2011年, 第47卷, 第1期　
刊出日期：2011-01-05

  

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  考虑不确定性的柔性机构拓扑优化设计

  罗阳军;亢战;吴子燕

  . 2011, 47(1): 1-7.

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  柔性机构在制造和运行过程中会存在各种不确定因素。基于多椭球凸模型描述，考虑荷载及材料属性的不确定性，采用人工弹簧方法和几何非线性有限元分析手段，提出以输出端位移最大化为目标、具有最小输入端性能约束的柔性机构拓扑优化数学模型。采用伴随法给出设计变量灵敏度计算公式，提出数值计算不稳定性的简易处理方法，利用数学规划法实现优化问题的求解。反向器机构和微夹钳机构的设计算例验证了所提出优化模型的正确性及算法的有效性，并通过与确定性设计结果的比较，说明了在柔性机构拓扑设计阶段考虑不确定性的重要意义。
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  一种改进的谐波小波及其在转子故障诊断中的应用

  陈果

  . 2011, 47(1): 8-16.

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  在Newland谐波小波的基础上，提出一种改进的谐波小波，该改进的谐波小波具有“对称”的“盒形”频谱，其伸缩和平移生成的小波族构成L2(R)空间的正交基，在保持Newland谐波小波的优良性质基础上，信号分解与重构更为简单。利用仿真算例研究改进的谐波小波对微弱局部信号及强噪声背景下的有用信号提取能力，并与DB8小波分析进行比较，结果表明，改进的谐波小波具有更好的信号提取效果。针对转子故障信号特征频率通常为转速频率的分数及整数倍特点，采用该改进的谐波小波提取转子故障信号中的倍频分量，利用实测的不平衡、不对中、碰摩及油膜涡动四种转子故障试验数据，提取了故障信号中的0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0、3.5、4.0、4.5及5.0等倍频分量，结果验证了方法的有效性。
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  弹跳机器人翻转机构的设计与优化

  陈殿生;郑万军;黄宇;沈奇;王田苗

  . 2011, 47(1): 17-23.

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  为了提高弹跳机器人的地面适应性，解决弹跳机器人落地后的翻转问题，从蝗虫和龟类的翻转研究中得到启示，设计结构简便、易于控制、集支撑与翻转功能为一体的翻转机构。应用三角重心理论，分析机器人翻转的原理和翻转过程。在仿真的基础上，对翻转机构进行构型和尺寸优化，保证机器人结构紧凑，轻量化和较高的电动机利用率。搭建翻转机构平台，验证了翻转机构原理的可行性和优化设计的正确性，为弹跳机器人进一步的创新研究提供了理论基础和依据。
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  凸轮激波滚动活齿传动的几何设计

  李剑锋;何爱颖;董新蕊;周丽艳

  . 2011, 47(1): 24-30.

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  对凸轮激波滚动活齿传动的参数选取及几何设计问题进行研究。分析传动比、凸轮理论半轴长度以及活齿半径等齿形参数对内齿轮齿形性质的综合影响，以内齿轮不发生齿形干涉为前提建立齿形参数之间的取值联系。根据传动原理及活齿架的结构特点，给出活齿架几何参数的计算公式，提出避免传动构件之间发生运动干涉、并满足装配要求和传动连续性的活齿架参数取值条件。基于前述分析，给出凸轮激波滚动活齿传动的几何参数设计步骤，结合示例说明此类传动装置的几何参数设计过程。示例表明，根据给出的齿形参数取值联系、活齿架参数的取值条件以及参数设计步骤可以简化凸轮激波滚动活齿传动的设计过程并得到满足要求的几何参数组合。
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  参数不确定柔性机械手的神经滑模控制

  张袅娜

  . 2011, 47(1): 31-35.

