机械工程学报

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计时鸣;金明生;张宪;张利;张银东;袁巨龙

. 2007, 43(8): 2-6.

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为提高模具自由曲面抛光的效率和品质，提出一种基于柔性抛光理念的新型气囊抛光技术。建立相应的机器人抛光系统，研究旋转型膨胀气囊抛光工具及抛光过程中各因素对抛光表面粗糙度的影响。对气囊抛光工具的位置和姿态控制问题以及抛光工具，以一定下陷深度和倾斜角度与被抛工件接触时的接触区域的相关特性进行分析。在机器人抛光系统上进行抛光正交试验和试验数据分析，获取表面粗糙度的不同影响因数的最优参数组合，试验中被抛光曲面平均表面粗糙度达到了0.007 μm。研究结果表明，气囊抛光技术可实现抛光工具与被抛光工件的大面积柔性接触，通过气囊内部气压的调节和机器人抛光系统对抛光工具的运动轨迹和姿态的精确控制，可有效地提升自由曲面抛光的品质和效率。

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基于法矢的点云拼合方法

刘宇;熊有伦

. 2007, 43(8): 7-11.

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提出一种新的点云拼合方法。该方法由高斯映射不变量寻找对应点，再根据对应点间刚体变换的聚类特性来剔除错误的对应关系。采用奇异值分解，通过迭代计算拼合的刚体变换。试验表明，采用高斯映射不变量寻找对应点比采用曲率更为有效，与传统的迭代最近点算法相比，所提出的方法能更好地解决部分重叠点云的拼合问题。

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超磁致伸缩致动器建模与控制仿真

陈定方;舒亮;卢全国;陈敏;钟毓宁

. 2007, 43(8): 12-16.

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设计一种超磁致精密伸缩致动器，对其构造和工作原理进行说明，并完成静态特性试验。通过对静态特性试验结果的分析，寻找到线性度比较理想的工作区间。在此基础上分析并建立所研制致动器的数学模型。为了提高致动器的响应速度和稳态输出，设计PID控制器进行校正，并对连续型和离散型的系统模型分别进行了仿真，得出控制器的控制效果，最后给出试验结果。对仿真结果和试验结果的对比分析，表明了所建立的超磁致伸缩致动器控制模型的有效性。

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利用流体能量的管道机器人速度计算与控制

李锻能;袁江南;杨宜民

. 2007, 43(8): 17-21.

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研究一种利用流体能量驱动和发电的管道机器人，该机器人完全浸润在充满流动介质的管道内，利用流体压力以及流体速度能量获得驱动力。机器人随着管内流体的流动向前推进，需要克服惯性质量以及与管壁之间的摩擦阻力的影响，对于不同的流体介质，机器人需要根据工作要求自动进行速度调节，因此必须对机器人的结构和尺寸进行合理设计，确定管道内的流体力学条件，并设计速度控制装置，对机器人速度实现行为控制。

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薄壁零件铣削加工的振动模型

汪通悦;何宁;李亮

. 2007, 43(8): 22-25.

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利用Kirchhoff薄板挠度弯曲的规律，分析薄壁结构零件的铣削过程中的振动模型，并结合铣削试验建立薄壁零件立铣加工的振动模型。根据实际加工条件，对振动模型进行数值模拟，分析、验证模型在实际切削加工时的准确性，试验测量结果和数值模拟结果误差很小，说明该假设完全可行，可以用于相关薄壁零件的分析和实际加工，为进一步研究薄壁零件加工振动规律奠定了必要的基础。

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无线传感网络测量的目标预测动态能量优化

王雪;马俊杰;王晟

. 2007, 43(8): 26-31.

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能量约束是无线传感网络实际应用的关键问题之一。针对无线传感网络测量的能效性问题，提出目标预测动态能量优化方法，采用粒子滤波算法对测量目标状态进行预测，通过动态唤醒无线传感节点延长节点睡眠时间节省节点能量。根据无线传感网络节点分布计算能力，运用分布式遗传模拟退火算法优化目标测量过程，使网络能耗最小化。重点讨论机动目标跟踪应用，实现目标位置预测、节点睡眠状态规划和测量节点优化选择，提出节省通信能量的中转节点路由方案。机动目标跟踪的仿真试验表明，目标预测动态能量优化方法能降低节点能耗，并提高无线传感网络的能量有效性。

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变胞机构及其综合的理论基础

王德伦;戴建生

. 2007, 43(8): 32-42.

