2010年, 第46卷, 第5期　
刊出日期：2010-03-05

  

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  基于ANSYS的杯形柔轮结构参数对柔轮应力的敏感度分析

  高海波;李志刚;邓宗全

  . 2010, 46(5): 1-7.

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  为研制出谐波减速器的短杯柔轮，使用ANSYS的APDL语言开发了杯形谐波柔轮的参数化等效接触模型，利用该模型分析25机型到60机型的柔轮在波发生器作用下所受到的应力情况，并与经验理论公式计算值进行比较，验证柔轮与波发生器参数化等效接触模型的准确性，并描述柔轮的最大等效应力随柔轮型号的变化规律。针对32机型分析柔轮的关键结构参数，包括柔轮筒长、齿圈壁厚、光滑圆筒壁厚、齿宽、三个柔轮圆角半径等参数的变化对柔轮的最大等效应力和光滑圆筒部分最大等效应力的影响敏感度，为短杯柔轮的结构参数优化设计提供依据。另外，在热和结构耦合的情况下对柔轮与刚轮的接触模型进行简化，给出柔轮最大应力随温度的变化曲线，为研究柔轮在高低温环境下的失效提供依据。
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  冗余驱动Tricept并联机构的驱动优化

  卿建喜;李剑锋;方斌

  . 2010, 46(5): 8-14.

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  对冗余驱动3自由度Tricept并联机构的逆运动学和逆动力学进行分析，基于牛顿—欧拉法建立机构的逆动力学方程。针对冗余驱动方式下机构主动关节之间驱动力分配不唯一的特点，研究机构按预期轨迹运动时的驱动优化问题，提出最小化驱动器最大瞬时驱动功率和最大瞬时驱动力的优化方法。结合实例分析机构驱动力2范数优化、最小化最大驱动力优化和最小化最大驱动功率优化的效果，并与非冗余驱动方式进行对比。分析显示，冗余驱动能够较显著地降低驱动器的瞬时负载和瞬时输出功率，并可结合驱动力2范数优化、最小化最大驱动力以及最小化最大驱动功率的优化效果分析，选取适当的驱动方式以实现驱动器瞬时负载与瞬时输出功率的均衡与优化。
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  含过约束力偶的少自由度并联机构的受力分析

  赵燕;黄真

  . 2010, 46(5): 15-21.

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  少自由度并联机构常常含有过约束，受力分析时就会出现静不定问题。对静不定机构进行受力分析时，为求出全部的未知量不仅要建立所有构件的力和力矩平衡方程，还要建立相应的补充方程。以含有过约束力偶的2次静不定的4-UPU并联机构为例进行受力分析。得到机构的自由度和位置反解。通过列出构件的力、力矩平衡方程和补充方程求解4-UPU并联机构处于某一位置姿态时的运动副约束反力以及与作用在机械上的已知外力和各构件的惯性力相平衡的主动力，并给出主动力和主运动副约束反力的一组数值计算结果。在分析时把运动平台与分支连接处的运动副拆开作为主运动副。首先，通过部分力和力矩平衡方程，以及补充方程确定主动力和主运动副的约束反力。然后，从上向下逐一考虑各构件的平衡，利用剩余的力、力矩平衡方程求解其他运动副的约束反力。即该方法在受力分析时能够实现部分力解耦。过约束分为过约束的力和过约束的力偶，该原理可以推广应用于其他的静不定并联机构，其中包括机构含过约束力的情况。
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  新型涂层钢蜗杆副传动机理研究与传动性能评价

  石万凯;姜宏伟;秦大同;武斌;徐戊矫

  . 2010, 46(5): 22-29.

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  为解决青铜蜗轮耐磨性差、疲劳强度低等问题，将新型涂层技术应用到钢蜗轮传动中。开展蜗杆传动弹性啮合分析、蜗轮齿面磨损分析和轮齿稳态温度场仿真分析，建立材料特性与蜗杆副应力场、磨损特性及温度场之间的关系，提出评价蜗杆副材料啮合性能、耐磨性及抗胶合能力的方法。在20Cr钢表面制备了超微细磷酸锰转化涂层和硫化亚铁固体润滑涂层，在摩擦磨损试验机上对涂层标准试件的摩擦学性能进行了评价，在传动试验台上对两种涂层钢蜗杆副进行传动性能综合试验。结果表明：两种涂层均具有优良的减摩耐磨性能，涂层钢蜗杆副较之未涂层钢蜗杆副缩短了跑合时间，具有更高的传动效率和更优良的抗胶合能力。上述研究为实现蜗杆传动以钢蜗轮替代青铜蜗轮的目标打下了基础，具有一定的理论意义和工程实用价值。
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  轮式移动机器人运动学建模方法

  常勇;马书根;王洪光;谈大龙;宋小康

  . 2010, 46(5): 30-36.