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  通过重新定义系统的输出，将具有不确定性参数的柔性机械手系统分成输入输出子系统与零动态子系统。对输入输出子系统提出神经滑模控制策略，通过满足滑模可达条件对径向基函数(Radial basis function, RBF)神经网络的权值进行在线修正，以逼近系统的非奇异终端滑模控制输入，该方法可有效消除抖振；重新定义的系统输出中的系数，通过将零动态子系统在稳定工作点附近的近似线性化来选取。仿真试验结果表明，该方法实现了柔性机械手点到点的准确控制，消除了柔性机械手末端的弹性振动。
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  模拟柔顺机构中柔顺杆件末端特征的2R伪刚体模型

  冯忠磊;余跃庆;王雯静

  . 2011, 47(1): 36-42.

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  柔顺机构是一种新型机构，其中包含的柔顺杆件会因为产生大变形而导致分析起来十分复杂。伪刚体模型能够简化柔顺杆件的大变形分析。基于伪刚体模型的原理，针对柔顺机构中的柔顺杆件，提出以末端转角参数化近似方法为基础的2R伪刚体模型。该模型用两个不同劲度系数的扭转弹簧连接3个不同长度的刚性杆件，并用特征半径系数表征刚性杆件的长度，用刚度系数表征扭簧的扭转能力，通过二维搜索得到模型的最优特征半径系数，应用线性回归方法得到模型的刚度系数。该模型能准确模拟柔顺机构中柔顺杆件的末端变形轨迹和变形角度。推导柔顺杆件和伪刚体模型变形时的应变能公式，通过数值对比，从能量角度评价伪刚体模型储存应变能的能力。
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  基于滑模控制的空间机器人软硬性抓取

  魏承;赵阳;王洪柳

  . 2011, 47(1): 43-47.

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  采用滑模控制对空间机器人捕获漂浮目标的软硬性抓取进行研究。空间机器人捕获漂浮目标时，由于机械臂与基体的动力学耦合、抓取时的碰撞激振等非线性特性使得抓取控制变得复杂而重要。建立空间机器人及漂浮目标的动力学模型，而后引入末端装置抓取目标时的碰撞模型，并引入“动态抓取域”用于机械臂抓取目标时的控制，随后应用滑模控制及基体姿态控制，以减小抓取碰撞冲击对系统的冲击干扰。滑模面参数表征了机械臂保持及跟踪状态的抗冲击能力，可通过其灵活改变机械臂刚性以获取不同抓取性态，包括接触式硬抓取及碰撞式软抓取。仿真表明，空间机器人捕获漂浮目标过程中，硬抓取能保持机械臂刚性，且关节变化小，末端抓取为持续接触；而软抓取时，机械臂受冲击而随动耗能，关节变化大，但对目标位置及基体姿态的冲击小，均约为硬抓取的50%。抓取性态的研究对空间机器人的捕获操作有着重要的理论及工程价值。
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  基于支持矢量机回归的机器人视觉系统定位精度

  尹湘云;殷国富;胡晓兵;赵雪峰

  . 2011, 47(1): 48-54.

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  如何提高工业机器人视觉系统在不确定性动态环境中的定位精度是机器人完成复杂任务的一个关键技术问题。针对采用单摄像机的机器人和基于位置的视觉伺服控制存在的精度问题，提出一种将基于模型控制方法和基于智能计算方法相结合的方法，以面向小样本原理的支持矢量机回归来构建控制系统误差校正模型，应用该模型对机器人末端在同一个平面上的定位误差进行校正，并且与线性插值、神经网络模型的误差校正结果进行比较分析。现场试验证明，该方法有利于提高机器人的视觉定位精度，能够满足工业机器人进行抓取和装配等任务的需要。
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  基于谐波平衡法的复合行星齿轮传动系统非线性动态特性

  巫世晶;刘振皓;王晓笋;朱恩涌

  . 2011, 47(1): 55-61.

