机械工程学报

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以人为本——树立制造业发展的新观念

杨叔子;史铁林

. 2008, 44(7): 1-5.

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首先从历史角度论述了制造对人类社会发展的重大作用；其次，论述了如同所有技术一样制造技术对社会正反两方面的作用；再次，引用了“国际工业设计联合会”关于工业设计的定义，论述了创新技术要人性化；最后，论述了“以人为本”的制造业发展的内涵。

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钛系生物医用材料表面粗糙度影响细胞黏附的新进展

梁迎春;宋代平;陈明君;白清顺

. 2008, 44(7): 6-15.

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详细介绍粗糙表面细胞的黏附机理，结合表面加工方法较全面地总结和分析钛系材料不同表面粗糙度对细胞黏附的影响及细胞黏附的表面粗糙度模型。综述表明：粗糙表面通过改变表面力场、表面电荷和表面能、增加比表面积及表面缺陷等方式促进细胞在植入体表面的黏附；钛系材料表面粗糙度对不同细胞黏附的影响不同，粗糙表面可促进细胞基因表达；由于表面加工方法造成表面化学状态变化并影响表面电荷和表面能，所以应根据不同的表面加工方法来设计植入体的表面形貌，以获得适合细胞黏附的表面粗糙度。此外，探讨钛表面细胞吸附的分子动力学研究方法，结果显示可利用分子动力学方法在分子水平研究表面特征对蛋白质和细胞黏附的影响机理。

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有误差的螺旋锥齿轮传动接触分析

唐进元;卢延峰;周超

. 2008, 44(7): 16-23.

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以多体系统误差建模理论和齿轮啮合原理为基础，提出含有机床运动几何误差以及齿轮副安装误差的螺旋锥齿轮齿面接触分析(Error tooth contact analysis, ETCA)方法。以SGM法(大轮展成法加工，小轮变形法加工)加工的弧齿锥齿轮为例，通过ETCA分析，得到机床运动误差和安装误差对螺旋锥齿轮齿面加工质量影响的定量关系，对ETCA和TCA的结果进行对比分析，结果表明机床运动误差和安装误差对螺旋锥齿轮的齿面接触质量有较大的影响，为了通过齿面接触分析达到更准确的反调加工参数的目的，采用ETCA的分析结果指导加工参数反调更为合理。

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基于动力学和可靠性的风力发电齿轮传动系统参数优化设计

秦大同;邢子坤;王建宏

. 2008, 44(7): 24-31.

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通过建立1.5 MW风力发电齿轮传动系统动力学微分方程，考虑由风速变化引起的外部激励和由时变啮合刚度与综合误差引起的内部激励，应用模态叠加法求解系统的动力学微分方程并给出了使用系数和动载系数的表达式。在此基础上，对齿轮传动系统的优化问题进行了深入研究, 建立以等强度原则和可靠性为约束，以体积最小为目标的优化设计数学模型，利用Matlab的优化工具进行优化，并对实例进行分析计算。分析结果表明，给出的变工况动载荷条件下的风电齿轮传动系统优化设计方法和得到的设计参数，能有效地提高传动系统的可靠度，明显降低重量和体积。

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用快速傅里叶变换进行球面四杆机构连杆轨迹综合

孙建伟;褚金奎

. 2008, 44(7): 32-37.

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根据给出的球面四杆机构连杆轨迹的数学模型，借助傅里叶级数这一数学工具，对连杆轨迹的谐波成分进行理论分析，发现连杆轨迹的谐波成分与其相应转角函数谐波特征参数和机构尺寸参数的内在联系。确定球面四杆机构的基本尺寸型，在此基础上建立包含600余万组机构基本尺寸型的球面四杆机构连杆轨迹的谐波特征参数数值图谱库。利用傅里叶级数理论建立球面四杆机构处于空间任意位置时连杆曲线的数学方程，推导出计算机构的实际安装尺寸、连杆上点的位置和机构安装尺寸参数的理论计算公式。利用建立的谐波特征参数数值图谱和推导的理论公式解决了球面四杆机构的轨迹综合问题，最后给出算例证明本方法的可行性。

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超磁致伸缩驱动器频率相关的动态磁滞模型

郑加驹;王洪礼;曹淑瑛

. 2008, 44(7): 38-44.

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考虑超磁致伸缩驱动器频率相关的涡流损耗和异常损耗，将Jiles-Atherton静态磁化强度模型扩展为动态磁化强度模型。基于动态磁化强度模型及驱动器结构动力学原理，建立驱动器的动态磁滞模型，并应用遗传算法辨识该模型的参数。试验结果表明，该模型能在较宽的频率范围内较好地描述驱动器的动态磁滞特性，对驱动器的性能估计和控制器设计具有重要指导意义。

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振动体声学灵敏度分析的边界元法

程昊;高煜;张永斌;毕传兴;陈剑

. 2008, 44(7): 45-51.