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分析变胞机构的工作过程与性质，归纳出变胞机构具有变化的多功能阶段、多拓扑结构、多自由度的三个显著特征。给出变胞机构的定义，讨论变胞机构的范畴和内涵，并分析容易与变胞机构相混淆的多自由度机构、机构组合、对称机构和运动限定机构等及应用场合。总结变胞机构的表达方式和变胞方法；提出变胞机构的工作阶段矩阵、变胞源矩阵和变胞矩阵的概念及构造方式，建立变胞机构在整个工作周期内各个工作阶段之间的内在联系及演变规律的数学模型——变胞方程，将变胞机构综合问题转化为多工作阶段机构型综合、变胞源机构型综合与变胞方程的求解问题，通过各工作阶段矩阵的集合运算产生变胞源矩阵和变胞矩阵，进而得到变胞源机构与变胞方式。列举几种可能的变胞方式，指出工作阶段机构与变胞源机构综合属于多解问题，给出变胞机构综合示例，讨论机构描述与型综合存在的问题，为变胞机构的研究和发展提供理论基础。

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径向电磁轴承气隙磁阻近似计算方法分析

董宏林;闫颖鑫;王科俊;段广仁

. 2007, 43(8): 43-47.

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利用同一个径向电磁轴承模型，将线性近似计算、积分型计算与有限元计算三种方法进行比较，结果表明积分型计算方法是有效的，尤其在工作间隙相对比较小时，积分型方法计算磁阻所产生的相对误差明显小于近似计算所产生的相对误差。此外，从绝对误差和相对误差两个方面分析线性近似计算气隙磁阻的精度，并给出具有三阶代数精度的磁阻计算公式。积分型计算磁阻的方法不但提高等效磁路分析精度，同时还为磁浮系统的分析提供一种微元化方法。

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规则形貌作用下非牛顿流体润滑的数值分析

陈皓生;李永健;陈大融;汪家道

. 2007, 43(8): 48-52.

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利用Navier-Stockes方程和有限体积法，求解斜面滑块润滑模型的承载力和摩擦力，研究形貌高度较大时，表面形貌影响下非牛顿介质的润滑效果，获得用传统的包含表面形貌统计模型的雷诺方程方法难以获得的流场的细节信息。数值结果显示：在规则横向条纹形貌的作用下，形貌突变处出现压力突变；当形貌高度大于1%油膜厚度时才对润滑结果有较大影响，承载力和压差阻力随形貌高度的增加而增加，摩擦阻力随之下降，总阻力基本保持不变；当形貌高度大于油膜厚度的10% 时，摩擦阻力随之上升，总阻力迅速增加。非牛顿介质幂律模型参数对润滑结果的影响远大于形貌参数的影响，但其并不影响承载力等结果随形貌高度变化的趋势，选择合适的润滑材料参数是改善润滑的关键因素。

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具有大位置空间的3自由度并联机构运动性能分析

李剑锋;费仁元;范金红;吴光中

. 2007, 43(8): 53-59.

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提出一种具有较大位置空间的3自由度并联机构，该机构为Tricept机构的变异型，结构特点是将Tricept机构中的被动支链与三条主动支链之一相集成，且主动关节的三条轴线彼此垂直并汇交于一点。对机构的位置空间、运动灵活度及刚度特性进行分析，给出表征尺度参数改变与机构运动性能变化关系的图形描述。分析表明，对于不同的尺度参数组合以及较小的胡克铰、球铰的极限转角，机构动平台均可获得较大的位置空间；位置空间的中部区间占整个位置空间体积值较大，且在该区间内动平台具有较好的运动灵活度及刚度特性。给出的图形描述较全面地表征尺度参数与机构运动性能之间的关系，可用于机构性能的进一步分析与运动学设计。

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不同强化模型下的板料成形极限

王海波;万敏;吴向东;韩非

. 2007, 43(8): 60-65.

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介绍Hill48屈服准则下基于不同强化模型的屈服方程。推导出能够用来确定随动强化模型和混合强化模型中参数的方程。采用单向拉伸曲线上所取得的数据，对所得方程进行拟合，得到参数值，并使用所得参数值得出三种强化模型下的单向拉伸曲线。结果表明采用上述方法能够准确地确定强化模型中的参数。给出随动强化模型和混合强化模型下成形极限的计算方法。基于三种强化模型，针对分散性失稳准则、Hill集中性失稳准则、凹槽失稳准则和平面应变漂移失稳准则，得到简单加载路径下的成形极限图和成形极限应力图。从这些图中可以看出，强化模型对成形极限图和成形极限应力图影响明显。因此应当确定板料在成形过程中的强化规律，选择合适的强化模型进行成形极限预测。

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蛇形机器人动力学建模的虚设机构法

赵铁石;李娜

. 2007, 43(8): 66-71.

