2010年, 第46卷, 第17期　
刊出日期：2010-09-05

  

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  可变形机器人协同变形方法

  刘同林;吴成东;李斌;刘金国

  . 2010, 46(17): 1-7.

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  可变形机器人AMOEBA-I的主要特点是具有多种构形方式，但由于受地面条件等影响使得某些构形变换难以实现。为了减小变形阻力，增强机器人对环境的适应性，提出可变形机器人的协同变形方法。建立相应数学模型，分析机器人系统各部分在协同变形过程中的运动和力学特性，实现将变形阻力的一部分转化为变形的动力，完成5种特殊构形之间的相互变换。研究基于摄动分析方法的模型线性化方法，以减小计算复杂度。最后，给出可变形机器人协同变形性能评价指标，并通过仿真和试验验证协同变形方法的有效性，满足机器人变形需要。
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  可变形机器人协同变形方法

  刘同林;吴成东;李斌;刘金国

  . 2010, 46(17): 1-7.

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  可变形机器人AMOEBA-I的主要特点是具有多种构形方式，但由于受地面条件等影响使得某些构形变换难以实现。为了减小变形阻力，增强机器人对环境的适应性，提出可变形机器人的协同变形方法。建立相应数学模型，分析机器人系统各部分在协同变形过程中的运动和力学特性，实现将变形阻力的一部分转化为变形的动力，完成5种特殊构形之间的相互变换。研究基于摄动分析方法的模型线性化方法，以减小计算复杂度。最后，给出可变形机器人协同变形性能评价指标，并通过仿真和试验验证协同变形方法的有效性，满足机器人变形需要。
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  双轴矩形截面角圆形柔性铰链回转精度分析

  侯文峰;张宪民

  . 2010, 46(17): 15-21.

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  研究一种外廓线为角圆形的双轴矩形截面柔性铰链，该柔性铰链可代替传统的双轴柔性铰链应用于空间多自由度柔顺机构。建立该双轴柔性铰链的空间力学模型，用卡氏定理推导双轴柔性铰链回转精度的统一表达式，采用换元法得到双轴柔性铰链回转精度的闭式解析式。针对柔性铰链的转动中心偏移所引起的误差，利用有限元软件对柔性铰链回转精度的闭式解析式进行校验，结果表明有限元结果与闭环解析式的偏差小于7%，从而验证柔性铰链回转精度闭环解析式的正确性。最后分析结构参数对柔性铰链回转精度的影响，得出相关结论：双轴柔性铰链的回转精度的高低与材料的弹性模量E或切变模量G成正比；当双轴柔性铰链的δ和b为定值时，柔性铰链的回转精度随R或l的增大或减小而相应地降低或提高，但受l的影响更显著；当双轴柔性铰链的R和l为定值时，柔性铰链的回转精度随δ或b的增大或减小而相应地提高或降低。以上结论可为柔性铰链的工程设计提供理论依据。
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  实现预定游速的仿鱼机器人最佳效率运动规划

  陈维山;夏丹;刘军考;韩路辉

  . 2010, 46(17): 22-28.

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  对仿鱼机器人推进而言，实现一个预定的游动速度可能存在多种运动方式，其中效率最高的运动方式只有一种。对实现预定游速的仿鱼机器人获得最佳效率进行运动规划研究。运用数值模拟方法，获得仿鱼机器人的稳态游动速度，揭示其稳态速度、功率消耗和推进效率与不同运动方式之间的内在规律；进一步以获得最佳效率为目标函数，以实现预定游速为约束条件，以摆动频率f和尾部最大摆幅Amax定义的运动空间为设计变量，对仿鱼机器人进行运动规划研究。结果表明，低f和高Amax的运动方式可以在实现预定游速的同时，获得最佳的推进效率。以实现预定游速2 m•s–1为例，低f和高Amax的运动方式其推进效率较高f和低Amax提高了37.7%，二者的三维流场结构清晰地反映了这一规律。研究结果对于获得仿鱼机器人实现预定游速的高效运动规律，揭示稳态游动机理，设计仿鱼机器人的推进动作具有重要意义。
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  考虑柔索垂度影响的索支撑系统静刚度

  杜敬利;段学超;保宏

  . 2010, 46(17): 29-34.