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振动结构关于设计变量的声学灵敏度分析可以为机械系统的低噪声设计提供量化依据，为结构的优化设计提供方向。采用边界元法，推导了辐射声压关于频率、表面振速等设计变量的声学灵敏度公式。在对系数矩阵求导时，没有采用传统的有限差分法，而是直接求导，并利用不连续单元替换点法处理边界元法中的奇异积分问题。将数值解与理论值比较，证明了计算公式的准确性和有效性。该灵敏度计算方法为机械系统的低噪声设计打下了基础。

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转矩分流式齿轮传动系统的非线性动力学特性

杨振;王三民;范叶森

. 2008, 44(7): 52-57.

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为研究转矩分流式齿轮传动系统的非线性动力学特性，建立系统的非线性动力学模型，考虑了齿侧间隙、时变刚度、综合传动误差、阻尼和外激励等参数。使用PNF(Poincaré-Newton-Floquet)方法对系统的动力学微分方程进行求解发现，在不同的参数条件下系统会出现4种动态响应：简谐响应、次谐波响应、拟周期响应及混沌响应。4种状态下的时间历程、相图、Poincaré映射图、快速傅里叶变换(Fast Fourier transform，FFT)频谱图表明该系统有很强的非线性特性，应使用非线性理论进行更深入的研究。

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纳米结构WC/12Co涂层精密平面磨削表面残余应力有限元模拟与试验

邓朝晖;荆琦;安磊

. 2008, 44(7): 58-62.

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对金刚石砂轮精密平面磨削纳米结构WC/12Co涂层的磨削表面残余应力进行有限元模拟，忽略相变影响，基于ANSYS平台，利用ANSYS参数设计语言完成建立模型、给定材料属性、划分单元、加载和求解整个过程。对纳米结构WC/12Co涂层表面磨削残余应力进行试验研究，通过改变磨削条件得到不同磨削条件下残余应力的变化规律。将试验结果与相同磨削条件下的有限元模拟结果进行对比，发现试验结果与有限元模拟结果是一致的，证明了有限元模型的正确性。

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4-RR(RR)R并联机构的动力学性能指标分析

刘爽;郭希娟;刘彬

. 2008, 44(7): 63-68.

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利用位置反解分析4-RR(RR)R并联机构的空间位形，并采用虚设机构法和影响系数矩阵法建立Jacobian和Hessian矩阵，将Hessian矩阵引入全域性能指标中，不同于以往仅采用Jacobian矩阵作为评价机构性能的指标，使得对机构的动力学性能评价更加全面。对全新的4-RR(RR)R 4自由度并联机构进行速度、加速度和惯性力性能指标分析，给出三项指标的性能图谱。改变机构尺寸，搜索4-RR(RR)R并联机构在不同机构尺寸下的工作空间，在可达工作空间内讨论机构尺寸变化对机构性能的影响，重点讨论Jacobian矩阵和Hessian矩阵对机构加速度性能的影响程度。对比加速度偏差的具体数值，发现Hessian矩阵对机构的加速度性能有着更重要的影响。最后利用Matlab软件对机构进行模型仿真。

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无阀微泵动态特性的固液耦合分析

白兰;冯志庆;吴一辉

. 2008, 44(7): 69-74.

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根据无阀微泵的工作原理，对泵膜－流体耦合振动过程进行理论分析，推导出此状态下的非线性耦合振动方程，并采用伽辽金加权最小余量法得出方程的近似解。在此基础上讨论阻尼系数、驱动力及薄膜固有频率与薄膜振幅、相位差及无阀泵流量的关系。理论分析表明在阻尼系数较小时，在一阶固有频率附近还存在振幅增大的现象，随着阻尼系数的增大，流体对泵膜的阻力逐渐增大，振幅随着频率的增大迅速衰减，相位差也越来越快地靠近90°；驱动力一定的情况下，薄膜的固有频率越低，薄膜在低频段振动可以达到的振幅越大；对于流量而言，在低频段，流量很快就达到极大值，而且阻尼系数越大、泵膜固有频率越低、驱动力越大，流量越快到达极大值。

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单目视觉测量系统不确定度的分析

刘长英;高印寒;车仁生

. 2008, 44(7): 75-78.

