机械工程学报

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王益群;孙孟辉;张伟;刘建

. 2007, 43(9): 2-6.

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板带轧机的构成是复杂的，其控制系统日益精密化和智能化，但是目前广泛应用于现场的比例积分微分(PID)控制策略，由于鲁棒性较差，难以满足进一步提高板带轧机控制精度的要求。针对板带轧机位置伺服系统，应用广义动态矩阵控制理论，设计预测控制器，并采用滚动优化、反馈校正的控制策略。构造状态观测器，使控制系统具有带观测器的状态反馈形式，不断地修正预测模型，增强了系统的鲁棒性。所研究控制算法基于系统的阶跃响应，具有较强的稳定性和鲁棒性。提出上述控制策略的计算机控制实现方法，仿真研究结果表明该方法远比目前带钢生产中广为采用的PID控制策略优越，具有智能性且易于实现。

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气动系统内部结露机理及试验

李军;杨庆俊;王祖温

. 2007, 43(9): 7-11.

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以气动系统中最典型的回路为对象对系统内部结露进行研究，提出气动系统发生内部结露的机理，即当系统内的水分向系统末端移动的能力大于水分向系统外部排出的能力时，系统发生内部结露，反之则不发生。用凝结水滴的质量密度描述水分向系统末端移动的能力，用容积比来代表水分向系统外部排出的能力，确定了凝结水滴的质量密度和容积比平面上的内部结露分界线。对一气动系统的内部结露现象进行试验研究，验证了该方法的正确性。

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大型液压Stewart平台动态耦合特性

王伟;谢海波;傅新;杨华勇

. 2007, 43(9): 12-15.

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耦合现象在液压Stewart平台中普遍存在，以大型液压Stewart平台为目标，采用AMESim和SimMechanics对液压部分及平台机构部分分别建模。通过软件接口建立联合仿真体系对平台动态耦合进行定量分析，数值模拟6缸动态特性在一致和有差异的情况下动态耦合的强度和规律，该仿真体系针对液压与并联机构进行分布式建模，改善了建模精度。建立大型液压Stewart平台通用联合仿真模型，为Stewart平台的耦合研究提供了有效的理论研究手段，能够针对平台进行前期耦合预测，保证设计方案的准确性与可靠性。

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机械压力机节能型气压式制动方式设计理论

赵升吨;王军;何予鹏;权重民

. 2007, 43(9): 16-20.

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在分析现有机械压力机制动方式存在耗能耗材的不足基础上，提出机械压力机节能型气压式制动系统，并论述其工作原理。通过对机械压力机采用节能型气压式制动方式工作过程的分析，建立由气体的能量方程、流量连续方程、状态方程和制动气缸制动过程的动力学方程组成的数学模型。通过对节能型气压式制动气缸内气体热力学特性的分析，建立制动过程中制动力及制动功的计算公式。针对JH23-63型630 kN机械压力机，研制节能型气压式制动装置，并试验验证了该数学模型的正确性、实用性和可靠性。

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汽车主动安全控制液压执行器的性能与原理

王会义;于良耀;宋健

. 2007, 43(9): 21-27.

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介绍目前汽车主动安全系统(汽车制动防抱系统、汽车驱动力控制系统、汽车电子稳定控制系统、汽车主动悬架、汽车四轮转向系统)上所应用的液压执行器，并重点分析目前先进的汽车主动安全系统——汽车电子稳定控制程序(Electronic stability program，ESP)上的液压执行器的结构、工作原理、工艺特点及其高速响应的性能特点。ESP所使用的液压执行器的响应速度在10 ms以内，其响应特性与液压执行器的各部分结构参数、被控车辆制动系统的参数等有紧密的联系，需要进行综合考虑和选择。介绍所采用的对汽车制动防抱系统液压执行器进行动态特性分析和参数匹配的建模分析方法，此方法同时也适用于对其他类型汽车主动安全系统的动态特性分析与参数匹配。最后对未来的汽车主动安全系统执行器的发展进行展望。

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不考虑进口特性的蓄能器吸收冲击理论及试验

权凌霄;孔祥东;高英杰;康双琦;姚静

. 2007, 43(9): 28-32.