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基于应用影响系数和虚功原理，通过虚设动力机构提出一种蛇形机器人动力学建模方法，导出考虑骨节侧向滑动条件下的蛇形机器人二阶非完整约束方程。应用这种方法无需进行繁琐的求导或消元运算，可直接基于所给公式编程进行蛇形机器人正逆双向动力学仿真，从而为研究蛇形机器人的动力耦合特征和开发具有二阶非完整约束的蛇形机器人的运动控制器，提供一种实用有效的方法。该方法不仅适于平面运动蛇形机器人，还可进一步推广实现空间运动的蛇形机器人的动力学建模与仿真。

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热结构稳态响应下的敏度分析方法和形状优化

龙凯;左正兴

. 2007, 43(8): 72-76.

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形状优化中的差分敏度分析计算量随设计变量数目的增加而快速增大，为减少结构分析的计算量，提出一种近似－差分敏度计算方法。该方法采用组合近似法对扰动结构进行近似重分析，并运用差分法计算结构响应量的敏度值。由于组合近似法在结构小扰动的情况下具有较好的近似精度，故而近似－差分敏度分析在保证敏度精度的前提下克服了计算量大的缺点。以可动边界关键点的虚拟位移为设计变量，建立热结构稳态响应的形状优化模型。通过数值对所提出的敏度分析方法和形状优化模型进行验证。结果表明，所提出的方法和模型在热结构稳态响应的形状优化设计中具有可行性和有效性。

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用于控制材料热加工组织与性能的动态材料模型理论及其应用

鲁世强;李鑫;王克鲁;董显娟;李臻熙;曹春晓

. 2007, 43(8): 77-85.

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动态材料模型及其加工图技术是一种可以用来对材料热加工过程进行优化设计，以实现对材料热加工微观组织和性能进行控制，提高产品质量和可靠性的理论方法。综述动态材料模型及其加工图技术的理论基础及其发展过程，对变形稳定区和失稳区判据的不可逆热力学和耗散结构基本理论以及各种判据的推导过程进行较详细的介绍，从理论角度比较和分析基于动态材料模型理论的各种变形稳定区和失稳区判据的优缺点及其适用范围，指出应用这些判据来实现材料热加工组织性能控制时应注意的一些问题。简要介绍采用动态材料模型理论及其加工图技术来解决实际热加工问题，以达到控制材料组织和性能，确保产品质量，提高生产率的应用情况。

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释放保型软压印光刻工艺

刘红忠;丁玉成;卢秉恒;尹磊;蒋维涛;史永胜;邵金友

. 2007, 43(8): 86-90.

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针对压印过程中模具与晶圆密贴度和压印面积的矛盾，提出释放保型软压印光刻工艺。此工艺包括五步加载过程，可充分挖掘压印图型转印误差根源以及图型转印保真度与阻蚀胶留膜厚度的内在矛盾。通过目标载荷量的调节与控制将模具弹性回弹调整到紫外光固化步骤前，消除压印过程的内在矛盾，实现压印面积由2 cm2向8 cm2的提升，同时保证阻蚀胶留膜厚度的要求。基于创新的释放保型软压印工艺，一套低成本及结构简单的压印光刻原型机被设计构建，一系列压印结果证明应用此工艺的压印光刻机具有同场压印不同面积、特征尺寸结构图型的多次复制能力。

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网络化零件库资源集成框架及其关键技术

马军;祁国宁;顾新建;郭剑锋

. 2007, 43(8): 91-96.

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为了满足网络化制造环境对零部件资源共享与重用的需求，提出基于标准化技术的零件库资源集成框架，并分析该集成框架的基本功能与特点。重点研究实现该集成框架的关键技术，包括扩展PLIB标准(ISO 13584)的网络零件库信息建模技术，以及基于分类编码和事物特性表的零件库内容形式化表达方法。为了适应该集成框架的网络化应用环境，提出基于可扩展置标语言(XML)的零件库信息传输与交互技术，并针对不同的信息交互层次给出相应的XML Schema映射方法。该集成框架能为实现零件资源的异地共享和信息集成提供一个可操作的技术平台。

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金属粉末激光成形零件倾斜极限

尚晓峰　刘伟军　王维;王志坚

. 2007, 43(8): 97-100.