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  大射电望远镜的索支撑系统由于工作空间巨大，刚度分析时必须考虑柔索垂度的影响。为此，基于弹性悬链线方程推导出柔索的索端张力与索长之间的关系，建立索支撑系统的静力学模型。在此基础上，根据索端张力与舱体位移之间的非线性关系推导出作用在舱体上的柔索合力与舱体位移之间的增量关系，从而获得系统静刚度矩阵的解析表达式。利用数值算例证明分析方法的正确性，在算例中给出索支撑系统在某点处的刚度矩阵及其在工作空间内的刚度分布。分析结果表明索支撑系统绕舱体中轴的转动刚度相对薄弱。
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  基于吴方法的6R机器人逆运动学旋量方程求解

  吕世增;张大卫;刘海年

  . 2010, 46(17): 35-41.

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  基于旋量理论建立6R机器人的运动学模型，与传统的D-H参数法相比，旋量法从整体上描述刚体的运动，避免了用局部坐标系描述时所造成的奇异性。但用旋量法求解运动学逆问题时，受到子问题算法的限制。将吴方法引入逆运动学问题的求解，通过其特征列的思想与旋量法相结合，并利用数字化推理平台(Mathematics mechanization platform, MMP)和Maple软件进行符号化运算实现了运动学逆解算法，最后用计算实例证明了算法的可靠性。基于吴方法求解机器人逆运动学的旋量方程，继承了旋量法的优点并减小了对子问题算法的依赖性，更加便于计算机的机械化运算。该方法具有较高的效率和精度，可以推广到其他构型(如并联机构)机器人运动学问题的求解。
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  基于Shannon小波支持矢量机二级决策的故障诊断

  李锋;汤宝平;宋涛

  . 2010, 46(17): 42-47.

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  提出一种基于Shannon小波支持矢量机(Shannon wavelet support vector machine, SWSVM)二级决策的故障诊断模型。先求出原信号的双谱相关值特征矩阵奇异值谱，并用BP神经网络对主分量分析(Principal component analysis, PCA)后的奇异值谱调维得到可分性更高的三维模式矢量，再将该三维模式矢量用SWSVM进行二级故障诊断。SWSVM可以对BP网络因陷入局部极值﹑欠/过学习输出的低分辨率进行校正，获得更高的故障识别精度和自适应识别能力。本模型实现了BP网络和SWSVM优势互补。一滚动轴承故障诊断实例验证了该模型的有效性。
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  正弦振动与梯形波振动吸附方式的对比分析

  王坤;李大寨;王巍;宗光华

  . 2010, 46(17): 48-54.

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  提出一种区别于正弦振动的吸附方式——梯形波振动，目的是为小型爬壁机器人提供一种更稳定可靠的负压吸附手段。为了验证梯形波振动比正弦振动可产生更高的负压，从基本的气体状态方程出发，对正弦振动和梯形波振动进行初步的数学建模，推导出吸盘在做正弦振动和梯形波振动时其腔内平均气压值的计算公式。在合理假设的基础上，对正弦振动和梯形波振动进行对比，定义比例K以减小未知参数对吸盘振动吸附的影响。设计新的试验平台以验证梯形波振动的有效性和数学模型的正确性，改进了前期试验中的不足，使获得的数据更加完整。试验结果表明所提出的梯形波振动能够产生比正弦振动更低的平均气压值。试验数据验证了数学模型的正确性。给出了试验误差的原因
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  基于齿轮副整体误差的齿轮动力学模型及其动态特性

  石照耀;康焱;林家春

  . 2010, 46(17): 55-61.

