机械工程学报

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黄先祥;李胜朝;谢建

. 2008, 44(9): 1-5.

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对经验模式分解(Empirical mode decomposition, EMD)的端点效应进行深入分析，指出现有延拓方法的不足，对基于正弦函数延拓的方法进行改进，分析不同的延拓周期、延拓信号长度及信号端点值对EMD分解的影响，并与镜像延拓EMD分解方法进行了分析比较。在此基础上，提出一种基于指数正弦型延拓方法的EMD分解，它从原理上减小了延拓信号端点包络线的发散程度，从而提高了EMD分解精度和速度，并对其进行了仿真分析。研究结果表明，新的延拓方法优于传统的延拓方法，能较好地抑制EMD端点效应。

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复杂零件工艺方案全局多层并行优化

蔡力钢;张建设;张正义;严晓光

. 2008, 44(9): 6-12.

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针对复杂零件工艺方案全局优化难题，在现有计算机辅助工艺设计(CAPP)成果和优化方法的基础上进行创新，提出一种复杂零件工艺方案全局多层并行优化方法，建立该方法的组成结构，从加工序列、机床、刀具、切削参数以及选择与进化、综合评价等多个层面对工艺方案进行全局并行优化。提出用集合与矩阵构造工艺方案动态基因组和染色体的方法，将复杂的工艺优化问题转变为对集合和矩阵的数学运算。采用分层、加权、综合、抽象和归一化方法构造多工艺方案、多因素、多目标、多约束的工艺方案综合评价模型。根据工艺方案编码的特点，构造与之对应的染色体优化算子和动态基因组优化算子。结果表明，此方法具有良好的实用效果，满足复杂工程应用的实际要求。

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产品设计中生命周期评价与生命周期成本的集成与优化

邵新宇;邓超;吴军;王丽琴

. 2008, 44(9): 13-20.

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生命周期评价(Life cycle assessrnent, LCA)是绿色设计中的产品环境属性的定量评价工具，但LCA的经济和时间代价制约了LCA的企业应用和发展，将LCA与生命周期成本评估(Life cycle costing, LCC)集成优化是解决这一问题的有效途径。在LCA基本架构的基础上提出LCA与LCC集成评价框架，并考虑时间因素，提出基于矩阵的集成评价算法，建立经济属性与环境属性之间的联系。基于集成评价的结果，建立环境与成本的优化模型，并基于并行子空间优化算法(Concurrent subspace optimization, CSSO)进行优化，使综合效益达到最大，实现经济性与环保性的“双赢”，为改善产品设计提供量化依据。实例研究验证了所提方法的有效性。

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三层复合结构热无损检测的建模与有限元仿真

郭兴旺;郄方

. 2008, 44(9): 21-29.

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论述三层复合结构板热无损检测(TNDT)的建模和基于有限元法的计算机仿真。在柱坐标系下建立三层复合结构板TNDT的数学模型；讨论用有限元法求解轴对称结构的瞬态热传导问题。利用有限元分析软件ANSYS模拟了热无损检测信息参数随缺陷大小和深度的变化，深入地分析缺陷参数(如大小和深度)与信息参数(如最大温差和最大对比度)的基本关系。结果显示，在缺陷深度一定时，最大温差与缺陷半径成正比，最大对比度与缺陷半径成正斜率的线性关系；而在缺陷半径一定时，最大温差和最大对比度与缺陷深度分别成一定的非线性函数关系。其研究结果为制定飞机上铝胶接结构板的热无损检测方案提供了有益的参考。

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平面运动链类型综合的基杆构形树法

聂松辉;刘宏昭;邱爱红

. 2008, 44(9): 30-35.

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在对平面机构闭式运动链结构组成进行研究后，提出运动链类型综合的基杆构形树法。首先，针对给定的构件数与自由度，基于缩杆邻接矩阵综合出运动链连杆序列、缩杆序列、构件度序列以及基杆联结度序列等恒量序列。然后，归纳出基于缩杆邻接矩阵对运动链进行类型综合的方法与步骤，定义了基杆构形树，并用基杆构形树综合出运动链的基杆构形矩阵，进一步研究了综合运动链联结矩阵的缩杆匹配方法。由于基杆构形树法在综合过程中按杆的级别、运动副数目以及联结关系等结构不变量将运动链进行了分类细化，因此综合规律性强、效率高，有利于减少后续刚性子链消除与运动链同构识别的计算量，尤其适合于多杆多自由度平面机构闭式运动链的计算机自动综合，并在12杆以下平面机构闭式运动链的类型综合中得到成功的应用。同时，以10杆单自由度机构运动链的类型综合为例进行了实例分析。

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基于Petri网的离散事件仿真与控制软件的开发及关键技术

李俊;戴先中;孟正大;黄君梅;王清元

. 2008, 44(9): 36-42.