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研究在支撑材料、工艺局限等诸多因素影响情况下的特定材料以及特定工艺参数下倾斜极限问题非常重要，为此采用金属粉末激光成形技术成形旋转薄壁金属零件的方法，在相应金属粉末材料与成形工艺参数下，进行成形金属零件时侧壁倾斜极限的研究，通过测量与计算获得倾斜极限值及其对应的层间搭接率。研究表明随着薄壁旋转半径的增加，侧壁倾斜角度也相应加大，最终超过倾斜极限，造成熔覆层塌陷现象发生。揭示出层间搭接率是产生倾斜极限和熔覆层塌陷的直接原因。通过对倾斜角度、层间搭接率与薄壁旋转半径关系进行理论分析与计算，得到成形的金属零件侧壁倾斜极限角度和极限层间搭接率的计算公式，为在设计无支撑CAD模型时侧壁最大倾斜角度提供依据。试验结果表明，利用该计算公式指导侧壁倾斜角度设计切实可行。

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准连续介质方法及其应用

倪玉山;王华滔

. 2007, 43(8): 101-108.

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介绍原子和连续介质耦合的多尺度模拟中的一个重要方法——准连续介质方法。阐述与该方法相关的原子模拟方法和有限元方法，针对在原子区 / 连续介质区耦合时出现的匹配问题，讨论在非局部原子区和局部的连续区过渡中交接面的处理，即在两种区域采用不同的权重计算系统的能量。对于模拟过程中材料微观变形不断变化的情况，结合自适应网格技术，确保在需要时保持原子区的全部细节，而在连续介质区则相对粗化。最后，介绍准连续介质方法在晶界变形与断裂、纳米压痕和位错相互作用等方面的一些应用和发展，并对该方法面临的问题和发展趋势做了展望。

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北京谱仪BESIII漂移室中预应力细丝张拉的全过程有限元模拟分析

赵瑞海;曾攀陈元柏;唐晓

. 2007, 43(8): 109-113.

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为研究北京正负电子对撞机中谱仪主漂移室细丝张拉过程中的力学规律，对张拉精度进行有效控制，利用有限元法建立张拉全过程和全结构的等效计算模型。建模过程中，采用“单元激活”技术处理变拓扑的结构特征，避免结构模型变化带来的网格重构，保证计算效率和精度。通过应力松弛试验确定细丝的粘弹性本构关系，进而运用单向耦合算法对动态张拉进程中的耦合力学问题线性化，理论分析和试验结果表明，这种处理方法是合理可靠的。计算给出不同阶段细丝张力的变化结果，提出通过预紧张拉方法对张力变化进行有效控制，并确定了预应力杆的分布方案，保证漂移单元精度。有限元模拟分析结果已经运用于北京正负电子对撞机重大改造工程，将对谱仪主漂移室的建造起指导作用。

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音叉振动式微机械陀螺输出电容的统计特性分析

姜涛;王安麟;刘广军;张颖;焦继伟

. 2007, 43(8): 114-118.

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以一种通过体微机械加工技术制备的音叉振动式微机械陀螺为对象，基于随机摄动技术定量计算了微陀螺检测输出电容变异的统计特征，以概率思想表达微陀螺批量加工过程所带来的材料/尺寸随机误差对其性能的影响。所提出的影响因子这一概念反映了微陀螺参数变异对性能变异的敏感度。在详尽分析微陀螺众多参数的影响因子的基础上获得微陀螺5个最为关键的参数。有限关键参数的获得，不仅能为微陀螺的健壮性设计提供帮助，同时也能为实际微陀螺的加工控制提供量化的参考依据。

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基于阶次跟踪和经验模态分解的滚动轴承包络解调分析

康海英;栾军英;郑海起;崔清斌

. 2007, 43(8): 119-122.

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针对齿轮箱升降速过程中振动信号非平稳的特点，将计算阶次跟踪方法与经验模态分解技术相结合，提出一种研究旋转机械瞬态信号故障诊断的分析方法。首先对齿轮箱启动时测得的振动信号进行时域采样，再对时域信号进行等角度重采样，将其转化为角域准平稳信号，然后对角域里的信号进行经验模态分解得到多个固有模态函数分量，最后对包含轴承故障信息的高频固有模态分量进行包络解调分析。结果显示：阶次跟踪技术能够有效地避免传统频谱方法所无法解决的“频率模糊”现象，将非平稳信号转化为准平稳信号；经验模态分解方法能够提取包含故障信息的固有模态分量，将两种方法相结合是对传统频谱分析法的有力补充，具有很广阔的应用前景。

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基于双转子电动机的混合四轮驱动系统

罗玉涛;周斯加;邓志君

. 2007, 43(8): 123-128.