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  迄今提出的各种齿轮动力学模型，在处理齿轮误差的影响时，都回避因齿轮重合度大于1而分不清单双啮区的事实，由此得出的结果不能较全面反映实际情况。基于齿轮副整体误差概念，综合考虑齿轮啮合过程的时变啮合刚度、误差激励等非线性因素，建立一种新的考虑单、双啮过程的直齿轮动力学模型，能更精确地描述齿轮系统的动力学行为，解决现有模型存在的主要问题；应用变步长四阶Rounge-Kutta法获得新动力学模型的高精度数值解；定量研究不同工作条件下啮合刚度、加工误差对振动响应的影响，研究结果对于完整认识复杂的齿轮动态性能、进行动态优化设计具有重要的理论和实用价值。
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  基于全息谱分析的非线性转子系统不平衡量识别

  刘淑莲;李强;郑水英

  . 2010, 46(17): 62-67.

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  在实际现场动平衡中，没有必要完全识别出系统的参数，而只要将不平衡量识别出来就行了，为此提出在不识别轴承参数基础上对非线性转子系统不平衡量识别的一种新方法。在不平衡量识别中，将所有与轴承参数有关的力都归结到油膜力中，轴承油膜力接近周期力，这样可将其傅里叶展开；然后根据不平衡响应特点得到包含不平衡激励和油膜力工频分量的方程组，利用油膜力和不平衡量的工频的周期力作用位置不同将两者分离开；再引入全息谱技术，利用相关分析的方法，提取振动测量所得信号中的工频信号，把工频响应从振动信号中分离出来，代入方程组求解方程，求得不平衡量。通过大量的数值计算，分析比较不平衡前后的工频振动，研究该方法的识别精度、可靠性以及各种影响因素；最后从试验方面验证了识别方法的正确性。
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  蛙式打夯机的单边约束多体系统动力学建模与数值模拟

  高海平;王琪;房杰

  . 2010, 46(17): 68-72.

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  蛙式打夯机的建模与数值模拟问题是典型的受到多个含摩擦单边约束作用的多体系统动力学问题。通过对蛙式打夯机及其工作环境的合理假设，建立蛙式打夯机的简化多体模型。利用第一类拉格朗日方程，得到其动力学方程，它受到两个含摩擦单边约束的作用。采用冲量－速度层面上的时间步长算法以及与判断stick-slip状态转换条件等价的线性互补公式，对蛙式打夯机的整个工作过程进行数值模拟。计算结果完整地模拟了蛙式打夯机的行进过程中的stick-slip现象和周期性离地－夯击地面的过程。利用数值结果对衡量打夯机性能的两个重要参数，即蛙式打夯机行进速度和每次夯击过程中地面吸收的机械能进行计算。
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  超声波电动机接触界面梯度设计模型

  曲建俊;王彦利;周宁宁

  . 2010, 46(17): 73-78.

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  超声波电动机是依靠定转子接触界面间的摩擦传递动力的新型驱动器，摩擦材料作为接触界面的重要组成部分，它的设计和磨损控制是超声波电动机的关键问题。建立一个超声波电动机定转子简化接触模型，研究摩擦材料磨损对定转子接触参数与驱动摩擦力的影响，得出保持接触宽度稳定时，摩擦材料磨损后应具有的性能，提出设计超声波电动机梯度摩擦材料的构想，并建立梯度摩擦材料理论结构模型。模拟分析表明：超声波电动机摩擦材料的弹性模量应具有在法向上由表及里呈现梯度递减的趋势，可保持定转子接触宽度的稳定，维持超声波电动机输出性能，延长超声波电动机性能寿命，为超声波电动机摩擦材料选择与研究开辟新领域。
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  弹性接触中的表面微滑问题及数值求解

  王战江;王文中;胡元中;王慧

  . 2010, 46(17): 79-85.

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  研究法向载荷和切向载荷耦合作用下的三维弹性点接触问题。当切向载荷不足使接触体发生整体滑动时，接触面产生微滑区域。对于异质物体的接触，即使仅有法向载荷作用，由于变形的不协调，接触面同样会产生微滑区域。运用半解析的方法求解微滑接触问题，影响系数通过Green函数得到解析解，压力和切应力的求解基于共轭梯度法和快速傅里叶变换法。算法仅在关心的接触区域划分网格，缩短计算时间。通过对比光滑同质物体接触的数值解和解析解来验证算法。分析正弦异质表面接触的压力分布、切应力分布、粘着区域。结果显示，由于粗糙峰的存在，粘着区域为多个不连通的区域。随着切向力的增加，压力分布沿着切向力相反的方向倾斜，切应力τx逐步变为正值，粘着区域沿着切向力相反的方向移动并逐渐变小。
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  不同摩擦条件对强制连续约束型离合器工作性能的影响

  严宏志;杨兵;胡魁贤;谭援强

  . 2010, 46(17): 86-92.

