2010年, 第46卷, 第9期　
刊出日期：2010-05-05

  

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  机器人机构结构综合方法的基本思想、特点及其发展趋势

  杨廷力;刘安心;罗玉峰;杭鲁滨;沈惠平;石志新

  . 2010, 46(9): 1-11.

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  对机器人机构结构综合3种方法(基于螺旋理论的方法、基于位移子群/子流形的方法和基于方位特征的方法)的基本思想与特点进行比较研究。研究表明，基于方位特征的方法具有显著的特点：可得到非瞬时机构和非瞬时自由度，机构存在的几何条件具有一般性(以上不同于基于螺旋理论的方法)；结构学基本方程揭示了机构的拓扑结构、运动方位特征和自由度三者之间的显式映射关系，运算规则较少，且几何意义明确，易于操作，只使用简单的数学工具(矢量代数等)，便于设计者理解和应用，适用于所有机构(不含Bennett等一类机构)的结构综合(以上不同于基于位移子群的方法)。研究亦表明，基于单开链单元的结构组成原理，构建机构结构学、运动学和动力学三者密切相关的系统理论与方法是机构拓扑结构学发展的重要方向之一。
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  基于碰撞力的谐振致动机理与试验

  孙立宁;李伟达;李满天;蒋振宇;郭伟

  . 2010, 46(9): 12-18.

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  单侧碰撞约束的双摆是一个复杂的动力系统，有多种多样的运动形式。对初始条件为接触的单侧碰撞约束双摆在正弦激励下的运动特性进行研究时发现，当激励频率与系统特性匹配时，只需很小的激励双摆的末端就会与约束分离，从而进入碰撞振动状态，且此时双摆每次与约束碰撞产生的切向冲量的概率分布具有不变性，即碰撞力具有驱动效果。根据这种特性提出一种基于碰撞力的谐振致动机理。基于该致动机理，模拟双摆的力学特性，设计谐振式驱动足，并研制移动机构样机。通过试验证明谐振足与地面约束的碰撞力具有驱动效果，在幅值为10 V的正弦激励下，样机的移动速度可达172 mm/s。基于碰撞力的谐振致动机理具有结构简单、易于实现、运动速度快的优点，可以很好地适应微小型移动机器人的需求。
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  工业机器人的最优时间与最优能量轨迹规划

  徐海黎;解祥荣;庄健;王孙安

  . 2010, 46(9): 19-25.

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  提出一种工业机器人的最优轨迹规划方法。将机器人的轨迹视为由机器人关节空间中一系列的关键点构成，关键点两两之间通过三次多项式曲线进行连接。通过使用加权系数法定义代价函数，从而使机器人运动过程中的总动作时间和消耗能量在某种程度上达到综合最优，同时考虑关节速度、加速度、二次加速度以及力或力矩等约束条件。在代价函数的设计中，采用一种新颖的罚函数排序形式来处理约束问题。提出基因环境双演化免疫克隆算法对所定义的代价函数进行优化。以上策略的采用，使算法具备一定的学习能力，增强算法的全局搜索能力，从而提高解的质量和算法效率。对斯坦福机器人的仿真结果表明了本文方法与现有方法相比，具有更高的搜索效率，能得到性能更良好的解。
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  6-SPS并联机构运动学正解的一种解析化方法

  程世利;吴洪涛;姚裕;刘芳华;缪群华;李成刚;朱剑英

  . 2010, 46(9): 26-31.

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  空间7R机构是对串联形式的工业机器人机构的抽象，其位移分析曾被称为机构运动分析中的珠穆朗玛峰问题，这个问题的最终解决是由中国学者完成的。6-SPS并联机构与串联形式的工业机器人机构存在着对偶关系，它的位移分析同样是一个难点问题，在过去的十几年中没有取得实质性的进展。基于此，提出一种表示旋转矩阵的新方法，通过分析动平台位置与姿态变量之间的耦合关系，得出了11个相容方程。在此基础上，采用逐步消去高次项的方法，最终可以将6-SPS并联机构的运动学正解问题表示为一元17次代数方程，这可能是当前这类问题的最好结果。
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  仿壁虎机器人的步态设计与路径规划

  孟偲;王田苗;丑武胜;官胜国;裴葆青

  . 2010, 46(9): 32-37.