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基于光学测头特征点成像的单目视觉坐标测量系统是一种新兴的高精度、大尺寸、三维整体、在线测试系统，在现代工业生产中具有重要应用价值。为评价这种单目视觉测量系统的测量精度，对基于测量不确定度的评定方法进行研究。在对影响单目视觉坐标测量系统测量精度的主要因素进行深入分析研究的基础上，建立测量不确定度评定表达式，实现对测量系统测量精度的评定；通过测量试验对评定方法加以验证，试验证明测量系统的测量精度与分析结果相吻合。

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变轴交角渐开线齿轮啮合理论和设计

董学朱;李海涛;魏文军

. 2008, 44(7): 79-84.

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为了提供合理的变轴交角渐开线齿轮传动设计方法，基于双自由度齿轮啮合理论，对这种传动进行了研究。在轴交角变动范围内，由相配齿轮2齿面无根切导出两轮支座摆动轴线位置和相配齿轮2工作齿宽的计算公式，得到支座摆动轴线与渐开线齿轮1轴线间距l1的许用最小值l1min和最大值l1max；得到不同轴交角 时的重合度计算公式；推导出啮合点瞬时接触椭圆参数的计算公式。研究表明：取l1接近l1max时，相配齿轮2工作齿宽最大；轴交角| |为最大时重合度ε最大，=0时ε最小；相配齿轮2中断面分度圆啮合点处的瞬时接触椭圆参数接近其余各点的平均值，可由该点来评价接触质量，使计算大为简化。为这种传动的几何设计，提供一套详尽的计算方法。

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新型八轮月球车悬架的研制

高海波;张鹏;邓宗全;胡明;陶建国

. 2008, 44(7): 85-92.

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提高整车质量在各轮上分配的均匀性，可提高驱动电动机驱动功率的一致性；提高悬架被动适应松软复杂地形能力，可提高其稳定性和越障能力。因此，对八轮月球车被动适应地形的悬架进行拓扑结构综合，确定两种可用的八轮悬架构型，并对这两种悬架构型进行双侧车轮同时跨越垂直障碍、适应曲面地形和车体运动平稳性仿真分析。根据分析结果，确定适合的八轮月球车悬架构型，针对这种八轮月球车移动系统的组成和工作原理进行了论述。利用ADAMS软件对悬架结构参数进行优选，在此基础上进行悬架和差动装置的结构设计，并加工出原理样机。对原理样机进行爬坡、越障等性能试验，试验结果表明：各轮载荷分布较均匀，适应地形能力强，能够爬上坡度为22°的松软沙地，越过200 mm高的障碍。

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基于需求流动链的映射机理

崔剑;祁国宁;纪杨建;雷建军

. 2008, 44(7): 93-100.

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为了更好地满足客户需求，提出需求流动链概念，建立需求流动链信息功能模型。研究流动链需求映射体系，应用特征映射机理，在同态/同构映射下，分析需求信息经产品功能到设计特征的映射转换过程。描述特征映射中的变量约束、规则约束和过程约束机制。采用层次分析法(AHP)方法分析特征映射重要度，并应用线性规划(LP)优化评价需求映射。最后，结合汽轮机产品进行实例研究。结果表明，需求流动链特征映射研究，实现了需求信息语义到设计特征结构化的定量转换，为企业进行客户需求为中心的生产实施提供可靠性依据。

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余热驱动多功能热管型吸附制冰机组的性能

李廷贤;王如竹;王丽伟;陆紫生

. 2008, 44(7): 101-105.

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介绍一种以氯化钙/活性炭复合吸附剂和氨作为吸附工质对的多功能热管型吸附式制冰机组，该机组利用低品位余热作为驱动热源进行制冰。为了强化机组换热及防止余热腐蚀现象，采用热管技术完成吸附床的加热解吸、冷却吸附及回热过程，吸附床加热解吸时，形成以余热发生装置为热管蒸发段、以吸附床为热管冷凝段的热管型加热回路；两吸附床间回热时形成以高温解吸床为热管蒸发段、以低温吸附床为热管冷凝段的热管型回热回路；吸附床冷却吸附时，形成以吸附床为热管蒸发段、以冷却器为热管冷凝段的热管型冷却回路。在此基础上采用新回质回热循环方式对机组性能进行了研究。试验结果表明：新回质回热方式与传统回质回热方式相比，可大幅度增加机组制冷量，单位质量吸附剂制冷功率，(Specific cooling power，SCP)和性能系数(Coefficient of performance，COP)增大幅度均在17 %以上；相对基本循环，传统回质回热方式可使机组COP提高43.8 %，新回质回热方式可使机组COP提高幅度高达68.7 %。可见采用新回质回热方式更有利于提高吸附制冰机组的工作性能。

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超声珩齿弯曲振动变幅器的位移特性

吕明;王时英;轧刚

. 2008, 44(7): 106-111.