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在研究现有混合动力驱动系统的基础上，提出一种基于双转子电动机的机－电桥间混合四轮驱动系统。该系统由机械桥和电动桥构成，通过桥间动力综合控制，两桥可以单独或共同驱动车辆行驶，其中电驱动桥由双转子电动机加上减速换向机构组成，可以实现驱动、差速、能量回收等功能。在分析双转子电动机工作原理的基础上，建立其数学模型，并进行模拟负载突变及车辆转弯下的性能仿真。以某运动型多功能汽车为例，利用Matlab/Simulink软件进行原型车和新方案的对比性能仿真。仿真表明：在保持动力性相当的前提下，新混合动力方案在经济性方面有较好的改善，百公里油耗比原型车在高速、城市工况下能够分别下降10.58%、21.87%。

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基于动态生命周期的能量分析方法

戚赟徽;黄海鸿;刘光复;刘志峰;吕义

. 2007, 43(8): 129-134.

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以机械产品能量属性为研究对象，将产品全生命周期思想运作于能量分析中。在产品全生命周期能量分析的基础上，建立产品能量消耗框图，阐述产品全生命周期能耗动态特性，建立全生命周期能量模型。运用键合图、回收元等理论，分析产品生命周期各阶段的能量消耗影响因素，建立能量消耗量化公式，并在此基础上进行能耗动态特性分析。最后，将能量模型和动态特性分析运用于方案优选和设计特性参数优化中，并以电热水壶为例对提出的模型和方法进行验证。

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汽车防抱死制动系统分级智能控制

李锐;郑太雄;李银国;冯辉宗;陈伟民

. 2007, 43(8): 135-141.

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在分析车辆制动时轮胎与地面接触力学特性的基础上，提出一种用轮速峰值连线来求解参考车速和参考滑移率的方法。为了解决汽车防抱死制动系统(ABS)在各种条件下复杂的控制问题，设计出一种由运行控制、参数校正和组织协调构成的分级智能控制系统。在运行控制级，给出参考滑移率误差的目标轨迹，建立特征模型、控制模态集和推理规则集，以此设计出基于参考滑移率的仿人智能控制器。在参数校正级，为了弥补只针对参考滑移率控制的不足，用车轮角减速度对仿人智能控制量进行校正。在组织协调级，设计出基于轮减速度和参考滑移率的模糊智能控制器来自动辨别制动时的路面信息，给出四轮制动的协调控制规则。运用Matlab进行汽车ABS的仿人智能控制系统研究，搭建出汽车ABS全车测控系统，参照国际标准，在不同条件下进行道路试验。试验结果表明，相对于逻辑门限控制，ABS分级智能控制具有良好的制动平稳性和自适应性，可提高控制精度，是一种有效的新的ABS控制方法。

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基于逐步回归模型的汽车碰撞安全性多目标优化

张维刚;廖兴涛;钟志华

. 2007, 43(8): 142-147.

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汽车结构的耐撞性及碰撞吸能优化是现代汽车工业的重要研究内容。面对传统优化方法难以找到汽车结构耐撞性问题多目标参数最优解的难题，在汽车结构碰撞安全性问题的研究中，结合试验设计、响应表面模型和有限元仿真程序提出一种基于逐步回归模型的多目标优化设计方法。利用该方法对以汽车前端结构的加强件作为设计变量，以整车质量、脚踏板在碰撞过程中的侵入量和整车碰撞加速度积分值作为目标函数的汽车100%正面碰撞以及40%正面偏置碰撞的多目标优化问题进行仿真优化研究，结果表明该方法对于汽车结构碰撞安全性的优化具有明显的效果。

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多目标批量生产柔性作业车间优化调度

鞠全勇;朱剑英

. 2007, 43(8): 148-154.

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研究批量生产中以生产周期、最大提前/最大拖后时间、生产成本以及设备利用率指标(机床总负荷和机床最大负荷)为调度目标的柔性作业车间优化调度问题。提出批量生产优化调度策略，建立多目标优化调度模型，结合多种群粒子群搜索与遗传算法的优点提出具有倾向性粒子群搜索的多种群混合算法，以提高搜索效率和搜索质量。仿真结果表明，该模型及算法较目前国内外现有方法更为有效和合理。最后，从现实生产实际出发给出多目标批量生产柔性调度算例，结果可行，可对生产实践起到一定的指导作用。

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弧齿锥齿轮的齿面主动设计

曹雪梅;方宗德;张金良;邓效忠

. 2007, 43(8): 155-158.