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  对仿壁虎机器人的步态规划问题进行探讨，在观察分析大壁虎爬行方式的基础上，总结出1324、伪1324以及对角线三种步态，并简要介绍不同步态规划之间的区别，最终选择对角线步态作为仿壁虎机器人的爬行步态。在此基础上设计仿壁虎机器人的直线位移步态规划和原地转弯步态规划。针对仿壁虎机器人的单足路径规划，根据步态规划结果将每一条步行足的运动过程分为支撑相和摆动相两种状态，通过对路径约束条件的分析，用多项式逼近的方法分别得出仿壁虎机器人单足路径支撑相和摆动相的一般性表达式，为计算关节控制量提供相应的依据。最后结合实际研制的仿壁虎机器人对步态路径规划进行实例仿真分析，得出支撑相和摆动相的位移时间关系，证明用多项式逼近的方法生成的路径曲线具有良好的起落特性，为仿壁虎机器人的稳定姿态爬行移动控制提供了理论依据。
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  基于零力矩点理论的腿式着陆器着陆稳定性研究

  罗昌杰;邓宗全;刘荣强;王闯

  . 2010, 46(9): 38-45.

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  为得出腿式着陆器着陆稳定性判据及提高其着陆稳定性的方法，给出腿式着陆器的结构原理，结合腿式着陆器的结构特点，基于零力矩点(Zero moment point, ZMP)理论研究腿式着陆器着陆过程的稳定性及其相关理论，给出基于ZMP的腿式着陆器着陆稳定性分析流程，为腿式着陆器着陆稳定性研究提供参考。为验证所提出基于零力矩点理论的腿式着陆器着陆稳定性研究方法的正确性，以哈尔滨工业大学研制的四腿桁架式月球着陆器样机为例，结合所提出的腿式着陆器着陆稳定性研究方法，给出四腿桁架式月球着陆器样机的支撑多边形与ZMP的关系图，并得到了该样机在着陆过程中的ZMP及支撑多边形的计算公式，最后给出通过判断着陆器的ZMP是否位于其支撑多边形内部来判断腿式着陆器是否稳定的方法。
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  一个特殊3自由度并联机构的精度分析及标定

  刘大炜;王立平;关立文

  . 2010, 46(9): 46-51.

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  运动学标定是一种提高机器精度的有效方法。一个改进的误差分析和标定方法得到仿真验证，解决一个用做锻压操作机台虎钳的特殊3自由度并联机器的标定问题。通过建立运动学正解和逆解模型，得到机构的运动空间并对机构进行运动学精度分析，得到机构所有误差源对终端位姿误差的影响因子。结合零部件加工工艺性及精度分析的结果，确定需要标定的误差源，并利用直接微分法得到机构的雅可比矩阵。随机选点建立误差辨识矩阵对机构运动学参数进行标定辨识，Matlab仿真结果显示，经过1次运算得到的运动学参数误差的辨识值与真值之间的偏差小于5%，验证了针对这一特殊3自由度并联机器的精度分析和标定方法的有效性。
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  曲线刀刃双自由度展成曲面的理论和应用

  李海涛;魏文军;董学朱;方宪法

  . 2010, 46(9): 52-58.

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  为研究产形曲线按双自由度运动展成曲面的啮合问题，利用双自由度共轭条件，提出曲线刀刃双自由度展成曲面的理论。将此理论用于直线刀刃双自由度展成环面蜗杆螺旋面的计算，在普通滚齿机上加工出这种蜗杆，用三坐标测量机测量蜗杆螺旋面的结果与理论计算的结果一致，并研究了直线刀刃双自由度展成环面蜗杆副的应用前景。研究表明：利用曲线刀刃双自由度展成曲面理论，可由曲线刀刃和两运动参数变化规律求被展成曲面，或由曲面和曲线刀刃反求出两运动参数变化规律；对两运动参数变化规律作适当限制，可简化曲线刀刃双自由度运动展成曲面的计算；直线刀刃双自由度展成环面蜗杆的“修形”曲线与直廓环面蜗杆的抛物线修形接近，这种蜗杆副不用修形就可避免直廓环面蜗杆副的缺陷，具有良好的应用前景。
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  双驴头抽油机变参数柔性连杆机构动态仿真系统

  杨冬平;高学仕;戴扬

  . 2010, 46(9): 59-65.

