快速成形系统涂层工艺中存在的涂层厚度随制件高度增加而变厚的问题，提出在制作过程中动态优化刮刀速度的涂层方法。研究刮刀速度、制件高度对涂层厚度的影响。采用面响应法，建立涂层厚度误差关于制件高度及刮刀速度的数学模型。根据该模型，在制作过程中随制件高度的变化，动态优化刮刀速度，实现涂层厚度均匀化。验证试验结果表明：与普通涂层工艺相比，新型涂层工艺将涂层厚度偏差由27 μm降为6.9 μm，解决了涂层厚度随制件高度增加而变厚的问题，实现涂层厚度的均匀化，提高堆积方向的制作精度。该涂层工艺也可应用于普通光固化激光快速成形系统中，解决制作陷阱结构时涂层厚度随制件高度变厚问题，因此该工艺对于光固化快速成形技术中提高堆积方向制作精度具有重要意义。

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碳纤维电热元件辐射强度分布的数值模拟

曹伟伟　朱波　王成国

. 2007, 43(7): 6-10.

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建立碳纤维电热辐射管辐射强度分布的数学模型，基于MATLAB软件模拟不同类型碳纤维电热元件的辐射强度分布，并讨论其空间辐射特性。模拟结果表明：结构参数对碳纤维电热元件辐射强度分布的影响较大，随管径的变化，空间辐射强度存在一个最佳值，辐射强度分布的不均匀性随管径的增加而增加。对比不同类型电热元件的辐射强度分布特性，相同规格电热元件的辐射强度分布场基本一致，而辐射强度值随元件类型而变化。碳纤维电热元件的辐射强度明显高于普通金属加热元件，并且双侧涂覆红外涂料可使其辐射强度明显地提高。调整涂料的配方可以改变红外辐射的频谱分布以满足特殊的加热要求。试验证明：测试数据与模拟结果基本一致，为后期辐射场的设计提供了依据。

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9杆巴氏桁架的位移分析

王品;廖启征;庄育锋;魏世民

. 2007, 43(7): 11-15.

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将Dixon结式和Sylvester结式结合完成耦合度为2的9杆巴氏桁架的位移分析。首先使用矢量法和复数法建立4个几何约束方程式，并将其转化成复指数形式，再使用Dixon结式对其中3个方程式构造一个消去两个变元的6×6Dixon矩阵。将矩阵的行列式展开后得到二元高次多项式方程，该方程与剩下一个含有两个变元的方程使用Sylvester结式消去其中任一变元后，得到一元52次封闭方程。求解封闭方程后，使用辗转相除法求出另外一个变元。回代过程中，使用高斯消去法求出剩余的两个变元。首次给出了这种巴氏桁架的解析解，并且通过数字算例进行验证算法的可行性，同时给出实数解所对应的装配构型图。结果表明：这种巴氏桁架的装配构型数目最大是52。

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基于球杆仪检测信息的并联机构运动学标定

洪振宇;梅江平;赵学满;黄田

. 2007, 43(7): 16-22.

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由于并联构型装备难于实现全闭环反馈控制，使运动学标定成为一项具有显著经济价值并能非常有效提高并联构型装备精度的手段，运动学标定通常包括误差建模、测量、辨识和补偿4个环节。基于以上因素，以5自由度混联机械手TriVariant为对象，研究一种基于球杆仪检测信息的运动学标定方法。首先建立球杆仪测量值与影响末端可补偿位姿误差的几何误差源的映射关系，并给出可辨识条件。在此基础上，以误差参数辨识矩阵条件数为评价指标，探讨合理设置球杆仪安装位置和数目的方法。最后，计算机仿真和试验验证了所提出方法的可行性和有效性，并指出仍然需要解决的若干问题。

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描述变胞机构构态变换的邻接矩阵法

吴艳荣;金国光;李东福;杨世明;戴建生

. 2007, 43(7): 23-26.

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根据变胞机构的变胞原理，提出变胞机构的三种变胞过程：杆件增加、杆件减少和杆件数不变仅拓扑结构发生变化。在研究变胞机构的三种变胞过程后，提出用邻接矩阵变换的方法来描述变胞机构的变胞过程，同时提出用于相应邻接矩阵变换的4种初等矩阵。矩阵变换法能清楚地描述机构在变胞过程中，各构件的邻接特性变化以及增加或减少的构件数。采用矩阵变换法来描述机构的变胞过程，将变胞机构的构态变换转化为一系列矩阵运算，普遍适用于各种变胞机构的构态变换分析。变换过程全部由矩阵实现，且不需对新机构重新编号，易于计算机编程运算。

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新型万能直角坐标串并联机构

罗建国;何茂艳;陆震

. 2007, 43(7): 27-31.

