2010年, 第46卷, 第1期　
刊出日期：2010-01-05

  

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  自重构螺旋桨的机构设计及其水动力性能分析

  丁希仑;王争荣;张武翔

  . 2010, 46(1): 1-10.

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  针对目前普通螺旋桨推进效率偏低等问题，突破传统螺旋桨的设计理念，提出并设计一种新型的自重构螺旋桨，其桨叶能够根据划水的需要自动开闭。对所设计的自重构螺旋桨的结构进行综合分析，通过螺旋桨浆叶构态的分析，给出三种变形构态。假设螺旋桨在理想流体中匀速旋转，运用流体力学理论经过进一步推导得到桨叶运动轨迹，对自重构螺旋桨机构进行运动分析。根据新型螺旋桨系统的结构特点和工作原理，基于升力线理论和叶元体理论对其诱导速度、推力和转矩分别进行研究，建立自重构螺旋桨的水动力性能理论分析模型，并进行数值仿真。计算自重构螺旋桨的效率，与传统船舶用螺旋桨的敞水性能进行对比研究，研究结果证明了新型的自重构螺旋桨的优越性。
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  宏微并联机器人系统自适应交互PID监督控制

  段学超;仇原鹰;段宝岩;陈光达;保宏;米建伟

  . 2010, 46(1): 10-17.

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  500 m口径球面射电望远镜(Five hundred meter aperture spherical radio telescope, FAST)的馈源支撑与指向跟踪机构由宏微并联机器人系统构成，大跨度柔索驱动的宏并联机器人保证系统的大工作空间，精密电动缸驱动的Stewart平台作为微并联机器人保证系统的末端精度并扩展其伺服带宽。为了降低宏并联机器人的柔性对末端定位精度的影响，提出基于并联机构学原理的三维机动目标解耦跟踪预测算法，对馈源舱的运动进行跟踪预测。引入自适应交互算法解决PID参数的实时调整，设计自适应交互PID监督控制器，根据馈源舱的预测运动和馈源平台的目标轨迹产生电动缸规划级控制量。此外，在电动缸执行级采用带前馈的数字伺服滤波器实现电动缸的高精度轨迹跟踪。FAST50 m缩尺模型试验表明，结合解耦预测算法对馈源舱的运动预测，自适应交互PID监督控制器效果良好，能够确保宏微并联机器人系统在以期望的跟踪速度运行时，获得完全满足控制要求的定位精度和指向精度。
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  索网机构的理论建模与位置求解

  郭永卫;王启明

  . 2010, 46(1): 18-23.

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  索网机构是一种柔性的、并联的运动机构阵列，其运动复杂，耦合性强，需要进行机构分析。基于无向图对索网机构进行理论建模，利用邻接表在计算机中进行表示。将索简化为线性弹簧—直线副机构，基于力密度法建立索网机构中活动节点的平衡方程，并推广到整个索网机构。讨论平衡方程的求解方法，建立索网机构中驱动点位置与活动节点位置间对应关系的迭代公式，最后得出一种索网机构的位置分析方法。作为位置解耦算法，对500 m口径球面射电望远镜(Five-hundred-meter aperture spherical radio telescope, FAST)的30 m模型编程进行索网机构建模与分析。计算结果与用Adams软件仿真结果一致，验证了这种索网机构的位置分析方法。该方法可用于FAST主动反射面面形控制算法，也可用于其他大型索网天线及空间展开天线面形的精调和控制。
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  求解3-RPS并联机构刚度的新方法

  胡波;路懿

  . 2010, 46(1): 24-29.

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  对于少自由度机构来说，由于结构约束的存在，机构中出现了约束反力，约束反力会在机构中产生变形，影响整个机构的精度，在机构分析中必须加以考虑。基于此，以传统的3-RPS并联机构为例，给出考虑约束反力产生变形的刚度模型的建立方法。首先，用观察法分析该机构中存在的约束反力。其次，建立该机构的6×6形式雅可比矩阵，并运用虚功原理建立该机构的静力学模型。最后，分析机构在驱动力和约束力共同作用下产生的弹性变形。在约束反力产生的变形方向上虚设P副，将3-RPS机构的变形和刚度分析转化为一个等效的无约束反力的6自由度并联机构3-RPPS的变形和刚度分析。这种方法给少自由度机构的研究提供了一些新观点。
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  RGRR-Ι构造混联6R机器人

  姜铭;易红;李鹭扬;倪中华;周建华

  . 2010, 46(1): 30-36.