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  采用有限元和动力学分析方法，探讨强制连续约束(Positive-continuous-engagement, PCE)型离合器在不同摩擦条件下的力学特性；在Marc平台上建立由楔块和内外环组成的离合器的三维有限元模型，分析楔块与内外环的接触强度特性，得到等效Mises应力和法向应力在不同的摩擦因数下的分布曲线图及接触时的最大应力位置。采用ADAMS对该离合器进行动力学仿真，得到该离合器在不同摩擦因数下的楔合时间、楔入冲击力及稳态楔合力参数的曲线图。结果表明，若摩擦因数选得太小，接触区域变成滑动区域，离合器无法进入摩擦自动锁紧状态，在满足自锁条件下，随着摩擦因数的增大，各接触应力值变化不大，但磨损区域会变大，最大应力发生在楔块内凸轮面上。摩擦因数的变化对楔合时间影响较小，摩擦因数的增大会降低楔入冲击力，可以减少离合器低周疲劳失效，延长离合器寿命，为PCE型离合器设计及失效研究提供了重要依据。
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  高频动载轴承内油膜压力特性

  姚熊亮;孙士丽;陈玉

  . 2010, 46(17): 93-99.

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  传统油膜压力特性研究大多忽略油膜的可压缩性以及轴颈惯性力对油膜压力的影响，但在高频动载荷或瞬态冲击载荷作用下，油膜压力随时间变化剧烈，而油膜密度、粘度等状态参数又是关于压力的函数，油膜不可压缩性假设不再适用。另外，轴颈本身具有很高的加速度，因轴颈高速运动而产生的惯性力也不能被忽略。因此，同时将可压缩性以及轴颈惯性力引入到油膜压力的数值计算，可使计算结果更符合实际物理现象。建立考虑轴颈惯性力的力平衡方程以及考虑油膜可压缩性的雷诺方程，计算轴承在瞬态冲击载荷如矩形脉冲、三角形脉冲以及正弦周期性载荷作用下的油膜压力特性，分析数值计算结果，研究外载荷幅值、脉宽以及相对间隙对油膜压力特性的影响，研究发现，相对间隙越大，轴颈惯性作用越不能被忽略；油膜压力衰减速度并不随外载荷幅值单调变化，外载荷幅值极小或外载荷幅值极大，量纲一油膜压力衰减速度均较快；脉宽变化对量纲一油膜压力衰减速度影响不大。在考虑可压缩性以及轴颈惯性力情况下，油膜压力时历曲线上会出现拍振现象。
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  先进成形技术与装备发展道路刍议——先进成形技术与装备发展现状与趋势

  李新亚;王德成;刘丰;张立斌

  . 2010, 46(17): 100-104.

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  先进成形技术代表成形加工业的未来，一直得到国家的高度关注。近几十年来先进成形技术在国内外的快速发展，促进了成形生产的优质、高效、低耗、清洁和灵活。从信息化、数字化、绿色化、精密化和轻量化等方面对国内外先进成形技术与装备的发展现状及趋势进行综述，分析结果表明先进成形技术将遵循产品个性化、成形数字化、控制智能化、环境友好化和资源最小化的发展原则。
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  复杂曲面加工技术的研究现状与发展趋势

  周志雄;周秦源;任莹晖

  . 2010, 46(17): 105-113.

