机械工程学报

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张耀军;张玉茹

. 2011, 47(19): 1-7.

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柔索驱动并联机构奇异的本质是部分柔索作用在操作末端的力旋量失效，基于此，将柔索对操作末端的作用定义为线矢量，利用Grassmann线几何方法对这些线矢量之间的线性相关性进行判断，从而可以判定柔索驱动并联机构是否处于奇异的位形，并得出平面柔索驱动机构在无奇异设计时必须要满足的几何条件。利用此线几何方法对几类机构的奇异进行判定，并根据平面无奇异的几何条件给出两种无奇异机构。对发生奇异的机构通过改变机构的尺寸或增加部分柔索等方法对机构进行改进，从而避免了机构的奇异。利用雅可比矩阵数值方法对机构改进前后的奇异性进行分析，结果表明改进后机构有效地消除了机构原有的奇异，也说明线几何方法分析柔索驱动并联机构奇异问题的适用性。

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基于Assur杆组元素的平面机构的拓扑描述

李树军;戴建生

. 2011, 47(19): 8-13.

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通常邻接矩阵仅描述机构中构件间连接关系，不能直接对基于Assur结构组成理论的杆组及其连接关系进行描述及变换。基于此，将杆组作为基本元素，替代邻接矩阵中的单一构件元素，构造一种基于Assur杆组元素的机构结构拓扑矩阵——杆组邻接矩阵。该矩阵对角线元素由代表主动件、机架和Asuur杆组和/或扩展Assur杆组三种基本元素组成，非对角线元素代表各基本元素间的连接关系及运动副的类型，清晰地描述了基于Assur结构理论的平面机构的结构组成。Assur杆组元素用于普通平面机构的拓扑描述，扩展Assur杆组元素用于变胞机构的拓扑描述。该矩阵为应用Assur结构组成理论系统的进行结构综合，特别是计算机辅助结构综合和分析提供了新的途径。实例验证了该矩阵的有效性和实用性。

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一种基于SUKF的广义行为环境建模及在远程AUV推进系统的应用研究

程大军;刘开周

. 2011, 47(19): 14-21.

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针对自主水下机器人对广义行为环境自适应能力差的问题，给出基于平方根无色卡尔曼滤波的广义行为环境建模方法。在广义行为环境的离线参考模型中，有一些参数是时变的、是无法事先预知的，必须通过传感器探测的信息进行实时估计和预测。采用平方根无色卡尔曼滤波算法，根据在线传感器信息以及离线参考模型，实时地估计出广义行为环境的状态和参数。主要研究自主水下机器人自身行为环境建模，以远程水下自主机器人的推进系统为例，构建一种推进器效率损失因子的故障模型结构，应用平方根无色卡尔曼滤波对水下自主机器人的状态和推进器故障参数进行在线联合估计。利用远程自主水下机器人的数学模型进行仿真验证，试验结果表明了算法的有效性，并对影响平方根无色卡尔曼滤波算法估计性能的因素进行了分析。

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球面2-DOF冗余驱动并联机器人静力学全解

李永泉;张立杰;郭菲;郭志民

. 2011, 47(19): 22-29.

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以球面2-DOF冗余驱动并联机器人为研究对象，在考虑构件弹性的情况下，采用传统的拆杆法建立机构的静力学平衡方程，利用积分法求出各杆件变形，再运用小变形叠加原理建立机构的变形补充协调方程，共得到42个方程，但该机构为冗余机构，共有43个未知数，为此采用输入力优化方法，得到该机构静力学全解。通过数值算例，绘制输出轴在外载荷作用下沿给定轨迹的受力图。研究为该机构在工程中的结构设计与应用提供了静力学理论基础。

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胸鳍摆动推进模式仿生鱼研究进展

蔡月日;毕树生

. 2011, 47(19): 30-37.

