2010年, 第46卷, 第7期　
刊出日期：2010-04-05

  

• 全选
  |

论文
• Select
  基于中枢神经模式的四足机器人步态控制

  黄博;姚玉峰;孙立宁

  . 2010, 46(7): 1-6.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  为实现四足机器人稳定的节律性行走，研究基于中枢神经模式发生器(Central pattern generator, CPG)的比例步态控制方式。构建互抑神经元组成的振荡器模型，并基于振荡器模型组建四足机器人髋关节CPG网络。通过仿真研究得到模型各参数与CPG网络输出特性之间的关系，确定一套整定后CPG网络的模型参数，提出四足机器人比例步态，通过CPG模型阈值的调整可实现不同占空比的步态。对基于CPG网络的步态反射特性进行分析。试验表明，该方法可实现稳定的四足机器人行走，且具备一定的障碍物反射能力，具有较好的环境适应性。
• Select
  500 m口径球面射电望远镜进舱缆线连接机构的设计及其静力学分析

  李辉;朱文白;潘高峰

  . 2010, 46(7): 7-15.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  由于500 m口径球面射电望远镜(Five-hundred-meters aperture spherical radio telescope, FAST)的馈源舱与地面之间是柔性连接，其包含动力电缆和信号光缆在内的缆线进舱连接机构的设计较为困难。针对FAST馈源舱是由悬索支撑的特殊结构形式，对3种可能的缆线进舱连接机构的设计方案进行分析比较，并从静力学角度分析悬架于支撑索上的缆线质量对于支撑索张力和舱倾斜角所造成的不利影响。为求解舱－索系统的静力学和工作空间优化问题，从3种设计方案中选择进舱连接通道的支撑索悬链线方程进行分析和求解，建立悬链线参数与舱体静力平衡方程的关系。计算结果表明，3种缆线进舱连接机构的设计方案的不利影响均较小，从力学角度均具备可行性条件。
• Select
  风荷载下越障巡检机器人结构参数优化

  孙翠莲;赵明扬;王洪光

  . 2010, 46(7): 16-21.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  采用机器人代替工人定期巡检超高压输电线路，是超高压输电线路维护技术的发展趋势之一，可以降低成本、提高巡检的准确率。架空输电线一般架设在距地面60 m的空中，这种架空输电线周围的风荷载与近地面的输电线周围的风荷载不同，对机器人结构参数的影响也不同。基于架空输电线周围风荷载较地面风荷载复杂的问题，在简化风荷载条件下建立越障巡检机器人结构参数的数学模型。由模型分析60 m高的架空线周围的风荷载对复合双臂越障巡检机器人结构参数的影响，并进行仿真验证。模型分析与仿真结果表明，结构参数优化的机器人质量减少了16 kg。
• Select
  单曲柄双摇杆机构同步性能优化

  董二宝;许旻;李永新;杨杰

  . 2010, 46(7): 22-26.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  针对在扑翼机构与可变后掠翼机构中广泛应用的单曲柄双摇杆机构两侧摇杆存在转角偏差的问题，提出利用解析法与仿真试验相结合的优化设计研究思路。将单曲柄双摇杆机构从两种特例拓展为一般性的统一模型，基于平面连杆机构基本方程建立摇杆同步性能的优化设计数学模型。通过引入摇杆转角偏差小量假设和极限位置对称性假设，利用泰勒展开公式，求解出最优设计变量的理论关系式。但该理论最优解要求摇杆长度不固定，须随时变化，工程中难以实现。在理论最优解的基础上，结合大量系统地机构仿真试验研究，进一步给出获得单曲柄双摇杆机构同步性能优化解的近似经验公式与设计曲线图，从而得到单曲柄双摇杆机构同步性能优化问题的完整解法，并通过设计实例验证了该方法的工程实用性。
• Select
  绳牵引并联机器人工作空间的存在条件证明及一致求解策略