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针对蓄能器吸收压力冲击的功用，在忽略连接管道和进油阀参数影响的前提下，将皮囊式蓄能器内部分为气腔、皮囊和油腔三部分，分析皮囊的受力情况，建立蓄能器的二阶数学模型。利用Matlab/Simulink®工具建立仿真分析模型并进行仿真。分别在热轧带钢卷曲机和高速钢筋剪切机上搭接试验系统，以dSPACE为控制和采集工具进行试验研究。将仿真分析和试验研究的数据对比，验证了数学模型的正确性，并得出通常情况下蓄能器在液压系统中吸收液压冲击时，充气压力选择应根据模型中阻尼比最佳的原则完成等结论。

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考虑阀口误差的阀控非对称液压缸系统建模、仿真与试验

李洪人;关广丰;郭洪波;丛大成;张辉;叶正茂

. 2007, 43(9): 33-39.

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从解决比例阀控制非对称缸系统存在的超压问题入手，分析因加工误差引起的各阀口重叠量不一致这一非线性因素对系统性能的影响，建立考虑阀口误差的阀控非对称缸系统的非线性状态方程模型和键图模型。应用这两种非线性数学模型分析一实际非对称阀控制非对称缸系统的压力特性，与试验结果的对比分析验证了所建的非线性数学模型的正确性。仿真和试验研究揭示比例阀控制非对称缸系统的阀口误差对系统性能影响较大，往往是引起有杆腔压力超过供油压力的主要原因。通过大量仿真研究获得了阀口误差与系统超压之间的关系，研究表明适当提高比例阀阀口的加工精度有利于消除超压现象和提高系统的性能，进而建议将某些比例阀阀口误差控制在最大阀位移的0.5%以内。给出的两种非线性数学模型具有通用性，可用于对各类阀控缸系统进行系统仿真、设计和控制策略等方面的理论研究工作。

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汽车防抱制动系统中液压系统性能评价与试验

于良耀;王会义;宋健;祁雪乐;孔磊

. 2007, 43(9): 40-46.

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建立包含电磁阀、制动管路和制动分泵的防抱制动系统(Anti-lock braking system，ABS)液压系统数学模型，设计ABS液压系统试验平台，对实车ABS液压系统进行测试。采用回归分析的方法对模型参数进行拟合，对仿真结果与试验数据进行对比验证。在液压系统模型的基础上，建立整个ABS系统的仿真模型，进行仿真分析，讨论影响ABS控制效果的液压系统滞后时间、升压减压能力、压力波动特征等关键因素及参数。研究结果为ABS系统与整车制动系统的匹配提供了重要依据。

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锥形螺旋轴流血泵流场三维数值模拟与分析

高殿荣;王广义

. 2007, 43(9): 47-50.

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利用ProE软件对血泵的不同结构进行三维建模，应用计算流体力学(Computational fluid dynamics, CFD)中非定常三维N-S方程，基于非结构网格的有限体积法以及k-ε湍流模型方法数值模拟血泵的全三维内流场。着重计算和分析旋转叶轮转速和锥度变化对血泵流场的影响。仿真试验表明，锥形螺旋轴流血泵转速和锥度都不应过大，否则将会使得流场变得紊乱。转速过大，泵的性能会降低；锥度不应过大，否则不能保证流场平稳。

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空间对接半物理仿真原型试验系统

延皓;叶正茂;丛大成;韩俊伟;李洪人

. 2007, 43(9): 51-56.

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为研制用于对接机构地面测试的空间对接半物理仿真系统，建立能够体现其主要功能的原型试验系统。试验系统通过六维力传感器检测对接机构模拟元件的相互作用力和力矩，根据所建立的航天器动力学模型实时解算对接过程中两航天器的相对运动，并由6自由度运动平台模拟被动航天器来实现此相对运动。针对此原型试验系统，提出系统的动力学解算方案并据此构建动力学仿真大回路，着重对大回路仿真系统的稳定性进行分析，得到稳定性条件，讨论运动平台滞后对仿真的影响和解决方法。在此基础上，用所研究系统成功地模拟了航天器对接的全过程，从而为实际空间对接半物理仿真系统提供了必要的设计依据。

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基于一次填充法的调压阀流量特性测量

彭光正;张宏立;高爽;范伟

. 2007, 43(9): 57-60.

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提出一种新的调压阀流量特性测量方法：一次填充法。该方法的原理是通过调压阀向一个封闭容器充气，通过分析充气过程中的准平衡过程来得到减压阀的流量特性。对一次填充法建模与仿真，并利用该方法对普通调压阀AR20和精密调压阀IR2000流量特性进行测量试验，试验结果表明该方法和传统法相比具有测量效率高、耗气量少、精度较高等特点。

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流体阻尼器粘性发热对整星隔振的影响

何玲;杨庆俊;郑钢铁

. 2007, 43(9): 61-64.