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超声振动可以有效地减小珩磨力，超声空化现象与切削液的共同作用可以对珩磨轮实现实时动态清洗，从而减小珩磨轮堵塞，提高加工效率，因此超声和珩齿的复合加工是一种应用前景良好的齿轮精加工方法。超声珩齿的加工对象——齿轮，直径大，厚度小，是一类特殊负载，且对振动系统的加工频率影响大，所以在超声振动系统设计时，必须将变幅杆和齿轮全面考虑建立动力学方程。为此，将齿轮简化为圆盘，加工过程中齿轮作只有圆节线的弯曲振动，采用圆锥型变幅杆，推导变幅杆和圆盘组成的变幅器的频率方程，并利用它设计了变幅器，对变幅器动力学参数的数值计算、有限元分析及试验测量结果一致。通过计算变幅器中变幅杆和圆盘各自独立的谐振频率，发现与变幅器的谐振频率误差较大，说明变幅器设计时必须同时考虑变幅杆和圆盘的相互作用，否则设计的变幅器谐振频率误差过大。

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基于混合智能新模型的故障诊断

雷亚国;何正嘉;訾艳阳

. 2008, 44(7): 112-117.

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为了解决机械设备中早期故障和复合故障识别的难题，提高故障诊断的准确率，利用经验模式分解(Empirical mode decomposition，EMD)、改进的距离评估技术、自适应神经模糊推理系统(Adaptive neuro-fuzzy inference system, ANFIS)和遗传算法(Genetic algorithm, GA)等技术，提出一种综合运用多征兆域特征集和多个分类器的混合智能诊断模型。该模型在特征提取之前，利用滤波、EMD、解调等预处理技术挖掘潜藏在动态信号中的故障信息；从原始振动信号和预处理信号中，分别提取从不同侧面表征设备运行状态的时域和频域统计特征，得到6个特征集。采用提出的一种改进的距离评估技术选择特征，从6个原始特征集中相应地筛选出6个敏感特征集。将6个敏感特征集输入到基于GA组合的多个ANFIS分类器以得到最终的诊断结果。该模型在电力机车轮对轴承的故障诊断中实现了轴承不同故障类型、不同故障程度，以及复合故障的可靠识别，获得了满意的诊断结果。应用结果也验证了基于改进的距离评估技术的特征选择方法的有效性。

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小波降噪在钢绞线缺陷检测中的应用

何存富;刘溯;刘增华;张易农;吴斌

. 2008, 44(7): 118-122.

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在对钢铰线进行的超声导波检测试验中，使用一对自行研制的磁致伸缩式传感器在公称直径17.80 mm的7芯钢铰线中激励接收了最低阶纵向模态L(0,1)模态导波。采用以40阶Daubechies小波为母小波的多层离散小波分解及单支重构的方法对检测信号进行降噪处理，能有效地提高信噪比。在此基础上对钢绞线外围钢丝上的刻痕缺陷进行检测，经小波降噪后的信号中能够提取出缺陷信息。这种利用小波降噪对信号处理的方法为超声导波技术应用于钢绞线健康检测奠定了基础。

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面向工业设计的产品族设计DNA

罗仕鉴;朱上上;冯骋

. 2008, 44(7): 123-128.

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从工业设计出发，讨论产品族和产品族DNA的概念，对产品族工业设计与工程设计功能进行对比分析。探讨产品族DNA在产业界和学术界的应用研究，提出产品族设计DNA的研究内容和表示结构，指出产品族设计DNA的关键技术和研究方法。以电话机产品族外形设计生成系统为例，研究了电话机外形设计的空间布局关系，以及设计DNA的特征转化，为产品的快速设计和知识工程提供了一定的方法学指导。

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多层波纹钢板转子阻尼器能量耗散系数计算方法

姜洪源;郝德刚;孙毅;АНТИПОВ В А

. 2008, 44(7): 129-133.

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多层波纹钢板转子阻尼器是利用干摩擦原理实现转子阻尼减振的支撑零件。这种阻尼器能在高低温等恶劣环境下工作，同时阻尼特性受转子偏心影响小，可以通过改变阻尼器钢板的厚度提高阻尼器的能量耗散性能。在有限元法和摩擦学原理的基础上进行理论分析，根据多层波纹钢板转子阻尼器的能量耗散分布，提出多层钢板阻尼器的能量耗散系数的计算方法。该方法首先通过有限元分析获得接触应力，然后采用Mindlin接触模型推导出两层干摩擦接触表面摩擦耗能的计算公式，最后得出转子阻尼器整体的能量耗散系数。试验证明了该计算方法是正确可行的，具有较高计算精度。

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气动柔性扭转关节静态模型

张立彬;鲍官军;杨庆华;计时鸣

. 2008, 44(7): 134-138.