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胸鳍摆动推进模式鱼类兼具高机动性、高效率和较高运动速度等优势特征，以此种鱼类为自然原型构建仿生机器鱼成为水下机器人研究领域的一个热点问题。通过对牛鼻鲼生物学研究成果的总结和实地观测分析，得出胸鳍摆动推进模式鱼类的典型身体结构特征和运动变形规律。系统总结胸鳍摆动推进模式仿生鱼研究领域中摆动胸鳍功能单元理论和试验研究情况以及仿生鱼样机构建的国内外研究现状。着重介绍研究小组在胸鳍摆动推进仿生鱼研究中所取得的阶段性成果，并在游动速度方面与本领域内的其他样机进行对比。通过对当前胸鳍摆动推进仿生鱼研究成果进行分析，得出现有仿生样机与自然原型存在差距的主要原因。随着研究的不断深入，胸鳍摆动推进仿生鱼样机性能与自然原型之间的差距必将逐渐缩小，实际应用前景广阔。

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基于形状变化的冗余机械手可操作性分析

张彤晓;程顺足;见浪護;保仓理美;宋薇;郭西进

. 2011, 47(19): 38-48.

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受冗余机械手的可操作性理论和可操作性椭圆的启发，提出形状变化可操作性理论和形状变化可操作性椭圆。可操作性表示了冗余机械手在形状给定的前提下，它的每一个关节产生速度的性能；形状变化可操作性表示了当冗余机械手的手臂末端被给定任务时，其余中间关节产生速度的性能，即是形状变化性能，手臂末端执行给定的任务，如轨道追踪，因此不具备形状变化可操作性。对可操作性椭圆和形状变化可操作性椭圆进行比较和分析。通过对七关节机械手在二维平面内的轨道追踪和障碍物回避的实例分析、以及对三维空间内的不同姿势(即不同形状)下的七关节机械手所对应的不同形状变化可操作性椭圆的比较分析，能够认识到形状变化可操作性理论的提出对于评估和设计冗余机械手的结构和形状有着重要的实际意义。

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基于约束图谱旋量分析方法的调平机构约束设计

王大志;何凯;杜如虚

. 2011, 47(19): 49-58.

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约束图谱分析方法从自由度和约束的视角处理机械设计问题，由于自由度和约束概念的一般性，因而该方法对机械设计问题具有广泛的指导意义。从刚性机构及机械接口通用设计方法角度，将旋量理论应用于约束图谱分析方法研究，采用纯力旋量表示点接触约束，采用运动旋量表示自由度，给出约束图谱分析几何概念的旋量描述；基于互易旋量，提出自由度超平面的概念，用以描述点接触约束的单向性，给出并联机构自由度分析及串联机构约束分析方法；在此基础上，提出自由度线等价原则及自由度约束互补原则的代数基础，由此形成集成几何概念的约束图谱旋量分析方法。以光刻机调平机构为例开展应用研究，指出常用2-SPS&1-SP调平机构欠约束和欠确定运动问题，进而提出1-PSV&1-PSE&1-S调平机构，介绍约束图谱旋量分析方法在机构约束设计问题中的应用。

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行星齿轮箱故障诊断技术的研究进展

雷亚国;何正嘉;林京;韩冬;孔德同

. 2011, 47(19): 59-67.

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行星齿轮箱广泛用于风力发电、直升机、工程机械等大型复杂机械装备中，低速重载的恶劣工作环境经常导致其太阳轮、行星轮、行星架等关键部件出现严重磨损或疲劳裂纹等故障。然而，现有的中心轴固定的传统齿轮箱故障诊断理论与技术不能有效解决行星齿轮箱诊断中所面临的诸多棘手问题，例如行星齿轮箱中多模式混淆和振动传输路径复杂导致故障响应微弱、载荷大范围瞬时波动引起振动的强烈非平稳性、多对齿轮啮合的振动相互耦合造成振动明显的非线性、低频特征频率成分噪声污染严重等。阐述行星齿轮箱故障诊断的特点与难点；从动力学建模和动态信号处理两方面，综述和分析行星齿轮箱故障诊断的国内外研究进展；指出当前研究中存在的关键问题；讨论解决这些关键问题的途径。

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基于Laplace变换的瞬态声场质点振速重建方法

张小正;毕传兴;张永斌;徐亮

. 2011, 47(19): 68-73.