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  随着高新技术的发展，复杂曲面的应用也越来越广泛，其应用主要取决于两个方面：一方面是力学特性和功能的需要，使设备满足特定的性能要求，这就要求产品形面达到高精度的数学特征；另一方面是外观美学效果的需要，满足人们对产品外形的需求。复杂曲面的发展和实现，又取决于复杂曲面的设计技术和制造技术。从3个方面分别阐述它们的研究现状与发展趋势：复杂曲面设计技术，如曲面造型设计技术、反求技术；复杂曲面加工技术，如光学自由曲面加工技术、复杂刀具加工技术；复杂曲面加工设备，如功能部件、控制系统等。指出复杂曲面设计技术、加工技术及加工设备发展存在的主要问题，对其发展趋势进行科学预测。
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  混流加工/装配系统集成优化研究

  王炳刚

  . 2010, 46(17): 114-122.

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  为解决由一条混流装配线和一条带相同并行机和有限中间缓冲区的部件加工线组成的拉式生产系统的集成优化问题，以平顺化混流装配线的部件消耗以及最小化加工线最大完工时间为优化目标，建立加工/装配系统集成优化框架和装配线优化数学模型，提出加工线调度方案的构造方法，设计一种多目标遗传算法用于求解该问题，在此算法中，提出一种三阶段的实数编码方法，同时将帕累托分级和共享函数的方法用于可行解适应度值的评价，并对选择、交叉、变异算子以及精英解保留策略进行设计，保证了非支配解集中个体分布性和均匀性。通过与多目标模拟退火算法的结果进行比较，证明了该多目标遗传算法的可行性和有效性，应用该算法可以获得满意的非支配解集。
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  基于通口本体的概念设计理论

  曹东兴

  . 2010, 46(17): 123-132.

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  本体已经被用作表示产品设计知识的一个重要手段，但多数本体表示仍不能有效地进行产品建模。通口作为元件与其环境的相互作用点对元件概念形成起着决定的作用，它构成元件的界面及定义元件的边界。给出通口本体的定义，将通口类型划分为机械通口、电器通口及信息通口等；表示出通口的功能本体语义及原型功能概念，通过估算两原型概念的相似度以获取四种联接关系，即因果联接、等效联接、对立联接及组合联接，给出联接器类型及通口相容性条件并进行相容性判别；研究通口的属性及类别以获取通口本体知识库，构建通口本体的概念设计过程，给出基于通口的三视图模型，该模型包括：功能视图、行为视图及构形视图；表示出通口本体的建模语言及构建通口本体结构框架，并通过一反冲洗装置设计实例加以应用。
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  型腔铣削单纯区及其判别方法

  尹震飚;刘飞;刘霜;刘涛

  . 2010, 46(17): 133-139.

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  型腔类零件的几何形状通常比较复杂，在加工中心或数控铣床上加工时往往需要通过合理拆分加工域来实现刀具序列的优选，进而提高加工效益，从而需要判别加工域是否可分这一基础问题。为此，提出一种用于判别加工域是否可分的概念及方法——型腔铣削单纯区及其判别方法。提出铣削单纯区的概念，给出其定义，指出铣削单纯区是一类当且仅当使用一种刀具就可实现最优加工的特殊区域，该区域具有不可再分性、完全覆盖性和效益最优性等三大特点。给出并论证铣削单纯区的判别条件，从加工成本的角度建立铣削单纯区的判别模型，并在此基础上设计铣削单纯区的判别算法。对某文献中的算例型腔进行铣削单纯区判别，从而证明提出的概念及方法的理论价值和实用价值。
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  五轴加工刀具姿态球面NURBS曲线设计及优化

  张小明;朱利民;丁汉;赵灿

  . 2010, 46(17): 140-144.

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  基于刚体空间转动的四元数表达，以有理运动描述五轴数控加工中刀具姿态变化。将刀具姿态点等同于单位球面上的点，建立单位球面上的点和四元数空间中的点之间的一一映射关系，从而将离散刀具姿态插值问题归结为在四元数空间插值曲线设计问题。设计出的单位球面上的曲线(刀具姿态曲线)具有通常三维欧式空间NURBS曲线的表达形式，可以直接输入支持双NURBS插补的高端数控系统。基于四元数空间度量，以最小二乘准则优化刀具姿态NURBS曲线，明显改善优化前复杂曲面五轴加工留下的过切线。
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  形状记忆合金分瓣螺母空间解锁机构的设计与试验研究

  张小勇;闫晓军;杨巧龙

  . 2010, 46(17): 145-150.