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基于气动柔性驱动器(Flexible pneumatic actuator, FPA)研制一种气动柔性扭转关节，该关节主要由两个弧形的FPA组成，向这两个FPA充入压缩气体，关节转过一定的角度。分析扭转关节中FPA壁厚变化规律，对单个FPA的自由端进行力矩平衡分析，建立该关节的静态模型，构建试验系统对气动柔性扭转关节进行压力转角关系试验。试验结果与仿真曲线存在一定误差，分析影响扭转关节静态模型准确性的因素，并根据试验结果对扭转关节的数学模型进行修正，得到的修正模型能够较好地描述关节的充气过程和放气过程。

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利用单吸气储液器改善双缸压缩机的声学性能

黄曌宇;蒋伟康;刘春慧;靳海水;周易

. 2008, 44(7): 139-142.

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压缩机是空调的主要噪声源之一，对其声学性能进行研究和改善很有必要。通过基于有限体积法的数值模拟得到了压缩机储液器内湍流压力脉动特性。由于旋转活塞的影响，靠近压缩机吸气入口压力脉动最剧烈，沿着竖管至储液器腔体逐渐减弱。充分利用了两根竖管内流体相位差180º的特点，将双管吸气改为带有两个旁支的单吸气储液器。数值计算表明单吸气储液器内压力脉动明显削弱，声学试验表明单吸气压缩机总声压级降低了约1.2dB(A)，验证了数值计算结果和理论分析的正确性。

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微型高频脉冲管制冷机的实用化

陈厚磊;杨鲁伟;蔡京辉;梁惊涛;周远

. 2008, 44(7): 143-146.

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高频微型脉冲管制冷机在许多领域具有重要作用，目前从原理样机到实用化的成品机仍有一些问题须要解决。介绍在一台达到世界先进水平的高效同轴脉冲管制冷机的基础上进行实用化的工程样机研究，并通过模拟计算分析两台脉冲管制冷机工程样机与原理样机的区别及其自身特点，为进一步开展工作奠定了基础。制作的两台工程样机基本达到了原理样机的制冷性能，不锈钢结构的工程样机外观精美、结构紧凑，但由于材料和外形的原因，制冷性能稍逊于原理样机；铜壁结构的工程样机性能优于不锈钢样机，足以满足工程项目的需要，但重量有所增加。

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基于叶尖定时的非接触式旋转叶片异步振动分析

张玉贵;段发阶;方志强;欧阳涛;叶声华

. 2008, 44(7): 147-150.

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基于叶尖定时原理设计一套旋转叶片振动实时检测系统，该系统主要由光纤传感、数据采集、振动分析三个部分组成。光纤传感的核心是叶尖定时传感器和光电转换模块的设计，数据采集实现对转换后的脉冲数据进行高速采集、预处理和与计算机之间的高速通信，振动分析则由计算机软件进行实时处理并显示分析结果。整套系统在现场某大型压气机上进行了原理性验证，同时在高速模拟转子上通过了实时性验证，异步振动分析结果与应变片监测的数据完全吻合，保证了整套系统最终应用于压气机叶片振动的在线实时监测。

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小样本条件下潜艇机械噪声源的识别

徐荣武;何琳;章林柯;贲可荣

. 2008, 44(7): 151-160.

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辨识主要机械噪声源对于潜艇的噪声控制具有重要意义，但由于实际条件下测试的困难和昂贵的试验成本，通常难以获得足够多的训练样本，因此其本质上是一个小样本条件下的模式识别问题。为改善分类系统在小样本条件下的泛化性能，通过引入集成学习的BAGGING方法，分别与现有分类算法如分类与回归树(Classification and regression tree, CART)和物差反传训练(Back-propagation，BP)相结合，提出了B-CART和B-BP算法。进一步，考虑到实际测量中往往同时利用布置在艇体不同部位上的多个通道(加速度传感器、水听器等)来采集数据，以期获得更多关于噪声源的相关信息，基于此先验信息提出了B-CART-M和B-BP-M算法。在此基础上，首先分别对每个通道的数据进行BAGGING集成，并生成该通道的结论，然后对每个通道的结论进行二次投票，从而得到最终分类结果，得到了算法B-CART-M’和B-BP-M’。舱段模型试验结果表明，以上6种算法均能不同程度提高小样本条件下分类系统的性能，其中B-CART-M’和B-BP-M’效果最为明显；对同一算法而言，外壳数据的分类效果最好，远场数据的分类效果最差，内壳和近场数据的分类效果相差不多。给出了算法实际应用时的若干建议。

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气动肌肉并联关节的位姿轨迹跟踪控制

朱笑丛;陶国良;曹剑

. 2008, 44(7): 161-167.