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针对离散事件系统控制对Petri网软件工具的需求，设计和开发基于Petri网的离散事件仿真与控制软件。通过分析离散事件仿真与控制的要求，确定软件的功能与目标，据此设计软件的体系结构。研究软件开发中的几个关键技术，如控制Petri网的提出及其基本类设计、基于控制Petri网的控制与仿真、Petri网模型的存储与读取、客户/服务器模式软件网络化架构等。开发基于Petri网的离散事件仿真与控制软件，它不仅具有Petri网模型建模与分析功能，还能实现基于Petri网的离散事件系统的网络化控制与仿真。在可重构加工系统试验平台上的应用表明，该软件是有效和实用的。

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微注塑成形中熔体充模流动分析及其数值模拟

庄俭;于同敏;王敏杰

. 2008, 44(9): 43-49.

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借鉴宏观熔体的流变学理论和建模技术，针对微尺度流道中的聚合物熔体流动特性，采用模型修正方法，建立反映微小通道中熔体流动特性的理论模型。同时，应用数值模拟方法，研究微尺度粘度、壁面滑移和熔体与模具间的表面传热系数对微小熔体流动的影响关系，并与相关试验数据进行比较。结果表明，微流道中的熔体粘度明显小于传统理论下的粘度值，且与微流道的特征尺寸成正比。随微流道特征尺寸减小，滑移系数也明显减小，壁面滑移速度则增大。考虑局部表面传热系数时微流道中的熔体温度分布具有尺寸效应。微尺度流道中的熔体流动行为与宏观熔体有许多不同。

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碳化物对冷轧条件下轧辊中裂纹行为的影响

徐流杰;魏世忠;邢建东;张永振;龙锐

. 2008, 44(9): 50-55.

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利用扫描电镜、透射电镜研究碳化物对冷轧过程中高铬铸铁及高钒高速钢轧辊中裂纹行为的影响。结果表明，裂纹萌生及扩展与碳化物的精细结构、碳化物与基体界面结构及碳化物形态有关。高铬铸铁中的M7C3具有层错结构，轧制过程中M7C3内部易于造成位错塞积而萌生裂纹，经短距离扩展后形成贯穿的主裂纹，导致轧辊迅速失效。高钒高速钢中的VC内部弥散分布着大量富钼的纳米级MC型碳化物，起到钉扎VC内部位错的作用，促使形成位错环而吸收轧制能量，裂纹不易在VC内部萌生，而主要萌生于VC与基体界面，并沿球形VC的表面扩展，扩展到VC侧面时出现裂纹钝化现象。VC与基体界面的部分共格关系能够延缓界面裂纹萌生，VC良好的形态有助于裂纹钝化，提高轧辊的抗疲劳性能及寿命。

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串联机器人加速度性能指标分析

郭希娟;耿清甲

. 2008, 44(9): 56-60.

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以串联机构速度、加速度公式为出发点，通过理论推导提出一种同时基于机构一阶Jacobian影响系数矩阵和二阶Hessian影响矩阵的串联机构加速度性能度量指标，包括加速度性能指标、线加速度性能指标和角加速度性能指标。采用GOSSELIN提出的机构全域性能指标定义方法定义串联机构加速度全域性能指标、线加速度全域性能指标以及角加速度全域性能指标。最后，采用上述指标对串联工业机器人PUMA260机构进行实例分析，给出相应的性能图谱。结果表明，Hessian矩阵对机构加速度性能指标有着更重要的影响，度量指标在机构动力学性能分析中是可行的。

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火焰喷涂PA1010/n-SiO2复合涂层干摩擦磨损性能

李亚东;谢冰;白宝丰;马亿珠;曹少魁;张治军

. 2008, 44(9): 61-64.

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利用火焰喷涂法制备PA1010/n-SiO2复合涂层，并采用均匀试验设计方法研究涂层在干摩擦条件下同GCr15 钢环配副时的摩擦学性能；利用SPSS 12.0统计软件对试验结果进行回归分析, 建立涂层摩擦系数和磨损质量损失同pv值 (摩擦载荷与摩擦速度的乘积)相关性的数学模型；利用示差扫描量热仪(Differential scanning calorimetry, DSC)和扫描电子显微镜(Scanning electron microscope, SEM)对复合涂层的热性能和磨损表面形貌进行分析。结果表明，n-SiO2的加入能明显提高涂层的结晶性能、耐磨性能。当n-SiO2含量为1.5%时，复合涂层摩擦磨损性能最佳，在试验条件下磨损质量损失降低近4倍，摩擦因数降低23％，跑合期缩短44％，复合涂层与GCr15钢环对磨时的磨损机理主要为疲劳磨损和轻微的粘附磨损。

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复合盘压电超声换能器的径向振动频率方程

刘世清;林书玉

. 2008, 44(9): 65-69.