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  双驴头抽油机游梁后臂由半径可变的圆弧构成，其有效长度在运动过程中随驱动绳与后驴头的变化而改变，目前通用的动力学仿真软件无法实现该机构的动态仿真。根据双驴头抽油机变参数柔性连杆机构的传动特点，建立双驴头抽油机的运动特性方程，并提出双驴头抽油机运动特性函数的求解算法。该算法为实现双驴头抽油机的系统仿真提供有效的数学模型。针对双驴头抽油机变参数柔性连杆机构缺乏适用的动态仿真系统问题，开发双驴头抽油机动态仿真系统。该系统分为虚拟样机支持模块、CAD分析模块、数据管理模块和实体仿真模块，能够进行双驴头抽油机系统的三维动态仿真和虚拟环境下的性能分析，为抽油机设计提供有效的参考。最后通过CYJ145型双驴头抽油机的仿真试验验证该系统的可用性。
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  基于能量衰减模型的转子碰摩声发射源次梯度投影定位方法

  邓艾东;包永强;赵力

  . 2010, 46(9): 66-72.

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  由于旋转机械结构的复杂性，转子碰摩声发射信号在复杂体结构的传播过程中，多模态波传播速度不同且信号畸变严重，传统的时差定位法难以得到准确的碰摩源。根据声发射信号传播时能量与声源距离按反比关系衰减的特点，建立信号能量衰减模型，将目标声源位置限定于圆心和半径都为传感器对的能量比函数的超球上，并将定位问题转化为估计问题，采用自适应次梯度投影系统估计算法逼近声源位置。该方法基于能量比而非能量，因此即使在声源能量显著变化时其定位精度也不会受到显著影响。当安装多对传感器时，可以决定更多的超球，因此该方法还适用于多只传感器组成的阵列定位。在转子试验台上模拟碰摩故障，采用该算法进行碰摩源定位。试验结果表明，该算法具有比时延估计算法更高的定位精度，且具有良好的收敛性能和较低的计算复杂度。
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  基于模态振型形状优化的结构声辐射控制

  臧献国;于德介;姚凌云;郭建文

  . 2010, 46(9): 73-78.

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  针对复杂结构形状难以参数化的问题，建立基于有限元网格的参数化形状优化模型，提出一种基于模态振型的结构形状优化方法以控制结构声辐射功率。该方法通过有限元法计算结构的振动特性，然后采用瑞利积分进行结构的声辐射分析，在此基础上，用一组模态振型绝对值线性组合定义修改区域的形状优化函数，以每阶模态振型贡献因子为设计变量，通过改变模态振型贡献因子来优化结构的形状，达到降低结构声辐射功率的目的。研究简谐激励力下的结构声辐射优化，以结构声辐射分析频率带内的辐射声功率均值为设计目标，结构有限元结构坐标的最大变动值及模态频率为设计约束，利用序列二次规划算法进行优化求解。以几何平板和复杂曲面为数值算例，研究结果表明该方法可以有效控制结构声辐射。
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  基于有限元法的柔顺机构动力学分析

  王雯静;余跃庆

  . 2010, 46(9): 79-86.

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  为描述柔顺机构动力学特性，需要建立其动力学模型。基于有限元法，根据Lagrange方程建立柔顺机构的动力学方程。在此基础上，得到机构各阶固有频率和模态，并给出固有频率和模态对各项设计变量的灵敏度计算方法。推导出柔顺机构中柔性杆件上任意一点应变的算法，计入应变中的非线性项。求解柔性杆件上任意位置的动应力，并计算杆件在各个时刻的最大应力及出现的位置。以平面柔顺四杆机构为例进行分析，说明基于有限元法对柔顺机构的动力学特性分析的可行性和有效性，并且指出柔顺机构杆件的动应力和应变分析对柔顺机构的优化设计具有重要意义。
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  复合型悬臂梁压电振子振动模型及发电试验研究

  袁江波;谢涛;单小彪;陈维山

  . 2010, 46(9): 87-92.