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基于传统的单纯串联机构工作空间大、运动学正解简单的优点，考虑到单纯并联机构结构刚度大、承载能力强、运动学反解简单等特点，参考国际国内有关串并混联机构的研究成果，结合现实加工领域的需要，提出一种全新结构的直角坐标串并联机构。通过线性驱动，它可以实现机构上下层动平台之间的输出主轴空间6自由度运动。通过解析几何作图法，得知机构的工作空间形态为四棱柱或三棱柱，并给出了机构出现奇异时的奇异结构与工作空间形态。机构输出主轴处于空间任一位姿时，运用解析作图法取得输出主轴在三维空间的极限摆角范围，采用该方法还找到了机构运动学一般位置反解的几组可能解。进一步分析可知输出主轴平行于垂直导轨方向时有三组可行解，不平行时有五组可行解。

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基于多目标模糊优化的非H封闭式周转轮系参数化计算机辅助设计

周欣;周海波;王桂莲;马旭

. 2007, 43(7): 32-38.

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研究能够实现较大传动比、较大功率、较高效率且结构简单、紧凑的非H封闭式周转轮系的建模、多目标多约束模糊优化设计、相配套的装配图及主要零件图的参数化设计。在对非H封闭式周转轮系的结构类型和特点进行分析的基础上，提出以体积小、效率高为目标的模糊优化设计数学模型，实现模糊因素的非模糊化处理。优化设计结果表明：利用多目标多约束的模糊优化设计方法，既考虑到轮系的整体性能，又考虑到目标和约束的模糊性，可使优化设计的整体目标水平达到更高。应用计算机辅助设计(CAD)技术，规范此类轮系的设计过程，编制非H封闭式周转轮系参数化CAD软件，实现该类复合轮系的参数化设计。

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区间参数柔性机构设计的混合元胞自动机方法

崔明涛;陈建军;拓耀飞;陈永琴

. 2007, 43(7): 39-43.

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进行柔性机构设计时，应考虑不确定性参数对机构性能的影响。基于此，将柔性机构物理参数及其外载荷视为区间变量，基于柔性机构的刚性测度和柔性测度，建立在连续域中利用结构拓扑优化设计柔性机构的数学模型。采用固体各向同性惩罚方法进行设计域材料的参数化，将材料相对密度作为设计变量，结构受载时的应变能和交互势能线性加权的极大化作为目标函数，结构体积作为约束。优化设计求解策略采用混合元胞自动机方法，用区间有限元法进行结构总体分析以获取优化过程中的每次迭代信息，设计变量中的局部改变由基于比例—积分—微分控制律的局部设计规则来确定。数值算例证明了所建模型及其解法的有效性。按照数值算例结果之一进行等比例尺寸放大后的实物制造，并进行简单试验验证。

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扭杆刚度衰减加速试验的损伤力学分析

孟宪红;白曌宇;张行

. 2007, 43(7): 44-48.

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首先，以损伤力学作为理论基础，建立以扭角与材料常数为参量的转矩与时间的函数关系，即转矩与时间的理论曲线以及转矩门槛值与扭转切应力门槛值的关系式。此函数关系表明：对一定材料，所给定的扭角愈大，则转矩随时间的衰减速度也愈快。为了缩短试验研究的周期，在以上理论分析基础上，提出加速试验方案。在大扭角(远大于贮存扭角)情况下进行扭转试验，得到转矩的门槛值，并确定扭转切应变门槛值。然后，利用大扭角情况下得到的切应变门槛值，根据损伤力学的理论公式间接推断出小扭角(即给定扭角)情况下转矩门槛值，从而预估扭杆弹簧在给定扭角下储存给定时间后的剩余转矩值。最后，为了验证扭杆刚度衰减研究的损伤力学理论，在中扭角(大于贮存扭角)情况下进行扭转试验，也得到转矩的门槛值，并间接推断出小扭角情况下转矩门槛值。两种情况下的结果吻合较好，也证明了上述方法的正确性。

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含有泡沫铝芯的复合板弯曲断裂行为的原位研究

姚进斌;沙江波

. 2007, 43(7): 49-55.

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对由泡沫金属铝芯和金属面板组成的三层和多层复合板四点弯曲条件下的变形和断裂行为进行原位观察。研究结果表明：在弯曲条件下，复合板有两种基本的破坏方式，一种是复合板表面凹陷(Indentation, ID)，它是表面局部集中塑性变形的结果；另一种是泡沫铝内芯切断 (Core shear, CS)，它是内芯在最大切应力作用下的破坏。对一个给定的三层复合板，当凹陷破坏的载荷极限FID大于内芯切断的载荷极限FCS时发生内芯切断式破坏，反之发生表面凹陷式破坏。对于多层复合板，破坏方式受金属面板制约，不能直接应用三层板的破坏判据。若三层板发生凹陷型破坏，具有与三层板相同金属面板厚度的多层复合板发生凹陷加内芯切断的混合型破坏。当三层板只发生内芯切断型破坏时，具有与三层板相同金属面板厚度的多层复合板完全发生内芯切断型破坏。

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考虑温度效应的两端固支微机电开关梁静力分析

曹天捷;丁芳

. 2007, 43(7): 56-62.