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  新型并联双自由度转动关节(RGRR-Ⅰ)活动构件少、工作空间大，利用RGRR-Ⅰ构造混联6R机器人可以实现高刚度、大工作空间、机构紧凑等。提出混联机构的求解新方法，即建立少自由度并联机构的运动坐标参数与机构运动输入参数之间的关系，把混联机构的求解转化为各少自由度并联机构的求解和运动坐标参数之间的串联求解，降低了求解难度，可以方便地推导出位置的正解和反解。此方法对其他混联机器人的运动学分析有借鉴作用。
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  超轻度混合动力传动系统匹配控制仿真分析

  孙冬野;庄建兵;秦大同;刘振军

  . 2010, 46(1): 37-42.

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  为以更低的制造成本，实现轻度混合动力传动系统节省燃油和降低排放的控制效果，以新型回流式无级自动变速传动系统为基础，利用其大的速比变化范围、较低转速时传动效率高和承载能力大的特点，克服轻/微度混合动力传动系统不具备纯电动驱动工况的局限性，通过采用新的传动方式和匹配控制策略，开展基于大速比变化范围的混合动力传动系统匹配设计理论与控制方法的研究。试验结果表明，超轻度混合动力汽车节油率可达到13.02%，其中回流式无级变速器的节油贡献率为1.88%。
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  弧齿锥齿轮基于比例修正参数的齿形误差修正

  王志永;曾韬

  . 2010, 46(1): 43-47.

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  对弧齿锥齿轮齿形误差的修正方法进行了研究。根据弧齿锥齿轮齿面的数学模型，对齿面进行离散化处理并给出齿面离散点的径矢和法矢，建立修正齿面在离散点处相对于理论齿面的齿形误差表达式。根据实际齿面齿形误差的测量数据，得到弧齿锥齿轮的差曲面。在建立差曲面特征参数与比例修正参数之间关系的基础上，根据弧齿锥齿轮切齿计算得到的比例修正参数以及实际齿面在各离散点处的齿形误差值，建立一种基于比例修正参数的齿形误差修正方法。运用最优化算法可得到各种比例修正参数的修正倍数，进而得到机床调整参数的修正量。由修正后的机床调整参数可实现轮齿齿形误差的修正。通过实际的磨齿加工和齿形误差测量，验证了齿形误差修正方法的正确有效性。
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  基于收敛速度的仿鱼机器人游动力学性能的数值模拟

  夏丹;刘军考;陈维山;韩路辉

  . 2010, 46(1): 48-54.

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  将速度收敛算法应用于仿鱼机器人直线游动的数值模拟研究中，任意给定初始速度，通过检验游动过程中推进力和阻力的数值动态修正鱼体的游动速度，使其收敛到稳态值，进一步在收敛速度的基础上，对仿鱼机器人稳态游动的力学性能进行数值模拟，揭示其推进机理和流场结构。计算结果表明，改变摆动频率和尾部最大摆幅，采用速度收敛算法可以有效地预测仿鱼机器人的稳态游动速度，进而获得稳态游动的推进力、功率消耗和推进效率，三维流场结构清晰地反映尾部交变的正压梯度与头部的逆压梯度效应。研究结果对于预测仿鱼机器人的稳态游动速度，揭示稳态游动下仿鱼机器人的推进机理，设计仿鱼机器人的运动参数具有重要意义。
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  基于李群的两种1R3T并联机构自由度分岔

  陈巧红;李秦川;武传宇;胡旭东

  . 2010, 46(1): 55-61.

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  运用李群理论对1R3T (R——转动自由度；T——移动自由度)并联机构自由度分岔特性进行分析。简要介绍李群理论应用于并联机构自由度分析所需理论基础，对2-xPyRyRxRxR/yPxRxRyRyR并联机构和2-xPyRuPxRxR/yPxRvPyRyR并联机构进行自由度分析，通过对分支运动链产生的位移流形及所有分支位移流形的交集分析，证明这两种并联机构具有自由度分岔特性，其动平台的位移集合为{X(x)}∪{X(y)}，进而得到具有自由度分岔特性的1R3T并联机构的分支位移流形为{G(x)}{G(y)}或{X(x)}{R(N，y)}，同时给出机构的结构几何条件。当动平台平行于定平台时，该类机构处于奇异位形，此时动平台具有5瞬时自由度，机构的自由度分岔通过这一奇异位形实现，需要5个驱动器实现动平台运动的完全可控。
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  钢/塑齿轮组合行星传动的振动特性

  段福海;胡青春;谢存禧

  . 2010, 46(1): 62-67.