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齿面印痕和传动误差对齿轮传动的性能起着决定作用，针对齿面印痕和传动误差，提出弧齿锥齿轮点啮合齿面主动设计的方法。该方法突破了传统齿轮设计的局限性，采用“局部共轭原理”和“局部综合法”，并依据弧齿锥齿轮的加工原理，使齿轮设计人员能够按照要求的传动性能来设计齿面的形状，并可在摇台结构的铣齿机进行加工。齿面主动设计能保证齿面在整个啮合过程中满足预先设计的传动误差和齿面接触路径的要求，从而达到对齿面啮合质量的全程控制，它为弧齿锥齿轮副设计提供新的方法和途径，这对于高速和重载齿轮以及有特殊要求的齿轮的设计具有十分重要的意义。

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机械式拖拉机导向探测装置

何卿;高焕文;李洪文;王晓燕

. 2007, 43(8): 159-164.

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拖拉机自动导向能提高行驶轨迹的精度，提高行间作业质量，减轻驾驶员劳动强度。机械式拖拉机自动导向利用田间的作物、秸秆或垄沟等进行接触探测，机构简单、成本低、易维护。设计针对玉米秸秆行间作业的低成本机械式导向探测装置。通过对导向探测器具有的特点进行分析，确定触杆的对称结构和偏心半椭圆形状特征，在对触杆进行受力分析的基础上确定触杆形状的关键参数即偏心矩。经过试验表明这种形式的导向探测装置及角位移传感器能实现拖拉机在秸秆行间的导向探测，并对秸秆无破坏。

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中二次风水平摆角对炉内流场的影响

王志强;孙绍增;张晓辉;邱朋华;孙锐;吴少华;秦裕琨

. 2007, 43(8): 165-170.

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燃煤锅炉NOx的排放对环境的污染非常严重，发展洁净煤发电技术已经成为当务之急。针对某电厂9号炉的NOx排放量较高的问题，提出水平浓淡燃烧器和摆动中二次风相结合的方案。通过对改造后锅炉试验数据的研究，可知增大中二次风摆角对煤粉炉的影响较大。对数值模拟结果和试验研究数据进行了对比分析，两者吻合情况较好。结果表明：随着中二次风摆角增大，二次风切圆直径大于一次风切圆直径，形成“风包粉”的环境，有利于降低NOx的排放量。

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新的时序分解算法及其在设备故障诊断中的应用

吕勇;李友荣;王志刚

. 2007, 43(8): 171-174.

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引入一种新的时序分解算法，该算法是由S变换推导出的，可将一维时间序列分解成二维局部时序模型。通过对分离时序中不同的分量进行研究，可得到时序的局部特征及其隐含特性。数值仿真试验验证了该算法用于提取特征信息的可行性。在该时序分解算法基础上定义了一个描述时序统计特征的参数，采用此参数对不同故障齿轮的数据分析验证了该算法对设备故障进行分类的有效性。

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选区激光熔化快速成形系统的关键技术

吴伟辉;杨永强

. 2007, 43(8): 175-180.

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研究激光、铺粉、扫描三个重要选区激光熔化子系统的技术要点。通过计算成形过程所需激光能量，确定激光器的选用。研究表明成形升降台的连续下降精度、铺粉辊的回转偏心量及径向跳动量都对实现最小铺粉厚度控制有着重要影响。结合扫描速度对比试验，分析扫描系统的扫描特征，认为采用快的扫描速度是选区激光熔化工艺的一个重要特点，此外应采用合适的扫描策略克服热变形。在上述研究基础上，采用铜基合金粉末进行三维金属实体成形试验，试验分析表明，成形实体是一个由等轴晶和枝晶组成，相对密度达95%，具有冶金结合组织的金属实体，尺寸精度为±0.5 mm。所获得的成形实体多层断面构造、铺粉、扫描特征等信息可证实部分技术要点分析。

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铝合金电阻点焊多信息融合与质量分类

潘存海;杜素梅;宋永伦;李桓

. 2007, 43(8): 181-185.

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采用分布式多传感器同步采集系统实现铝合金点焊质量实时监测，并利用LABVIEW图形化语言编制相关数据处理软件。研究发现：焊点内喷溅与点焊电压和电极位移信号波形“下榻”现象相关联；电极压力所产生的高频脉冲强度和持续时间与内喷溅强弱有关，三种特征信息根据内喷溅严重程度，同时发生或个别出现。所提取的9种特征信息能够反映点焊质量，信噪比高，可为实现铝合金点焊质量分类奠定基础。采用主成分分析可进一步实现信息融合和数据压缩，点焊质量判断准确率达98 %。

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电梯轿厢－导轨耦合动力系统建模及其动态特性

郭丽峰;张国雄;李醒飞;刘文耀;曾勤谦

. 2007, 43(8): 186-191.