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建立考虑温度效应的二维两端固支微机电开关梁静力变形分析模型，利用该模型分析温度变化引起的失稳问题，并利用该模型对两端固支微开关梁受电场力和温度作用下的受力变形进行分析。分析过程分为三个阶段：梁受电场力和温度变化作用，而在梁中点不受任何约束的变形阶段；除受电场力和温度变化作用外，梁中点变形受约束，因而梁中点受支反力作用的变形阶段；梁受电场力、温度变化以及支反力作用，并且在梁的中间一段具有指定挠度和转角的变形阶段。第二阶段中支反力的大小以及第三阶段中支反力的大小和位置都同驱动电压和温度变化有关。在实例中，给出部分计算结果，包括：温度变化对不同阶段梁受力变形的影响、对吸合电压的影响、对微开关电容的影响，以及不同温度变化下梁长对吸合电压的影响和不同温度变化下梁高对吸合电压的影响等，从中可以看出温度变化的作用及考虑温度效应的必要性。

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基于信噪比与灰关联度的电火花微小孔加工工艺参数的优化

贾振元;顾丰;王福吉;周明

. 2007, 43(7): 63-67.

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在正交试验的基础上，采用参数设计中的信噪比方法，更加准确地反映具有强干扰特性的电火花微细加工过程中参数对加工工艺目标的影响程度，分析出各项参数对工艺指标影响的主次关系。以减小工艺性能的波动性为目的，结合灰色关联度分析方法，将多目标参数优化问题转化为单目标灰关联度的优化问题，得到电火花微小孔加工的多项工艺指标要求下的参数优化组合。综合试验结果表明，基于信噪比和灰关联度的优化方法能有效地提高微细电火花的加工精度、加工效率和加工稳定性。

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岩石模型：机械系统大型测试仪器库

秦树人

. 2007, 43(7): 68-74.

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在作者前期成果的基础上，提出一类新型的复杂功能系统或大型仪器库原理，这一原理集中地反映在首创的岩石模型之中。岩石模型在理论上是对全部机械系统的测试仪器建立“有界无限”的统一模型，实现任何测试功能或仪器都将通过集成制造包含于这一系统(岩石模型)之中。基于这一模型理论，对测试功能和仪器进行多次、深度集成制造，并对岩石各“岩层”进行分合操作，便形成一个“有界无限”、包含大量测试仪器并可供实际使用的复杂、大型测试仪器库。

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光纤器件流变制造过程数值分析与试验

帅词俊;段吉安;钟掘

. 2007, 43(7): 75-80.

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基于热粘弹流变理论，利用时温等效原理，建立熔融光纤玻璃在非均匀温度场条件下的热粘弹数值模型。通过在拉锥过程中不断修正、调整单元特性与边界条件，对耦合器熔融拉锥流变制造过程进行热力耦合数值分析。获得工艺参数如熔融温度、拉锥速度等对流变制造过程的影响。结果显示：拉锥速度与光纤内部的最大等效应力成正比，熔融温度对器件流变制造过程的影响极大，温度变化5 ℃可导致最大等效应力变化30%。通过试验测试发现现在气体火焰的加热方式温度飘移达5～30 ℃，而拉锥速度相对平稳。经过理论分析与试验研究推断，工艺参数中的火焰温度随机变化，导致耦合器性能的重复性差，附加损耗不稳定。

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可调压可视化微间隙Couette流变仪的研究及应用

郭关柱;范毓润;杨华勇

. 2007, 43(7): 81-86.

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采用精密的机械加工和独特的气动旋转密封技术，研制出可调压可视化微间隙Couette流变仪。外圆筒旋转内圆筒静止的特点，使该流变仪能产生剪切速率高达105/s数量级稳定的纯剪切流。利用商业旋转流变仪，测量试验用中、低粘度硅油在低剪切速率和不同温度下的粘度，应用粘温关系，推算出高剪切速率下粘性热使粘度下降的量，其值与微间隙Couette流变仪的测量结果较为吻合。在一定的切应力下，观察到淡水和中低粘度硅油在微间隙中发生剪切空化的现象，发现剪切空化的发生还强烈依赖于流体中气体的相对溶解量。

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6自由度水下机器人动力学分析与运动控制

边宇枢;高志慧;贠超

. 2007, 43(7): 87-92.