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针对多输入多输出的气动肌肉并联关节，建立包含任务空间负载动态方程、容腔压力动态方程和高速开关阀平均流量方程的多阶动态系统数学模型。为保证气动肌肉并联关节系统良好动态特性的同时具有高精度的位姿轨迹跟踪，采用基于非连续投影算法的自适应鲁棒控制策略。该策略通过自适应参数估计来消除因气动肌肉并联关节系统动态数学模型的参数未知而引起的较大参数不确定，通过鲁棒反馈来消除因气动肌肉的伸缩力模型误差、摩擦力时变和关节系统的不可知干扰等引起的严重非线性不确定，且控制器基于反推设计，对多输入多输出的多阶耦合动态系统具有很好的适用性。试验结果表明：所研究的气动肌肉并联关节阶跃响应的静态误差小于0.09°，连续轨迹跟踪的标准误差小于0.15°，且具有较强的自适应性和鲁棒性。

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钢丝绳隔振系统的神经网络杂交建模

周春桂;谢石林;周桐;朱长春;张希农

. 2008, 44(7): 168-175.

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提出一种基于神经网络的杂交建模方法，并对某电子设备的钢丝绳隔振系统滞后恢复力进行建模研究。利用周期载荷试验数据，通过参数识别确定系统非线性滞后恢复力的骨架模型。采用神经网络对系统恢复力中难以参数建模的特性进行学习训练，从而得到系统恢复力的神经网络杂交模型。利用得到的杂交模型对隔振系统在周期载荷和宽频随机载荷下的响应进行预测分析与比较，结果显示杂交模型具有较好的预测精度。

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瑞风商务车托架拉延成形数值模拟及工艺参数优化

李萍;薛克敏;杨文江

. 2008, 44(7): 176-180.

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基于逆向工程建立瑞风商务车托架零件的几何模型，并基于Dynaform软件平台对不同工艺参数下该零件的拉延成形过程进行数值模拟。在此基础上，以压边力、拉延筋高度和拉延筋圆角半径作为设计变量，以零件不发生破裂为优化目标，以有限元数值模拟结果作为虚拟样本，建立目标函数的人工神经网络预测模型；将人工神经网络预测模型作为优化算法的知识源，采用遗传算法对压边力、拉深筋几何参数等工艺参数进行了优化设计。试验结果表明，数值模拟、神经网络预测和工艺优化是可靠的，从而可为制定金属板料最佳的冲压成形工艺提供一条先进、合理的途径。

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空间3自由度并联机器人机构智能化型综合

刘芳华;吴洪涛;马履中

. 2008, 44(7): 181-185.

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基于单开链单元的欠秩并联机器人机构型综合方法理论，提出用VB编程实现并联机器人机构型综合智能、系统、有效的新方法。该方法按动平台输出运动特性及自由度数；能快速生成所要求的一系列机型，能为优选机型并对机构进行运动学及动力学分析等提供基础。运用此方法对空间3自由度并联机构进行型综合，达到型综合自动化的目的，该方法可用于其他自由度并联机构的智能化型综合，具有普遍意义。提出的智能化型综合法改善了过去建立在人工劳动基础上且过程重复繁琐、工作量大、易发生疏漏现象、效率低的型综合方法，为型综合的研究发展开辟了一条新途径，具有良好的应用前景。

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带颗粒减振剂碰撞阻尼的减振特性

杜妍辰;王树林;朱岩;韩光强

. 2008, 44(7): 186-189.

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传统碰撞阻尼的工作原理大都建立在动量交换、摩擦耗能的范围内，动量交换并没有将振动能量永久地消耗掉，摩擦对于高频振动具有较好的减振效果，而对于低频振动效果较差。为此提出一种以微细颗粒塑性变形将振动能量永久消耗掉的新型的碰撞阻尼，称为带颗粒减振剂碰撞阻尼。分别对在传统单体碰撞阻尼和带颗粒减振剂碰撞阻尼作用下悬臂梁减振效果进行试验研究。试验结果表明：以微细颗粒塑性变形消耗振动能量的带颗粒减振剂碰撞阻尼具有优秀的减振效果，远远超过传统单体碰撞阻尼器。带颗粒减振剂碰撞阻尼在低频振动(低于50 Hz)中仍然具有良好减振性能，这是其他碰撞阻尼所缺乏的特性。机械振动多为低频振动，带颗粒减振剂碰撞阻尼具有广阔的应用前景。

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新型高振强双质体振动磨的非线性振动

刘极峰;杨小兰;邹景超

. 2008, 44(7): 190-194.