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在航天器发射过程中，流体粘度随温度变化而改变，流体阻尼器具有不同的阻尼比和共振频率。结合流体阻尼器在整星隔振中的应用，建立发射阶段的热动力学模型。通过数值模拟比较不同粘温系数、不同阻尼器参数下的整星隔振秒特性，并对粘性发热的作用进行了试验研究。理论分析和试验表明，随着时间的推移，阻尼器温度升高，隔振系统的共振频率发生偏移，共振峰值发生变化。

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TLC900型运梁车电液转向控制系统的仿真与试验分析

赵静一;王智勇;覃艳明;王金祥

. 2007, 43(9): 65-68.

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针对应用于高速铁路客运专线建设的TLC900运梁车的关键部分——转向控制系统进行深入研究，阐述转向系统的工作原理，建立转向控制系统的数学模型。根据运梁车的转向原理及转向性能要求，采用分段PID控制策略，并在此基础上运用Matlab中的Simulink软件包对该系统进行动态特性数字仿真，现场试验结果与仿真结果的比较分析证明了该控制方法的可行性，为进一步改善运梁车的转向控制性能奠定了基础。

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气动系统的能量消耗评价体系及能量损失分析

蔡茂林;香川利春

. 2007, 43(9): 69-74.

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在分析基于空气消耗量的现有能量消耗评价体系的基础上，阐述一种新的能量消耗评价量——气动功率。气动功率定义为单位时间内流过指定截面的压缩空气所含有的有效能，而有效能是以大气温度和压力状态为外界基准，流动压缩空气具有的对外做功能力。该有效能是一个相对于大气状态基准的相对量，建立在气动系统都工作在大气环境下这样一个事实基础上。基于气动功率概念，侧重分析导致气动功率损失的因素，讨论气动系统能量损失机理及各个构成环节的损失情况，为明确节能目标奠定理论基础。

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加工精度自生成及其在超精球体研磨中的实现

张伯鹏

. 2007, 43(9): 75-79.

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给出加工精度自生成的原理，着重阐述超精球体研磨精度的自生成问题。从自组织角度看，具有自动调节能力的系统为第1类系统S1，具有目标自确定能力的系统为第2类系统S2，具有自组织能力的系统为第3类系统S3。三种系统都是闭环控制系统，但是彼此之间又有不同功能和结构。给出实现加工精度自生成的条件和加工精度自生成系统S3。讨论加工精度自生成系统的建造，给出典型加工精度自生成系统的框图，着重阐述基于误差自去除自能力的超精球体加工精度自生成问题，包括球体误差自去除能力、球体误差自去除的收敛性、精度自生成和目标精度自生成系统等。

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少自由度并联机器人机构的静力分析

李永刚;宋轶民;黄田;张策

. 2007, 43(9): 80-83.

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与6自由度并联机器人不同，少自由度并联机器人机构的支链不仅传递驱动力，同时还要向末端提供约束力，然而在对此类机构进行静力分析时，现有的研究都忽略了约束力的传递特性。为此，以微分流形理论为基础，分析指出少自由度并联机器人末端的完整力空间应包括驱动力子空间和约束力子空间，并以此为基础，利用虚功原理，给出一种建立此类机构输入与输出广义力间完整映射的方法。此完整力映射包括驱动力映射矩阵和约束力映射矩阵。通过计算这两个矩阵的条件数，可以分别分析此类机构驱动力和约束力的传递特性。该分析方法的物理意义和数学理论相统一，且概念清晰，便于深入理解少自由度并联机构静力传递的特性。最后，以3-UPU并联机器人机构为例进行实例分析。

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基于波数域外推方法的近场声全息

徐亮;毕传兴;陈剑;陈心昭

. 2007, 43(9): 84-90.

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在基于快速傅里叶变换(FFT)法的近场声全息技术中，为了减小算法误差对结果的影响，要求测量面(全息孔径)至少为声源面积的2倍。由于要求的全息孔径较大，该技术测量工作异常繁琐以及在大尺寸结构上应用困难。分析基于FFT法的近场声全息技术中算法误差产生的机理，并引入声压外推过程予以克服，得到基于波数域外推方法的近场声全息。该方法能有效抑制重建过程中算法误差的影响，不再须要靠增大全息孔径来减小误差，因此在小全息孔径条件下仍具有较高精度。仿真和试验结果表明，该方法在小全息孔径条件下取得了良好效果，显著减小了对全息孔径大小的要求，从而方便了工程运用。

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二维自适应粗糙表面弹塑性接触模型

刘天祥;刘更;谢琴;曾泉人

. 2007, 43(9): 91-95.