  刘欣;仇原鹰;盛英

  . 2010, 46(7): 27-34.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  研究欠约束、完全约束及冗余约束绳牵引并联机器人的工作空间，提出适用于三类约束的绳牵引并联机器人工作空间的一致求解策略。由作用力单向性的共同特点，将力封闭手指抓取机器人的凸条件引入至一般绳牵引并联机器人，得到其可控工作空间的存在定理。基于存在定理、凸集理论、线性代数理论和投影定理，以推论的形式给出三类约束绳牵引并联机器人工作空间存在的普遍条件，并进行充分必要性证明。给出工作空间存在的普遍条件为，机器人结构矩阵满秩，且结构矩阵的列矢量与广义外力矢量在空间超平面法向矢量方向上的投影满足方向与大小平衡。根据定理和推论，提出一种适用于三类约束绳牵引并联机器人工作空间的一致求解策略，并应用一致求解策略对三个典型机器人的工作空间进行求解和对比分析。
• Select
  漂浮基柔性空间机械臂基于奇异摄动法的模糊控制和柔性振动主动控制

  洪昭斌;陈力

  . 2010, 46(7): 35-41.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  讨论在载体位置不受控、姿态受控情况下，自由漂浮柔性空间机械臂载体姿态与关节轨迹跟踪的模糊控制及柔性振动主动控制问题。利用拉格朗日假设模态法并结合系统动量守恒关系，建立柔性空间机械臂系统的动力学方程。以此为基础，使用奇异摄动法和两种时间尺度的假设，将系统分解为轨迹跟踪控制和振动控制可分开设计的奇异摄动系统。对于快变子系统，设计PD控制器来对柔性杆件的振动进行主动抑制；同时，设计解耦的模糊逻辑控制器来保证慢变子系统载体姿态及关节轨迹的跟踪。由于在系统动力学方程的推导中消去柔性空间机械臂载体位置项，该模糊控制器还同时具有不需要测量反馈载体位置、移动速度、移动加速度项的优点。最后的数值仿真结果证实了所设计控制器的有效性。
• Select
  平面5R并联机器人约束误差影响分析

  黄勇刚;黄茂林;秦伟

  . 2010, 46(7): 42-47.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  少自由度并联机器人中的过约束构型，具有结构简单、刚度大的优点，但其依赖运动副轴线间的特殊几何约束关系，如平行、垂直、汇交于一点等，来实现预期的动平台自由度。此类机构有对几何约束条件敏感的缺点，约束误差的存在将对机构产生一系列不良影响。基于此，以平面5R并联机器人为对象，在分析其过约束特性基础上，研究运动副轴线几何约束误差导致的回路封闭变形协调条件。应用矩阵力法计算强制装配引起的机构附加内力以及连杆的变形，从而分析动平台的寄生运动以及机构的应变能波动。对一种具体的5R并联机器人进行仿真分析，计算结果揭示了过约束机构对运动副轴线几何约束误差的敏感性以及约束误差与过约束共同作用下对并联机器人性能的影响机理。
• Select
  自动倾斜器不旋转环操纵机构等效并联机构尺寸优化分析

  杨育林;樊少帅;杜雄;郭希娟

  . 2010, 46(7): 48-56.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  对直升机自动倾斜器不旋转环操纵机构的等效并联机构——1-RRS-3-SPS-1-PS机构进行机构位形分析，利用虚设机构法求出机构的影响系数矩阵，采用影响系数法和微分法分别求出机构的输入速度和输入加速度仿真曲线，验证了影响系数矩阵的正确性。同时利用速度、加速度和惯性力等全域性能指标，在同时考虑到机构杆件的尺寸、质量等因素情况下，分析1-RRS-3-SPS-1-PS机构的动力学性能，绘出上述指标的性能图谱，得到该杆件尺寸和动力学性能的关系变化趋势，同时也得到了所讨论的机构范围内性能较好的机构尺寸。利用Matlab软件对机构进行实体仿真，验证了速度、加速度和惯性力全域性能指标理论的正确性和可行性。
• Select
  基于抓取稳定性的手指接触力规划算法