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选择高振动强度双质体振动磨超细粉碎方法，研究非线性振动对物料粉碎粒度细化的影响。主振系统采用非线性变节距弹簧，其刚度为变量，且随动载荷即振动强度变化而变化，以适应系统变频调速与近共振的工作需求，达到系统稳定工作、节能高效的目的。采用环形橡胶弹簧作为减振系统的减振弹簧，弹性模量小，可获得较大的弹性变形，易实现理想的非线性特性；系统具有高内阻，对突加载荷的吸收及隔振效果良好。试验发现物料粉碎粒度有向纳米级细化的趋势，目前国内外采用振动磨粉碎方法对超硬粉体进行超细粉碎徘徊在微米级水平上的现状已经突破。样机研制和对人造金刚石粉体的振动试验，取得了输入均值为10 m、输出均值约达0.2 m的阶段性成果。

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基于物理属性的虚拟装配过程

郑轶;宁汝新;王军成

. 2008, 44(7): 195-201.

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针对虚拟装配系统中存在仿真程度不够高的缺点，提出基于物理属性的虚拟装配过程研究。通过分析虚拟装配过程对零部件物理属性的需求，建立零部件物理属性模型，给出确定零部件各物理属性以及自由运动状态的方法，分析碰撞响应对运动状态的影响。研究虚拟装配系统中装配对象间的交互过程，使用多刚体系统动力学分析方法对零部件装配过程中的动力学以及运动学进行分析，给出装配对象的运动学与动力学方程。通过把抽象的约束关系转换为基本约束方程表达运动副约束，并把运动副约束用于装配对象的运动分析。提出基于碰撞与静力学的稳态分析方法研究零部件达到稳定状态的条件。应用实例表明上述方法有效可行。

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大型柔性曲面振动智能检测

樊红朝;钱晋武;章亚男;沈林勇

. 2008, 44(7): 202-208.

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以太空太阳能帆板的振动为对象建立大型柔性曲面振动检测样机，提供一种基于非视觉传感方法的大型柔性曲面振动智能检测方法和系统。系统将光纤光栅(Fiber bragg grating，FBG)分布式地封装于形状记忆合金基材中构成传感阵列，采用预应力封装提高FBG传感器的测量范围。根据波分复用和空分复用技术将传感阵列设计为传感网络，植入于曲面中，当被测曲面发生振动时， FBG解调仪检测到分布传感器的波长变化，转化为相应曲面上特征曲线的曲率信息。由曲率信息和弧长信息重建曲面形状，并在屏幕上显示出来，实现柔性曲面智能形状检测。试验结果表明，检测系统的FBG传感网络检测灵敏度高，重建算法速度快，重建曲面精度高，能够应用于大型柔性曲面的安全检测和监控。

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弧齿锥齿轮的齿面主动设计及试验验证

曹雪梅;方宗德;许浩;朱自冰

. 2008, 44(7): 209-214.

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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，根据齿面印痕的位置、方向及传动误差幅值的要求，在齿面上设计三个啮合点，通过对这三个啮合点的控制，达到对齿面啮合质量的全程控制。在此基础上，为了满足不同的加工要求，又提出按照给定的垂直轮位的值对齿面进行再设计，保证传动误差的幅值不变且接触迹线仅有较小的改变，为弧齿锥齿轮副设计提供了新的方法和途径。最后在磨齿机上加工了一对齿轮，通过印痕检测验证了本文设计方法的正确性。

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任意方向上直线度误差的评定新方法

黄富贵;崔长彩

. 2008, 44(7): 221-224.

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针对任意方向上直线度误差评定存在的非线性方程组求解困难、评定结果不精确、数据处理不能实现自动化等问题，提出将任意方向上直线度误差的评定问题，转化为给定平面内直线度误差与圆度误差的评定问题，推导数据处理方法与误差评定方法，并通过测量验证所提出方法的可行性。结果表明，所提出的方法不仅简单、易于计算机自动数据处理，而且评定精度比一般的方法提高约5%。

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振动裁纸机构的创新设计和试验

武吉梅;武秋敏;王忠民

. 2008, 44(7): 225-229.

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人们往往视振动为有害的物理现象，而当人们一旦掌握了它的规律，便可有效地利用它为人类服务，自动机的振动送料、金属切削加工中的振动钻孔以及德国近几年研制出的小型纸张打孔机等都是振动有效利用的很好例子。受此启发，研究一种振动裁切的新机构，达到了提高纸张裁切精度、减少刀床工作冲击、节约能耗的目的。设计了具有振动裁切机构的切纸试验台，在试验台上对裁切不同厚度纸张过程中以不同频率激振时所产生的裁切力的幅值进行了精确地采集和处理，验证了振动裁切的可行性，寻找到了裁切的最优激振频率，大大减少了振动冲击，达到了预期目标。

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基于高阶统计特征实值阴性克隆选择算法的轴承故障检测

陶新民;杜宝祥;徐勇

. 2008, 44(7): 230-236.