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  为了深入了解钢质行星齿轮传动系统引入塑料齿轮后的振动特性，建立钢/塑齿轮组合行星传动的动力学分析模型和试验模型，对SNS、SSS、SSN和NSS四种钢/塑齿轮组合行星传动的振动特性进行理论分析与试验研究，分析组合方式对行星传动振动特性的影响。数值仿真与试验研究结果表明：塑料齿轮的引入对行星齿轮传动的振动特性影响很大，显著地减小了太阳轮与行星轮和内齿圈与行星轮的啮合动载荷；有效地抑制了行星齿轮传动的齿轮啮合频带振动和高频带振动；组合方式对行星齿轮传动的振动特性影响显著，合理地采用钢/塑齿轮组合行星传动结构可以极大地降低啮合动载荷，从而有效地抑制传动系统的振动和噪声。
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  球面3-RRR并联机构动力学建模与鲁棒－自适应迭代学习控制

  王跃灵;金振林;李研彪

  . 2010, 46(1): 68-73.

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  采用Lagrange方法建立球面3-RRR并联机构基于动平台姿态参数的动力学模型。考虑在计算过程中采用线密度、厚度忽略等近似计算及工作过程中机构的磨损等微小变化造成的参数不确定性，进一步建立带参数不确定性的动力学模型。针对其在振动测试中的重复性动作等特点及参数不确定性设计鲁棒－自适应迭代学习控制器，并对此控制器进行稳定性证明。该控制器利用自适应算法对未知定常数的强大学习能力来补偿系统动力学模型的参数不确定项；利用迭代学习算法对期望轨迹进行零误差重复跟踪。由于该控制器吸取了系统动力学模型的已知信息，避免了一般模型未知系统迭代控制时必须满足的Lipschitz约束条件。仿真结果表明，在此控制器的作用下球面3-RRR并联机构能够很好地重复跟踪期望轨迹。
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  复杂机电系统动力学相似分析的键合图法

  王艾伦;刘云

  . 2010, 46(1): 74-78.

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  现有动力学相似方法只适用于单能量域中元件(或部件)的动力学相似分析，难以对复杂机电系统这类多能域耦合系统的动力学相似展开研究。基于此，以适用于多能域系统建模的键合图为工具，论述复杂机电系统键合图相似的前提条件，推导出键合图各要素相似所对应的动力学相似条件。在此基础上，根据键合图的模态分析理论，进行系统模态相似研究，给出系统频率、振型等主要模态参数的相似关系，从而提出复杂机电系统动力学相似的键合图分析法。利用该方法既能很容易地导出系统的相似要求，而无须知道各现象的物理方程，又可以实现用简单的单能域模型系统来对多能域原型系统进行动力模型试验研究，从而为工程中复杂机电系统的动力学相似研究提供新的方法和思路。所提供的算例表明，该方法在指导复杂机电系统动力学相似设计及模型试验时，能快速、简便而又直观地得到系统相似所需满足的相似条件。
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  基于提升多小波的机电设备复合故障分离和提取

  袁静;何正嘉;訾艳阳

  . 2010, 46(1): 79-85.

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  机电设备的复合故障往往同时或级联出现，其振动信号常表现为多故障特征的相互耦合。基于波形匹配的思想，兼备优良性质的多小波拥有多个尺度函数和小波函数，可以很好地匹配复合故障的各种特征波形，从而实现复合故障耦合特征的一次性分离与提取。基于提升框架的多小波构造方法不依赖于傅里叶变换，具有算法简单，运行速度快等优点。研究类似二代小波变换的多小波提升框架分解和重构算法。基于Hermite样条插值，构造了紧支、双正交、对称和4阶逼近阶的多小波，并给出其相应的前处理算法。针对机电设备复合故障问题，改进了多小波后处理流程，使得解耦的特征信息能够清晰地呈现于多小波分析结果的不同通道中。将提出的方法应用于轴承试验台和电力机车走行部复合故障诊断中，结果显示该方法可以有效地实现试验台轴承内圈故障和转轴不规则弯曲故障的分离和提取，并成功解耦出机车轴承外圈和滚动体损伤复合故障。
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  单质体非线性系统谐波锐共振的谐振同步分析

  李小号;刘杰;刘劲涛

  . 2010, 46(1): 86-91.