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在瞬态声场质点振速的重建过程中，基于快速傅里叶变换(Fast Fourier transform, FFT)的重建公式在零频处存在奇异性，为此提出基于Laplace变换的瞬态声场质点振速重建方法。由于该方法重建公式中的分母为复数，而该复数的实部是一个不为零的常数，因此当频率为零时，分母并不为零，从而可从根本上解决零频处的奇异性问题。以固定在无限大障板上的圆形活塞为数值仿真对象，分别运用上述两种方法对活塞表面的法向质点振速进行重建。重建结果表明当质点振速信号在零频处的能量占信号总能量的比例较小时，运用基于FFT的方法进行重建可获得较满意的重建结果；但当质点振速信号在零频处的能量占信号总能量的比例较大时，运用基于FFT的方法进行重建会产生较大的重建误差，而由于基于Laplace变换的方法解决了零频处的奇异性问题，因此运用该方法进行重建可获得较好的重建结果。

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基于小波包—坐标变换的滚动轴承故障特征增强方法

李宏坤;赵长生;周帅;郭义杰

. 2011, 47(19): 74-80.

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滚动轴承早期故障特征信号微弱且易受正常成分干扰，因此不易准确识别滚动轴承的早期故障。对含有微弱故障的滚动轴承信号进行小波包分解，通过对小波包分解得到的各子带进行研究，提出一种基于小波包—坐标变换(Wavelet packet-coordinate transformation, WP-CT)的故障特征增强方法。考虑到各频带均包含不同程度的故障信息，将小波包分解后的所有子带进行主分量分析(Principal component analysis, PCA)或独立分量分析(Independent component analysis, ICA)坐标变换，进而重构信号以进行滚动轴承故障识别。此方法能够削弱原始信号中正常成分带来的干扰，突出故障冲击成分，充分挖掘所有子带隐含的故障信息，从而提升故障识别能力。为证明此方法的有效性，采用仿真信号和工程实际信号验证分析，相比传统方法，基于小波包—坐标变换的新方法能够突出故障微弱特征，有利于滚动轴承早期状态识别和诊断技术的发展。

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基于混沌与模糊聚类的机械故障自动识别

张淑清;张金敏;赵玉春;张立国;邢艳杰

. 2011, 47(19): 81-85.

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针对大型设备旋转部件故障模式复杂难以识别的特点，给出一种基于混沌与模糊最大似然估计(Fuzzy maximum likelihood estimates, FMLE)聚类相结合的机械故障自动识别方法。利用混沌振子在非平衡相变对小信号非常敏感，而对噪声和高频信号具有强免疫力的特点，可检测出微弱的周期故障特征信号的频率信息，并将其作为故障特征矢量输入模糊聚类分类器进行聚类分析。同时针对传统的模糊C均值(Fuzzy center means, FCM)聚类算法只适用于球形或者类球形数集分布的缺陷，将基于最大似然估计的距离测度引入故障特征聚类中，实现对不同形状、大小和密度的故障数据集模糊聚类，达到对机械故障自动识别的效果。试验及工程实例结果证明了方法的有效性，同时证明FMLE聚类具有更好的聚类效果。

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抑制船舶非线性横摇的主动陀螺减摇装置

陆建辉;陈少楠

. 2011, 47(19): 86-90.

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考虑船舶在横浪中运动恢复力矩、阻尼力矩的非线性，建立船舶在不规则波浪中单自由度非线性横摇运动方程，提出一种基于控制力矩陀螺的船舶横摇抑制装置，研究船舶和减摇装置系统非线性动力学性质，设计变增益控制律控制陀螺减摇装置的进动，以产生期望的控制力矩，达到有效抑制船舶横摇的目的。以某船为研究对象，以随机横浪激励为干扰输入，研究所设计的减摇装置在不同海况下的横摇抑制效果，在有义波高分别为1 m和4 m时，横摇减摇率分别达到83.64%和79.04%。仿真结果表明，所设计的减摇装置能有效抑制船舶非线性横摇。

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新型结晶器非正弦振动系统弹性振动响应的研究

张立平;汪建晓;卢清华;李宪奎;李晓丹

. 2011, 47(19): 91-96.