  刘庆运;岑豫皖;谢能刚;蒋波;钱瑞明

  . 2010, 46(7): 57-62.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  在手指指端与物体构成有摩擦固定点接触模型的前提下，通过对三指灵巧手抓取内力与抓取稳定性关系的分析，构建指端接触力的规划算法。在接触点摩擦锥内将指端接触力分解为操作力和抓取内力，分析抓取内力对于接触稳定性的作用和内力汇交点与汇交多边形的相互位置，建立抓取内力与抓取稳定性之间的关系，通过合理规划内力汇交点的位置获得较高的抓取稳定性。通过使内力汇交点到汇交多边形各条边的最短距离达到最大，建立基于抓取稳定性的内力汇交点优化模型和指端接触力的规划算法。该算法将抓取布局规划和接触力分配融为一个统一的过程，可以有效提高抓取的规划效率，有利于抓取的在线规划。结合抓取实例说明了算法的有效性。
• Select
  运动链拓扑图的特征数组表示及同构判断

  丁玲;路懿

  . 2010, 46(7): 63-67.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  运动链拓扑图同构判断是一个世界性的难题，为解决它提出新的方法。基于运动链拓扑图的特点，用特征数组来描述运动链的拓扑图。将运动链拓扑图支链上的二元杆数按照多元杆进行分组排列，组内的各支链顺序可变，组外的各多元杆的顺序可变，从而形成特征数组。用特征数组来描述拓扑图的特征，这一描述方式直观简洁且不受拓扑图画法形式和标号方式变化的影响。借用字符串的概念定义特征数组的同构，用Visual Basic编程，给出程序实现原理。建立判断矩阵来判断同构的特征数组，只有当判断矩阵的每行和、每列和同时为非零值时，两拓扑图是同构的。最后通过实例证明该方法准确、简单、高效且易于在计算机上实现。同构判断问题的解决为机构型综合奠定了基础。
• Select
  FFT+FT离散频谱校正法参数估计精度

  丁康;朱文英;杨志坚;李巍华

  . 2010, 46(7): 68-73.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  研究用FFT谱连续细化傅里叶变换分析法进行离散频谱校正时的参数估计误差。分析无噪声情况下频率﹑相位﹑幅值的估计误差随细化倍数的变化规律，估计精度随细化倍数的增大而提高，当细化倍数大于40时，最大估计误差几乎可忽略不计。在高斯白噪声的影响下，细化后频谱序列最大值找错的概率随细化倍数的增加而增加，综合考虑频率分辨率对频率估计精度的影响及频谱序列最大值找错的概率，提出用归一化频率估计综合误差和归一化频率估计最大可能误差两个指标评价此校正法对频率的估计精度，并基于此给出不同信噪比条件下的最优细化倍数。采用非线性最小二乘拟合法对噪声影响下的FFT谱连续细化傅里叶变换分析校正法进行改进，通过仿真模拟验证改进后该校正方法具备更高的校正精度和抗噪能力。
• Select
  基于自适应遗传算法分步优化设计智能桁架结构自抗扰振动控制器

  陈文英;褚福磊;阎绍泽

  . 2010, 46(7): 74-81.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  智能桁架结构作为一种控制结构一体化的新型空间结构，具有几何、物理可自调性，但这类结构同时具有柔性大、阻尼小、低频模态密集、模态耦合程度高以及存在多种不确定性和耦合等特点，给振动控制带来很大挑战。基于此，研究不依赖于模型的自抗扰控制技术在智能桁架结构振动主动控制中的应用，建立自抗扰振动控制器的一般框架。就自抗扰振动控制器参数较多，手工整定比较繁琐这一问题，提出基于自适应遗传算法对其进行分步优化设计的思想。最后，对区间参数102杆三棱柱智能桁架结构进行自抗扰主动振动控制仿真研究。结果表明，基于分步优化设计思想优化设计的自抗扰振动控制器首先保证了扩张状态观测器具有优秀的观测性能，从而最终保证了自抗扰振动控制器的“自抗扰”能力；优化设计的自抗扰振动控制器对结构参数的不确定性和不确定外扰都具有很强的鲁棒性，适合于空间智能桁架结构的主动振动控制。
• Select
  基于独立分量分析的潜艇振源贡献量定量计算方法