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提出一种基于自适应粗糙表面描述的弹塑性接触模型。根据某一给定阈值，去除粗糙表面上对接触力学行为影响较小的结点以减少计算时间。采用在计算区域划分及结点排布上较为灵活性的无网格伽辽金—有限元耦合方法求解自适应粗糙表面弹塑性接触模型。算例表明，当接触压力相对误差约为5%时，自适应接触模型的计算时间相对于非自适应接触计算可减少约50%。分析不同阈值对接触压力分布、接触间隙及接触体弹塑性应力分布的影响。

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平面柔性并联机器人动力学建模

杜兆才;余跃庆;张绪平

. 2007, 43(9): 96-101.

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利用有限元理论研究柔性并联机器人动力学建模的理论和方法，分析各支链的弹性位移及其耦合关系，建立柔性并联机器人系统的运动约束条件和动力约束条件。综合考虑构件的分布质量、集中质量以及杆件的剪切变形、弯曲变形、拉压变形和横向位移的影响，运用运动弹性动力学理论和Lagrange方程，推导出平面柔性并联机器人的动力学方程。以平面3-RRR柔性并联机器人为例，说明该动力学模型能正确反映柔性并联机器人的弹性振动特性，杆件的弹性变形对机器人动平台的位置误差和方向误差具有重要影响。

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带有摩擦的机器人鲁棒控制

周景雷;张维海

. 2007, 43(9): 102-106.

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根据机械系统中摩擦力的特性，把有关标量情况下摩擦力的结论推广到矢量空间中，使机器人系统中的外部随机干扰控制问题具体化。首先利用反馈控制技术，把基于拉格朗日方程的机器人动力学模型转化成一个线性状态方程，并详细介绍这一转化过程。然后基于此线性状态方程，应用李雅普诺夫函数稳定性理论，针对摩擦力的一般特性，设计鲁棒补偿控制器来抑制摩擦力对机器人控制系统的影响，以使机器人实际运动轨迹能够全局渐近收敛于所给定的期望轨迹。所设计的控制器具有理论清晰、设计简单、鲁棒性好等优点。给予完整的理论证明，最后以两关节机器人为例，给出仿真试验结果。通过对比采用不同控制器所得出的不同仿真结果，可以看出所提出的鲁棒控制器具有较好的实用效果。

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纳米切削工艺中刀具原子尺度磨损机理的分子动力学分析

韩雪松

. 2007, 43(9): 107-112.

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为研究刀具磨损的微观机理，以单晶铝为例，采用分子动力学方法对纳米切削中刀具失效的原子级物理本质进行研究。模拟结果显示，随着切削深度的增加，能够形成化学键的配对原子数也急剧增加，导致刀具的扩散磨损加剧；晶体的各向异性对刀具扩散磨损影响很小，说明扩散磨损主要是一种化学过程；扩散磨损生成的积屑瘤代替刀具进行切削，使得超精密加工的表面质量恶化，切削区域温度上升，进一步加剧扩散磨损过程。

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16MnR钢焊接接头氢扩散三维有限元模拟

巩建鸣;蒋文春;唐建群;陈虎;涂善东

. 2007, 43(9): 113-118.

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利用电化学渗透法测定氢在16MnR钢焊接接头处的焊缝金属、热影响区金属以及母材中的扩散系数。基于有限元软件ABAQUS，开发焊接接头在氢环境下的三维氢扩散耦合有限元计算程序，考虑焊接残余应力、不同组织对氢扩散的影响，得到氢浓度随时间的分布规律。计算结果表明，在焊缝和热影响区，由于氢聚集的浓度和焊接残余应力较大，这很容易使材料在应力作用下发生与氢有关的开裂。

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超薄水膜剪切流的分子动力学模拟

罗彬宾;李祥;陈云飞

. 2007, 43(9): 119-121.

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为揭示超薄膜的摩擦特性与微观结构的关系，运用分子动力学模拟的方法对其进行研究，采用固液比作为流体膜固化的定量描述，分别讨论温度﹑分子层数对固液比和摩擦力的影响。仿真结果表明，摩擦力随固液比的增大而增大；当壁面原子与液体膜原子的质量比增大时，会造成固液比缓慢上升，但摩擦力却随之下降，固液间滑移长度的增大是造成这一现象的主要原因。

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阀控非对称缸频域建模

吕云嵩

. 2007, 43(9): 122-126.