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  研究轮式移动机器人运动学建模方法问题。提出用于不规则地形下的轮式移动机器人运动学建模方法——轮心建模法 (Wheel-center modeling, WCM)在分析多刚体链式机构运动的速度特性以及不规则地形上轮式移动机构转动角速度特性的基础上，建立车轮轮心速度的矢量表达式，即确立WCM。以六轮摇臂转向架月球漫游车的运动学建模为例，分析各关节转动角速度矢量在车体坐标系下的投影，并根据转动矢量方向在车体坐标系中变化与否，将矢量叉乘的投影写成不同的形式，利用车轮轮心坐标系、轮地接触坐标系相对于车体中心坐标系的齐次变换矩阵中的相应元素，将车轮轮心的速度矢量表达式投影到车体中心坐标系下，建立车体运动学模型，从中阐述WCM的方法和过程，并分析WCM的特点。用试验和仿真验证该建模方法的正确性。
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  基于形态奇异值分解和经验模态分解的滚动轴承故障特征提取方法

  汤宝平;蒋永华;张详春

  . 2010, 46(5): 37-42.

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  针对随机噪声和局部强干扰影响经验模态分解(Empirical mode decomposition, EMD)质量的问题，提出一种形态奇异值分解滤波消噪方法,并将其与EMD相结合形成一种新的故障特征提取方法。该方法首先对原始振动信号进行相空间重构和奇异值分解(Singular value decomposition, SVD)，根据奇异值分布曲线确定降噪阶次进行SVD降噪，再形态滤波，最后把消噪后的信号进行EMD分解，利用本征模模态分量(Intrinsic mode function, IMF)提取故障特征信息。对仿真信号和实际轴承故障数据的应用分析表明，该方法能有效地提取轴承故障特征，诊断轴承故障，还可以减少EMD的分解层数和边界效应，提高EMD分解的时效性和精确度。
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  离散频谱能量重心法频率校正精度分析及改进

  丁康;郑春松;杨志坚

  . 2010, 46(5): 43-48.

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  研究噪声对离散频谱能量重心法的频率校正精度的影响，推导了在高斯白噪声背景下用能量重心法对加对称窗的离散频谱进行校正的频率误差理论公式，分析找错和找对最大值谱线情况下的理论误差和某些情况下校正误差较大的原因，为了提高能量重心校正法的频率校正精度，提出用谱线间相位差为阈值作为选择用3条或4条谱线进行校正依据的改进措施。通过对加Hanning窗的离散频谱进行计算机仿真计算，结果表明在大噪声背景下改进的能量重心校正法有很高的频率校正精度，与理论推导十分吻合，验证了理论推导的正确性，表明改进后的能量重心法具有更高的抗噪性能，扩大了能量重心校正法的工程应用范围。
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  离心压缩机轴位移故障自愈调控系统试验研究

  王维民;高金吉;李燕;李双喜

  . 2010, 46(5): 49-54.

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  通过总结轴位移故障的特征，分析研究可倾瓦推力轴承的力学性能，提出一种在线预测和诊断轴位移故障的方法，通过试验实现轴位移故障自愈。离心压缩机的轴位移故障大多带有突发的特点，这种突发是由于推力盘和轴瓦之间的油膜破裂导致的。这种破裂可能是润滑油油质变差或者油压降低导致油膜承压能力严重降低，达到一定门槛值后，油膜破裂；也可能是离心压缩机在工艺工况波动时，转子轴向力增大超过了油膜的承载能力，从而导致油膜破裂。不管哪种故障都会导致轴瓦的严重磨损，压缩机紧急停车。通过在线的检测推力轴承的油膜刚度，区分导致轴位移增加是否由轴向力引起，并且引入轴位移故障自愈调控机制，以轴位移为控制参量，实时调控转子的残余轴向力，保证推力轴承的最小油膜厚度。试验研究表明，该机制能够有效的实现离心压缩机轴位移故障的自愈。
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  利用升速响应振幅进行柔性转子的模态平衡

  黄金平;任兴民;邓旺群

  . 2010, 46(5): 55-62.