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对6自由度水下机器人的动力学与运动控制进行研究。首先考虑重力、浮力、推力以及水动力的影响，建立水下机器人的动力学模型，对机器人的复杂水下动力学行为进行描述。在此基础上，根据解出加速度法设计非线性控制器，包括内外两个控制回路。其中外控制回路根据机器人实际轨迹与期望轨迹之间的偏差进行负反馈控制，内控制回路根据机器人动力学特性引入非线性补偿，把机器人转化为一个更易于控制的线性系统，从而准确实现对理论轨迹的跟踪。最后对水下机器人跟踪目标进行运动控制仿真。从仿真结果可以看出，利用该方法可以使水下机器人具有良好的轨迹跟踪能力。

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金刚石砂轮金属结合剂的气中单脉冲电火花放电去除机理

谢晋;汤勇;田牧纯一

. 2007, 43(7): 93-98.

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针对金属结合剂金刚石砂轮修锐困难的问题，提出采用气中电火花接触放电修锐的方法。为有效地实现微细金刚石砂轮的修锐，建立单脉冲电火花放电去除加工的试验系统，研究金属结合剂的气中和液中电火花放电去除机理。在试验研究中，主要分析无负荷电压和放电极性对脉冲放电电流、脉冲放电间隙、脉冲放电去除量、电极磨耗比等的影响。结果表明，正极性不易发生短路现象，而且气中的脉冲放电间隙小于液中的，适应于微细金刚石砂轮的修锐。此外，在气中放电中存在由绝缘破坏引起的火花放电向附有电弧柱的电弧放电转变的临界无负荷电压，且电火花放电的去除量可以明显小于电弧放电的去除量，但是当无负荷电压小于某一定值时电极消耗比会快速增加。修锐的试验结果显示，利用气中单脉冲电火花放电去除加工条件可以实现金属结合剂微细金刚石砂轮的修锐，产生较好的砂轮出刃形貌，改善磨削表面质量。

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微机械陀螺结构形状自组织优化方法

刘广军;王安麟;姜涛;焦继伟;张正福

. 2007, 43(7): 99-104.

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以微机械加工技术制备的音叉振动式微机械陀螺为研究对象，提出基于元胞自动机的结构形状自组织优化方法，建立自组织形状优化的局部规则和基于最终输出的性能评价方法，实现对微陀螺结构形状的优化设计。建立微陀螺的子结构模型，在满足精度的同时缩减形状优化的计算时间，并以实例解析说明方法的有效性。形状优化结果表明，微陀螺的整体性能有大幅度提高，同时能够保持品质因子Q值很高。微机械陀螺的自组织优化方法和结果在提高解析精度和解析效率的基础上，对多物理场耦合工作环境下音叉振动式微机械陀螺的解析、设计和评价具有重要的参考价值。

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非圆截面小通道内R113的流动沸腾换热特性

杨朝初;毕勤成;林宗虎

. 2007, 43(7): 105-108.

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针对非圆截面小通道流动沸腾换热研究报道较少的现状，以R113为工质，对4种不同水力直径的正方形、三角形截面小通道内的流动沸腾换热特性进行试验研究，试验参数范围：入口干度，过冷～1.0；质量流速400～ 3 300 kg/(m2?s)；热流密度20～150 kW/m2，并将试验结果与相近水力直径的圆通道内流动沸腾试验结果进行了对比分析。试验结果表明：非圆小通道内饱和流动沸腾局部壁面温度与质量流速密切相关，并受热负荷与流动沸腾换热状况的影响；质量流速和壁面热负荷是非圆小通道内流动沸腾换热特性的主要影响因素；与相近水力直径的圆通道内流动沸腾试验数据对比显示，非圆截面小通道具有明显的强化传热作用。

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分形流道设计及几何参数对滴头水力性能的影响

李云开;杨培岭;任树梅;雷显龙;吴显斌;管孝艳

. 2007, 43(7): 109-114.

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在迷宫流道设计中引入分形理论，借助分形理论描述复杂现象的能力来构造不同复杂程度的分形体，利用分形曲线构造比欧氏几何更为复杂的流道边界。试验结果表明分形流道较迷宫式流道更能降低滴头的流态指数。采用通径分析结果表明，流道横断面面积、流道长度是影响滴头流量系数的主要因素，而其他因素影响较小；利用支持矢量机(Support vector machine, SVM)回归分析建立的流量系数与流道面积、长度的关系模型达极显著相关水平。分形流道的流态指数与流道几何参数变化不敏感，真正实现了全紊流滴头的设计，为滴头流道设计提供了一种新的思路与方法。

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基于改进匹配追踪算法的特征提取及其应用

范虹;孟庆丰;张优云;冯武卫;高强

. 2007, 43(7): 115-119.