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为解决轴承故障检测领域中异常样本数据不易收集的现实应用问题，提出一种基于实值阴性克隆选择算法(Real-valued negative clone selection，RNCS)的一类轴承故障检测模型。该模型只需要正常样本数据进行训练，利用改进的RNCS生成故障检测器集合以此实现轴承故障检测。该算法通过引入自适应变异算子和克隆成熟度判定算子，能够提高原有算法抗体的检测能力并加快算法收敛速度。为解决因高阶统计特征(Higher order statistics，HOS)信息繁多而无法有效实现智能检测的不足，模型利用HOS特征矩阵分解的奇异值谱为特征进行检测，该方法不仅有效地减少了数据维度及训练时间，同时还降低了噪声影响提高了检测性能。试验中对不同参数选择及不同正常训练样本个数情况下的检测器性能进行了分析，不同检测器个数之间的性能比较也在试验中给出。将建议的方法同原有算法进行比较，试验结果验证了设计思想的正确性和算法的高效检测性能。

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视觉传感螺旋钢管埋弧焊内焊焊缝自动跟踪系统

李云峰;赵熹华;黄滨安;杨雄英

. 2008, 44(7): 237-240.

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针对螺旋钢管埋弧焊内焊，研制一种基于视觉传感的焊缝自动跟踪系统。以视频摄像机为传感器，在焊接点前方300 mm处检测递送边钝边棱边。对视频信号进行放大、整形和二值化处理，获得对应于钝边棱边的脉冲信号，以帧中心为基准，利用单片机进行偏离方向判断及偏差值计算，并将偏差信号以脉冲方式送入交流伺服电动机驱动器，由交流伺服电动机控制焊枪滑移台移动，确保焊丝实时对准焊缝。试验结果表明：采用视频摄像机识别钝边棱边实现焊缝自动跟踪的方法是可行的。系统响应周期小于50 ms，跟踪精度达±0.3 mm。

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基于特征的模型多目标优化分割算法

王会凤;周雄辉;王婉

. 2008, 44(7): 241-247.

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为了减少人为因素对分割结果的影响，提高计算精度和效率，保证分割方案的合理性，提出一种基于特征的模型分割算法，通过特征识别、可加工性分析，分割面获取及分割方案多目标优化4个主要步骤完成模型分割。由于分割过程中需要考虑多个目标函数，故将遗传算法多目标优化应用于分割过程中，通过对分割面和分割顺序的优化获得最优化分割结果，并以具体实例验证了算法的可行性。

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聚类模型在感性设计中的应用

周美玉;龚丽娜;刘飞

. 2008, 44(7): 248-252.

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随着技术的发展、社会的进步以及消费群体对产品感性需求的提高，以定性研究为主导的产品感性研究不能很好地适应产品设计的要求和消费者对产品的感性需求，因此消费者相应于产品感性的定量研究方法已越来越多地受到重视。依据聚类算法的特点，将调查所得到的数据进行聚类分析，寻找相近似消费群体的感性特性，并以此为基础建立产品设计的感性概念模型。以平板电视机为例，对上述方法进行实际应用探讨，具体方法是将平板电视机的设计元素分为多个层次，利用聚类算法将这些层次与消费者对平板电视机的感性意象相结合，并对其的形态、色彩等设计元素与感性意象进行聚类分析，探讨它们之间的相互适应关系，并推演出满足消费者感性的平板电视设计原型，以指导新产品设计与开发。

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旋转气流控制激光切割硅钢新技术

洪蕾;米承龙;陈武柱

. 2008, 44(7): 215-220.

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针对目前激光切割工艺的缺点，提出采用氧辅助激光切割以降低所需激光切割功率，通过在工件底部加设旋风除渣器，形成旋转气流控制熔渣流向以去除熔渣的激光切割硅钢新技术。采用CO2激光器，对0.5 mm厚度硅钢片进行切割试验，试验结果表明，通过旋转气流主动控制，当气流处于层流状态时，可在较低激光切割功率时获得光滑的精细切口。利用有限元法对工件底部气流状况进行数值模拟，验证了旋转气流的工作规律，能为合理控制熔渣流向提供理论依据。

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2008年, 第44卷, 第7期　
刊出日期：2008-07-15

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