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  针对稳态平衡方法所面临的问题，提出利用起动过程中的瞬态幅度信息进行柔性转子双面平衡的新方法。该方法在三圆平衡法的基础上，引入测点模态比(Modal ratio among measurement points coefficient, MRMP coefficient)的概念，并通过转子起动过前两阶临界区的瞬态幅度求得两平衡面处的测点模态比，在此基础上将平衡试重组按一、二阶模态进行分解。改变试重组的角度，通过3次加试重起动过程，分别在一、二阶共振区内借助共振幅度值和对应阶模态试重组，利用三圆平衡法完成了对转子前两阶模态不平衡的校正。仿真和试验结果表明，所提出的不需要相位信息的平衡方法，不仅能有效降低转子的瞬态残余振动，而且避免了传统模态平衡方法对转子先验模态知识的过多要求，提高了平衡效率。
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  氧化锌晶须增强尼龙复合材料蠕滑特性

  王世博;葛世荣;朱真才;张德坤

  . 2010, 46(5): 63-67.

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  使用自制牵引滚动摩擦试验机测试氧化锌晶须(ZnOw)增强尼龙(Polyamide, PA)复合材料的滑移率—牵引力系数特性曲线，采用赫兹理论分析复合材料45钢的接触特性，并根据复合材料的粘弹性模型分析粘弹性对牵引力系数的影响。结果表明，ZnOw/PA复合材料的牵引力系数随滑移率先线性增大，在滑移率为5%～15%范围内，牵引力系数增至最大，然后则随滑移率增加逐渐减小并趋于稳定。牵引滚动特性受ZnOw的质量分数和试验正压力的影响。复合材料的粘弹性特性对复合材料的牵引力系数影响较小。复合材料的牵引力系数主要取决于其与45钢之间的粘着摩擦，牵引力系数符合大滑移率条件下牵引力系数的数学模型。
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  基于Stribeck模型的摩擦颤振补偿

  孔祥臻;王勇;蒋守勇

  . 2010, 46(5): 68-73.

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  针对摩擦力给气动比例系统带来的稳态误差和低速爬行问题，从实用角度来探索解决非线性摩擦力补偿的方法。基于粘弹性理论及Stribeck模型建立气动比例系统的摩擦数学模型。将该摩擦模型引入阀控缸系统的动态模型中，建立完整的系统运动模型。将高频低幅颤振信号叠加于系统中，对系统的摩擦机理变化以及稳定性的影响进行分析。理论分析表明，叠加合适的颤振信号后，系统的部分静摩擦力转化为动摩擦力，最大静摩擦力减小，响应速度提高，从而将系统的粘滑运动转换为一种平稳运动。试验发现，当颤振信号频率为系统固有频率的3.3倍，系统的定位精度由原来的0.516 mm提高到0.284 mm，滞后时间由原来的0.17 s缩短为0.02 s。证明对气动比例系统提出的摩擦颤振补偿理论是正确的。
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  纳米铜润滑油添加剂减摩抗磨及自修复性能

  张翼东;闫加省;孙磊;杨广彬;张治军;张平

  . 2010, 46(5): 74-79.

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  利用透射电子显微镜与电子衍射观察由二烷基二硫代磷酸原位修饰合成的铜纳米微粒的形貌和结构。在四球机上考察其作为基础润滑油添加剂的抗磨减摩性能，在环块机上考察其作为润滑油添加剂的自修复性能。结果表明，铜纳米添加剂具有良好的抗磨减摩和自修复性能。利用扫描电子显微镜观察滑块表面的磨痕形貌，利用电子天平对滑块自修复前后的质量进行称量比较，利用X射线光电子能谱仪对自修复膜表面的元素组成和化学价态进行分析，发现在300 N的负荷下，纳米铜的添加量为4%时修复效果最好，试块经4 h修复后滑块质量增加0.5 mg，磨斑直径和摩擦因数呈现明显下降的趋势。摩擦过程中铜纳米微粒在摩擦表面形成沉积膜，这种沉积膜与表面修饰层形成的摩擦化学反应膜产生协同作用，从而表现出优良的抗磨自修复性能。
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  细胞及生物材料的成形制造技术

  颜永年;张婷;张人佶;王小红;熊卓;林峰;李生杰

  . 2010, 46(5): 80-87.