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针对开发的逆平行四连杆驱动的串接式全板簧结晶器非正弦振动系统，利用集中参数法建立该系统扭振与线振相耦合的动力学模型，并推导其运动微分方程。采用谐波平衡法求出系统的弹性振动响应，时域分析结果表明，在某些工作频率下结晶器运动规律产生畸变，系统发生剧烈弹性振动。频域方面，由FFT分析得出系统发生共振是结晶器运动规律产生畸变的原因，其本质是弹性振动响应的频谱中谐波明显增多，谐波幅值大幅增加。在此基础上分析系统各类激励对弹性振动的影响，结果表明，具有多频性的内激励是系统共振的决定因素，决定了共振的频率，而外激励只影响共振峰值的大小。这些结论为该振动系统的进一步应用及结晶器非正弦振动系统的平稳性研究提供了理论依据。

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基于特性关联网络模型的机械产品工程更改传播路径搜索方法

杨帆;唐晓青;段桂江

. 2011, 47(19): 97-106.

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产品开发过程中的工程更改是不可避免的，工程更改的传播会导致开发过程复杂性增加、成本和风险增大。更改传播路径的研究将支持工程更改的决策和方案的优选，降低设计风险和成本。在梳理机械产品工程更改传播基本过程的基础上，分析工程更改与产品特性间的关系，确立基于特性关联网络模型实现更改传播路径搜索的研究路线；提出由更改影响传播路径搜索算法、更改路由路径搜索算法、可行路径方案评价和优选算法三部分组成的路径搜索方法。构建基于特性更改影响域分析的更改影响传播路径搜索算法；实现基于不同选择策略下可行路由分支选择的更改路由路径搜索；并依据更改传播范围、更改影响、更改代价等属性进行路径方案的评价和优选。通过离合器工程更改实例验证该方法的可行性。

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双层滚动轴承热学特性研究

郑衍通;徐龙祥

. 2011, 47(19): 107-115.

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磁悬浮轴承系统通常采用滚动轴承作为保护轴承。基于传热学、滚动轴承摩擦学以及转子动力学等理论，建立一种用两个滚动轴承组成的双层保护轴承(Double-decker auxiliary bearing, DDAB)的热学模型，通过建立热传递方程，计算轴承的摩擦热和温度分布，研究DDAB的热学特性。研究内容如下：建立双层滚动轴承(Double-decker rolling bearing, DDRB)的热传递模型，推导热传递阻抗和热传递方程，计算DDRB在普通运转条件下达到热平衡时的温度分布；研究不同结构、载荷、转速、润滑剂粘度、材料属性等参数对轴承温升的影响，并对比其与普通轴承在相同工况下的热学特性；建立试验台，实际测量轴承的温升，研究不同结构形式和润滑参数条件对于轴承热学特性的影响，探讨可以降低发热的主要措施。研究结果表明： DDRB的径向载荷和内圈转速直接影响轴承摩擦力矩的大小进而影响轴承的发热，在相同工况下DDRB比普通滚动轴承的内圈温升要小5%～20%，外圈温升要小10%～30%；结构、润滑剂粘度、材料的热学性能对轴承内外圈温度分布影响较大，润滑剂的填装量在轴承空间的1/3，采用Z形结构、铝制中圈、陶瓷滚动体等可以使轴承在高速运转下获得较好的热学特性和较低的温升。

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双材料结构非概率可靠性拓扑优化设计

罗阳军;王彦飞;岳珠峰

. 2011, 47(19): 116-122.

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利用凸模型描述和非概率可靠性的量化定义，研究存在材料属性、几何及荷载不确定性的双材料结构拓扑优化问题。基于扩展的相对密度惩罚方法，建立优化模型为给定材料体积约束下，同时满足可靠性要求的连续型极小极大优化问题，以寻找两种不同实心材料的最优联合材料分布布局。采用序列近似规划策略，结合不确定参数直接迭代公式和移动渐近线方法来求解该极小极大优化问题。该方法可把原问题转化为一系列近似的确定性优化问题，从而极大减少了计算量。数值研究表明，存在的不确定性可能对双材料结构的最优联合布局产生较大影响，优化模型和数值算法为双材料结构拓扑设计提供了一个有效途径。

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抛物面索网天线的最佳型面设计方法

杨东武;尤国强;保宏

. 2011, 47(19): 123-128.