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提出并研究一种复合盘压电超声换能器的径向振动特性。依据机电类比原理，建立复合系统的径向振动等效电路，并推导出其径向振动频率方程。数值计算表明，当换能器半径比一定时，对给定材料换能器径向共振频率与压电晶片直径的积为常数。此外，径向复合换能器不满足传统的“半波长”级联规律，必须进行整体设计。作为算例，给出常用材料钢、铝和钛与PZT-4复合压电超声换能器的径向共振频率常数与其半径比的拟合关系曲线。试验加工两个径向复合压电超声换能器，并测定其共振基频。结果表明，换能器谐振频率误差小于3%，能够满足工程应用需要。

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轴承腔油气两相泡状流动的数值研究

吴昊天;陈国定

. 2008, 44(9): 70-75.

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航空发动机轴承腔过热或着火等现象与腔内油气两相泡状流动有关，需要通过数值计算研究两相泡状流动特性，从而为轴承腔润滑设计提供参考依据。针对上述问题，以某型航空发动机轴承腔为对象，建立轴承腔润滑油气液两相泡状流动模型，借助该模型研究润滑油介质运动状态。在建立模型方程时，考虑气泡直径尺寸大小和破裂聚合的影响，引入气泡种群方程和破裂聚合模型，并基于两流体模型和两方程湍流模型，建立轴承腔内润滑油两相泡状流动计算模型。通过数值计算，模拟出轴承腔内润滑介质流场，最后利用国外文献的试验数据对理论分析进行了验证。研究表明，轴承腔润滑介质中气泡直径尺寸分布状态以及与转速的关系，揭示空泡率、转子转速和润滑介质进口速度等工况条件对轴承腔润滑油性能的影响。与国外试验数据的对比证明了该理论分析方法在航空发动机轴承腔润滑系统设计的可靠性和可行性。

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基于形状记忆合金的自主导管导向机器人设计

付宜利;李显凌;梁兆光

. 2008, 44(9): 76-82.

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为提高血管介入手术的成功率和安全性，研制一种用于控制自主导管的由多个形状记忆合金(Shape memory alloy，SMA)驱动器驱动的多节蛇形结构导向机器人。针对SMA驱动的导向机器人结构和原理，提出偏置弹簧尺寸参数的估算方法，使用大挠度理论对导向机器人进行运动学分析，通过积分变换推导出SMA驱动器在已知导向机器人弯曲角度和方向下的输出力和位移，给出精确的导向机器人前端中心位置坐标。在此基础上，进一步推导SMA驱动器的尺寸参数设计计算公式，提出一套系统的导向机器人设计理论方法。利用提出设计方法研制导管导向机器人样机，并在血管模型中成功地进行模拟介入手术试验。研究成果为导向机器人的设计和分析提供了数学模型，完善了导管导向机器人的设计方法和理论。

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图像可视在线铁谱传感器的图像数字化处理技术

武通海;邱辉鹏;吴教义;毛军红;谢友柏

. 2008, 44(9): 83-87.

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为实现图像可视在线铁谱传感器的磨粒图像自动辨识，建立数字图像获取系统，探讨铁谱图像数字化处理方法。研究了铁谱图像的预处理方法，对比在RGB和YUV颜色空间对铁谱图像的灰度化处理效果，采用不同的微分模板对平滑后图像进行锐化处理；探讨减背景法和自动阈值法在铁谱图像磨粒分割中的应用效果；给出适用于在线铁谱图像的定量描述方法。研究表明，采用YUV颜色空间的明视度分量可以得到平滑的灰度图像，合理的模板选择可以使微分法在锐化磨粒边缘的同时保持整体图像的平滑；铁谱图像的磨粒分割结果表明，减背景法由于采用人工选取门限值而难以适用于在线铁谱图像的处理，而自动阈值法可以根据铁谱图像自动选取合适的阈值以达到良好的分割效果；采用磨粒百分覆盖面积作为定量指标可反应良好分割的铁谱图像中的磨粒统计质量分数。

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基于压力流场的DNA动态特性分析

左春柽;冀封;曹倩倩;李春芳

. 2008, 44(9): 88-91.