  成玮;张周锁;何正嘉;王衍学;陈略

  . 2010, 46(7): 82-87.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  振动噪声控制对于潜艇具有重要意义。常用的振动噪声分析方法仅分析了噪声的来源，而未对振动噪声源对总振动噪声的贡献量进行定量计算。介绍盲源分离基本模型，以及基于独立分量分析理论和聚类评价方法提高盲分离性能的改进固定点算法，并基于该算法和先验信息理论提出一种定量计算振源贡献量的新方法。通过仿真试验分析基于两种不同分离准则算法的分离性能以及振源贡献量计算结果。将该方法应用于某型号潜艇缩比模型振源贡献量的定量计算中，对比分析表明该方法具有很高的计算精度。研究结论可为振动噪声的主动控制提供可靠的依据。
• Select
  基于多尺度线调频基稀疏信号分解的轴承故障诊断

  彭富强;于德介;罗洁思;武春燕

  . 2010, 46(7): 88-95.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  在线调频小波路径追踪算法和稀疏信号分解的基础上，提出一种基于多尺度线调频基的稀疏信号分解方法，并将其应用于非平稳转速下的轴承故障诊断。基于多尺度线调频基的稀疏信号分解方法，根据信号的特点，自适应地选择多尺度的线调频基函数对信号进行投影分解。由于基函数库多尺度特性，使得该方法比以往采用单一尺度库函数的稀疏信号分解方法更适用于分解频率呈曲线变化的非平稳信号。在非恒定转速下，当轴承出现故障时，振动信号中与故障对应的特征频率将会随转速变化而波动，采用基于多尺度线调频基的稀疏信号分解方法能准确获得非平稳转速下轴承故障特征频率随时间的变化情况，进而对其状态和故障特征进行识别，仿真算例和应用实例说明了此方法的有效性。
• Select
  无速度传感器矢量控制下高速电主轴动态性能分析

  陈小安;康辉民;合烨;陈曼;缪莹赟;陈文曲

  . 2010, 46(7): 96-101.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  为了研究高速电主轴的控制精度与主轴机械参数之间的动态关系，根据法拉第电磁感应定律建立高速电主轴的动态数学模型，并利用无速度传感器矢量控制逆变调速原理，将该模型的定子电流分解为励磁电流和转矩电流两个分量，组成两个独立的一阶线性子系统——磁链子系统和转矩子系统，实现励磁磁链和电磁转矩对各自参考值的全局渐进跟踪。试验结果表明，在无速度传感器矢量控制下，高速电主轴的励磁磁链受励磁电流的控制，且不受主轴负载和转速高低的影响，始终保持恒定；转矩电流控制高速电主轴的电磁转矩，与负载呈线性关系。有效控制励磁电流和转矩电流两个独立变量，不仅可以保证高速电主轴在负载状态下转差率小、转矩输出稳定性高的特点，而且当高速电主轴受到瞬间外力冲击时，其快速的转矩响应能力、动态速度跟随精度和抗挠动性等动态特性参数都可以通过控制励磁电流和转矩电流的精度实现。
• Select
  旋转机械动静碰摩耦合振动分析

  田永伟;杨建刚

  . 2010, 46(7): 102-107.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  针对摩擦转子系统动力特性建立一种耦合分析模型。结合摩擦热冲击温度方程和转子热弯曲方程，推导转子热弯曲与温度直接相关的微分方程，进而建立摩擦转子动力方程与热冲击温度方程耦合的时变方程。该耦合方程既包括摩擦力冲击和热冲击对转子动力特性的影响，也包括振动特性对摩擦热量的影响。运用该耦合模型，分析某实际发电机转子摩擦情况下的振动特性。给出摩擦截面碰摩力、温度、转子弯曲变形和振动波形随摩擦时间的变化情况，结合频谱图分析不同碰摩情况下振动谐波成分，得到振动随时间逐渐发散和波动的过程。给出碰摩位置和转速对摩擦振动的影响。运用分析结论解释某实际机组发生的摩擦现象。
• Select
  基于多接触约束的动力学仿真计算效率