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  基于单质体非线性系统的动力学模型，推导出系统在谐波锐共振(主共振频率比z=0.95～1.05)情况下，反向回转的双激振电动机在平衡奇点处的谐振同步条件。并通过数值仿真，研究在不同初始条件下，推导的谐振同步条件的正确性。理论推导过程和仿真试验结果及实际试验数据表明：在系统特性参数保持一定的情况下，单质体非线性系统谐波锐共振的谐振同步现象与系统的谐波锐共振阶次p/q、谐振同步阶次n/m有直接关系，且只有当参与激振的两电动机在符合一定的系统特性条件下的某p/q及n/m比值处，方可出现谐振同步现象，并且主振同步远比谐振同步容易实现。为进一步开发高效的非线性锐共振振动机，提供理论支持和试验依据。
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  带滚珠丝杠副的直线导轨结合部动态刚度特性

  蒋书运;祝书龙

  . 2010, 46(1): 92-99.

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  借助弹性力学中的赫兹接触理论，分析计算直线滚动导轨的线刚度、滚珠丝杠副和角接触球轴承的轴向刚度，建立带滚珠丝杠副的机床直线导轨结合部的动力学特性理论模型，开发了计算软件；以一款立式加工中心为研究对象，分析计算带滚珠丝杠副直线导轨结合部动态刚度，着重讨论工作载荷对结合部动态刚度的影响规律，基于有限元法分析含结合部动态参数的加工中心整机动态特性。研究结果不仅突破了目前机床直线导轨结合部刚度模型不考虑滚珠丝杠副之缺陷，而且与传统的参数识别法和有限元法相比，具有物理概念清晰、计算过程简单等特点。
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  奇异值差分谱理论及其在车床主轴箱故障诊断中的应用

  赵学智;叶邦彦;陈统坚

  . 2010, 46(1): 100-108.

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  证明采用Hankel矩阵时奇异值分解(Singular value decomposition, SVD)可以将信号分解为一系列分量信号的简单线性叠加，为了确定其中的有用分量个数，提出奇异值差分谱的概念。差分谱可以有效地描述有用分量和噪声分量的奇异值性质差异，根据差分谱峰值位置可实现对有用分量个数的确定。研究结果表明，当差分谱最大峰值位于第一个坐标时，则表明原始信号存在较大的直流分量，此时根据第二最大峰值位置可以确定有用分量的个数，否则就根据最大峰值位置来确定分量个数。利用差分谱进一步研究Hankel矩阵的结构对SVD降噪效果的影响，指出矩阵列数和噪声去除量存在抛物线状的对称关系。利用基于差分谱的SVD方法对车削力信号进行处理，结果有效地分离出由于主轴箱故障齿轮的振动而引起的调制信号，并根据此信号可靠地定位了故障齿轮。
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  阻尼连续体简谐基础振动的有限元实现方法

  刘建涛;杜平安;黄明镜;肖耀兵

  . 2010, 46(1): 109-114.

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  针对简谐基础激励下，阻尼连续体响应结果数值计算存在刚体位移、约束方式、载荷施加方式和数值算法稳定性等限制，依据连续体基础振动原理和有限元数值计算实现过程推导，提出一种求解简谐基础振动响应的有效方法——静力等效载荷法。该方法依据连续体等效载荷形式，结合通用有限元软件和自编数据处理程序，将简谐基础振动问题转化为固定基础的载荷简谐振动。通过某航空涡轮发动机气流测温探针简谐基础振动试验和仿真结果对比表明，静力等效载荷法能够有效地求解阻尼连续体简谐基础振动问题，具有实现简单、结果准确和响应结果直观的特点，且克服了时间历程法和反映谱法的诸多限制，为复杂阻尼结构简谐基础振动、基础冲击和非简谐基础振动等问题求解提供了新思路。
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  气动先导式电磁阀的自激振动

  叶奇昉;严诗杰;陈江平;陈芝久

  . 2010, 46(1): 115-121.