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指出阀控非对称缸的动态响应是其正反向油路遵循系统结构特征决定的某种规律交替作用的结果。针对以往频域建模时不考虑结构因素影响，利用负载压力和负载流量定义实现模型整合的不足，提出阀控缸的统一频域模型——分段传递函数，该函数包含两个对应正反向油路的子函数。对于对称缸，两个子函数具有完全相同的结构和参数；对于非对称缸，两个子函数的速度放大系数Kv1和Kv2不等，其模型整合可归结为Kv1和Kv2的整合。在传递函数结构参数和响应曲线形态分析的基础上，借助数字仿真，探讨典型系统模型整合算法与系统阻尼比ξh及衰减比δ的关系，提出变量整合、参数整合的概念和方法，给出通过分段传递函数整合获得等效传递函数的建模方案。对常规液压伺服系统，等效传递函数的阶跃响应与数字仿真基本吻合，与以往模型相比精度明显改善。

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理想数字滤波器的谐波小波逼近模型与设计方法

朱洪俊

. 2007, 43(9): 127-131.

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分析谐波小波的频域特征和滤波特性，研究理想数字滤波器的谐波小波逼近模型与实现方法。利用谐波小波在频域具有良好的紧支特性和盒形特性，建立理想数字滤波器的小波逼近模型。通过谐波小波变换，实现逼近滤波器的带宽和中心频率的可调。该逼近滤波器的幅频特性已逼近理想数字滤波器的幅频特性，且具有零相移特性，并通过傅里叶变换实现其快速算法。通过算例和工程应用实例验证，该方法能有效地滤除噪声信号，具有算法简捷、快速等特点，能对实测信号进行实时滤波。

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7自由度冗余手臂的自运动流形

赵建文;杜志江;孙立宁

. 2007, 43(9): 132-137.

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定义适用于位姿解耦的冗余度机器人的位置子流形和姿态子流形，根据位置子流形和姿态子流形性质的不同将末端操作器位姿空间分割为三个子空间，以矢量代数为工具用参数方程的形式给出各子空间中机构的位置子流形和姿态子流形，将位置子流形和姿态子流形配对得到了机构的自运动流形。最后以第一个子空间为例，对机构的自运动进行仿真，求解给定点的自运动流形并用正解进行了验证。这种利用位置子流形和姿态子流形配对来研究自运动流形的方法，同样适用于其他形式的位姿解耦的冗余度机器人。

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螺旋锥齿轮珩磨轮的制造方法

凌文锋;王小椿;姜虹

. 2007, 43(9): 138-144.

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对用于螺旋锥齿轮珩磨加工的珩磨轮模具制造的关键技术进行深入研究。介绍珩磨轮齿面准均布网格点的计算方法，通过计算这些准均布网格点及其径矢和法矢，建立齿面上每一个网格点的拨模极限导程的数学模型。通过计算齿面上这些网格点的可行的螺旋线导程，判断其交集是否为空集，并以此作为判断是否出现拨模干涉的依据。针对已经出现的拨模干涉，提出拨模导程的优化方法以及干涉的修正方案和齿面光顺过程。详细讨论金属模具的逐点成形和展成加工方法以及它们各自的适用范围和可加工性，并以刀倾法为例，阐述加工螺旋锥齿轮珩磨轮的金属凸模的计算步骤，为螺旋锥齿轮珩磨轮的制造提供理论依据。

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变形条件对Mn-Cu耐候钢连续冷却相变的影响

吴红艳;杜林秀;刘相华;王国栋;董俊华;董杰

. 2007, 43(9): 145-150.

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在MMS-100热力模拟试验机上，采用热膨胀法结合金相法，建立Mn-Cu耐候钢未经变形和变形奥氏体的连续冷却转变曲线，分析比较它们的组织演变规律。利用光学显微镜、扫描电镜和透射电镜分析研究冷却速度、变形条件对显微组织的影响。试验结果表明，变形使铁素体+珠光体相变区向左上方移动，获得铁素体+珠光体组织的临界冷速增大，随着冷却速度的增加，晶粒细化，抗拉强度提高。变形奥氏体的位错缠结，抑制贝氏体长大，细化相变后的显微组织。在20～30 ℃/s冷速范围内获得的板条状组织主要由贝氏体铁素体组成，贝氏体的第二相是渗碳体。在5～10 ℃/s的冷速范围内可以获得粒状贝氏体，第二相为基体上分布的马氏体 / 奥氏体岛或退化珠光体。

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基于轴承及导轨接触刚度的混联机床静刚度研究及优化

刘悦;汪劲松

. 2007, 43(9): 151-155.