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  为揭示多间隙作用下Ravigneaux型复合行星齿轮传动系统的非线性动力学行为，建立考虑时变啮合刚度、齿侧间隙与综合啮合误差的系统纯扭转强非线性动力学模型。将齿侧间隙非线性函数表达为描述函数的形式，运用谐波平衡法(Harmonic balance method, HBM)将方程组转化为非线性代数方程组，使用逆Broyden秩1法进行迭代求解，得到系统的基频稳态响应。通过改变时变啮合刚度、齿侧间隙与综合啮合误差的大小，分析参数变化对系统非线性动态特性的影响。研究发现，由于齿侧间隙的影响，系统动态特性曲线出现幅值跳跃与多值解等典型非线性特征，系统出现复杂的冲击现象；齿侧间隙、啮合刚度波动与误差波动的耦合使系统的非线性程度得以强化。基于描述函数的HBM法可用于求解更加复杂模型的基频稳态响应，为深入研究复合行星齿轮系统的动态特性提供了一种方法。
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  用渐进摄动法对具有二次非线性项的多自由度系统摄动分析

  杨莉;郝育新

  . 2011, 47(1): 62-67.

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  考虑大挠度几何非线性和剪切变形的影响，工程中机械柔性板壳结构的非线性动力学运动控制方程经常被转化为二阶模态的、包含有二次和三次非线性项和外激励的非线性常微分方程，由于二次非线性项的存在，常用的多尺度法进行摄动分析时，需要复杂的运算才能将其包含进来。相比之下，基于傅里叶扩展和时间尺度的渐进摄动法可以较容易地将非线性动力学微分方程中的平方项考虑进来。通过引进适当的尺度变换，利用渐进摄动法对该系统在二阶模态之间发生1:2内共振、主参数共振、1/2亚谐共振时进行摄动分析，得到自治系统下的平均方程。数值结果发现4自由度自治系统存在复杂的周期运动、倍周期运动、概周期运动。该非线性系统为量纲一后的结果，对于与该系统类似的多自由度非线性机械系统可以直接用此平均方程进行全局分叉和混沌动力学研究。
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  基于虚功原理的3-RRPR柔性精密定位工作台动力学分析

  贾晓辉;田延岭;张大卫

  . 2011, 47(1): 68-74.

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  为了实现柔性精密操作系统的高频控制，提出一种新型空间柔性并联精密定位工作台系统，该工作台采用多个压电陶瓷驱动方式，通过半圆形凹槽单自由度柔性铰链的弹性变形实现末端执行件3平动自由度的主动调整。根据机构伪刚体模型，采用矢量闭环方法建立其位置、速度以及加速度方程，并结合柔性铰链弹性应变能，采用虚功原理方法进行动力学分析，推导出机构的动力学逆解模型，利用其中的质量矩阵和刚度矩阵确定了系统固有频率的求解表达式。在此基础上，讨论柔性铰链刚度与构件质量对支链驱动力矩的影响规律，采用有限元分析方式对定位工作台进行模态分析并对工作台的模态频率进行试验测试，试验测试、有限元仿真与理论结果的比较验证了所建理论模型的正确性和数值分析的有效性。
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  250 t高速动平衡机摆架的动刚度分析

  石清鑫;袁奇;胡永康

  . 2011, 47(1): 75-79.

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  高速动平衡机摆架的动力学性能直接影响动平衡试验的准确性及安全性。采用三维有限元法建立某公司250 t高速动平衡机摆架的计算模型，并对其动刚度进行计算分析，且与试验值进行比较。在此基础上计算4种主刚度杆改进方案下摆架的动刚度特性，分析主刚度杆的刚度对高速动平衡机摆架的动刚度曲线的影响。结果表明，计算所得摆架的动刚度曲线与实测值吻合较好，该计算模型接近实际情况。主刚度杆的结构尺寸及材料的弹性模量的增大均会使摆架的动刚度增大，适当地改变主刚度杆的结构尺寸及材料特性，可使高速动平衡机摆架满足大质量转子的高速动平衡试验要求。通过主刚度杆的改进并不能使摆架的动刚度随转速变化的曲线趋于平缓。
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  滑动轴承支承人字齿轮行星传动固有特性分析

  卜忠红;刘更;吴立言

  . 2011, 47(1): 80-88.