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对电梯轿厢－导轨耦合动力系统进行分析，建立12自由度非线性振动模型。用基于状态空间的数值迭代法对模型进行求解，研究当导轨不平顺度激励强度以及轿厢运行速度等因素发生改变时，轿厢水平振动的时域和频域特性。研究成果可为导轨安装误差的合理确定提供重要理论依据，同时也将对轿厢结构的优化设计、振动控制等方面的研究起到良好的推动作用。

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液体旁通复叠式制冷系统性能分析

牛宝联;张于峰;贡征峰;谢慧

. 2007, 43(8): 192-197.

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为调节应用于高低温恒温箱中的复叠式制冷系统的制冷量，提出液体旁通制冷系统。当旁通电磁阀关闭时，制冷系统处于最大负荷状态，而电磁阀开启后，通过蒸发器的制冷剂减少，制冷量减少。因此，可以根据低温下制冷量的要求，调节进入蒸发器的制冷剂流量，从而调节制冷量。根据有限时间热力学原理，对这种复叠式制冷系统建立数学模型，进行数值模拟，对数值解的分析，表明这种负荷调节方式是可行的。液体旁通复叠式制冷系统有效地降低了压缩机的排气温度，且不存在液击的危险，适合应用于高低温恒温箱中提供变负荷制冷量。对高低温恒温箱的性能测试表明，带有液体旁通的复叠式制冷系统能有效地减小系统在高温工况下的制冷量并节约能量。

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CSP热连轧机振动问题

范小彬;臧勇;吴迪平;王永涛;廖一凡;黄志坚

. 2007, 43(8): 198-201.

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某CSP精轧机组F3轧机在轧制薄规格集装箱板时发生了强烈的振动，为确定其性质并寻求抑制措施，首先对其主传动系统和机座系统的固有特性进行了计算，然后对F3轧机的主传动系统转矩、接轴弯矩、工作辊的振动等进行了现场测试，最后建立了F3轧机振动的速度图谱。结果发现，F3有轻微扭振，其主要振动形式为辊系水平(轧制方向)和垂直振动，且水平方向上的能量远大于垂直方向上的，二者主要频率均为51 Hz，它们是由接手轴弧形齿啮合冲击激发辊系水平方向上第三阶共振和轧机机座垂振系统第一阶共振引起的。据此，提出了及时更换接轴弧形齿及在工作辊轴承座和衬板间添加铜垫片以消除轴承座和牌坊间间隙的简易措施，从而起到抑制辊系水平方向上振动的作用，该措施已在某钢厂应用。

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强非线性条件下的磁轴承高速电动机

张剀;戴兴建;张小章

. 2007, 43(8): 202-206.

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为解决磁轴承高速电动机转子中，永磁电动机磁偏拉力与转子残余不平衡导致的磁轴承电磁力非线性问题，实现转子高速稳定运行，采用全局线性化方法对电磁力进行线性化；同时，改进控制器的设计，使用增益调度方法实现转子平稳通过刚性临界转速，并通过有效降低控制器在转子工作频率附近的增益，使转子在高速下能近似围绕质量中心转动，避免电磁力的饱和。最终实现了强非线性条件下磁轴承电动机的高速稳定运行。

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冲压焊接多级离心泵叶轮内部流场的计算机辅助分析

刘元义;王广业

. 2007, 43(8): 207-211.

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基于时均N-S方程、标准湍流模型和壁面函数法，在旋转坐标系中利用SIMPLE算法，对圆柱型、机翼型和堵塞流道型三种类型叶片的冲压焊接多级离心泵叶轮内部三维湍流流动进行数值计算与分析。研究冲压焊接多级离心泵叶轮叶型对流速分布、压力分布和泵性能的影响规律，揭示离心泵叶轮通道内部流动的主要特征。利用计算流体动力学(CFD)商用软件ANSYS CFX的数值计算结果，得到了三种类型叶片的叶轮在设计工况下的效率，并与相关的试验数据进行了比较。预测结果与相关的试验数据相吻合，验证了利用ANSYS CFX对冲压焊接多级离心泵叶轮内部流场进行数值模拟的可行性和有效性，减少了对试验数据和设计经验的依赖，为冲压焊接多级离心泵叶轮方案的优化和选择提供参考。

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31Si2MnCrMoVE钢薄板试样表面裂纹断裂韧度测试

邹吉权;荆洪阳;霍立兴;刘东风;张宇斌

. 2007, 43(8): 212-217.