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  人体组织和器官的重建及修复一直是生命科学、医学等相关领域研究的热点，制造科学、材料科学与生命科学不断发展及交叉融合，使得体外构建人体组织和器官的功能性替代物成为可能。将细胞及生物材料作为成形加工的对象，在体外构建具有特殊三维结构及功能的类组织前体，扩大了现代制造科学的学科领域及内涵，拓宽了材料加工技术的应用领域，也为生命科学的发展注入了新的活力。从制造科学的角度，在阐述细胞与生物材料的成形制造中所涉及的主要科学问题的基础上，从单一的细胞、材料以及细胞和材料共同参与的成形制造等3个方面总结了国内外主要的成形制造技术及研究进展，并进行了分析和评价。
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  仿生制造的生物成形方法

  张德远;蔡军;李翔;姜兴刚;韩鑫;陈博

  . 2010, 46(5): 88-92.

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  生物制造与仿生制造是机械领域与生物领域交叉产生的新领域。生物方式制造是利用生物手段的制造方法，已提出生物去除加工、生物约束成形、生物生长成形、生物连接成形、生物复制成形、生物自组织成形等加工成形方法。仿生制造是模拟生物形体与功能的结构制造，包括仿生材料结构、仿生表面结构、仿生运动结构等结构制造。仿生制造的结构往往比较复杂，利用增材快速原型和传统机械制造方法效率通常较低，利用生物方式制造方法往往更加简便和快捷。阐明生物成形方法在仿生微纳复杂形体、结构、功能界面制造上的优势，表明生物成形技术在节能、环保、微纳等领域具有广阔的应用前景。
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  基于快速原型的组织工程支架成形技术

  颜永年;李生杰;熊卓;王小红;张婷;张人佶

  . 2010, 46(5): 93-98.

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  组织工程是生物制造的重要发展阶段，通过先成形生物材料的支架，然后在上面复合细胞的方式，来实现组织器官的人工制造。支架的性能在组织工程的应用中非常重要。相比传统的支架成形方法，基于离散—堆积原理的快速原型技术，所制造的支架个性化程度较高：支架的孔隙率、力学性能、生物相容性和降解特性等方面，可以通过参数设计和材料选择的方法进行人工设定；因此非常适于构建结构性的组织和器官。介绍了现有的基于快速原型的组织工程支架的成形技术，总结了其特点及应用现状，并分析讨论了其优缺点。
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  血管化脂肪组织研究进展

  崔同魁;颜永年;张人佶;徐铭恩;王小红

  . 2010, 46(5): 99-104.

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  由于先天发育不良、肿瘤切除、外伤等原因引起的女性小乳症、乳房缺失等会给患者造成极大的心理障碍。血管化脂肪组织的研究针对大尺度范围内脂肪组织工程产品血液供应这一问题，研究脂肪组织中血管的排布规律，研究用于脂肪组织构建的基质材料、细胞种类、生长因子的用量及配比，利用计算机辅助设计等先进成形手段对血管化脂肪组织植入物进行三维结构模型设计，快速制造并进行生物学评价。为大尺度范围内脂肪组织损伤患者提供更加完善的修复手段，为复杂器官乳房的制造奠定基础。
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  高孔隙率聚(乳酸—羟基乙酸)共聚物组织工程支架快速成形新工艺

  张人佶;刘利;熊卓;颜永年;王小红;金乐

  . 2010, 46(5): 105-109.