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  考虑滑动轴承支承刚度不对称和耦合特性，建立计入内齿轮轴向振动的人字齿轮行星传动动力学模型。利用4个刚度系数描述行星轮滑动轴承支承油膜刚度。分析系统的自由振动特性，发现系统存在5种振动模式：中心轮扭转—轴向振动模式、内齿轮扭转—轴向振动模式、中心轮横向振动模式、内齿轮横向振动模式和行星轮振动模式。根据每种振动模式的振型特征，推导出5种模式固有特性的低阶计算公式。系统固有频率的分布范围比直齿、斜齿行星传动系统小。结果表明，油膜刚度不对称不会对振型特征产生影响，但是刚度耦合不对称时中心轮横向振动模式会发现显著变化：对应的二重固有频率变成两个不同的单重频率，振型呈现新特征。
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  高接触压力下齿轮油润滑特性

  肖华平;刘书海;郭丹;路新春;雒建斌

  . 2011, 47(1): 89-95.

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  在重载条件下工作的润滑剂常常会受到高接触压力的影响，有时会导致润滑剂本身性质发生改变从而造成摩擦副失效，但目前对高接触压力条件下润滑剂性能的研究还不多。利用自制的新型膜厚测量仪测量GL-5型齿轮油在不同卷吸速度和接触压力下的干涉图像，并计算得到膜厚曲线进行成膜性能和润滑特性分析。结果表明，在低速重载的情况下GL-5齿轮油有较好的成膜能力；在高接触压力下，油膜形状呈平坦状分布，有助于减小压力峰值；随着接触压力的增加，由Hamrock-Dowson理论算得的膜厚值和实测值逐渐开始偏离，理论公式中卷吸速度和载荷的指数需要调整。
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  行波型超声波电动机摩擦材料的寿命预测模型

  曲建俊;田秀;孙凤艳

  . 2011, 47(1): 96-101.

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  针对转子摩擦材料与定子的动态接触过程，提出摩擦材料的磨损是由定子上的波峰一次次包络而产生。借助行波型超声波电动机定子和转子的粘弹性接触模型，推导出法向压力分布和定子与转子相对滑动速度函数，代入Archard经典磨损计算公式，建立了行波型超声波电动机摩擦材料的磨损寿命预测模型。在建模中，利用了行波中位移和时间参数之间的特定关系，分析定子和转子的接触区间大小，并考虑摩擦材料厚度变化。基于所建立的模型，模拟迭代出一种行波型超声波电动机的摩擦材料磨损寿命预测曲线。结果表明，磨损寿命预测曲线与试验结果相一致，证实了预测模型的合理性。
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  摩擦对大型等通道转角压最大挤压载荷的影响

  许晓静;张增雷;王浩;程晓农;潘励;龚心兰;戴凤阳

  . 2011, 47(1): 102-107.

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  采用Deform-3D有限元软件对大型等通道转角压(Equal channel angular pressing, ECAP)进行动态计算仿真模拟，并进行试验研究，重点考察变形体与模具间摩擦因数和模具水平通道扩口直径对挤压载荷的影响。模拟结果表明，剪切摩擦模型适合用于ECAP变形仿真模拟计算，摩擦因数对大型ECAP的最大挤压载荷具有很大影响，随着摩擦因数的增加，最大挤压载荷急剧增加；摩擦因数μ=0.6(近似于铝和钢干摩擦)时的挤压载荷是摩擦因数为0时挤压载荷的5.1倍；增加出口通道扩口端的直径，当μ<0.6时，对最大挤压载荷几乎没有影响，而当μ>0.6时，可以明显降低最大载荷值，但也不是出口通道扩口直径越大其对应的挤压载荷就越小。试验研究表明，大型ECAP必须想办法降低摩擦才能实现批量化生产，试验和仿真的最大挤压载荷吻合。
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  开放式体系结构数控系统实时性的建模与分析

  曹宇男;张辉;叶佩青;王田苗

  . 2011, 47(1): 108-116.