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针对新型重型混联机床XNZH2430的构型，建立该机床的有限元模型，分析兼顾部件连接处轴承刚度及直线导轨与滑块接触刚度的机床静刚度特性。计算在一定载荷条件下，加载荷处的变形位移，由此得出机床各方向静刚度，并与静刚度试验结果进行了对比。有限元仿真结果与试验结果的相对偏差较小，证明仿真结果是可信的。以有限元仿真为依据对整机静刚度进行优化。对轴承进行优选和更加严格的预紧，使轴承刚度得到提高，对整机重新加载进行计算，整机静刚度得到明显提高。

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等离子体发生器的数值模拟方法

殷凤良;胡绳荪;李力;彭杏娜

. 2007, 43(9): 156-160.

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根据流体质量、动量及能量守恒方程和麦克斯韦方程组建立等离子体发生器的数学模型，包含一部分钨极以避免对阴极电流密度分布的假设，根据平均有效粘性系数与动力粘性系数之比判断等离子电弧所处的流动状态，用ANSYS有限元分析软件进行求解，得到不同类型的等离子体发生器所产生的等离子电弧的温度和速度分布，研究喷嘴尺寸、电极形状和等离子电弧类型等对等离子电弧特性的影响。结果表明，大孔道比的喷嘴产生的电弧温度更高，速度更大，孔道比甚至会改变等离子电弧的流动状态；与锥形电极的电弧在电极端部取得温度最大值不同，球形电极的电弧在约束喷嘴端口处得到温度最大值；转移型电弧比非转移型电弧具有更高的温度和速度。研究结果对等离子体发生器的数值模拟法研制具有重要的参考意义。

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新型低碳硫系易切削钢切削性能试验

陈明;刘钢;张晓辉;沈中;杨贵军

. 2007, 43(9): 161-166.

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以几种最新开发的低碳高硫易切削钢材料为对象，通过对材料显微组织的分析得出其主要元素对材料中硫化物夹杂的形状、大小、分布的影响规律。系统研究车削过程中切削力、刀具磨损、工件表面粗糙度、切屑变形和断屑性能，揭示了新型易切削钢的切削机理及各元素对材料可加工性的影响规律。试验结果表明，硫化物夹杂长宽比小、形状大、分布均匀，并且密集的材料切削加工性能好；材料中硫元素质量分数增加可以提高刀具寿命；采用Al、Si进行脱氧时应合理控制其质量分数，脱氧剂使用过多不仅对硫化物形态的控制不利而且容易形成很多氧化物硬质点，加剧刀具磨损并降低加工表面粗糙度。研究结果对完善材料切削性能评价体系和开发新型易切削钢材料具有重要价值。

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基于Laplace小波相关滤波的结构模态参数精确识别方法

祁克玉;向家伟;訾艳阳;何正嘉

. 2007, 43(9): 167-172.

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为了从结构脉冲响应信号中精确识别结构模态参数，提出一种基于Laplace小波相关滤波的结构模态参数精确识别方法。首先对结构的脉冲响应信号进行经验模式分解，将结构多阶模态响应信号分解为与各单阶模态响应信号一一对应的分量，再对这些分量分别进行Laplace小波相关滤波便可准确识别结构的各阶模态参数。仿真信号的计算结果表明该方法可以得到精确的阻尼固有频率，并能准确地锁定阻尼比。悬臂梁力锤激励试验结果表明该方法在实际结构的模态参数识别中也非常有效。

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基于混合全息算法的多源相干声场分离方法

张永斌;毕传兴;陈剑;陈心昭

. 2007, 43(9): 173-178.

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当空间声场中存在多个相干声源时，运用常规的近场声全息算法无法重建和预测每个相干声源的声场分布，限制了声全息的应用范围和对相干声场的分析。在针对该问题的现有方法中，基于傅里叶变换的声场分离技术只能用于相干声源位于全息面两侧的情况，而分布源边界点法、联合波叠加法等虽然可解决相干声源位于全息面同侧的分离问题，但在应用时必须预先知道声源的位置以及几何形状等先验知识。针对相干声源在全息面同侧的情况，提出一种新的多源相干声场分离方法。该方法只需全息面声压，不需要其他先验知识就可以实现相干声场分离，能很好地弥补现有方法的缺点，并为相干声场的分析提供有力手段。数值仿真和试验验证该方法的正确性、可行性和有效性。

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混合驱动连杆机构的串行和并行设计

谢进;魏宏;阎开印;陈永

. 2007, 43(9): 179-184.