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31Si2MnCrMoVE钢是为符合固体火箭发动机壳体设计需要而专门研制的超高强度钢。随着冶炼技术的进步，31Si2MnCrMoVE钢断裂韧度不断提高，构件采用的板厚也越来越薄。由于较高的断裂韧度和较小的板厚，给钢板表面裂纹断裂韧度测试带来困难，韧带尺寸偏小，难以满足有效性判据。这种情况下，不应该用线弹性断裂力学方法评价材料的断裂韧度，而应采用弹塑性断裂力学测试材料的延性断裂韧度JIC。基于以上原因，在条件断裂韧度不满足有效性判据的情况下，采用试验与有限元分析相结合的方法，通过试验测出裂纹启裂时的条件载荷，用有限元法计算出在条件载荷作用下的延性断裂韧度JIC，再用断裂力学理论转换成表面裂纹断裂韧度KIe。用JIC作为断裂参量，就必须分析J积分的有效性，因此讨论超高强度钢表面裂纹前缘的J守恒和J主导的有效性，从而为固体火箭发动机设计提供依据。

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混合动力液压挖掘机液压马达能量回收的仿真及试验

张彦廷;王庆丰;肖清

. 2007, 43(8): 218-223.

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针对混合动力挖掘机提出利用液压马达对液压执行元件的回油进行能量回收的节能方案。建立液压挖掘机能量回收的仿真模型，对各执行元件的可回收能量所占比重和系统的节能效果进行仿真计算。搭建混合动力液压马达能量回收试验台，进行能量回收过程中的能量转化效率和操控性能的试验研究。试验和仿真结果表明，在混合动力液压挖掘机系统中采用马达能量回收和发电机转速控制执行元件运动速度的节能方案是可行的。

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低压条件下紧凑叉排管束沸腾换热特性试验

刘振华;杨荣华

. 2007, 43(8): 224-228.

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针对传统的满液型蒸发换热器，将蒸发器中的水平加热管束按叉排方式紧凑排列形成窄缝空间，在大气压和低压运行条件下，利用窄缝空间沸腾强化换热机理，可以将在低壁温/低热负荷条件下的自然对流换热转化为核态沸腾换热，能有效提高满液式蒸发器的换热性能。和传统的满液型蒸发换热器相比，这种紧凑式蒸发器平均换热系数能提高一倍以上。紧凑蒸发器的管距、管位置，工作压力都对蒸发器的换热性能有显著影响，管距的影响是最大的。不同的压力条件下存在一个对应的最佳管距。在此管距下，蒸发换热器的强化换热性能达到最大。最佳管距对应的管束水力当量直径近似等于池内沸腾时的气泡脱离直径。随着压力减小，最佳管距逐渐增大。同时，紧凑式管束布置引起的窄缝空间内沸腾强化换热强化效果也逐步降低。

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汽车曲轴终锻模阻力墙新型结构参数试验

周杰;刘敏;王平;魏发亮;张平;何健

. 2007, 43(8): 229-234.

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提出曲轴锻模阻力墙新型结构，分析阻力墙结构中三个重要参数(高度、间隙、斜度)对终锻成形载荷的影响，运用有限元分析软件Deform3D对曲轴终锻过程进行数值模拟仿真，并采用最小二乘法拟合得到了它们之间的影响规律曲线，为阻力墙的优化设计和提高曲轴终锻模具寿命提供了理论参考。分析影响规律曲线发现：终锻最大成形载荷随终锻模阻力墙高度的增加而升高，在同时考虑曲轴锻件成形质量和模具寿命的情况下，终锻模阻力墙高度的合理取值范围为[10, 30] mm；终锻最大成形载荷随终锻模阻力墙间隙值的增加而降低，合理取值范围为[2.0, 3.5] mm；随着终锻模阻力墙斜度增加，终锻最大成形载荷随之升高，而终锻模阻力墙根部的磨损能得到有效控制，合理取值范围为[0°, 20°]。通过试验对上述结论的合理性与可行性进行了验证。

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发动机排气制动阀支架的频率优化设计

曾金玲;雷雨成;李康

. 2007, 43(8): 235-238.

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以某发动机排气制动阀支架为例，阐述动态拓扑优化技术在工程上的应用。该支架在使用过程中由于共振产生断裂，故根据有限元分析和模态分析结果建立合理的拓扑优化模型，加以工艺制造约束和模态追踪控制。在保证结构质量不增加的前提下，利用拓扑优化技术实现了发动机排气系统固有频率的优化设计。优化后的支架不仅可以避开原系统的共振区域，降低支架重量，而且可以简化支架的加工工艺，既能降低生产成本，又能减少冲压过程中形成弯角褶皱的风险。

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刊出日期：2007-08-15

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