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  给出一个新的用于描述开放式体系结构数控系统(Open architecture computerized numerical control system, OAC)的建模方法——时间转化模型/全时轴实时时态逻辑(Timed transition model/all-time real-time temporal logic, TTM/ATRTTL)。TTM/ATRTTL提供一整套方法用于对OAC系统的硬实时性和反馈特性进行建模并使用该形式化方法在系统层对OAC系统进行建模。分别给出开环OAC，系统级逻辑控制器以及任务间通信和同步机制的TTM模型，并最终给出具有调度机制的闭环OAC系统 TTM模型。该模型为系统验证体系结构的基础。最后，给出系统验证体系结构并用模型验证工具STeP和CAD工具SF2STeP实现之。在系统验证过程中，首先解决STeP中遇到的若干模型验证问题，这些问题包括重写规则，验证规则，状态爆炸问题，以及时间约束限制问题。通过模型验证试验解决OAC系统运行过程中出现的死锁以及系统各模块执行时间约束检验问题。试验结果表明该方法可以有效地对OAC系统进行建模并对系统的实时特性进行验证。
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  中点误差控制宽行加工算法

  陈志同;乐毅;徐汝锋

  . 2011, 47(1): 117-123.

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  现有的几种利用圆环形切削刃刀具实现五轴宽行加工刀轨生成算法在计算曲率突变曲面时存在刀心波动问题，不利于提高加工效率和保证加工质量。通过分析现有宽行加工算法刀位调整过程，认为产生刀心波动的两个理论因素：行宽致波动量和刀轴致波动量，其中行宽致波动量是由于相邻两刀位行宽大小不一致导致的刀心波动量，刀轴致波动量是由于曲面曲率变化导致刀具的旋转自由度变动产生的刀心波动量。虽然存在两者异号相抵的情况，但也存在同号时增大刀心波动的情况。鉴于问题复杂性，从理论上消除行宽致波动量产生的刀心波动出发，提出中点误差控制刀位优化算法，该算法中的刀心波动仅由刀轴致波动量产生。算法以有效特征线段中点定位刀具，以最大加工行宽为目标，对刀具姿态进行优化。编制了计算程序并对某种螺旋桨试件进行试切试验。通过与Sturz算法和多点法(Multi-point method, MPM)结果比较，验证该算法在减小刀心波动、改善刀轨光顺性和提高加工效率方面的有效性。
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  多模糊信息条件下的物料配送路径规划问题研究

  李晋航;黄刚;贾艳

  . 2011, 47(1): 124-131.

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  混流装配线的物料配送是支撑装配线运作的复杂系统。配送准确、及时不仅能够保证生产不断线，还能大大提高生产效率，发挥混流装配的优势。但是配送环节中往往存在工位货物需求量，工位预约到货时间和车辆运输时间不确定等因素，使得传统路径规划模型不能真实地反映现场情况，反而因种种异常导致事倍功半。对不确定因素进行考虑，建立模糊信息条件下的机会约束规划模型，并改进传统混合智能算法去求解模型。算法设计上，采用轮盘赌启发式算法来缩小初始解的搜索范围，在交叉算子中提出用广义海明相似度概念来区分染色体的相似程度，在进化过程中采用双选择双变异流程来加快算法的收敛速度。通过实例证明该算法处理不确定因素的可行性和高效性，并对模糊参数中关键因子的置信度选择不同值进行对比分析，给出选择建议。
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  产品变型主模型的参数标定与容差划分方法

  徐新胜;程鑫;严天宏

  . 2011, 47(1): 132-137.

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  为了提高变型设计结果的有效性，提出对变型设计主模型中的参数进行标定与容差划分的思想。针对参数标定问题，通过构建定制产品相关的质量特性指标及其综合模型，并基于定制产品实例数据得到的关键参数取值区间作为约束条件，运用多目标优化的遗传算法，计算得到使综合指标取值最佳的参数标定值。针对容差划分问题，基于田口式三步设计方法，分析参数变化造成的产品成本损失以及性能偏移，在综合指标允许的范围内，得到参数允许的容差区间。通过参数标定和容差划分，使得基于产品变型设计主模型派生得到的定制产品实例都能满足质量特性指标的需求，从而提高成功派生变型设计实例的比率。最后，通过一个实例对上述原理和方法进行验证。
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  仿生骨支架微观孔结构的构建与评价

  尤飞;姚远;胡庆夕

  . 2011, 47(1): 138-144.