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  提出一种新的快速成形(Rapid prototyping, RP)工艺方法，用于成形具有可设计的多级孔隙结构、贯通的大孔结构和高孔隙率的骨、软骨组织工程支架。它将基于离散/堆积原理的快速成形工艺与相分离、致孔剂浸出法两种传统工艺相结合，将致孔剂与高分子溶液混合制成悬液，由压力注射式喷头按照计算机设计的路径挤出至低温环境，冷冻固化、粘结成形并发生相分离，溶剂结晶被冷冻干燥去除后留下一级孔隙结构(<10 μm)，致孔剂被去除后留下二级孔隙结构(10～100 μm)，按照RP所设计的路径可构建任意复杂外形和三级孔隙结构(>100 μm)，且可以保证支架具有超过90%的孔隙率。此外，由于分散颗粒可以提高高分子溶液的粘度，解决连续挤出原理喷头无法成形具有高孔隙率的低分子量支架材料，降低材料对喷射/挤出手段的要求。此处将其用于成形要求降解速度快、孔隙率高的聚(乳酸—羟基乙酸)共聚物(Poly(Lactide-co-glycolide)，PLGA)的软骨组织工程支架。
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  壳聚糖纤维/磷酸钙骨水泥复合材料人工骨的降解性能

  连芩;李涤尘;王臻;李爱民;靳忠民;王珏

  . 2010, 46(5): 110-115.

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  提出添加壳聚糖纤维改善自固化磷酸钙骨水泥的降解性能。根据单一材料均匀降解假设和狗股骨远端松质骨区缺损修复试验研究壳聚糖纤维/骨水泥复合材料人工骨的降解性能。理论分析发现添加的纤维使得人工骨降解量与时间呈现非线性的二次函数关系；纤维质量分数的增减是人工骨降解率的关键影响因素。骨缺损修复试验结果显示人工骨残留材料率与时间形成高阶函数关系，且其试验曲线与骨组织工程理想曲线相似。分析认为，壳聚糖纤维降解速度高于骨水泥造成人工骨在缺损修复的过程中出现多孔结构，进而在促进新生骨组织生长的同时改变了该人工骨的降解规律，结合纤维质量分数的控制，有可能使人工骨的降解速率与骨组织生长相匹配。
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  非接触式高压静电场微胶囊制备方法

  姚睿;张人佶;王小红;颜永年

  . 2010, 46(5): 116-121.

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  为制备脂肪干细胞微胶囊，设计并研制基于高压静电成囊原理的非接触式微囊发生装置。以海藻酸钠在氯化钙溶液中成囊的方法制备细胞微胶囊，并分析电场电压、推进速度、电极距离和针头型号等参数对所制微囊粒径的影响。采用非接触式微囊发生器能制备出表面光滑、形状规则、大小均匀的微胶囊。用该装置制备出微囊化脂肪干细胞，经过一周培养，细胞在微胶囊中存活良好，增殖明显。
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  组织工程心肌片层的体外二维力学训练及仿真

  张婷;熊卓;颜永年;张人佶;潘际銮;马超

  . 2010, 46(5): 122-126.

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  力学训练可促进心肌细胞的连接和排列，是体外构建功能性心肌组织必不可少的手段。针对目前体外力学训练方法单一的现状，模拟正常心肌组织的受力状态设计制造了体外二维力学训练机构，并对采用铸型法构建的组织工程心肌片层进行周期性二维拉伸训练；采用有限元方法对训练过程中心肌片层的变形和受力状态进行模拟，并与组织学和细胞形态检测结果进行对比；通过试验结果及理论计算，证明二维力学训练对细胞连接和排列的促进作用，研究影响细胞生长的力学因素。结果表明，体外周期性二维力学训练可以促进心肌片层中细胞间的相互连接和定向排布，拉伸过程中的应力方向与大小直接影响片层中细胞的排列特征，外力达到一定值后能明显促进心肌细胞的定向排列，且细胞排列的方向与应力方向一致。
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  基于分步凝胶化的纤维蛋白快速成形工艺

  翁晨阳;熊卓;李生杰;颜永年

  . 2010, 46(5): 127-132.