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混合驱动机构的设计包括运动设计、动力设计和控制设计三个方面。一方面，这些设计相互影响和关联，具有非常强的耦合关系。另一方面，各个设计方面的设计准则、设计目标却有所差别。串行设计是先进行机构的运动设计、动力设计，最后再进行控制设计。并行设计是将机构的运动设计、动力设计和控制设计一并考虑进行设计。对于混合驱动平面五杆机构，分别采用串行设计和并行设计等不同的设计策略，尽管设计所采用的优化方法都是微分进化方法，但是设计结果却有所不同。串行设计可以达到较高的机构运动要求，但控制系统的设计比较困难，而且控制效果不好。并行设计得到的设计结果是机构的运动控制效果得以改善，但是设计的数学模型变得复杂，机构的运动精度有所下降。

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准双曲面齿轮的修正节锥设计方法及切齿试验

张金良;方宗德;曹雪梅;邓效忠;杨建军

. 2007, 43(9): 185-189.

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为了提高准双曲面齿轮的强度和耐磨性，提高准双曲面齿轮的使用寿命，提出准双曲面齿轮的修正节锥设计方法。在不改变大轮外径和中点工作齿高的的情况下，令大轮的齿顶高系数fa≤ ，从而可以导出新的节锥参数，此时新的节锥与面锥重合或在准双曲面齿轮实体之外。利用齿面接触分析(TCA)、齿面承载接触分析(LTCA)和有限元法(FEM)，分析齿轮副的啮合性态、齿面接触应力、齿根最大拉伸应力和齿根最大压缩应力。计算机模拟显示，采用修正节锥设计方法设计的准双曲面齿轮的齿面接触应力、齿根最大拉伸应力和齿根最大压缩应力显著减少，采用修正节锥设计方法设计的准双曲面齿轮在加工过程中可用一般的刀具，不需要特殊的工具。

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新型非摩擦式机械无级变速器的原理与特性

聂松辉;刘宏昭;邱爱红

. 2007, 43(9): 190-194.

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利用内摆线特性，基于传动原理与变速原理，将行星齿轮传动与类正弦机构组合，提出一种新型非摩擦式无级变速装置。在完成结构设计基础上，对其特性参数进行研究分析表明，该无级变速装置属于脉动型无级变速，其输出转速在高速时波动较小，低速时波动较大。由于其传动比可以从1变化到无穷大，因此在不停机情况下输出轴可以停转，从而兼有离合器的作用。

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利用激光跟踪仪对机器人进行标定的方法

任永杰;邾继贵;杨学友;叶声华

. 2007, 43(9): 195-200.

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提出一种简单的利用激光跟踪仪和线性方程最小二乘解对机器人进行标定的方法。通过将机器人运动学方程线性化，建立机器人末端凸缘盘位置误差与连杆D-H参数误差的关系方程。利用激光跟踪仪确定机器人的基坐标系，并通过圆周法求解每个关节电动机的直线方程，进而可以求得机器人的连杆扭角。通过激光跟踪仪测量机器人目标点的坐标值，并通过串口获得机器人6根轴的角度值建立标定方程。通过求解此方程，获得机器人的实际D-H参数，并将此参数应用于修正系统的运动学模型，能够提高机器人的绝对精度。最后对解算过程中的误差和原因进行说明，并对机器人的误差原因进行分析，指出标定过程中需要注意和改进的几个问题。

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低压大电流母线桥振动噪声分析与控制

许莎;金先龙;张晓云;庞峰

. 2007, 43(9): 201-206.

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研究低压三相大电流母线桥正常运行中噪声偏大的问题。首先，采用棱边有限元法计算母线桥的三维涡流场，得到磁感应强度和电磁力在母线桥中的分布规律。然后，应用有限元和边界元结合的方法，将涡流场计算结果作为激励分析母线桥的振动声学特性，确定结构的主要振源和声源。根据分析结果，提出改善母线桥噪声的措施，并对各项措施进行数值模拟和试验研究。对比计算结果与试验结果验证了数值计算的可靠性和降噪措施的有效性。

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故障树分析的等效失效概率计算方法

裴扬;宋笔锋

. 2007, 43(9): 207-210.

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在故障树分析中，系统的失效概率及部件重要度函数并不能全面考虑所有部件所有状态对系统可靠性的影响，为弥补这一不足，提出等效失效概率的概念及其计算方法。利用概率分解法来分析部件及系统所有的存在状态，采用马尔可夫链法及概率论知识计算系统的期望工作次数，进而获得等效失效概率。应用中表明，等效失效概率能够完全考虑所有部件关键状态及非关键状态对系统可靠性的影响。在干系统失效概率相同的情况下，可以利用等效失效概率来比较不同系统的可靠度。该方法是对目前部件重要度函数的扩展，具有一定的实用价值。

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视觉传感铜包铝线缆TIG焊缝自动跟踪系统

李云峰;赵熹华;李永强;衣楠

. 2007, 43(9): 211-214.