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针对微流道内DNA等生物大分子动态变化问题，合理构建颗粒负载型流动系统。采用球－棒蠕虫链模型表示DNA链，应用布朗动力学对DNA在微流道内的运动轨迹进行数值模拟。利用有限元法求解Navier-Skoes方程，得到矩形微流道内3D稳定的压力流场速度分布，并根据Stokes定律，将其耦合到布朗动力学中，继而得到DNA在压力流场中的动态变化过程。模拟结果表明，流经3D微管道时，DNA链不仅会发生一定的变形，而且会在流场作用力、布朗随机力和DNA链弯曲作用力的综合作用下，朝向管道中心区域移动，所得DNA动态特性与试验结果吻合。当DNA浓度较低时，DNA在流场中的运动虽然会对微流道内流体的流动速度产生一定的反作用，但是这种反作用较为微弱。布朗动力学与有限元法相结合的数值模拟方法可应用到相关聚合物的研究领域中，拓宽微流控芯片和生物芯片的设计思路。

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细胞或高分子输送用“Y”形流管无阀压电泵的工作原理及流量特性

张建辉;路计庄;夏齐霄;寇杰;任刚

. 2008, 44(9): 92-99.

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在泵腔上安装两支互为倒置的具有一定夹角的三通流管，组成泵腔的流入、排出口，并与压电振子、泵体及其他部件共同构成了“Y”形流管无阀压电泵。该泵无自身化学污染源及电磁污染源，也没有阀的开启过程；同时，具有极大的可微小化和集成化的结构能力；而且，在流管内产生的漩涡相对较小，有利于输送活体细胞及长链高分子。提出新型“Y”形流管无阀压电泵的结构。基于有限体积法，分别模拟锥形流管与“Y”形流管中的压力分布与速度矢量分布，证明“Y”形流管中的漩涡远小于圆锥流管中的漩涡，速度、压力的变化也较圆锥流管低。通过具体分析压电振子的振动，建立泵容积变化方程；同时建立泵流量与压电振子频率之间的关系式。最后，通过对所研究的“Y”形流管无阀压电泵进行流量试验后证明“Y”形流管无阀压电泵具有泵特性，进而证明了上述理论模型的正确性。

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电液伺服位置、压力复合控制原理的仿真及试验

权龙;许小庆;李敏;张昭凯;王景财

. 2008, 44(9): 100-105.

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为了对主机中广泛应用的电液位置、压力复合控制过程进行改进，首先在建立的试验台上对电液伺服位置、压力两种控制方式的机理进行研究，明确了位置控制和压力控制的特点及其各自应采用控制器的结构形式。进一步研究串联和并联两种形式位置、压力转换控制策略，提出串联和并联相结合的位置、压力复合控制方法，只需改变位置设定值，就可实现无冲击的位置控制和压力控制转换，简化了控制过程。对控制特性进行数字仿真和试验验证，研究工作对提高主机的生产效率和性能具有理论和实际意义。

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含液阻悬置振动系统的时域响应计算与优化方法

上官文斌;吴杰

. 2008, 44(9): 106-112.

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给出表征液阻悬置动态特性与激振频率相关性的5参数分数导数模型，模型中的5个参数具有明确的物理意义。以一个含有液阻悬置的2自由度振动系统为研究对象，以被支撑物体的垂直位移和侧倾角的时域响应为优化目标，对液阻悬置的动态特性进行优化。计算和试验结果表明，5参数分数导数模型能较好地表征液阻悬置动态特性的频率相关性，提出的基于控制系统方框图的时域分析方法，可以用于含有液阻悬置振动系统的动态响应分析和对液阻悬置的动态特性进行优化。

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多峰值函数优化的改进粒子群算法

焦卫东;杨世锡;常永萍;严拱标

. 2008, 44(9): 113-116.

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多峰值函数优化中，基本粒子群算法进化后期收敛速度较慢，且可能出现最优解粒子在全局最优解附近“振荡”的现象，导致优化精度降低。为此，提出一种具有可控速度因子的改进粒子群算法。在完全随机、部分可控与完全可控三种速度调控策略下，对比研究几种具有不同变速特性的寻优轨迹下算法的精度及运算效率。试验结果表明，通过采用可控的寻优速度因子，优化性能得到改进，特别是采用完全控制策略，不仅可获得较高的优化精度，而且收敛速度更快，表现出更好的综合性能。

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激光制导测量机器人系统设计及运动学分析

刘万里;欧阳健飞;曲兴华;闫勇刚

. 2008, 44(9): 117-122.

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提出新型“光束运动—光靶跟踪”激光跟踪测量方法，并在此方法基础上研究激光制导测量机器人技术，研制并开发一种能够在水平和垂直被测对象表面上运动的小型轮臂复合式激光制导测量机器人系统。该机器人机构融合轮式机构、爬行臂式结构和真空吸附式机构的优点，具有重量轻、体积小、运动灵活和反应快速等特点，可以根据不同被测对象表面特征变换测量模式，利用轮式结构实现机器人在水平被测表面上高速远距离运动，利用爬行臂式和真空吸附式机构实现机器人在倾斜光滑表面上灵活地爬行和转向。建立机器人的运动学模型并对其运动特性进行分析，利用激光跟踪仪和三坐标测量机对研制激光制导测量机器人进行性能测试，试验结果不仅证明了该机器人能够跟踪激光束自动高效地完成被测对象实体测量，同时也验证了所建模型的有效性和正确性。

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晶圆对心转台亚微米级径跳误差补偿方法

黄春霞;曹其新;付庄;冷春涛

. 2008, 44(9): 123-127.