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  基于分步凝胶化的快速成形工艺可实现纤维蛋白支架的成形：先借助明胶的低温凝胶化特性成形明胶纤维蛋白原混合材料支架，继而用凝血酶凝胶化支架中的纤维蛋白原，最后于37 ℃水溶液环境中将明胶从支架中溶出。凝胶化过程研究表明，凝血酶浓度同时影响了纤维蛋白凝胶化速度及最终的微观结构，明胶在凝胶化过程形成的微晶区域使其吸光度值持续缓慢下降。通过控制明胶凝胶化程度可得到液滴态、连续丝态、不稳定丝态等出丝形态，以连续丝态为参照确定了明胶成形的最佳温度区域。分步凝胶化成形工艺可制备二分支管道、网格立方等三维支架。扫描电镜观察发现支架具有典型纤维蛋白特征的纤维网络结构及纤维蛋白与明胶相互融合形成的带膜纤维网络结构。
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  定制化柔性下颌骨钛替代物的有限元优化分析及动物试验

  刘葳;李涤尘;周丽斌;康利轲;王晓聪

  . 2010, 46(5): 133-138.

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  将骨的应激响应理论应用于定制化柔性下颌骨钛替代物的结构设计研究，旨在向骨替代物内填充骨提供有益于骨改建的应力刺激，促进植骨与受骨的融合、改建。分别建立孔形和回形槽形骨替代物的有限元模型，分析模型的生物力学特性，探讨比较两者的促进植骨改建能力。开展动物试验，运用核医学方法放射性核素骨显像(Single photon emission computed tomography, SPECT)验证其促成骨作用的有限元分析结果。有限元分析结果与核医学检测结果相吻合，回形槽形定制化柔性下颌骨钛替代物内植骨代谢活跃，成骨质量高。参考骨应力重建理论设计的定制化柔性下颌骨钛替代物具有明显的促成骨作用。
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  聚氨酯耳廓软骨支架的快速成形工艺

  李生杰;颜永年;秦海燕;赵铱民;陈星睿

  . 2010, 46(5): 139-144.

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  在体外构建外形逼真、机械强度可调节的个性化耳廓软骨支架，是组织工程方法修复外耳耳廓缺损的重要方向之一。针对这一研究目的，采用基于快速成形原理的熔融挤出成形方法，使用颗粒状聚氨酯生物材料，通过搭建试验平台，设计一系列工艺因素对成形过程及支架力学性能的影响试验，研究制造耳廓软骨支架的最优工艺参数范围。试验发现：喷头温度影响材料挤出稳定性和弹性；成形室温度影响结构整齐度和层间结合度；送料速度和扫描速度，与挤出速度的匹配关系，影响出丝的均匀度和成形过程的稳定性；不同扫描速度的喷头所形成的温度场分布，影响已成形结构的弹性；成形过程存在最小局部反复造型面积；温度以及CLI数字模型离散处理参数，影响支架力学性能。结果表明，熔融挤出成形方法制备的聚氨酯材料耳廓软骨支架，不仅可以实现逼真的耳廓外形，还可通过控制各种工艺参数，得到接近天然耳廓的力学强度，以满足临床中不同病患的个性化需求。
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  刀具空间运动扫掠体包络面建模的双参数球族包络方法

  朱利民;郑刚;张小明;丁汉

  . 2010, 46(5): 145-149.

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  将锥刀、鼓刀和环刀的切削刃回转面表示为单参数可变半径球族的包络面，利用双参数球族包络理论推导出这三种刀具在一般空间运动下的扫掠体包络面的解析表达式，对于环刀还给出两种边界线的计算方法，所提出的原理也适用于其他类型的回转刀具。该方法可用于多轴(包括并联机床)数控加工干涉检验、精度评估、行距优化、路径生成等的全面数字化描述和并行计算处理，锥刀五轴侧铣加工精度校验的结果表明该方法具有很高的精度和稳定性。
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  实现精确种牙的现代设计与制造技术

  刘云峰;徐俊华;董星涛;姜献峰;彭伟

  . 2010, 46(5): 150-157.

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  针对国内种牙手术中普遍存在的依赖医生临床经验进行操作，手术的精确度和质量有待改善的问题，将图像处理、三维重建、快速成形制造等现代设计与制造技术与医学结合，构建精确种牙技术体系。对系统框架、口腔三维重建、手术导板设计、物理模型制造等关键问题进行了深入研究，实现了种牙导板的设计与制造，并在11例种牙手术中得到了应用。临床应用实例表明，应用精确种牙技术体系，种牙的效率和质量可以得到有效提高。
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  轴系组件的结构检索方法

  董雁;徐静

  . 2010, 46(5): 158-167.

