机械工程学报

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李杨民;汤晖;徐青松;贠远

. 2011, 47(23): 1-13.

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近年来，生物医学得到了迅猛发展，研究领域多涉及到微纳米操作。手动操作存在工作效率低，成功率低等缺陷。因此，由生物医学与微操作机器人结合而产生的生物微操作机器人已成为全世界范围内的研究热点。基于此，通过对当前国内外生物微操作机器人的研究现状、实际应用等方面进行分析，总结出生物微操作机器人在视觉伺服控制、驱动器、执行机构、微操作控制策略、几何标定、传感器融合等方面存在的不足，并提出改进意见，以期对该领域未来的创新设计以及发展研究提供一定的参考及指导作用。

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基于键合图理论的三轴差速机构的差动特性

唐德威;李庆凯;姜生元;邓宗全

. 2011, 47(23): 14-19.

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为解决轮式管道机器人通过弯管时产生的运动干涉及传动部件的磨损等问题，将三轴差速机构应用于轮式管道机器人中，三轴差速机构可根据管道对各驱动轮所产生的力矩之间的关系调节其输出转速，实现机器人在弯管中的自主差动运行。将键合图理论应用到三轴差速机构差动特性的分析中，利用绝对速度法建立三轴差速机构的增广键合图模型，并根据一定的规则推导相应的状态方程。针对三轴差速机构三个输出轴的输出不等效现象，由状态方程得出三个输出轴传动路线等效的条件，并进行相应的等效处理。根据建立的状态方程，对三轴差速机构进行不同工况下的仿真计算，计算结果表明三轴差速机构可以根据外作用力的大小关系进行差动输出。

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基于啮合相位分析的盾构机减速器多级行星齿轮传动动力学特性

秦大同;肖正明;王建宏

. 2011, 47(23): 20-29.

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基于齿轮啮合理论和Lagrange方程，运用集中参数法建立多级行星齿轮系统的扭转动力学模型。采用梯形波表示啮合刚度的时变特性，分析行星齿轮啮合过程中的相位关系，计算盾构机减速器三级行星齿轮不同啮合位置的扭转振动结构频率。针对齿轮啮合误差特点，采用轴频和齿频叠加的谐波函数表示行星齿轮传动误差，考虑受啮合相位关系影响的行星齿轮系统时变刚度，系统分析多级行星齿轮传动的内部激励特征。基于某施工标段的统计负载，考虑内外激励，求解三级行星齿轮系统的动态响应，并对齿轮振动频谱特性进行分析。通过计算减速器不同转速下的系统构件动态响应，研究齿轮振动与盾构机减速器输入转速的关系，为盾构机驱动系统运行工况的选择提供了依据。

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输电线路除冰机器人关键技术综述

王耀南;魏书宁;印峰;杨易旻;谭磊;曹文明

. 2011, 47(23): 30-38.

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输电线路覆冰严重危害到电网的安全稳定运行，与传统除冰方法相比，采用机器人除冰在能耗、成本及安全性等方面具有优势。作为一个新兴的研究领域，国内外对除冰机器人的研究尚处在起步阶段，并没有成熟的技术可借鉴，因此有必要对现有研究成果进行系统分析和深入总结。回顾国内外高压输电线路除冰机器人的研究和应用现状，详细探讨了除冰机器人复杂柔性结构输电线缆上的高可靠性运动机构设计；复杂非结构化环境下的机器人自主行为控制与导航；无损伤高效除冰机构；野外大范围长时间工作的持续动力供给；远距离强电磁干扰条件下的机器人远程通信、监测和遥操作；恶劣工作环境中的本体特殊保护机制等关键技术问题。给出除冰机器人下一阶段研究方向的建议。

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空间刚柔耦合并联机构系统的频率特性分析

刘善增;朱真才;余跃庆;刘初升;张连杰

. 2011, 47(23): 39-48.