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  电磁阀自激振动将造成气动系统工作不稳定，同时也是系统的主要噪声源之一。为了获得电磁阀在不同工作条件下自激振动特性，对气动先导式电磁阀自激振动进行数值与试验研究。建立电磁阀阀芯振动与流体流动相耦合的动力学模型，模型得到试验验证。获得不同工作压力、工作流量时电磁阀工作状态，讨论电磁阀结构参数对自激振动的影响。结果表明，当工作压力、工作流量较小时，系统平衡点不稳定，电磁阀在经受任意微小扰动时就将产生“软自激振动”。随着工作压力、工作流量的增加，电磁阀将依次出现软自激振动、硬自激振动、稳定工作三种状态。增加电磁阀阀口直径db、降低阀口直径da、弹簧预压缩量z0和阀芯半锥角将提高电磁阀的抗扰动能力，扩大电磁阀的稳定工作范围。
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  产品仿真分析中曲面不均匀分布载荷施加方法

  林小夏;张树有;陈婧;薛杨

  . 2010, 46(1): 122-127.

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  针对复杂零件有限元分析中，曲面不均匀分布载荷难以施加等问题，提出基于特征函数分布的曲面有限元加载方法。给出载荷特征函数的基本概念，基于载荷特征函数分别对自由曲面以及圆柱面不均匀分布载荷的加载进行研究。将曲面离散为小单元的网格面，根据载荷分布特征函数与曲面的形状，计算出曲面上各网格或者节点所受的载荷，自动将载荷离散并映射到需要加载的曲面上。该方法对叶轮叶片表面不均匀分布载荷的加载等进行应用验证，验证结果表明该方法是稳定可靠的，可快速实现自由曲面与圆柱面不均匀分布载荷的施加，有效地解决复杂零件有限元处理中不均匀面载荷的加载问题。
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  面向复杂产品时变性能设计的理论与方法

  孟祥慧;谢友柏;戴旭东

  . 2010, 46(1): 128-133.

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  针对复杂机械产品在运转使用中的性能退化现象，提出面向时变性能的设计理念和方法。针对复杂机械产品，提出面向时变性能设计所需要解决的三个关键问题：一是要给出一个基准运转工况或者系统时变历程，这是对不同设计方案的时变性能进行评价设定共同的出发点；二是要进行多学科耦合分析，以精确仿真瞬态的系统行为；三是要根据瞬时的系统状态推算系统结构和系统性能的退化过程，从而为设计决策提供依据。结合汽车发动机对象的分析表明，系统磨损等结构退化现象对系统性能的影响非常明显。因此需要根据系统性能的退化分析，寻找影响时变性能的关键因素并加以改善。研究表明：时变性能已经成为决定产品竞争优势的重要因素；通过本文提出的思路和方法，将为有效改进产品的时变性能奠定基础。
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  面向元器件重用的印制电路板拆解试验

  杨继平;向东;程杨;高鹏;段广洪;冯剑

  . 2010, 46(1): 134-139.

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  研究面向元器件重用的废旧印制电路板拆解工艺和拆解设备，需要分析评价不同拆解参数对印制电路板元器件拆解效率和已拆解元器件的重用性的影响。以废旧计算机主板为例，进行三种拆解施力方法和四种不同加热参数下的印制电路板拆解试验，在自制的印制电路板拆解试验样机及试验设备上测试并分析了印制电路板上元器件的分离率和已拆解元器件的可重用合格率。试验表明，采用接触式冲击、非接触式冲击和振动三种拆解施力方式对于贴片元器件和直引脚插装元器件均有良好的拆解效果；为了提高废旧印制电路板元器件的分离率，应重点提高接插件的分离率；为了提高元器件的可重用合格率，应主要考虑提高100脚以上贴片元器件的可重用合格率；在试验条件下以元器件分离率为试验指标时，得到了拆解元器件加热参数最佳水平的分布范围。试验还表明，较小的冲击势能有利于保证元器件较高的可重用合格率。以上试验结果为确定面向元器件重用的印制电路板拆解工艺提供了依据，也为研制废旧印制电路板拆解设备奠定了试验基础。
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  刚度和质量驱动的预紧组合框架式液压机多目标优化设计

  李艳聪;张连洪;刘占稳;魏巍;李森

  . 2010, 46(1): 140-146.