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  单悬臂梁压电振子俘获环境中振动能时，对环境振动频率敏感且频带有限，在谐振频率与环境振动频率不匹配的情况下，会导致压电振子俘能效率低下。基于此，设计复合型悬臂梁压电振子并建立其振动模型，采用激光测振仪对复合型悬臂梁压电振子进行扫频测试。研究结果表明，复合型悬臂梁压电振子谐振频率范围为56～72 Hz，与理论分析结果基本吻合，试验验证了理论模型的正确性。相比于单悬臂梁压电振子，复合型悬臂梁压电振子有效地拓宽了其谐振频带，易于实现与环境振动源振动频率匹配以提高压电发电效率。在此基础上，进行复合型悬臂梁压电发电装置的发电能力测试，在负载为820 Ω，工作频率为60 Hz时最大输出功率达到4.9 mW，产生的能量能够满足网络传感器等低耗能微电子产品的供能需求。
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  基于改进证据理论及多神经网络融合的故障分类

  李巍华;张盛刚

  . 2010, 46(9): 93-99.

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  证据理论在合成高度冲突的证据时，得到的结果往往有悖常理。几种代表性的改进方法虽然能较好地解决此问题，但收敛速度较慢，并且利用这些改进方法组合一致证据时发散，从而限制证据理论在故障诊断领域的应用。鉴于此，提出一种基于证据可信度的证据合成新方法，并结合神经网络，提出基于改进证据理论的多神经网络融合故障分类方法。以齿轮为研究对象，将齿轮原始特征参数空间划分为多个子空间，建立各子空间对应的神经网络诊断模型，将各子神经网络的输出作为证据体，以所提出的改进证据合成方法对各证据体进行组合实现故障模式的分类识别。将所提方法与传统证据理论方法、其他代表性改进方法以及传统神经网络方法的分类结果进行对比，验证改进证据合成方法融合分类的有效性。
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  基于模块性准则函数的模糊免疫网络聚类算法及其在故障诊断中的应用

  栗茂林;杜海峰;庄健;王孙安

  . 2010, 46(9): 100-106.

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  为了改善免疫网络聚类算法的效果，进一步提高算法的数据浓缩率和分类正确率，设计新的抗体变异策略和独特型网络调整机制，提出免疫网络聚类新算法。首先，借鉴Timmis的人工识别球概念，结合模糊理论，构造独特型模糊免疫识别超球对抗体网络实现更新，并利用复杂网络中反映社群结构特征的模块性指标，构造模块性聚类准则函数，提出基于模块合并的记忆抗体提取算法，实现抗体网络的自适应压缩；其次，基于免疫网络聚类策略，提出基于模块性准则函数的模糊免疫网络聚类算法，UCI数据集的试验分析表明，该算法能够获取合理的记忆抗体网络，提高了算法的数据浓缩率和分类正确率；最后，将算法应用于一个四级往复式压缩机的故障诊断中，与aiNet等免疫网络聚类算法相比，获取较高正确率的同时大大提高了浓缩率，对故障诊断具有重要意义。
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  压头曲率半径对单晶硅径向纳动损伤的影响

  张赜文;余家欣;钱林茂

  . 2010, 46(9): 107-112.