  石明全;张鹏;范树迁;刘强

  . 2010, 46(7): 108-113.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  在进行基于虚拟样机技术的机械系统动力学分析时，如果系统包含多接触约束，计算效率往往低下，甚至导致模型求解失败，本质原因之一是当前非实际接触约束仍然要参与当前迭代计算，使求解模型的雅可比矩阵的规模比实际求解需要的规模大得多，从而可能引起该矩阵的条件数增大，使求解效率降低。基于此，针对多接触动力学系统计算效率问题，通过分析求解模型中雅可比矩阵构成的本质，提出采用消隐或激活接触约束的方法对雅可比矩阵降维，从而降低当前迭代步的解算规模，达到提高仿真效率的目的。仿真试验结果表明，消隐或激活接触约束的方法在不损失仿真精度的基础上，大大减少了多接触动力学模型的求解时间，提高了求解效率。
• Select
  基于异构网格耦合的产品多物理场有限元数据集成与可视化仿真

  刘振宇;傅云;谭建荣

  . 2010, 46(7): 114-121.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  在产品虚拟样机多物理场的性能分析和仿真过程中，由于分析目的和分析工具各不相同，各种物理场的有限元网格模型和仿真结果数据都是异构的。如何将异构有限元网格模型的几何和物理信息进行耦合，集成到虚拟环境中进行网格图形显示与结果数据可视化仿真是亟待解决的问题。提出产品多物理场异构有限元网格的几何特征映射与仿真结果插值方法，分别提取各异构网格模型的拓扑信息，建立过渡网格模型，根据空间相对位置将各异构网格节点与过渡网格模型节点进行耦合映射，实现异构网格模型物理属性到几何特征的映射。开发基于异构网格耦合的机械产品虚拟样机多物理场可视化仿真系统。
• Select
  光刻机步进扫描运动轨迹重叠规划算法

  穆海华;周云飞;周艳红

  . 2010, 46(7): 122-127.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  研究一种步进扫描投影光刻机的步进运动与扫描运动的轨迹重叠规划算法。根据给定的系统动力学约束，以保证最大加速度与最大速度不超限为目标，建立步进运动与扫描运动轨迹重叠规划的约束基准。依据该基准，分析步进运动与扫描运动轨迹重叠规划的各种可能情形，推导在最大程度上缩短运动执行时间的轨迹拐点调整计算公式。以此为基础，提出步进运动与扫描运动的轨迹重叠规划算法。通过仿真计算验证算法的正确性与有效性。实际应用证明该算法能在保证运动精度基础上，极大地提高生产率。该算法已被100 nm步进扫描投影光刻机工作台超精密运动控制系统所采用。
• Select
  基于混沌v-支持矢量机的产品销售预测模型

  吴奇;严洪森

  . 2010, 46(7): 128-135.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  针对制造企业产品销售时序具有多维、小样本、非线性和多峰等特征，将混沌理论与支持矢量机(Support vector machine, SVM) 参数优选方法相结合，证明了结构风险最小化原则是在概率意义下近似正确的, 由此得到支持矢量机的表现形式并不是唯一的，具有多样性的特征，在此基础上提出一种混沌v-支持矢量机(Chaotic-v SVM, Cv-SVM)模型，给出相应的产品销售预测方法。最后进行了汽车销售时序预测，结果表明基于Cv-SVM的产品预测方法是有效和可行的。
• Select
  基于动态设计结构矩阵的复杂产品配置过程规划技术

  裘乐淼;张树有;徐春伟;邹纯稳

  . 2010, 46(7): 136-141.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  为降低复杂产品配置任务间的耦合程度，减少配置过程的迭代次数，优化产品配置设计过程，以动态设计结构矩阵(Design structure matrix, DSM)为工具研究了产品配置过程的规划技术。研究基于数据流图的产品配置过程任务建模，在此基础上通过映射得到配置过程DSM，并将其拓展为三视图结构，通过视图间的双重映射获得配置过程动态DSM，使客户需求和最新配置知识在产品配置过程中得以动态反映。用矩阵的分解和撕裂算法对配置过程进行规划，重组配置任务，优化任务执行次序，为协同配置设计任务分配提供基础。以大型电除尘装备为例子分析配置设计过程规划技术的具体实现。
• Select
  一种基于几何分析的协同优化方法