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特征提取是机械设备状态监测和故障诊断过程中最基本、最关键的一部分，针对现有各种提取方法的不同缺点，提出一种自适应信号分解技术来实现旋转机械振动信号的特征提取。该方法是一种改进的匹配追踪算法，不需要构造任何参数表达的基函数，而是将观察信号分解为一系列波形的组合，这些波形由非参数波形估计方法计算而来，用以匹配信号的局部结构。非参数波形估计方法中模板信号的自适应调整使该方法也不需要具有任何信号的先验知识，因而在实际应用中具有更加良好的柔性和适应性。仿真信号和转子试验台试验信号验证该方法的可行性和有效性，即使是在噪声和信号中特征波形频带重叠的情况下也能将信号分离和提取出来。

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成形充填过程的任意拉格朗日—欧拉有限元与无网格自适应耦合模拟

段庆林;李锡夔

. 2007, 43(7): 120-127.

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在任意拉格朗日—欧拉(Arbitrary Lagrangian-Eulerian，ALE)方法框架中发展用于成形充填过程数值模拟的有限元与无网格自适应耦合方案。该方案自适应地在网格发生扭曲的区域采用无网格法空间离散以保证求解的精度和稳定性，而在网格质量较好的区域以及本质边界上保留使用有限元法空间离散以提高计算效率和便于施加本质边界条件，从而在充分发掘有限元法和无网格法各自优点的同时避开它们各自的缺点，在一定程度上保证该方法同时具有较快的计算速度和较好的健壮性。采用ALE参考构形描写充填过程中的熔体质量运动及守恒，可在不频繁变动网格的前提下准确跟踪自由面。应用压力稳定型分步算法求解控制方程，可方便采用不满足Ladyzhenskaja-Babuska-Brezzi(LBB)条件的速度、压力的同低阶插值。进行两个典型算例的数值模拟，结果表明该方法相对于单一的有限元法和无网格法的优越性，以及对含自由面变质量体系流动问题数值模拟的有效性。

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输入不确定的6自由度悬索并联机器人位置控制

保宏;段宝岩;陈光达

. 2007, 43(7): 128-132.

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大射电望远镜工程中，六根大跨度的悬索被用来牵引馈源舱，实现馈源舱大范围的位置和姿态空间扫描运动。基于此，考虑到舱索系统的惯性主要集中在馈源舱上，且舱体运行速度缓慢以及索结构间的强耦合的特点，基于牛顿欧拉方程和舱索非线性准静态静平衡方程，建立馈源舱动力学模型。将悬索模型的误差视为外部对馈源舱系统的未知扰动，利用扩张状态观测器(ESO)对馈源舱的各阶状态及未知扰动进行有效的估计，在此基础上提出具有强鲁棒性自抗扰滑模控制器，并证明该控制器的稳定性。数值结果说明了方法的可行性和有效性。

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大型挤压铝型材淬火技术与装置

张君;杨合谢东钢;韩炳涛

. 2007, 43(7): 133-138.

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分析大型挤压铝型材淬火热处理的必要性，根据典型大型铝型材冷却速度曲线提出大型挤压铝型材淬火的技术要求。结合传热学，推导出大型铝型材快速淬火时冷却介质量的计算公式，建立大型挤压铝型材淬火热处理的理论。介绍几种常用的铝型材快速冷却方式，分析气水雾化联合淬火的技术特点。根据所建立的大型挤压铝型材淬火热处理理论提出大型铝型材气水雾化联合淬火的技术路线。研制出新型高效的气水雾化联合淬火装置，采用所研制的气水雾化联合淬火装置进行试验。试验表明：所建立的大型挤压铝型材淬火热处理理论正确，所提出的技术路线可行。对研制的大型气水雾化联合淬火装置进行推广，能够提高大型挤压铝型材的质量。

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镀膜金刚石在不同金属结合剂中的表现

于怡青;李远;徐西鹏

. 2007, 43(7): 139-144.

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制备8种不同的金属结合剂金刚石工具材料，研究表面镀膜的金刚石在不同结合剂中的表现。通过三点弯曲试验评价金刚石表面镀膜对抗弯强度的贡献，并借助扫描电子显微镜(Scanning electron microscope，SEM)和能谱分析仪(Energy dispersive spectrometer，EDS)分析，揭示金刚石与结合剂界面作用机制。通过锯切花岗石并在线测量锯切力和功率，研究金刚石表面镀膜对其耐磨性的影响。研究表明，镀膜对增强结合剂把持金刚石能力的贡献是肯定的，但是结合剂各金属组分间的结合对抗弯强度的影响大于结合剂与金刚石间的结合对抗弯强度的影响，因此对于不同的结合剂系统，金刚石节块的耐磨性能与其抗弯强度之间没有明确的对应关系。结合剂中的稀土添加剂以及基础结合剂中的主要成分直接影响镀膜金刚石的表现。

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液阻悬置非线性动特性及其参数识别方法

范让林;吕振华

. 2007, 43(7): 145-151.