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  采用纳米压痕仪，研究了不同曲率半径的金刚石压头在单晶硅表面的径向纳动运行行为和损伤特征。结果表明，相对于尖端名义曲率半径，压头在一定压入深度下的等效曲率半径是决定材料纳动损伤的更有效参数。在50 mN的峰值载荷下，曲率半径20 μm的球形压头在单晶硅表面的径向纳动以弹性变形为主，未观察到明显的纳动损伤；尽管Berkovich压头尖端曲率半径仅为150 nm，但其在单晶硅表面产生的纳动损伤却比2 μm球形压头轻微。分析其原因，Berkovich压头的等效半锥角为70.32°，远大于2 μm球形压头的半锥角42.50°。因此，Berkovich压头在高载下具有更大的等效曲率半径，产生更轻微的纳动损伤。研究结果还表明，在纳动循环初期，2 μm球形压头和Berkovich压头在硅表面的接触刚度升高较快，单晶硅表面的加工硬化现象明显；而20 μm球形压头基本不引起硅的加工硬化。
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  平面静压气浮轴承的超声速流场特性

  孙昂;马文琦;王祖温

  . 2010, 46(9): 113-119.

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  为研究轴承流场大间隙时激波的形态和激波与边界层的相互作用，建立供气孔和轴承间隙组成的完整气体轴承流场，采用层流和分段湍流模式计算大间隙下平面气浮轴承的流场特性，计算与试验测试结果基本吻合。计算结果较好模拟出轴承间隙内由激波/边界层干扰诱导的复杂流场的流场特性，再现不同间隙下流场中的激波结构和激波对流场的影响。从速度和压力的分析中可以看出，随着供气压力和气膜厚度的增加，进气孔转角处流速增大，产生局部回流，喉口过后可能出现超声速，在间隙相对较小时，粘性的影响大，超声速流通过压缩波时压力缓慢回升，速度降为亚声速；当间隙增大到一定程度，流场内形成斜激波和激波串，气流通过激波时压力突变。
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  基于材料热参数的摩擦表面接触形变模型

  卢艳;刘佐民

  . 2010, 46(9): 120-125.

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  基于材料热参数对摩擦表面热弹性和热膨胀产生的互逆变形原理，运用Hertz理论和材料本构关系推导出了描述摩擦表面接触变形的理论模型；利用Voss提出的连续随机相加算法思想，模拟分形布朗运动以建立工程粗糙表面；并将模拟表面与理论模型相结合，实现了热参数对摩擦表面粗糙度演变规律的描述。研究表明，摩擦表面的接触形变与其材料的热参数相关；实例分析表明，材料热参数对摩擦表面粗糙度的影响很大，且不同热参数的影响程度不同，从各个参数变化与工程表面的粗糙度变化曲线可以看出，热参数中除热导率与粗糙度变化呈现反比例非线性关系外，其他热参数的变化与粗糙度的变化趋势一致，但是变化曲率的大小有所不同；显然，这种影响程度可用来描述不同材料在摩擦过程中的表面粗糙度动态演变过程。
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  CO2激光表面改性处理对重载荷铜基粉末冶金摩擦片组织及性能的影响

  石岩;张宏;徐春鹰

  . 2010, 46(9): 126-131.

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  针对重载荷铜基粉末冶金摩擦片对动态性能的更高要求，采用宽带激光束对摩擦片铜基粉末冶金摩擦材料层进行激光表面改性处理研究。采用扫描电镜、透射电镜、X射线衍射仪及硬度计等分析、测试仪器对粉末冶金摩擦材料层微观组织及性能进行表征，采用离合器摩擦元件动态性能试验台对摩擦片动态性能进行测试。结果表明，宽带激光表面改性处理后，铜基粉末冶金摩擦材料层的微观结构发生明显的变化，摩擦片的动态性能得到显著改善。聚合生长状态的α-Cu产生边缘溶解，大体积聚合态α-Cu细小化；在α-Cu相内部生成了大量的纳米晶体；铜基粉末冶金摩擦材料层密度提高了6%，表观硬度提高了12.7%，α-Cu相显微硬度提高了14%；摩擦片静摩擦因数提高了7.4%，动摩擦因数提高了9.2%，磨损量降低了33%，磨损率降低了49.6%，许用热负荷值提高了40%。
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  基于转换桥方法的产品绿色设计冲突消解

  陈建;赵燕伟;李方义;李剑峰

  . 2010, 46(9): 132-142.