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为了消除转台径跳误差对晶圆预对准台重复性定位精度的影响，提出径跳误差的在线检测与补偿方法。转台上方并与之一起旋转的心轴作为转台径跳的检测元件，电涡流传感器测量心轴径向距离，其测量值由固定误差和径跳误差组成，借助集合平均法或者转台径跳特性，离线求解固定误差，据此在线工作时从电涡流传感器数据中分离出径跳误差。利用该误差对激光位移传感器检测的晶圆边缘数据进行径跳误差补偿，分析误差特性，据此简化补偿算法。试验证明，径跳误差补偿方法的使用提高了系统的预对准精度，并最终使系统达到了微米级的定位精度要求。

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三轴差动式管道机器人机械自适应驱动技术

唐德威;李庆凯;梁涛;姜生元;邓宗全

. 2008, 44(9): 128-133.

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为解决管道内轮式移动机器人通过弯管时的运动干涉问题，减小因滑动摩擦而引起的磨损，提高该类机器人的使用寿命，提出一种具有管道自适应能力的轮式管道机器人驱动技术——三轴差动驱动技术。通过对三轴差动式管道机器人过弯管时内部传动系统的运动关系和力矩传递关系的理论分析及内部功率流向的深入研究，建立三轴差速轮系的力矩传递关系的数学模型，推导传递效率的理论计算公式，并证明该驱动技术驱动效率高，功率体积比大。

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基于数字信号处理器的双丝高速焊数字化协同控制系统

吴开源;黄石生;李星林;吴水锋

. 2008, 44(9): 134-140.

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为解决双丝高速焊两路脉冲同步、交替、随机三种输出形式的协同控制问题，采用数字信号处理器(Digital signal processor, DSP) 建立了基于DSP的双丝高速焊数字化协同控制系统。利用DSP内部集成的脉宽调制 (Pulse width modulation, PWM) 模块，以软件方式实现了主、从机两台逆变电源PWM信号的直接数字化控制，从而实现主、从机的高频逆变和低频脉冲波形调制。利用单一DSP芯片实现了双丝高速焊同步、交替、随机三种脉冲相位输出形式。阐述数字化协同控制系统的软硬件设计。双丝高速焊试验结果表明，所设计的数字化协同控制系统满足设计要求，焊接过程稳定、焊接速度快、飞溅小、焊缝成型美观，能实现良好的双丝高速焊工艺。

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使用短基准的超精密长导轨直线度误差测量方法

贾立德;郑子文;李圣怡;戴一帆

. 2008, 44(9): 141-147.

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在超精密加工与检测技术中，高精度长导轨直线度误差的测量与补偿技术一直是一个研究重点。在系统研究现有各种导轨直线度误差测量方法的基础上，提出一种使用短基准的导轨直线度误差测量方法，将长导轨直线度误差的测量问题分解为具有一定重叠区域的数段较短导轨直线度误差的测量问题。直接利用超精密直线度物理基准测量各段导轨直线度误差，通过将各段导轨直线度误差拼接起来，重构出长导轨的直线度误差。利用空间坐标变换关系建立基于最小二乘法的直线度误差测量算法，以及相对机械运动误差对测量结果影响的数学模型，分析研究重叠区域二次采样点的匹配误差，以及测量误差、采样频率等因素对重叠区域长度选择的影响规律。对长550 mm的气浮导轨进行实际测量试验，仿真与测量试验表明上述方法简单实用，可操作性强。

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轻度混合动力汽车巡航工况总工作效率分析和优化

胡明辉;秦大同;杨亚联;舒红

. 2008, 44(9): 148-153.

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在混合动力电动汽车巡航工况时，为了降低油耗和延长电池的使用寿命，对其能量管理策略的优化除了考虑发动机和电动机工作点的优化之外，还应考虑电池工作点的优化。针对这个问题，建立一种具有无级变速结构的轻度混合动力电动汽车的纵向动力学方程，在此基础上综合考虑发动机、电池、电动机与传动系统的效率，分析车辆巡航工况下的系统效率，得到系统效率优化的目标函数和约束条件。随后利用序列二次规划算法对轻度混合动力电动汽车系统效率进行优化计算，从而确定车辆巡航工况下的最佳蓄电池功率和最佳无级变速器(Continuously variable transmission, CVT)减速比。优化结果揭示出驱动系统的特性，可为驱动系统的优化奠定基础。

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产品创新概念设计集成过程模型应用研究

刘晓敏;檀润华;姚立纲

. 2008, 44(9): 154-162.