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对通道长度不同的惯性通道式液阻悬置的动特性进行试验研究，首次从试验上揭示出惯性通道式液阻悬置在不同幅值位移激励下的频变动特性所具有的不动点特性。基于工程流体力学的相关理论，建立集总参数与液力机构结构几何相关联的液阻悬置非线性集总参数模型，得到动特性的解析解。首次从理论上揭示出惯性通道式液阻悬置在不同幅值位移激励下其储能动刚度存在的不动点。理论与试验揭示的不动点现象高度一致，从而证明非线性集总参数模型的有效性及其分析结论的正确性。鉴于理论分析与试验结果高度一致的事实，结合储能动刚度的不动点以及高频储能动刚度趋于定值的特性，发展了基于非线性集总参数模型的参数识别的新的理论和方法，其原理简单、结果可靠且经济省时。

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承受轴压的X管节点极限荷载有限元分析

邵永波;韦胜平

. 2007, 43(7): 152-157.

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采用有限元法分析轴力作用下X管节点所能承受的极限荷载。在对X管节点进行数值模拟的时候，考虑焊缝对其强度的影响。在有限元分析中，采用分区网格产生法形成X管节点的有限元网格，即把整个X管节点根据计算精度的需要划分成几个不同的子区域，每个子区域的网格单独产生，整个管节点的有限元网格通过合并各个子区域的网格而形成。这种分区网格产生法可以针对不同应力梯度的区域形成不同质量和精度的网格，从而可以保证有限元结果的准确性并节省存储空间和计算时间。在分区网格法的基础上，用ABAQUS(2000)通用软件分析X管节点在承受压力作用时的荷载和位移之间的关系，并得到X管节点所能承受的极限荷载大小。此外，通过对50个X管节点模型进行分析，研究几何参数以及材料参数对X管节点极限荷载的影响。

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加权相空间重构降噪算法及其在设备故障诊断中的应用

吕勇;李友荣;徐金梧

. 2007, 43(7): 158-161.

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加权相空间重构降噪算法在相空间重构与分解的基础上，将一维的时间序列延拓到高维的相空间，使得一维时序中不易识别的特征在高维相空间变为容易识别的吸引子，通过区分吸引子在高维空间的不同的属性与特征，采用汉宁加权窗将高维信号投影到一维，使得信号的本质特征得到充分体现。根据机械设备发生故障其振动信号中往往具有非线性、非平稳性的特点，提出将加权相空间重构降噪算法用于设备故障信号的降噪，并采用数值仿真试验及齿轮故障诊断对此算法进行了分析与验证，结果表明该算法对此类信号具有良好的降噪效果。

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基于行为的智能车辆导航控制体系结构

李进;陈无畏;李碧春

. 2007, 43(7): 162-167.

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在分析典型智能车辆导航控制体系结构优、缺点的基础上，提出一种基于行为的智能车辆导航控制体系结构。该体系结构使用黑板来协调各模块之间的交互，并把智能车辆的行为划分为反射行为和目的行为。反射行为由数据信息驱动，目的行为由黑板选取；通过不断被选取的行为组成的行为序列完成导航任务。在理论分析的基础上进行仿真计算，结果显示智能车辆能有效地完成路面标志线跟踪、障碍躲避、墙面跟踪和路径信息导航各行为，并最终顺利到达目标点。最后，对智能车辆的标志线导航进行实车试验，得到较好的效果。

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基于Snake模型的特定人脸三维重建方法

王宣银;潘锋;向桂山;梁冬泰

. 2007, 43(7): 168-173.

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以双目立体视觉为基础，构建一种特定人脸重建系统，提出基于Snake模型的特定人脸三维重建方法，利用已标定的摄像机拍摄立体图像对，采用肤色检测得到人脸区域。在对立体图像对进行摄像机畸变校正、立体图像对的外极线对齐、人脸区域选择及归一化等预处理后，采用金字塔结构相关匹配算法，在误匹配点数与精度两者之间达到较好的平衡。针对人脸提出能量最小化方程，考虑顺序匹配约束、连续性约束、曲线上各点曲率的估计和相关性约束条件，大大提高视差提取的正确率，解决了立体视觉中立体匹配的难点，成功地恢复出人脸的三维数据，实现特定人脸的重建。试验结果表明：基于Snake模型的视差抽取，并经过光顺处理和纹理映射后，除了脸部部分边缘存在一些变形外，主体部分的重建效果真实感强。该算法不需要结构光等设备，基本不需要人工干预，就能恢复出特定人脸的三维数据，效果好，实用性强。

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汽车挂车电磁制动器的控制系统

刘韶庆;周孔亢;李仲兴;韦超毅;袁春;黄国兴

. 2007, 43(7): 174-178.