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对空间刚柔耦合并联机构系统的固有频率特性进行分析。建立一种空间有限元梁单元新模型，基于有限元法和Lagrange方程导出有限元梁单元的运动微分方程。通过分析动平台运动参量与运动支链间的运动关系，得到刚柔耦合并联机构系统的运动学约束条件，并由Newton-Euler方程得到系统动平台的动力学模型。根据系统的运动学约束条件和动平台的动力学模型，经过各个单元运动微分方程的有机组装，导出刚柔耦合并联机构系统的整体动力学方程。在此基础上，通过算例3-RRS刚柔耦合并联机构系统的频率特性分析，总结空间刚柔耦合并联机构系统的固有频率与机构基本参量之间的内在规律。结果显示，刚柔耦合并联机构系统的结构尺寸、支链中杆件的截面参量和材料参量等对系统的固有频率都有显著影响。研究对进一步研究刚柔耦合并联机构的动态特性和机构优化设计具有重要的指导意义。

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二级半转机构运动特性分析及其轮腿构型设计

汪永明;余晓流

. 2011, 47(23): 49-55.

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基于动物肢体运动的不对称性原理，提出一种可以模拟步行运动效果的二级半转机构，它由一级转臂、二级转臂和两个跨步杆构成。通过机构运动步态分析，得出其各关节需要满足的运动耦合关系。分析机构运动时的杆件几何关系，找出机构的运动驻点和固有特征线。基于二级半转机构的步行运动特性，提出两种探测车轮腿机构的构型方案：同侧偏置式和双侧分置式。其中，同侧偏置式轮腿机构构型方案采用二级串联的行星轮系来实现二级半转机构的运动特性，其一级转臂和二级转臂分别是所在行星轮系的行星架，同时它们又是齿轮箱体。通过机构干涉分析，得出轮腿机构不发生干涉的条件。双侧分置式轮腿机构构型方案采用双曲柄四杆机构来实现二级半转机构的固有运动几何特性。基于COSMOS Motion软件，对该二级半转轮腿机构进行虚拟样机运动仿真，获得机构各转动关节的运动轨迹曲线以及该轮腿机构的上下起伏度。通过轮腿机构样机行走试验，验证其具有良好的动态运动性能。

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基于自由度分配和方位特征集的混联机器人机型设计方法及应用

沈惠平;赵海彬;邓嘉鸣;孟庆梅;朱伟;杨廷力

. 2011, 47(23): 56-64.

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混联机器人机构兼有并联机构刚度好、定位精确及串联机构工作空间大、控制解耦性好等两方面的综合性能及优点，其设计的关键是基于操作器方位特征集的串(并)联自由度数目和顺序分配、组合方式及新型少自由度并联机构模块的构造及其性能评价。提出基于自由度分配和方位特征集的混联机器人机型设计方法，提出单点作业、多点协同作业二类混联机器人的定义、符号表示方法并分析其优缺点；给出按这二类作业方式设计3～5自由度混联机器人分别可能构造出的全部结构组合方案、设计原则和步骤；据此，创新设计出多种新颖结构的混联机器人机构实例，并研制单喷枪、三喷枪协同二款五轴混联高速喷涂机器人，比较这二种结构的性能优劣。研究为混联机器人机构的机型设计提供了一种一般性方法，为复杂先进装备的创新研制提供了机构设计的基础。

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基于量子粒子群优化算法的空间机器人非完整笛卡尔路径规划

史也;梁斌;王学谦;徐文福

. 2011, 47(23): 65-73.

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利用自由漂浮空间机器人系统的非完整冗余特性，提出一种可使基座姿态和机械臂末端位姿同时到达期望状态的路径规划方法。该方法首先通过正弦多项式函数对机械臂关节角轨迹进行参数化，并根据基座姿态和机械臂末端位姿控制精度指标设计目标函数，由此，将自由漂浮空间机器人系统的非完整笛卡尔路径规划问题转换为非线性系统的优化问题。采用量子粒子群优化算法对非线性优化问题进行求解，将求解出的参数代入机械臂关节轨迹函数，即实现了非完整路径规划的目标。建立由飞行基座和6-DOF机械臂组成的空间机器人系统动力学模型，对所提出的方法进行仿真验证。试验结果表明，所提出的方法能够收敛于全局最优值，收敛速度快，所需调整参数少，且规划的关节路径满足关节角、角速度及角加速度的范围，关节路径平滑，适合于机械臂的控制。

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一种用于无人驾驶汽车运动模拟的3自由度并联机构动力学建模

唐国明;梅涛

. 2011, 47(23): 74-81.