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  产品设计是一个冲突不断产生和消解的过程，尤其是在绿色设计过程中，产品新增加绿色属性与产品原有功能、性能之间产生的冲突问题是制约其有效实施的难点、瓶颈之一。为此，将可拓学中转换桥方法引入绿色设计冲突消解研究。针对绿色设计中的冲突问题进行了形式化基元模型表达，构建了冲突问题定量描述与消解的转换桥共存度函数和转换桥可拓变换函数，并给出了基于转换桥模型的冲突消解策略及冲突消解的基本步骤与流程。并以油锯产品为例，对其绿色属性(减振)与原有属性(可操作性)之间的对立冲突问题进行了转换桥消解。经验证，所提方法对于消解产品绿色设计过程中不同领域知识之间的大量对立冲突问题是一种有效思路与方法。
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  未知自由曲面数字化自适应采样方法

  卢科青;王文;陈子辰

  . 2010, 46(9): 143-149.

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  为实现逆向工程中未知自由曲面高效、高精度的数字化测量，提出一种基于探路法的自适应采样方法。在接触式测头(Touch probe, TP)的两侧各安装一个点激光测头(Point laser probe, PLP)，建立坐标转换模型将各个测头的测量值统一到基准坐标系下。逐行采样过程中，在测量方向上，PLP用于探路测量，系统实时地对探路测量数据进行处理并拟合成B样条曲线，根据拟合曲线的曲率特征为TP测量规划合理的测量路径，TP以探路结果为指导完成自适应采样。在测量截面进给方向上，通过截面间夹角分析，自适应地细分测量截面。仿真和试验结果表明，该方法能根据曲面特征合理地布置采样点，有效地提高未知自由曲面数字化采样的效率和精度，为逆向工程提供良好的采样数据。
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  基于本体的零件资源通用分类技术

  马军;祁国宁;樊蓓蓓

  . 2010, 46(9): 150-157.

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  针对现有零件资源分类缺乏通用性和可扩展性的问题，将本体论和事物特性引入到零件资源分类建模过程中，提出基于本体的零件资源通用分类模型。重点研究该模型的概念化分析方法和结构化描述模式，并结合企业应用实际，提出零件资源通用分类模型的实例化方法，建立零件资源分类模式。最后，基于某汽车配件企业构建零件库的需求，开发零件库资源分类数据字典，以提高企业产品标准化和规范化水平，促进大批量定制生产模式的实施。
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  基于曲线约束的鞋楦曲面变形技术

  王青;耿卫东;鲍虎军

  . 2010, 46(9): 158-164.

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  在基于曲线长度约束的曲面变形设计方面，提出基于局部变换的约束变形算法，并与鞋楦曲面的编辑设计相结合，解决个性化鞋楦设计中的变形问题。其主要思想方法是对曲面的每一个曲线约束构造局部变换，以满足约束曲线的变形要求，再通过曲面的重新全局参数化，将约束曲线处的局部变换扩散到整个曲面。此约束变形方法与曲面的表示无关，没有采用能量优化方法来解，可以精确满足约束曲线的长度要求，算法简单高效，适用于实时编辑。
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  粗精动运动平台的系统辨识激励信号优化设计

  杨一博;尹文生;汪劲松;朱煜;蔡田

  . 2010, 46(9): 165-170.

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  针对粗精动运动平台系统辨识中激励信号的生成进行了优化设计方法的研究。粗精动平台结构通常用于长行程、高精度的运动平台系统，如扫描光刻机运动平台、硬盘寻道平台等系统。获得粗精动系统的准确模型是改进粗精动运动系统控制的重要基础。而系统辨识是获得系统模型的一种有效方式。其中输入信号设计是系统辨识试验重要的一部分。将粗精动运动平台的系统模型简化为一类多变量有限阶次线性时不变模型；将多入多出(Multiple-input multiple-output，MIMO)辨识方法引入粗精动系统辨识，并提出一种多入多出模型系统辨识激励信号优化设计算法，算法通过将多正弦曲线时域信号与其功率谱密度参数化，利用参数化后的激励信号在有限功率输入下进行激励信号优化；理论分析与仿真结果表明此方法可以有效提高估计模型的渐进方差性能。
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  螺纹副承载的分布规律

  陈海平;曾攀;方刚;雷丽萍

  . 2010, 46(9): 171-178.