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旅游挂车与主车的制动不协调是长期以来阻碍拖挂式房车发展的主要原因，电磁制动器的应用可有效地解决这一问题。研究电磁制动器的关键部件——制动器的控制系统，它可通过主挂车连接处的小变形信号来判断挂车所需的制动力。A/D数据采集卡把从应变片采集到的模拟信号转化为数字信号，计算机将获取的数字信号进行运算处理，应用到制动器的控制算法中，得到的控制量作为定时/计数器的初始化值。定时/计数器的8253芯片被初始化后可以叠加形成两路输出的脉宽可调(PWM)信号。信号输出给半导体金属氧化物(MOS)开关控制电磁制动器的电压，从而实现对挂车制动力的控制。电磁制动器的控制系统整车制动试验表明，可根据主车制动情况的变化实时控制挂车制动力。

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五轴加工刀具路径生成的有效加工域规划方法

俞武嘉;傅建中;陈子辰

. 2007, 43(7): 179-183.

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为复杂曲面五轴数控加工的刀具路径优化生成问题提出一种新的有效加工域规划方法。在对工件被加工表面和刀具的几何特征进行分析的基础上，得到在加工件表面上各处的最优可加工域宽度和刀具切削方向。通过采用离散采样和插值计算生成优化的有效加工域集，得到最优化的初始刀具路径；同时建立一种迭代搜索算法，用于解决最优加工域的选择规划问题。采用此算法生成优化的后续刀具路径，使得有效加工域最终完全覆盖整个被加工表面。给出的示例显示相对于传统的五轴加工刀具路径生成算法，有效加工域规划方法可以减少刀具路径的总长度和加工时间，得到更为优化的刀具路径和更好的工件表面质量，因此有效加工域规划方法可以被用于五轴数控加工实践以降低加工成本和提高产品质量。

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复合冷挤新形式——并行挤压

卢险峰;张如华;闵水根

. 2007, 43(7): 184-187.

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对端部相连且带凸台的多杆型零件——一种平面钩型换向器本体在液压机一次行程中同时冷挤压出各个凸台与杆的复合正挤压进行试验研究，实现该类钩型换向器本体的整体冷挤成形；用Super forge软件对其冷挤压的变形过程作了数值仿真。研究结果表明，此种复合挤压过程中，各部分均同时平行存在镦粗—挤压凸台—挤压杆部3个变形阶段，符合正挤压变形规律。基于本研究并结合已有多杯型零件正挤压的实例，提出了复合挤压工艺中的一种新形式——并行挤压的新概念。

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双离合器式自动变速器传动系统的建模及换挡特性

杨伟斌;吴光强;秦大同

. 2007, 43(7): 188-194.

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分析双离合器式自动变速器(DCT)换挡过程中离合器的工作特性，建立换挡过程中的动力学模型。基于发动机的试验数据，利用神经网络建立发动机的数值模型。依据整车的各项参数，制定变速器的换挡规律，在此基础上提出各挡同步器的接合规律，制定变速器换挡及同步器接合的控制逻辑。基于Matlab/Simulink/Stateflow软件平台，建立DCT传动系统的仿真模型，依据仿真模型对车辆换挡过程的动态性能进行仿真。利用正交试验设计方法，分析换挡过程中离合器接合时刻及转矩变化对换挡品质的影响，提出实车试验优化换挡品质的方法。

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基于卡尔曼滤波数据融合的并联机床动态定位方法

顾玲;管荣根

. 2007, 43(7): 195-201.

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针对并联机床动平台上主轴动态定位问题，将惯性传感技术运用于并联机床动平台的位姿测量，提出一种基于卡尔曼滤波(Kalman filtering，KF)数据融合的并联机床动态定位新方法。该方法融合动态惯性测量数据和机床各腿(支架)的编码器信息，通过KF算法补偿动态测量误差和计算误差，从而实现并联机床动平台位姿(位置和方向)的精确定位。详细介绍KF算法中惯性系统模型和外部测量模型的建立过程，以及测量变量与状态变量间的关系矩阵的推导过程。最后，进行一个单方向运动动态测量的简化试验，对并联机床动平台的6自由度位姿测量进行仿真研究，初步证实了该位姿算法的有效性。

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弹性管束动态特性子结构模态综合法

郑继周;程林;杜文静

. 2007, 43(7): 202-206.

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弹性管束换热器利用流体诱导振动强化传热，识别换热元件的模态特性对于了解其运行机理、优化结构设计有重要意义。基于此，运用子结构模态综合法，先推导出弹性管束每个部件的运动方程，然后根据相容性条件进行装配，从而得出弹性管束在模态坐标下的自由振动微分方程。用数值方法求解该方程，得出结构的固有频率和振型，并对模态频率和振型变化进行详细分析。结果表明：弹性管束既有面内振动又有面外振动。在管束内外复杂流场的宽频激励下，弹性管束的振动是各阶振型合成的复杂运动，从而初步解释了其强化传热的机理。

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结晶器非正弦振动谐波共振

杨红普;李宪奎;张兴中;金涛

. 2007, 43(7): 207-212.