  李响;李为吉;柳长安

  . 2010, 46(7): 142-147.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  从几何角度分析协同优化方法，并据此提出一种新的系统级优化模型，相对于代数分析，几何分析更简洁直观。分析学科级优化的几何意义，指出在学科级优化中最优设计点是距系统级提供的目标点最近的点，同时根据几何分析还能在该最优点处方便地获得主动约束边界的梯度，基于该最优点及此点处的梯度信息，可以构造出主动约束边界的一个线性近似并提供给系统级。随着迭代的进行，更多的线性约束将加入到系统级优化中，这一系列线性近似的组合构成的设计空间逐步逼近了原问题的设计空间。采用基于几何分析的协同优化方法对一齿轮减速箱进行优化设计，并将设计结果与传统协同优化方法的设计结果进行对比，研究结果表明，本方法在保持计算精度的前提下提高了计算效率。
• Select
  基于光诱导介电泳的单粒子操纵技术

  宋春峰;易红;倪中华

  . 2010, 46(7): 148-153.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  在综合分析当前生物粒子微操纵技术的基础上，设计一种基于光诱导介电泳技术的微操纵芯片，并完成芯片关键部 件——光电导薄膜的加工。在准静态电场条件下，对光斑操纵模式进行建模仿真，光斑光强服从高斯分布，光斑尺寸直接影响电场平方梯度的分布，随着光斑尺寸缩小电场平方的x向梯度峰值增大，而随着高度升高电场平方的x向梯度峰值急剧减小。最后通过光诱导介电泳测试平台对单粒子操纵性能进行试验验证。试验结果表明，在去离子水中，当电压峰—峰值为20 V，频率1 MHz时，粒子受负介电泳作用而远离光斑，并且在光斑模式下直径50 μm的粒子移动的最大速度可达45 μm/s；而在环型虚拟电极模式下能有效控制单粒子运动方向。
• Select
  基于散乱数据的罐车曲面重建与容积检定系统

  徐金亭;刘伟军

  . 2010, 46(7): 154-159.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  针对目前铁路罐车容积测量技术在可操作性、准确性等方面存在的问题，提出一种简捷、准确的罐车容积检定方法。该方法通过罐车序列图像三维重构，获取罐车表面测量数据。进而借助提出的散乱数据序化方法，构造罐车的系列截面轮廓线，并以蒙皮操作为基础实现罐车曲面的精确重建。最后利用参数曲面的离散表达，完成罐车容积的快速检定。对比试验表明，所提检定方法的结果符合“JJ140-1998铁路罐车容积”中“铁路罐车容积扩展不确定度小于0.4%(k = 2)”的要求。
• Select
  航空铝合金高速铣削温度场的三维有限元模拟及试验研究

  毕运波;方强;董辉跃;柯映林

  . 2010, 46(7): 160-165.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  为研究航空铝合金7050-T7451高速铣削过程中的温度场分布规律，在对螺旋刃立铣加工过程传热学模型分析和简化的基础上，对航空铝合金7050-T7451高速铣削过程中工件—刀具接触面温度分布进行三维有限元模拟，并重点研究热源强度计算、热载荷施加等关键技术。在相同的切削条件下，进行铣削温度试验，且模拟结果与试验结果比较吻合。研究表明所建立的三维铣削温度有限元模型能正确地模拟高速铣削过程中的工件温度场分布。
• Select
  金属切削过程颤振控制技术的研究进展

  王跃辉;王民

  . 2010, 46(7): 166-174.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  综述金属加工过程中颤振控制的研究概况和进展。根据颤振发生的原因和特点，把对于颤振的控制策略分为对于机床结构的控制和对于切削过程的控制，对于机床结构的控制又进一步分为被动控制、半主动控制和主动控制，总结归纳了前人的研究成果，梳理当前的研究进展。切削颤振控制技术在理论方面受到的制约仍然存在，一些新的技术和新的材料的出现促进颤振控制研究的快速发展，但同时它们本身的发展还面临的一些亟待突破的问题，对这些问题进行分析。随着智能材料和新的控制理论和思想的发展，除传统的控制方法不断得到改进和发展之外，基于智能材料的各种智能控制技术、时滞控制器，以及针对切削过程的非线性、时变性的模糊控制，神经网络等智能控制算法的应用等一些新的控制方法和趋势逐渐也出现在颤振控制的研究中，对它们的研究状况进行分析和展望。最后对切削颤振控制技术发展的总体状况进行评述。
• Select
  超声切削加工中的动压油膜模型建立及其试验研究