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通过集成不同的设计方法，如发明问题冲突解决理论、约束理论(Theory of constraints, TOC)、未预见发现(Unexpected discovery, UXD)、类比设计(Analogy-based design, ABD)等，建立一种产品创新概念设计集成过程模型，并分析产品需求。利用约束设计理论与发明问题解决理论(Theory of inventive problem solving，TRIZ)方法相结合来发现、确定并解决产品冲突；再利用类比设计将获得的UXD结果作用于驱动跨领域知识创新构想产生，进而确定领域内的产品冲突，获得了系统原理解或产品创新方案。以水力旋流器为例对该集成过程模型进行应用研究，提高了产品创新设计效率。

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分光镜对外差激光干涉仪非线性的影响

侯文玫;张运波;许琦欣

. 2008, 44(9): 163-168.

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外差干涉仪的非线性误差不仅由激光源的椭圆偏振态或者非正交线偏振态引起，也由非理想的光学器件引起，其中分光镜是一个重要的误差源。除了通常熟知的偏振漏光，还分析偏振分光镜中可能存在的另一个误差，即偏振分光的正交性，介绍这种误差和其他各种原因(包括激光源的椭圆偏振态或者非正交线偏振态)对外差干涉仪非线性误差的影响，给出检测和区分两类不同频率混叠误差的方法。通过试验证实，偏振分光镜的漏光误差对外差干涉仪非线性的影响通常是可以被忽略不计的。试验研究还发现，与传统的理论假设相反，非偏振分光镜比偏振分光镜对外差干涉仪的非线性误差有着更严重的影响。

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5-DOF上肢康复机械臂交互式康复训练控制策略

李庆玲;孔民秀;杜志江;孙立宁;王东岩

. 2008, 44(9): 169-176.

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设计一种5-DOF穿戴式偏瘫上肢康复机械臂系统，提出被动和主动两阶段的交互式康复训练控制策略。在被动训练中，根据偏瘫患者上肢单侧受损的特点，提取偏瘫患者的健侧上肢4块肌肉的表面肌电信号(Surface electromyogram, sEMG) 作为康复机械臂的控制信号，利用AR参数模型和BP神经网络来理解患者的运动意图，驱动机械臂辅助患侧上肢实现特定的康复训练动作。在主动训练中，通过实时获取各关节力矩信号来判断人体上肢的运动所产生的作用力方向与大小，并利用比例控制器和运动学雅可比逆矩阵控制康复臂末端速度、驱动各关节运动。试验结果证明了提出方法的正确性和有效性。

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楔刀型免耕开沟器设计与试验

王庆杰;姚宗路;高焕文;李洪文;王晓燕

. 2008, 44(9): 177-182.

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设计楔刀型免耕开沟器。楔刀型免耕开沟器由锋利的前刀刃和带有侧翼的底座两部分组成，前刀刃与底座之间采用内螺栓连接，磨损后能够方便更换。开沟器设计完成后在玉米秸秆粉碎地进行阻力和动力消耗试验，试验结果表明，装有锋利前刀刃的楔刀型免耕开沟器土壤扰动量约为15%～25%，能够减少表层土壤扰动，秸秆覆盖率降低了10%～20%，能够满足免耕播种的要求。相比尖角型开沟器，沟槽内的土壤容重明显降低；开沟深度在10 cm时，开沟阻力降低13.2%，免耕播种机单位面积耗油量降低了15%，能够减少拖拉机的动力消耗。因此楔刀型免耕开沟器解决了开沟深度在10 cm时阻力和动力消耗大的问题，并且能够创造疏松的种床，对免耕播种机的推广应用具有重要意义。

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基于材料热特性的轴承预紧力自调节设计方法

杨庆东;王科社;孟玲霞;赵宏林

. 2008, 44(9): 183-187.

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采用滚动轴承支承的机床主轴在转速上升过程中摩擦发热产生温度变化，引起轴承预紧力变化限制了机床转速。提出材料热特性轴承预紧力自动调节方法，该方法是根据温度变化时金属材料受热伸长的特性，通过分析机床主轴转速上升时摩擦功率损耗产生的热量，建立主轴温度场模型。采用有限元计算主轴工作温升引起的热变形，按照两种金属材料受热伸长的差值，建立温差与位移关系的数学模型，并求解应用双金属材料结构设计参数。仿真计算结果表明，通过使用轴承预紧力自调节方法，可以有效地扩大机床转速范围，应用在加工中心的主轴上，主轴最高转速由2.5 kr/min 提高到了3 kr/min，取得了明显的效果。

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直接接触式二元冰制备过程中的传热特性

章学来;樊建斌;钟栋梁;孙文哲

. 2008, 44(9): 188-192.