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在太空无重力工作环境下，星载索网天线反射面由张紧的网格平面拼合而成。为尽可能降低天线索网型面的原理误差，提出一种新的索网型面生成方法。方法要求抛物面索网天线型面在天线光学口径面上的投影为正三角形网格，索网反射面的型面结点均取在与理想抛物面同轴且等焦距的某映射抛物面上，投影正三角形的边长由天线反射面的焦距及型面设计的原理误差要求确定，映射抛物面的具体位置由投影正三角的边长及反射面的焦距确定。以空间任意三角形与抛物面之间的轴向方均根误差计算公式的推导为基础，讨论在天线光学口径面上投影面积为定值的空间三角形与抛物面之间轴向方均根误差取得极小值的条件，得出抛物面索网天线型面在天线光学口径面上投影为正三角形网格时原理误差最小的结论。索网型面设计的算例结果表明所提方法有效、实用。

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一种多学科系统不确定性分析方法——协同不确定性分析法的改进

孟德彪;黄洪钟;许焕卫;张小玲;张旭东

. 2011, 47(19): 129-135.

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多学科耦合环境中，不确定性分析对于整个工程系统的设计优化过程具有非常重要的影响。多学科系统不确定性分析方法中的协同不确定性分析法(Collaborative uncertainty analysis, CUA)对于系统输出方差的求解存在计算精度较低，计算效率不高的缺点。在分析导致上述缺点的原因的基础上，提出一种改进的协同不确定性分析法(Modified collaborative uncertainty analysis, MCUA)。该方法的基本思想是将原协同不确定性分析法中分布式并行的优化体系与以泰勒近似和灵敏度分析为基础对耦合变量和系统输出的方差进行估算的方法相结合，对系统输出的均值与方差进行估算，并经过二次优化获得系统的稳健最优设计方案。算例结果表明，采用改进的协同不确定性分析法计算得到的系统输出方差相比原方法具有更高的精度，是分析多学科系统中不确定性传播的有效方法。

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流形网格曲面上测地B样条插值

刘斌;黄常标;林俊义;江开勇

. 2011, 47(19): 136-142.

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针对现有曲面上自由曲线设计方法的不足，提出一种插值于流形网格曲面上给定点列的测地B样条曲线生成方法。用流形网格曲面上两点间的最短测地线代替欧氏空间中的两点间直线，将欧氏空间中的德布尔算法拓展到曲面空间，得到流形网格曲面上的测地B样条表示形式。对于给定的约束于网格曲面上的点列，基于欧氏空间中的B样条插值理论，反算出其控制顶点，将这些控制顶点投影到网格曲面上，作为待求曲线的初始控制顶点，生成初始的测地B样条曲线。为使曲线尽可能逼近于型值点，提出反向误差补偿策略，通过简单迭代求取约束于网格曲面上的控制顶点。根据曲线的凸包性，将曲线所在测地凸包区域与整体网格曲面虚拟分割，使插值测地B样条曲线的计算量仅与曲线所在测地凸包区域内的网格顶点数有关，而与整体网格大小无关，从而大大减少计算量。试验结果表明，所介绍方法健壮、有效，能满足曲面上曲线的交互设计要求。

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对数修形圆锥滚子的弹流润滑分析

陈芳华;汪久根;张根源

. 2011, 47(19): 143-148.

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考虑接触体表面的弹性变形效应与润滑剂的压粘效应，建立圆锥滚子轴承的弹性流体动力润滑模型；并进行了完全数值解分析，得到了流体动压力分布、油膜形状与表面层内Mises应力分布。分析了对数修形圆锥滚子的弹流润滑特性。结果表明，直母线的圆锥滚子的弹流压力分布在滚子两端存在压力峰，并在滚子表层有应力集中现象；而对数母线的滚子在两端区域没有很高的压力峰和应力集中。滚子大端的流体动压力较高，而滚子的小端压力较低；在滚子的两端区域存在较小的油膜厚度，而且滚子小端的油膜厚度更薄；对数修形的圆锥滚子的最小油膜厚度增大，而中心油膜厚度减小；总体上对数修形滚子的弹流润滑状态得到改善。

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微细切削加工用微主轴的性能要求及其研究现状

周志雄;李伟;宋铁军;黄向明

. 2011, 47(19): 149-157.