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  航天器需要解锁机构实现空间解锁功能，传统火工品解锁机构存在冲击和污染等问题；NASA发展的形状记忆合金(Shape memory alloy, SMA)柱驱动解锁机构存在解锁时间长和不可重复使用等问题。提出一种利用SMA的记忆特性和分瓣螺母原理的解锁机构设计方案，并发展相应的设计方法，对解锁机构的核心部分—— 驱动单元进行设计，最终完成SMA分瓣螺母空间解锁机构的样机研制，并进行功能和同步性测试。结果表明，利用6 V直流电源，研制的SMA分瓣螺母空间解锁机构能在0.3 s内实现解锁分离，解锁同步性小于0.04 s。SMA分瓣螺母空间解锁机构安装体积小、解锁速度快、可重复使用，多个解锁机构同时使用时同步性很好，有很大的工程应用潜力。
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  基于亚像素图像块匹配方法的压电陶瓷驱动特性测量

  魏阳杰;吴成东;董再励

  . 2010, 46(17): 151-158.

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  为了高精度地测量压电陶瓷的驱动特性，提出一种基于计算机视觉的亚像素图像块匹配位移测量方法。对困扰亚像素图像块匹配方法的三个重要因素：搜索区域大小、模板图像大小、亚像素拟合精度进行详细分析和试验，提出根据试验结果和微纳米图像序列的测量特点选择最佳的搜索区域、模板大小、匹配准则函数和亚像素拟合方法的原则；使用高精度纳米平台、高倍显微镜以及标准栅格所组成的试验系统对该方法进行位移测量精度的验证试验；使用改进的亚像素图像块匹配方法对实际的压电陶瓷驱动器的驱动特性曲线进行测量。结果表明，该方法得到的压电陶瓷驱动特性曲线符合物理分析结果；并且方法本身操作简单、测量结果可靠，能够满足高精度的微纳米测量要求。
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  基于层压破碎理论的圆锥破碎机破碎力分析及运动学研究

  董钢;范秀敏;张曦;秦列辉

  . 2010, 46(17): 159-164.

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  针对圆锥破碎机设计过程中存在的实际问题，分析破碎力的相关影响因素及其在动锥母线方向的分布情况；基于层压破碎理论，深入研究破碎力在破碎层内的分布情况及相应计算方法，从而构建用于获得破碎力在整个动锥伞状表面分布情况的计算方法；基于破碎力信息，结合圆锥破碎机的工作机理与结构特点，计算各关键摩擦副的载荷情况，对圆锥破碎机在工作状态下的运动学特性进行深入研究，获得工作状态下关键摩擦副摩擦因数的合理设计范围，以及圆锥破碎机偏离正常工作状态时润滑油的温度变化情况，从而为圆锥破碎机载荷信息的求取提供技术方法，为国产新型高效圆锥破碎机的研发提供理论依据。
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  耐受大温差的转动连接分析与设计方法

  邵志宇;冯顺山;孙汉旭

  . 2010, 46(17): 165-171.

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  针对转动连接在大温差等复杂环境下的使用要求，在理论分析基础上提出一种对由深沟球轴承或角接触轴承所构成定位预紧轴系的分析与设计方法。该方法用计算机辅助设计软件绘制出由轴承的径向间隙、轴向位移、滚珠和滚道之间最大接触应力等确定的轴承安全区域图，并根据轴系的具体结构、材料及配合形式等条件绘制出温度变化时轴承径向间隙与轴向位移之间的变化关系图即轴承间隙变化图；将轴承间隙变化图集成到轴承安全区域图中，确定出两图交集最大时轴承间隙变化图与轴承安全区域图之间的相对位置；利用由该相对位置给出的数据求出轴系的各待定参数，完成轴系分析与设计。应用该方法对某空间转动关节轴系进行分析与设计，验证了该方法在实际中的有效性。
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  超高速点磨削相关机理研究

  巩亚东;仇健;李晓飞;刘昌付

  . 2010, 46(17): 172-178.