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  介绍螺纹副载荷分布特点以及螺纹副承载分布的解析方法、光弹试验方法和有限元法。基于ANSYS平台建立参数化的螺纹副承载分布有限元模型，通过SOPWITH和YAMATOTO两种解析方法验证螺母轴力计算结果，将各扣螺纹牙承载比例与光弹冻结试验结果进行对比，以验证有限元模型的可靠性。接着系统考察螺纹类型、螺距P、螺纹副径向尺寸系数d/D、啮合扣数N、摩擦因数μ和螺纹副材料弹性模量比Eb/En等因素对螺纹副承载分布的影响，并对主要影响因素进行回归分析。
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  基于快速伺服刀架技术的菲涅尔微结构金刚石超精密加工及其控制技术

  赵清亮;王义龙;于光;谢大纲;杨元华;卢猛

  . 2010, 46(9): 179-186.

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  微结构功能表面的金刚石超精密加工技术是近年来国外兴起的一项新技术，国内在这一研究领域处于起步阶段。并且由于受加工设备所限，使得该技术在国内的开展显得异常艰难，为了克服这一困难，自行设计带有快速伺服刀架(Fast tool servo, FTS)的超精密加工机床，提出按照自适应指数趋近律来设计滑动模态控制律，并将滑膜变结构控制策略引入FTS的控制中，同时，将FTS的PID控制策略和滑膜变结构控制策略进行试验对比，试验结果显示，在滑模变结构控制策略下，FTS的响应时间与PID控制相近，但滑模变结构控制算法下几乎无超调，稳态精度高，正弦跟踪控制效果优于常规PID控制算法；最后，根据滑膜变结构控制策略对菲涅尔微结构表面进行金刚石超精密车削加工试验，成功地加工出半径5 mm，浮雕深度10 µm，表面粗糙度约35 nm的菲涅尔微结构。
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  绿色切削高强度钢的刀具磨损及切屑形态

  严鲁涛;袁松梅;刘强

  . 2010, 46(9): 187-192.

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  分析了微量润滑切削时润滑剂的渗透机理及润滑作用对铣削力的影响。使用传统切削、干式切削及微量润滑三种方式铣削高强度钢(PCrNi3Mo)，对比切削性能并探讨微量润滑技术对刀具磨损及切屑形貌的影响。对微量润滑加工过程中切削参数(铣削速度、每齿进给量、铣削深度及润滑剂使用量)对刀具磨损的影响进行研究，利用响应曲面法建立了刀具后刀面磨损模型以确定铣削高强度钢(PCrNi3Mo)时润滑剂的最佳使用量，并利用试验验证。结果表明，微量润滑可有效抑制刀具磨损进程；建立的刀具后刀面磨损模型与试验结果误差较小，具有较高实用价值，微量润滑铣削材料PCrNi3Mo时，润滑剂的最佳使用值约为185 mL/h；通过改善切削区的摩擦情况，微量润滑可降低切削区域温度并有效控制切屑形貌。
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  圆锥形渐进成形制件成形精度研究

  韦红余;胡铭明;高霖;周晚林

  . 2010, 46(9): 193-198.

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  成形精度差是金属板料渐进成形工艺的重要缺陷。针对渐进成形精度评价问题，提出位移误差评价法，即通过确定测量方向上的变形位移来衡量其成形精度。利用误差位移法对一组圆锥形成形制件进行研究，提出渐进成形过程中金属板料回弹和成形工具系统刚度是影响成形制件精度的主要因素。且成形过程中制件成形角一定，回弹一定，成形角变化，回弹变化，回弹量与成形角呈非线性关系。在此基础上，提出提高制件成形精度的解决方案：增加成形工具系统刚度。试验证明补偿回弹和成形工具系统刚度不足引起的尺寸偏差，或者增加成形工具系统刚度，都可显著提高渐进成形制件精度。