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近年来航空航天、国防、微电子、现代医学和生物工程等行业对精密/超精密三维微小零件的需求日益迫切。微细切削加工技术由于不仅可以实现多种材料复杂形状三维微小零件的加工，而且工艺设备体积小、能耗低，所以越来越受到世界各国的广泛关注。微主轴作为微机床的核心功能部件，直接决定了微机床的性能及微细切削加工技术的发展和应用。因此有必要对微主轴的性能要求及其研究现状进行系统分析和深入总结。系统分析微细切削加工用微主轴在切削力、转矩、回转速度、回转精度等性能方面的具体要求；全面评述微主轴在结构设计、高速动力源、高速精密支承轴承、刀具夹持、控制补偿等几个关键技术方面的研究现状；对比研究现状与性能要求，详细指出现有微主轴存在着转速达不到要求、高转速下刀具的跳动大、负载特性差等几个主要问题，并针对性地提出比较可行的改进措施；同时对微主轴的发展趋势进行预测和展望。

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五轴联动刀轴矢量平面插补算法

樊留群;齐党进;沈斌;朱志浩

. 2011, 47(19): 158-162.

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大多数数控系统仍默认以旋转轴角度线性插补插补方式进行铣削加工，实际刀轴矢量偏离理论刀轴矢量位置，产生极大的非线性误差。在五轴联动数控加工中心圆周铣削倾斜面时，表现为实际刀轴矢量偏离待加工平面，造成过切或欠切误差。而且，机床类型不同，铣削的误差表现形式也不同。经研究表明，此非线性误差完全来源于旋转轴角度的线性插补方式。从研究分析运动学坐标转换开始，从理论上研究旋转轴角度线性插补的原理和产生非线性加工误差的根源，提出刀轴矢量平面插补具体算法，并针对CA型双摆头类型机床进行仿真验证，新算法从根本上解决了该问题。

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展成式电化学机械光整加工圆柱齿轮的齿面质量与精度特性

庞桂兵;阿达依&#;谢尔亚孜旦;徐文骥;周锦进

. 2011, 47(19): 163-167.

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齿轮是机械制造业中的核心传动元件之一。在齿轮材料的力学性能类似条件下，优良的齿面质量和精度特性可显著提高齿轮使用性能和寿命。对齿轮进行精加工和光整加工是提高齿轮精度和齿面质量的主要手段。电化学机械光整加工(Electrochemical mechanical finishing, ECMF)具有很高的整平效率和整平能力，将电化学机械光整加工技术用于圆柱齿轮加工，对解决齿轮精度和齿面质量问题具有重要意义。提出齿轮ECMF的展成式实现方式，试验研究工艺参数对齿面粗糙度的影响规律，展成式电化学机械光整加工对齿轮齿形、齿间和齿向精度的影响规律。研究结果表明，圆柱齿轮展成式电化学机械光整加工可将齿面粗糙度Ra值从大于1.0 μm降至小于0.1 μm，与加工前指标相比，齿面形貌特性得到改善，齿间精度提高2级，齿形和齿向精度也得到提高。

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基于学习的2x/y直线进给轴圆轮廓误差精密补偿方法

林献坤;李燕军;袁博

. 2011, 47(19): 168-173.

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为了提高龙门2x/y直线进给轴联动的圆轮廓精度，对进给轴联动圆轮廓误差的测量、评价和补偿方法进行研究。分析直线电动机驱动的进给轴联动过程存在圆轮廓偏差的原因及其补偿的复杂性，给出一种基于学习的联动轴圆轮廓误差在线精密补偿方法，此方法通过双光束激光干涉仪动态精密测量x/y联动轴的实时坐标值，应用最小二乘圆方法评价确定理想圆，接着通过与理想圆轴坐标位置的比较，计算得到轴向偏差学习样本，建立基于最小二乘支持矢量回归机(Least square support vector regression, LS-SVR)方法的轴向偏差离线识别模型，通过模型的在线回归计算确定联动进给过程的偏差补偿量，给出补偿量控制输出策略与补偿系统构建方案，在自构建的直线进给轴平台上进行在线补偿试验。结果表明应用该方法对2x/y直线进给轴联动的轴向偏差进行在线补偿，可使圆轮廓精度提高68.7%。

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五轴加工奇异区域内的刀具路径优化

王峰;林浒;刘峰;郑飂默;郭晓鹤

. 2011, 47(19): 174-180.