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  为了满足液压机高刚度、轻量化的性能要求，提出刚度和质量驱动的液压机多目标优化设计方法。通过对98 MN数控等温锻造液压机结构分析，抽取影响液压机刚度和质量的关键因素；运用正交试验设计方法进行试验，提取刚度和强度与关键因素之间的关系数据。采用一阶响应面建模方法建立上横梁、下横梁刚度和主要部件强度的数学模型，并用统计误差分析方法验证模型的有效性。根据部件结构，建立液压机整机质量的数学模型。进而建立以提高刚度和减轻质量为目标的液压机优化模型。运用非支配解排序遗传优化算法，对液压机上梁刚度与整机质量进行多目标优化，得到Pareto优化解集，可使98 MN数控等温锻造液压机刚度提高5%、质量减轻10%。
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  基于模板的大部件对合插配干涉检测方法

  张旭;贾志欣;张学昌;柯映林

  . 2010, 46(1): 147-153.

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  为了定量分析大型部件对合插配时的干涉情况，提出一种基于模板的大型部件对合插配干涉检测方法。根据插入特征与配合特征(统称插配特征)的CAD模型定制模板，匹配模板与扫描数据，匹配后的模板作为重构模型参与干涉分析。将插入特征离散为一系列垂直于装配方向的平行截面，计算每一截面在运动过程中与配合特征的渗透深度、间隙以及干涉分界线，综合所有截面的干涉情况构成插配特征的干涉情况。该方法将三维求交测试问题简化为二维问题来处理，不仅能够定量计算装配件的渗透深度、间隙，而且能够给出装配件的干涉分布情况，据此定量指导后续的装配处理。运行实例通过一对插配特征的模拟干涉检测分析，给出包括最大干涉量和干涉分布的干涉结果，验证了提出的干涉检测方法的可行性。
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  基于设计结构矩阵的工程变更影响分析

  唐敦兵;徐荣华;唐吉成;何睿

  . 2010, 46(1): 154-161.

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  作为产品开发过程中的一项重要活动，工程变更会不同程度地延长产品开发时间，增加开发成本，对工程变更进行有效管理的能力反映了企业的敏捷性。由于变更传播的复杂性，工程变更管理研究中缺乏工程变更影响分析的有效方法。基于设计结构矩阵，建立工程变更影响分析模型，提出对工程变更的直接与间接影响进行分析的具体方法；综合变更的可能性影响和风险，并结合相关的变更影响计算方法实现了分析工程变更影响程度的预测手段。通过一个摩托车发动机变更设计的实例验证了所提出的计算模型的可行性。
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  CFD在“机电一体化”导管桨性能分析及优化设计中的应用

  杨琼方;王永生;范露

  . 2010, 46(1): 162-168.

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  将计算流体力学(Computational fluid dynamics, CFD)应用于“机电一体化”导管桨水动力性能分析和优化设计的全过程。对某后置定子式导管推进器敞水性能进行计算，在大范围进速系数下计算推力系数和力矩系数均与试验值吻合良好，检验计算方法的有效性。对初始设计导管桨水动力性能采用同样的方法进行计算，包括从流体力学的角度计算确定导管的主要尺寸，并结合网格类型和网格密度的影响分析了计算结果的有效性，分析设计工况下未缠绕线圈的环对间隙流场特征和导管、桨以及整体水动力性能的影响，提出将环变短变厚及相应改变叶片型值的改进设计思路，以改善间隙流动，提高敞水效率。对再设计导管桨设计工况和非设计工况性能进行计算，将环表面压力分布和导管桨推进性能与初始桨进行了比较，并利用水动力试验值再次检验了计算结果。结果表明：两次利用试验值校验计算值均吻合良好，说明将CFD用于导管推进器初始设计和分析是有效的。间隙径向距离大，间隙内泄压和局部滞止流动区域范围也大；环轴向距离长，环两端的间隙内流动旋涡程度也大。环的存在对导管桨导管产生推力是有利的，但对叶片产生推力是不利的，使导管桨敞水效率降低。再设计导管桨桨的推力系数比初始设计导管桨高、力矩系数低，敞水效率要高，说明改进方向正确。
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  新型压电旋转驱动器的设计与试验研究

  刘向锋;刘大伟;高志;刘莹;丘天

  . 2010, 46(1): 169-174.