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设计直接接触式二元冰蓄冷系统试验台，观察制冰罐中的制冰过程，对直接接触式二元冰制备的传热特性进行研究。通过对制冰罐内喷口位置、载冷剂喷射速度、搅拌器开关、乙二醇溶液浓度的调节或改变，对罐内温度分布及降温情况进行大量的测试与分析，根据能量守恒定律计算制冰罐内容积换热系数。研究表明，提高喷口位置、开启搅拌器、增大流速和降低乙二醇溶液浓度都将提高制冰罐内的容积换热系数。

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基于自抗扰控制器的磁浮平台水平推力控制

周振雄;杨建东;曲永印;刘德君

. 2008, 44(9): 193-199.

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介绍一种新型的磁浮平台，针对该磁浮平台水平运动这一多变量、非线性、强耦合的系统，提出一种改进的自抗扰控制器，克服常规自抗扰控制器非线性状态误差反馈控制律中非线性函数的不平滑性，并探索出一套行之有效的控制器参数整定规则，同时利用扩张状态观测器观测出内部扰动和外部扰动，并对它们进行补偿。仿真对比分析和试验结果表明，这种改进的自抗扰控制器具有很好的动态、静态特性及鲁棒性。

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微型高过载加速度传感器的加工与测试

石云波;祁晓瑾;刘俊;孟美玉

. 2008, 44(9): 200-204.

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针对特殊场合的测试要求，设计了四端全固支的高过载梁岛结构加速度传感器，结构中采用在质量块背部氢氧化钾腐蚀的方法，减小质量块的质量，及其与梁中性面的相对距离，使梁岛式结构与平膜式结构的优点得到有效结合，结构加工工艺简单可行。利用霍普金森冲击校准装置进行冲击加速度动态特性校准,试验结果分析表明，被测微加速度传感器的灵敏度为0.71 µV/g，与理论值基本吻合。结构受到200 000g冲击后完好且输出信号正常，能有效地满足高冲击、强烈振动场合的特殊测试要求。

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基于网格边拓扑的曲面法向规一化算法

刘瑞军;胡平;宋玉泉;郭威

. 2008, 44(9): 205-208.

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提出基于曲面网格重构拓扑关系的自动翻法线算法，该算法的设计思想源于ACIS曲面缝合和拓扑重构中有向边的概念，通过调整相邻单元公共边的节点，使相邻单元公共边所属的有向边方向相反，实现曲面单元法向快速、准确一致化。通过对曲面上的裂纹、孤立单元、孤立单元群和重叠单元等缺陷进行有效处理，具有很好的适应性。这种算法能够准确完成冲压工具单元法向的一致操作，可为后续板料成形数值模拟中的接触算法提供前提条件。应用算法对复杂汽车覆盖件进行自动翻法线操作，结果验证了算法的有效性。

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干湿工况下波纹翅片管换热器空气侧特性的对比

张圆明;丁国良;马小魁

. 2008, 44(9): 209-214.

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对7个带亲水层和3个不带亲水层波纹翅片管换热器在析湿工况下空气侧的换热压降特性进行了试验研究，在不同的入口风速和入口相对湿度下比较了干湿工况下的空气侧特性。结果表明，对带亲水层的波纹翅片，析湿工况下的压降显著地高于干工况下的；当入口风速小于0.5 m/s时，湿工况下的换热性能低于干工况下的，当入口风速增加到2.0 m/s时，湿工况下的换热性能则强于干工况下的。析湿工况下带亲水层波纹翅片的换热性能比不带亲水层波纹翅片的偏低一些，但是表面涂上亲水层可以大大降低空气侧的压降。提出析湿工况下波纹翅片管换热器空气侧的换热和压降关联式，平均误差分别为8.70%和7.90%，可用于设计波纹翅片管换热器或者评价它的性能。

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6自由度随机振动控制算法

关广丰;丛大成;韩俊伟;李洪人

. 2008, 44(9): 215-219.

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传统随机振动控制算法中，在全频段采用相同的修正系数对驱动谱进行迭代补偿，控制算法的收敛性受系统频响函数波动特性影响较大。为削弱频响函数的波动特性对驱动谱迭代收敛性的影响，提出将修正系数由实数变为实矩阵，在不同频率取不同修正系数对驱动谱进行迭代补偿，提高算法的收敛速度。取驱动谱迭代的修正系数分别为实数和实矩阵在6自由度液压振动台上进行随机振动试验，试验结果表明，在不同频段取不同迭代步长进行驱动谱修正可以明显提高试验的控制精度。

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并联轴直线运动直线度的检测与误差补偿

张立新;黄玉美;乔雁龙

. 2008, 44(9): 220-224.