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生产实践中，一些结晶器作非正弦振动的连铸机每次开浇，从起步拉速向工作拉速的升速过程中，在结晶器振动频率远低于振动系统自然频率的情况下，会发生较为剧烈的共振现象，导致钢液液面抖动，严重的还造成漏钢等生产事故。针对此问题，建立振动机构的动力学模型，推导振动激励函数，以椭圆齿轮驱动的非正弦振动为例，对非正弦激励进行谐波分析，给出确定共振区间的方法，分析共振谐波的影响因素。对某钢厂实际振动机构进行谐波共振分析，对该机构的运动状态进行现场测试，测试结果与理论计算结果吻合，揭示了该机构出现强烈横向偏摆的原因，验证了谐波共振。

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金属微成形过程中微尺度效应与相似评估

雷鹍;张凯锋

. 2007, 43(7): 213-220.

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微尺度效应是金属微成形过程中特有的现象，也是深入研究微成形工艺和微尺度变形规律的瓶颈问题。通过对大量试验结果的分析比较，提出将微尺度效应分为材料本征微尺度效应和工艺条件微尺度效应的新的分类方法；从微成形工艺系统角度出发，分析微尺度效应的动态性和相关性；从本构理论出发，分析产生微尺度效应的原因；在相似性科学的基础上提出了相似精度的概念，作为评估微尺度效应的相似性评价指标，并给出考虑动态性和关联性时的相似精度表述。利用已有的试验数据，举例说明以上评估指标和评估方法的应用，结果表明，所提出的微尺度效应分类具有实际工程意义，应用所提出的评估方法得出的结论与已有试验结果相吻合。这些关于微尺度效应的分类和评估方法还可推广应用到其他微系统的评估中。

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摩托车CG系列发动机配气凸轮机构最优尺度综合研究与应用

宋立权;潘玉蕊;唐彬;黄静

. 2007, 43(7): 221-225.

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摩托车CG系列发动机配气的进、排气机构由同一凸轮驱动，从设计的观点分别为逆向型和同向型，在进、排气机构设计参数相同的条件下，所设计出的两凸轮轮廓型线是不同的。针对工程设计实践，应用凸轮机构设计的基本理论，分析设计参数的内在联系，研究出摩托车CG系列发动机配气凸轮机构最优结构尺度综合的计算方法，揭示出配气机构的各设计参数的匹配内涵和设计机理，所导出设计计算方法应用于CG150发动机的工程设计并经试验验证，使发动机由原最大功率8.51 kW(升功率56.7 kW)提高到9.7 kW(升功率64.7 kW)，噪声降低约5 dB，可减小发动机高速运转的冲击与噪声并具有良好的外特性。

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基于汽车碰撞仿真的点焊连接关系有限元模拟方法

施欲亮;朱平;沈利冰;林忠钦

. 2007, 43(7): 226-230.

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针对现在一般汽车碰撞有限元模型采用刚性梁作为点焊连接关系的模拟方法，通过仿真计算和参数影响分析，发现网格大小以及刚性梁与相连平面的夹角对于点焊的失效时间有着很大的影响，采用刚性梁单元模拟点焊连接关系是不稳定、不可靠的。提出以不依赖网格节点的弹—塑性梁作为点焊连接的有限元模拟方法，并经过仿真结果对比，发现弹—塑性梁单元对小网格尺寸不敏感，对于点焊失效时间的模拟是稳定、可靠的，因而更加适合在汽车碰撞仿真中对点焊连接关系进行模拟。

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窄间隙条件下基于光纤Bragg光栅的曲面位移测量

吴付岗;姜德生;何伟;杨楚;姚娟

. 2007, 43(7): 231-234.

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在充分利用光纤Bragg光栅既是敏感元件又是传光元件这一特点的基础上，提出一种在曲面空间间隙小于1 mm的窄间隙条件下，测量两曲面间相对位移的方法。设计一种矩形弹片式传感探头，利用其挠度与应变之间存在的对应关系，通过应变对光栅Bragg波长的调制，获得光栅Bragg波长偏移量与曲面位移之间的线性关系。通过双光纤光栅的应变差动成功消除了光纤Bragg光栅存在的温度干扰问题。结果表明，当曲面相对位移量在0.35～0.85 mm范围内时，测量系统的灵敏度达2.54 nm/mm，线性度优于1%。

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2007年, 第43卷, 第7期　
刊出日期：2007-07-15

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