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  为简化压电旋转驱动器的结构，提高能量使用效率，设计和研制一种新型压电旋转驱动器。驱动器采用压电双晶片作为原动件，经运动转换机构将其弯曲变形转化为扭转运动，再通过双离合器的耦合传动将扭转运动转化为旋转运动。使用有限元仿真分析方法和试验对驱动器的物理性能进行深入的研究，测得驱动器的关键参数。针对该驱动器的有限元仿真分析和试验研究表明，压电旋转驱动器的转速与驱动信号的频率、电压近似呈线性关系，驱动器具有一定的承载能力。对试验结果与有限元仿真分析结果进行误差分析，找出产生误差的原因，为驱动器的进一步优化设计提供了参考。研究证明了该压电旋转驱动器设计方法的可行性，使用该方法可以制作出结构简单，体积小，适合在微驱动领域中应用的压电旋转驱动器。
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  基于飞机自动化对接装配实例的工艺选优

  余锋杰;柯映林;方强

  . 2010, 46(1): 175-181.

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  为满足工艺对比评价的应用需求，提出面向某型号飞机大部件自动对接装配系统的工艺选优方法。以数据库中的装配实例为数据源，详细阐述效能函数、费用函数、效能费用比的计算过程，并给出简化的评价模型。采用非参数统计思想，通过二维列联表的独立性检验实现工艺路线和工艺性能的相关性分析。通过Wilcoxon秩和检验方法，实现工艺路线的选优求解。为减少随机因素的影响，引入模糊聚类方法，完成典型实例集的工艺选优求解。计算实例表明，该方法能够从历史数据得到统计推断性结论，目标是选取较优的装配工艺、形成装配知识、控制装配费用、提高飞机装配的准确度和效率。
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  基于感应耦合等离子刻蚀技术的三维微拉伸梁制作工艺

  张段芹;褚金奎;侯志武;王立鼎

  . 2010, 46(1): 182-186.

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  根据感应耦合等离子(Inductively coupled plasma, ICP)刻蚀的机理，针对热氧化硅薄膜微拉伸梁的结构特点，研究ICP刻蚀制作3D微拉伸梁结构的工艺并解决其中的难点问题。介绍ICP刻蚀工艺参数对刻蚀质量的影响，包括存在的微负载效应和深宽比效应。详细介绍热氧化硅薄膜微拉伸梁的制作，其关键步骤是双掩膜两次ICP刻蚀形成阶梯状窗口结构，并在硅衬底表面形成释放了的热氧化硅薄膜梁。利用ICP刻蚀对单晶硅的高选择性，此制作工艺适用于各种薄膜的微拉伸梁制作。
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  用解析法计算高速切削单涂层刀具瞬态温度分布

  张士军;刘战强;刘继刚

  . 2010, 46(1): 187-193.

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  为研究涂层在切削中对刀具温度的影响，为设计刀具涂层提供理论依据，分析高速切削过程中切削热的产生和刀具边界情况，建立单涂层刀具热传导物理模型和数学模型，用数学解析的方法推导出正交高速干切削过程中单涂层刀具体内部的温度分布公式。利用推导出的温度公式对TiN、TiC、Al2O3涂层刀具的切削温度分布进行解析计算，并将解析计算结果与数值分析结果进行比较。结果表明，解析计算结果与数值计算结果吻合很好；涂层材料与基体材料的热物理性能以及涂层的厚度对刀具的温升有重要影响；随着热流密度的增加，涂层厚度对刀具内部的温度影响增大。
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  磁场辅助电解加工装置的磁场设计和试验

  范植坚;王岗罡;唐霖;王天诚

  . 2010, 46(1): 194-198.

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  为改善电解加工间隙流场，针对型面和型孔电解加工，设计在夹具体内镶嵌磁路、在阴极体侧镶贴永磁体的电解加工装置。进行有限元分析和试验，确定型面加工采用内封闭多体渐变磁路的结构。试验结果，用3坐标测量仪对加工的曲面尺寸进行测量，曲面形状偏差小于0.05 mm，用轮廓仪测得表面粗糙度为Ra 0.2 μm。型孔加工采用N、S相间排布的磁路，可有效消除加工后的侧壁流纹，表面粗糙度为Ra 0.8 μm。与不加磁场相比，复制精度和表面粗糙度均显著提高的原因是磁力线切割流线，洛仑兹力起到消除束流的作用。