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  针对轴系组件难以分类检索问题，提出一种基于结构相似的轴系组件检索方法。将零部件间联接面的配合所构成的联接抽象为装配副，通过装配放置约束和定性几何约束描述装配副元素间的几何关系，将组件划分为若干子结构，通过包含在不同子结构中同一零件功能表面间的连接关系描述子结构间的连接关系，并分别用装配连接图和子结构连接图建立组件结构模型，讨论了轴系组件子结构的划分方法。装配连接图和子结构连接图中的环结构和分支结构分别通过断环和圆括弧描述，这样，轴系结构就可以用字母和数字的线性序列来表示。借鉴化学数据库中化合物的线性符号表示法，对轴系结构进行编码，通过组件结构码，建立轴系组件的结构检索机制。并以圆锥齿轮悬臂支撑结构轴系组件为例验证方法的有效性。
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  鲁棒的多学科设计协同决策方法

  闫利军;李宗斌;袁小阳;熊树钦

  . 2010, 46(5): 168-176.

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  针对产品设计过程中的多学科冲突解耦问题，提出一种鲁棒的协同决策方法。该方法采用区间形式表示不确定性的设计参数并基于非合作博弈理论将多学科协同决策描述成基于区间的约束求解问题，对此，采用两步求解策略获得产品设计的鲁棒决策方案。首先用约束一致性算法过滤掉决策变量区间中肯定不包含有效解的冗余部分，得到设计参数的一致性区间矢量；然后在一致性区间内以设计性能指标为准则搜索鲁棒的参数决策值，并设计基于可行性审查的免疫混沌搜索算法。以一个单元盘弹性转子系统为例，进行摩擦学和动力学冲突解耦的设计决策，得到较好的设计结果，验证方法的合理性与可靠性。
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  旋转式磁流变阻尼器优化设计与力学性能试验

  李军强;臧希喆;赵杰

  . 2010, 46(5): 177-182.

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  基于磁流变液的Bingham模型，提出一种应用有限元法对旋转式磁流变阻尼器进行优化设计的方法，通过对阻尼器的结构参数进行优化设计，可以充分发挥材料磁性能，从而获得阻尼器的最优电气参数。研制磁流变阻尼器及其力学性能测试系统，对阻尼器的力学性能进行试验研究，得到了阻尼器的力矩—转速、屈服力矩—电流等力学特性。考虑温度对磁流变阻尼器性能的影响，得到不同温度、不同转速下阻尼器的屈服力矩特性，对磁流变液剪切变稀现象及温度对磁流变阻尼器性能的影响进行分析。
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  带工程约束的点匹配算法

  俞慈君;李江雄;余锋杰;柯映林;秦龙刚;陈学良;杨卫东 宋承志

  . 2010, 46(5): 183-190.

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  在基于三维测量点的刚体姿态计算中，刚体的最佳姿态往往需要让刚体的某些关键点满足约束要求。以往的点匹配算法从不考虑原始测点带有工程约束的问题，获得的姿态参数不能满足工程实际的需要。介绍一种带工程约束的点匹配算法，该算法利用多目标优化模型，把两点对称、多点在同一平面上、多点在同一直线上等工程约束引入到点匹配的优化目标函数中，利用牛顿非线性最优化方法求解6个姿态参数。利用权值矢量实现对多个约束进行同时控制的误差分配求解，为带工程约束的刚体最佳姿态计算提供一套有效的解决方案。
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  产品功能需求的定性及定量分析

  姚海;金烨;严隽琪

  . 2010, 46(5): 191-198.

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  为了能更加系统化地从功能设计角度分析产品功能在用户需求中的表现形式，提供分析和预测产品功能需求重要度的决策手段与方法，提出一种用户对产品功能需求的定性及定量分析方法。在定性分析方面，借鉴Kano模型的分类思想将产品功能需求分为基本功能、规范功能和兴趣功能三类，使用模糊聚类分析方法对散乱的需求信息进行合并归类；在定量分析方面，采用由层次分析法、熵值法和均方差法组成的主客观综合赋权法分析不同功能需求指标重要度的权重，并利用回归分析、灰理论和反向传播神经网络建立的组合预测模型预测功能需求重要度的变化。以某数控铣床的功能需求统计数据为例，说明此方法的可行性和有效性。