  皮钧;徐西鹏

  . 2010, 46(7): 175-180.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  根据超声切削过程的运动特性和冷却液作用特征，基于流体动压理论，建立刀具与工件之间动压油膜的模型。分析前刀面油膜压力的变化规律、分布状态和试验的工艺效果，证明超声切削过程可以产生高冲击动压的油膜，油膜压力的作用可使切屑产生弹性变形甚至是挤压变形和剪切滑移。超声振动切削过程会形成油膜作用和刀具接触切削两个阶段，油膜的作用可以增大剪切角，使刀具锐化并改变刀具前刀面与切屑的接触状态，提高加工的表面质量。讨论了油膜状态和切削液粘度对加工效果的影响。
• Select
  圆角铣削颤振稳定域建模与仿真研究

  李忠群;刘强

  . 2010, 46(7): 181-186.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  为避免在圆角铣削加工中产生颤振，建立考虑再生作用的圆角铣削动力学模型，推导其平均方向力系数计算公式。鉴于圆角铣削时主轴转速通常远大于圆角处的进给角速度，两者的平均方向力系数近似相等。因此，经典直线铣削颤振稳定域解析模型适用于圆角铣削，前提是需要用最大径向啮合角代替名义径向啮合角进行仿真。根据铣刀与工件的啮合情况，将圆角铣削分为均匀切宽圆角铣削和非均匀圆角切宽铣削两类，并分别推导出其最大径向啮合角计算公式。在动力学建模基础上开发圆角铣削颤振稳定域仿真模块，仿真结果得到了切削试验的验证，为圆角铣削切削参数的选择提供了一条有效途径。
• Select
  用于电动机转子的全自动平衡机V型铣削去重建模研究

  曾胜;刘忠;任意

  . 2010, 46(7): 187-192.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  为提高全自动转子动平衡V型铣削去重的效率和一次切削去重成功率，提出一种V型铣刀切削去重简化模型及基于此模型运用线性插值方式的去重切削控制方案，其包括切削去重建模和实时参数化插值两部分。通过几何计算和数值计算的方式建立精确的切削去重模型，结合数据分析对精确模型进行合理简化，计算得到适应于普通工业可编程控制器(PLC)运算能力的解析模型表达式。基于此简化模型，提出去重切削控制方案。先通过PLC初始化运算获取离散切削深度与切削质量的数据表，而在实际的运行中则依靠线性插值方法为执行机构提供切削参数。在用于中小型电动机转子的全自动平衡机上的应用表明，此简化模型及控制方案兼顾了PLC控制器较弱的计算能力，在G6.3级的动平衡精度的目标下，能够实现85%以上的转子一次切削去重成功率，从而大大缩短加工时间并提高转子动平衡机的生产效率。
• Select
  基于Z-buffer的组合曲面圆环面刀具加工方法

  王丹;李湉;陈五一

  . 2010, 46(7): 193-198.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  为解决组合曲面五轴加工问题提出一种基于计算机图形学Z-buffer技术的圆环面刀具刀位生成算法。首先借助Z-buffer技术确定刀位计算的检测区域，然后在保证圆环面刀具和检测区域不干涉的前提下调整刀位，使刀具端面和模型曲面充分贴合，从而得到更宽的加工行宽。算法充分利用计算机硬件的快速高效性，直接对加工检测区域内的点进行读取和存贮，避免复杂的搜索和迭代过程。算法过程中集成对刀位干涉的检测和避让，可直接生成无干涉的刀位数据。刀位算法计算过程使用曲面的多面体信息，适用于以裁剪曲面为元素的组合曲面模型的无干涉刀位的计算。针对某组合曲面模型进行刀位计算和仿真，仿真结果相比传统的球头刀加工算法效率提高了10倍。最后对生成的刀轨进行了实际加工试验验证。