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通过采用Renishaw激光干涉仪检测混联机床并联轴直线运动的直线度误差，对直线度的干涉测量原理和方法进行深入探讨，提出一种并联轴直线运动直线度的干涉测量方法和误差补偿模型的建模方法。分析干涉仪直线度评定方法和算法，做出并联轴直线运动直线度双向平均偏差特性曲线，建立直线度误差数学模型。利用最小二乘法拟合得到直线度均值误差补偿模型。对并联轴直线运动直线度进行补偿，达到了提高混联机床几何精度的目的。

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基于虚拟样机的轿车天窗运动机构的设计

许小侠;赵静斌;韩英淳

. 2008, 44(9): 225-229.

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针对轿车天窗国产化和自主开发中的关键技术进行设计研究。首先分析轿车天窗的结构组成及工作原理，采用逆向工程建立轿车天窗的三维数模，构建虚拟样机，并对其进行虚拟装配。采用虚拟样机分析软件ADAMS对轿车天窗运动执行机构进行仿真分析。重点分析影响天窗运动执行机构工作状态的关键参数，并从运动学原理角度对天窗运动执行机构的设计方法进行研究。在仿真分析的基础上对运动执行机构进行优化设计，基于虚拟样机的仿真分析和优化结果试制物理样机。运动测试表明，所设计的运动执行机构能够满足轿车天窗各种工况的要求，并能为构建轿车天窗自主开发平台奠定基础。

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电液伺服转阀耐高压双向旋转比例电磁铁

崔剑;丁凡;李其朋;李勇

. 2008, 44(9): 230-235.

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针对传统旋转比例电磁铁不耐高压的不足，提出一种耐高压的旋转比例电磁铁结构。永磁体产生的极化磁通与线圈产生的控制磁通相互叠加，使电磁铁输出与控制电流成比例的双向转矩(转角)。通过磁路、磁场仿真分析和试验研究，分析其静态力矩特性和动态幅频特性，仿真结果与试验结果基本吻合，表明该旋转比例电磁铁结构紧凑、无控制零位死区、输出力矩大(最大输出力矩为±0.65 N•m)、响应快(幅频宽约为190 Hz)，具有正磁弹簧刚度、良好的线性度(非线性误差小于3％)及较小的滞环(小于4.5％)，可用于直接驱动电液伺服转阀。

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宽带钢拉伸弯曲矫直变形过程的有限元仿真

张清东;刘天浩;朱简如

. 2008, 44(9): 236-240.

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宽带钢的拉伸弯曲矫直过程是目前尚无法解析求解的复杂弹塑性变形过程。以某1550酸轧“两弯一矫”式拉伸弯曲矫直机为对象，首次运用MARC有限元软件对这一变形过程进行了仿真研究，并提出一系列描述拉矫机理和效果的概念和指标。系统的数值仿真计算与分析不仅揭示了带钢拉矫变形的力学机理，而且给出了插入深度、张力、弯曲辊辊径以及带钢规格材质等多个因素对拉矫过程和效果的影响规律与特点。

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流量自调式射流真空发生器

滕燕;李小宁;赵萍萍

. 2008, 44(9): 241-247.

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针对目前使用的真空发生器存在的耗能大的局限性，提出一种流量自调式射流真空发生器的总体技术方案。该方案采用磁性驱动方案和真空反馈自适应控制方案，通过控制喷管喉部的有效流通断面积调节真空发生器的供气流量，以满足快速响应和节能的要求。建立流量自调式射流真空发生器的气体流动模型和运动模型并进行仿真，同时，研究弹性系数这一主要设计参数对流量自调式射流真空发生器工作性能的影响规律，为优化设计提供理论依据。对所设计的真空发生器进行试验研究表明，该真空发生器具有真空响应速度快和空气消耗量低的特性。

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叠层平面圆环的振动行为

宋正和;王焕

. 2008, 44(9): 248-252.

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为了研究叠层平面圆环的振动行为和叠层对其振动影响，用有限元法对系列均质平面圆环进行振动分析以获得试验比较参照，对系列均质圆环和不同夹紧压力下的系列叠层圆环进行大量试验。理论分析和试验结果表明，叠层平面圆环的振动行为是由组成该叠层圆环的单片圆环的振动行为所支配，但叠层对圆环的振动有着重要影响，且这种影响与模态类型、夹紧压力和叠层层数有很大关系。随着叠层层数和夹紧力的增加，圆环纵向振动模态将很快消失，而平面模态得以保留并支配叠层平面圆环的振动。

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2008年, 第44卷, 第9期　
刊出日期：2008-09-15

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