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  在分析人体骨微观孔结构和影响支架性能因素的基础上，提出仿生骨支架微观孔结构的构建与评价方法。基于多约束背包问题模型的结构，以椭球体作为构建微观孔结构负模型的单元体，利用混合遗传算法求解微观孔结构的负模型；并将孔隙率和连通性作为约束条件，以保证仿生骨支架具有生物活性。通过不含微观孔的支架模型与负模型之间的布尔运算，构建含有微观孔结构的仿生骨支架模型。以支架的孔隙率、孔间的连通性、孔分布的均匀性、孔道的扭曲度和支架的比表面积作为评价指标，建立仿生骨支架微观孔结构的评价体系。基于支架微观孔结构的负模型，提出支架的孔隙率、连通性、均匀性、扭曲度和比表面积的计算方法，以实现对仿生骨支架微观孔结构的评价与优化。通过上述方法构建的仿生骨支架具有良好的生物活性、较好的力学性能以及均衡的降解速度。
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  基于方差传递模型的飞机蒙皮拉形工艺稳健设计

  申丽娟;杨军;赵宇

  . 2011, 47(1): 145-151.

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  在蒙皮拉形工艺中，由于诸多不确定因素的存在，传统最优工艺条件下的成形质量存在较大波动。针对该问题，将有限元分析和稳健设计有效结合，提出基于方差传递模型的飞机蒙皮拉形工艺稳健设计方法。分析蒙皮拉形中的主要质量缺陷及关键设计参数，考虑成形过程中设计参数的波动和噪声因子；基于有限元分析和响应面法给出蒙皮拉形工艺的质量缺陷指标(响应)与设计参数及噪声因子的函数关系式；依据设计参数的方差、噪声因子的方差与响应方差的传递关系，获得响应均值与方差的估计；以最小化均方误差为稳健优化准则，结合理想点法进行多目标优化，实现参数的稳健设计。以某蒙皮零件的拉形工艺为例对提出的方法进行验证。结果表明，与传统的优化设计相比，该方法可以有效减少蒙皮拉形工艺的质量波动，提高工艺稳健性。
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  印制电路板组装工艺规划与调度集成建模及优化方法

  杜轩;李宗斌

  . 2011, 47(1): 152-160.

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  针对印制电路板(Printed circuit board, PCB)组装工艺与调度集成优化问题，建立集成的优化数学模型，提出将多色集合(Polychromatic set, PS)与遗传算法(Genetic algorithm, GA)相结合的新的优化方法。利用多色集合的逻辑围道矩阵和数值围道矩阵建立集成优化问题的约束模型。将约束模型与GA的遗传编码、遗传操作和适应度值计算等结合，保证GA始终在有效的解空间中进行搜索。不仅能提高遗传搜索的效率，还可以通过约束模型的修改，动态描述设备故障和PCB组装任务变化等不确定因素的影响，使得算法具有良好的适应性。实例计算结果表明，该方法能高效地实现PCB组装工艺规划与调度的集成优化，缩短PCB组装完工时间，减少交货期延迟，平衡设备的工作负荷。
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  仿生光学复眼设计及其制造技术研究新进展

  陈明君;刘业胜;李子昂;褚鑫

  . 2011, 47(1): 161-168.

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  仿生光学复眼具有体积小、重量轻、视场大、灵敏度高、可测速等优点，在国防尖端装备及民用工业中有着广泛的应用前景，因而引起国内外学者的广泛关注。简要分析昆虫复眼的特征原理，归纳仿生光学复眼的结构、功能及其分类；详细阐述国内外学者在仿生光学复眼优化设计和制造技术方面取得的最新研究成果，并通过对仿生光学复眼成像试验结果的综合分析与讨论，得出仿生光学复眼在采用微透镜阵列进行设计存在的缺陷以及采取特种加工方法制造等加工工艺存在的不足；论述仿生光学复眼采用截面六边形高次曲面进行设计的优点以及采取超精密加工方法制造存在的优势，给出研制过程中对其曲面进行造型与加工的新思路，可为光学复眼的进一步研究提供有益参考。
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  闭式整体构件组合电加工关键技术研究

  赵建社;刘辰;吴锐;王军;徐家文

  . 2011, 47(1): 169-176.