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针对铜包铝线缆TIG焊常出现焊偏的问题，研制一种采用视频摄像传感器的焊缝自动跟踪系统。以弧光为主动光源，在电弧前方20 mm处对铜皮对口缝进行摄像。采用模拟电路对视频信号进行放大、整形和以动态平均值为基准的二值化等处理，极大降低了信号处理的时间，并准确获得铜皮对口缝的脉冲信号。确定铜皮对口缝偏差方向判断及偏差大小计算的方法。试验结果表明，该焊接过程采用视频摄像传感器识别铜皮对口缝方法是可行的，能实现铜包铝线缆TIG焊的焊缝自动跟踪控制，系统响应周期小于60 ms，跟踪精度小于0.1 mm。

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钻井液与钻柱的耦合纵向振动分析

丁天怀;李成

. 2007, 43(9): 215-219.

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考虑钻井液与钻柱的泊松耦合，基于管内外钻井液与钻柱间的耦合纵向波动方程组，应用特征矢量法，研究地层切变模量和钻柱泊松比边界对钻柱内纵向应力波和钻井液纵向压力波传输的影响。在此基础上推导钻柱纵向振动的频率方程，引入等效质量分析管内外液动压力下的钻柱固有频率。理论求解表明，钻柱的泊松效应造成应力波与压力波耦合，且管内外不同介质间的波速耦合对压力波的影响明显，而对应力波的影响较弱，故耦合对泥浆脉冲传输的影响远大于钻柱声遥测。钻井液的液动压力增加纵振的惯性质量，导致固有频率与不考虑钻井液相比有较大下降。综合等效粘惯性质量、粘性阻尼系数和钻井液惯性力，建立多因素影响下的钻柱纵向耦合振动模型。

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电动汽车稀土永磁电动机驱动系统

甄子健;王震坡;孙逢春;林逸

. 2007, 43(9): 220-223.

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为满足电动汽车驱动要求，研制出以稀土永磁电动机及其控制技术为核心的一种电动汽车动力驱动系统，在电动汽车上应用一种全新的牵引电动机自动控制模式。与此电动机相匹配研制出一种结构简单、性能匹配优良的线控两挡行星齿轮变速器。就电动机驱动系统力矩特性对电动汽车纵向舒适性的影响进行初步分析。在自动弱磁的控制策略下，续流增磁稀土永磁电动机系统可以满足电动汽车对驱动系统的要求。电动机与两挡变速箱匹配，可保证驱动系统工作效率在全车速范围内稳定在较高水平。

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搅拌摩擦焊径向阻力的动态测量与分析

胡礼木;吕晓光;郭鹏程;胡波

. 2007, 43(9): 224-227.

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利用压力传感器对聚氯乙稀塑料搅拌摩擦焊时搅拌头受到的径向阻力进行动态测量，对引起搅拌头径向阻力变化的原因及相关因素的影响规律进行分析。结果表明，搅拌摩擦焊过程开始后，径向阻力要经过一个先急剧上升，达到峰值后又迅速下降，到某一定值后稳定下来的过程。在其他条件不变的前提下，仅提高搅拌头的旋转速度使径向峰值阻力和稳态阻力都下降，达到峰值和稳态阻力的时间都缩短；仅提高焊接速度使峰值阻力大幅度上升，而稳态阻力却有升有降，但幅度不大，达到峰值阻力的时间变化不大，而达到稳态阻力的时间延长；搅拌头直径的变化会同时引起摩擦发热功率和散热功率的变化，它对径向阻力的影响比较复杂。

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基于表面法矢的散乱数据分割与几何特征提取

曲学军

. 2007, 43(9): 228-234.

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使用区域增长法进行散乱数据的区域分割以及二次曲面几何特征的提取。算法首先自动地布置种子区域，然后通过迭代/拟合这一循环过程来实现区域的增长。为了提高算法的可靠性，提出基于散乱数据表面法矢的二次曲面直接拟合方法。该方法根据特定类型二次曲面的几何性质，应用线性最小二乘技术求解其几何参数，从根本上解决以往二次曲面拟合算法因几何参数初值的设置精度不高而导致的求解效率低，进而失败的问题。试验结果表明提出的算法实现简单，且稳定可靠。

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刊出日期：2007-09-15

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