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针对五轴加工在奇异区域内由于旋转轴运动的剧烈变化导致非线性误差过大并对工件、刀具和机床部件造成损害等问题，给出一种奇异区域内加工路径的优化方法。以AC双转台五轴联动数控机床为研究对象，在反向运动学变化中根据正弦、余弦三角函数的周期性对C轴转角进行初次优化；按照加工是否通过奇异点两种情况，采用设定奇异点处的C角值或者修改奇异点附近的刀轴方向两种方法，进一步降低C轴过大转角；以当前加工区间的非线性误差是否超过允许值为判断条件，对仍然不满足精度要求的区间进行递归插值处理。仿真试验和实际加工结果表明，与单纯采用线性插值方法相比，该方法在提高奇异区域内加工精度的同时，有效减少新插入点的数量，从而尽量降低加工速度的损失。

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带摆动机构的多线切割机控制系统研制

彭思齐;戴瑜兴;蒋近

. 2011, 47(19): 181-186.

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针对传统多线切割机只能手动绕线和切片过程中LED基材受力不均的局限性，用摆动机构替换原固定结构，增加自动绕线功能，提高了切片质量和效率以及金刚石线的利用率。分析机器改进之后的机械结构和工作原理，重点研究系统自动绕线和多电动机高速同步运行的两个难点问题。结合模糊控制和迭代学习控制的优点，给出带摆动机构的多线切割机线速度同步控制的模糊迭代学习控制策略，克服单一模糊控制的稳态误差，得到较好的控制效果。设计自动绕线的误差控制方案，当金刚石线没有嵌入槽内而绕在槽壁上时，该控制方案能迅速动作使金刚石线入槽。试验结果表明，系统自动绕线速度快，精度高，同步控制性能好。

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圆环面刀具五坐标数控加工旋转切触刀位算法

樊文刚;李建勇;蔡永林

. 2011, 47(19): 187-192.

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针对圆环面刀具加工开阔自由凹曲面，提出一种新的五坐标旋转切触刀位算法。算法来自于传统多点切触加工的逆向思考，首先确定刀具在工件曲面等距面上局部坐标系中的初始位置，然后优化调整刀具的后跟角和侧偏角，使刀具表面和工件曲面在不发生局部过切的前提下在最小主曲率方向两侧实现两点切触。与传统的多点刀位算法根据两个切触点来计算刀位不同，旋转切触刀位算法通过刀具的后跟角和侧偏角来确定最优刀位，而刀具表面和工件曲面之间的两个切触点则不需要求出。实例计算和加工仿真表明，旋转切触刀位算法不仅能够有效地产生无局部过切的多点刀位，从而不需要额外的局部过切检测及修正过程，而且在相同的加工误差下其产生的加工带宽约为UG算法的两倍，加工效率得到明显提高。

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圆柱齿轮剐齿技术

李佳;陈新春;张鸿源

. 2011, 47(19): 193-198.

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为满足航空、航天、汽车、风能等行业发展对特殊结构齿轮的需要，针对现有齿轮加工方法无法完成非贯通、无退刀槽内斜齿加工的问题，提出一种全新概念的齿轮加工方法——剐齿。从齿轮切削加工的实现、切屑的形成、切屑的排出等角度出发，给出剐齿概念和剐齿加工的特点。依据相错轴螺旋齿圆柱齿轮啮合原理，解释剐齿加工原理。根据剐齿原理，确定剐齿加工所需运动，并推导各个运动之间的关系，建立剐齿加工运动模型。应用微分几何知识，推导切削点处的相对运动速度，分析相对运动速度的影响因素，证明剐齿切削实现的可行性。利用自行设计的数控剐齿机床和刀具进行加工验证。最后给出结论，提出需要进一步展开的研究工作。

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2011年, 第47卷, 第19期　
刊出日期：2011-10-05

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