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  针对包含众多复杂气流通道且由难切削材料制成的封闭式整体构件这一世界性制造难题，对数控电解/数控电火花组合电加工技术进行研究。以几种典型闭式整体构件试制加工为例，论述其总体工艺方案和主要关键技术，包括基于数字化技术的工装夹具、电极及其运动轨迹的设计、加工过程的计算机仿真、叶间流道加工区域划分、工序间加工余量及工艺参数的合理安排等。结合关键闭式整体构件制造技术攻关，通过工艺试验对加工方案进行验证、改进，并试制加工合格的闭式整体构件，解决能加工的问题，相对于单独采用数控电火花加工可提高加工效率40%以上，且能有效降低电极损耗，随着生产批量增大和数控电解加工工艺试验的深入开展，综合加工效率还有较大提升空间。目前已经在新型航空航天发动机、先进透平机械产品的研制中获得成功应用，促进封闭式整体构件制造技术的发展。
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  钻头磨损检测与剩余寿命评估

  敖银辉;汪宝生

  . 2011, 47(1): 177-181.

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  对钻头的磨损程度进行实时检测有助于对钻削加工过程实施预防性维护，提醒及时换刀。针对自动化生产中的刀具监测问题，给出一个基于主轴电流检测的钻头磨损状态分析和剩余寿命预测的应用策略。通过主轴电流传感器采样加工过程的电流信号，使用一个滑动窗口从连续采样数据中得到真实加工段数据，采用小波包分解的方法进行特征提取。基于Fisher标准筛选出最能表达磨损过程的若干特征。最后利用逻辑回归法和自回归滑动平均模型相结合的方法评估当前钻削加工的可靠性，预测钻头的剩余寿命。试验证明此方法的有效性，可为换刀决策提供依据。
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  基于真实刀刃轨迹的立铣刀切削厚度模型

  闫雪;陶华;蔡晋;李海滨

  . 2011, 47(1): 182-186.

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  瞬时切削厚度是铣削加工建模研究的重要参数之一。通过分析刀刃切削轨迹，可以得到准确的瞬时切削厚度，但需要求解复杂的超越方程。通常对切削刀刃轨迹进行不同程度的简化来求解近似的瞬时切削厚度。为得到准确的瞬时切削厚度，提出一种新的切削厚度计算模型。基于立铣刀真实切削刀刃轨迹，对近似的切削厚度模型进行补偿，得到较传统计算方法更为准确的结果，计算过程也更为简单。通过切削力试验验证，该模型可以得到更好的动态切削力预测结果。
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  基于热力耦合模型的切削加工残余应力的模拟及试验研究

  孙雅洲;刘海涛;卢泽生

  . 2011, 47(1): 187-193.

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  航空精密薄壁零件具有复杂的型腔结构，切削加工残余应力是薄壁零件精度稳定性的重要影响因素，因此必须对切削加工残余应力进行研究。根据热—弹塑性有限元理论，建立切削加工三维有限元模型，对航空铝合金材料Al2A12进行切削加工非线性弹塑性有限元模拟分析，对切削加工表面残余应力进行预测和计算。通过有限元分析，得到不同切削参数、刀具参数条件下的已加工表面残余应力的模拟结果，并对结果进行比较分析，得到各个因素对工件已加工表面残余应力的基本影响规律；进行不同加工工序条件下的切削加工残余应力的有限元模拟，在加工表面已有一次切削加工残余应力分布的情况下，进行二次切削加工有限元模拟，得到二次切削加工对工件已加工表面残余应力的影响规律；并且进行不同切削参数对残余应力影响的试验研究，验证有限元模型的正确性。