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  结合超高速磨削技术和点磨削工艺，给出对点磨削及其相关技术的理解。建立砂轮磨损和承载等模型，研究发现，与传统外圆磨削相比，点磨削砂轮承载更均匀，寿命更长，磨削性能更佳。由点磨削参数条件下的单颗磨粒成屑试验发现，磨粒的实际切深要比理论切深小，并由单颗磨粒成屑机理给出合理解释。由砂轮连续成屑机理和砂轮相对工件运动轨迹的分析发现，工件轴向进给速度应低于保证良好磨削表面的最小旋切圈数的临界值。点磨削是一种优质的旋切工艺，能够实现较大切深的磨削加工，兼具高材料去除率和高表面质量的优点。由于主轴偏摆，砂轮和工件接触无闭合磨削区，经湿磨试验发现，点磨削接触区内有更大流量的磨削液通过。
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  机床调整参数误差对小轮齿面误差影响规律的理论研究

  唐进元;曹康;李国顺;邓小红

  . 2010, 46(17): 179-185.

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  研究机床调整参数误差对变性法加工的准双曲面齿轮小轮齿面误差的影响规律。基于齿轮啮合原理建立准双曲面齿轮小轮的理论齿面方程和误差齿面方程，推导机床调整参数误差作用下的齿面任一点法向误差的解析表达式，提出机床调整参数误差对齿面法向误差的影响系数概念，依此判断各项机床调整参数误差对齿面误差的影响程度。通过理论齿面和误差齿面的比较，确定各项机床调整参数误差作用下齿面节点处法向误差的变化规律，以及全齿面法向误差的变化规律。由解析法和非线性迭代法求解共同确定了准双曲面齿轮加工过程中对齿面误差影响较大的调整参数误差项。研究内容和方法可为准双曲面齿轮齿面误差补偿修正提供理论依据和实践指导。
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  基于D-H矩阵的Stewart型并联机床位姿误差计算模型

  单鹏;谢里阳;田万禄;温锦海

  . 2010, 46(17): 186-191.

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  针对6自由度Stewart型并联机床，以D-H变换矩阵为建模工具，建立起包含铰座位姿参数、杆件D-H参数的机床动平台位姿方程。采用矩阵微分方法推导出一个机床位姿误差线性化计算模型。该模型不仅使铰座位姿参数误差、杆件D-H参数误差等几何误差全部进入机床位姿误差计算方程，而且将机床位姿误差与几何误差之间的非线性隐式函数关系简化为线性显式函数关系。基于支链杆长方程建立起一个能描述机床位姿误差与几何误差之间实际映射关系的非线性计算模型，以其作为参考模型对线性化计算模型的有效性进行检验。仿真表明：在小误差条件下，线性化模型可以很好地逼近非线性模型，由于具有形式简洁、分析与计算方便等特点，基于D-H变换矩阵的位姿误差线性化计算模型可用于Stewart型并联机床的精度分析、精度综合及运动学标定。仿真结果还表明：当对机床位姿精度要求较高时，需要考虑杆件的全部D-H参数误差对机床位姿的影响。
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  磷酸二氢钾单晶体纳米压痕的力学行为

  鲁春朋;高航;滕晓辑;郭东明;王景贺;王奔;康仁科

  . 2010, 46(17): 192-198.

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  磷酸二氢钾(KH2PO4, KDP)单晶体的纳米力学特性是研究其超精密加工重要依据之一。试验针对(001)晶面和三倍频晶面采用带有针尖半径为50 nm的Berkovich压头的纳米压痕仪对KDP晶体进行力学特性分析，结果表明，两个晶面的纳米硬度H和弹性模量E都表现出强烈的载荷依赖效应。应用Meyer定律和修正比例样件阻尼(Modified proportional specimen resistance, MPSR)模型揭示和说明KDP晶体纳米压痕尺寸效应现象是一种载荷和压痕深度非线性比例阻尼的结果；对加工样件的Raman光谱分析结果表明，加工表面残余应力是影响压痕尺寸效应的非线性程度的重要因素。对材料加载位移曲线的进一步观测发现存在加载突进现象，该现象和材料的弹塑性转变密切相关。