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针对无人驾驶汽车半物理仿真试验对运动模拟系统精度要求高的特点，给出一种以3-RPS并联机构为基础的改进型3自由度并联机构。与3-RPS并联机构相比，由于该改进型并联机构中的被动约束承受了3-RPS并联机构中驱动器所承受的沿其转轴方向的力，因而改善了驱动器的力学特性。根据该并联机构的结构，建立运动学方程。基于Newton-Euler方法建立动平台的动力学方程。根据力矩平衡原理分别计算出同时垂直于驱动器及其转轴的分力以及同时垂直于被动约束上部及其转轴的分力。依照功率守恒原理计算出沿被动约束上部的力。驱动器的驱动力以及被动约束沿转轴的力即可求出。此计算方法对少自由度并联机构的动力学求解有借鉴意义。

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周向拉杆转子系统非线性动力行为及稳定性

李辉光;刘恒;虞烈

. 2011, 47(23): 82-91.

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针对周向拉杆转子轴承系统，将拉杆简化为无质量、受预紧的线性弹簧，得到周向拉杆提供的附加刚度矩阵和附加广义力矩；对具有粗糙表面的长方微元体进行有限元接触分析，得到不同载荷作用下的法向和切向界面接触刚度；计入界面接触刚度和周向预紧拉杆的影响，采用受轴向载荷的Timoshenko梁轴有限单元建立周向拉杆转子轴承系统的非线性动力学模型。基于系统的局部非线性特性进行自由度缩减后，运用结合预估—校正机理的Poincaré-Newton-Floquet方法对滑动轴承支承下周向拉杆转子系统的非线性动力特性进行研究，得到不同转速和质量偏心下系统稳态周期解的稳定性边界和分岔形式。结果表明，系统存在同步周期解、准周期解和倍周期解对应的参数区域，随着转速的增加，当质量偏心较小时，周期解发生准周期分岔，当质量偏心较大时，周期解发生倍周期分岔。考虑界面接触刚度后，系统的分岔失稳转速降低；预紧不均时，系统在更低的不平衡量下发生倍周期分岔。

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基于数学形态变换的转子故障特征提取方法

胡爱军;向玲;唐贵基;杜永祚

. 2011, 47(23): 92-96.

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基于非线性数学形态变换提出旋转机械故障特征提取的新方法。由数学形态变换构成的形态滤波器可以有效地提取出信号的边缘轮廓以及形状特征，通过选取不同长度的形态结构元素，采用组合形态滤波器将旋转机械故障信号分解到不同频带上，故障信号被分解成基频成分、故障成分及高频噪声三部分，在分解过程中，信号长度没有减少，没有信息的丢失；将分解得到的故障成分单独提取出来进行分析，可以更准确描述故障特征；对实际碰摩故障信号进行形态学分解后，提取出故障成分，采用Hilbert-Huang变换(Hilbert-Huang transform, HHT)对分解前后的信号进行对比分析，验证了方法的有效性，表明基于形态变换的信号特征提取可以更准确刻画故障的非平稳特性，提高了分析效果，并具有计算简单、快速的优点。

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月球车沙地行驶动力学建模与仿真

马传帅;文桂林;周景宇;韩汪利;戴意愿

. 2011, 47(23): 97-103.

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提出建立刚性车轮在松软路面行驶的动力学模型的新方法。该方法对车轮进行离散化处理，基于沉陷理论、剪切理论和被动土压理论预测轮壤接触表面的相互作用力，从而可以对车轮表面的应力分布以及电动机转矩进行分析。进一步地将子模型整合到主副摇臂月球车悬架系统中，建立在松软干砂表面行驶的动力学模型。通过仿真，对移动系统中各个车轮表面的应力分布以及驱动电动机转矩进行分析。为验证模型的正确性，开发了信号处理模块和主副摇臂移动系统试验平台，开展主副摇臂月球车移动系统在干沙表面的移动性能试验研究，对仿真和试验中的车轮功耗以及滑移率进行比较。结果表明主副摇臂移动系统动力学模型具有较好的可信性，该建模方法可以用于高效率的多轮多轴月球车的动力学分析。

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角接触球轴承摩擦力矩波动性分析

邓四二;李兴林;汪久根;王勇;滕弘飞

. 2011, 47(23): 104-112.

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针对低摩擦力矩角接触球轴承，利用能量守恒定律，研究角接触球轴承零件工作表面的波纹度对轴承摩擦力矩波动性的影响，从理论上对角接触球轴承零件工作接触表面的波纹度幅值、谐波阶次与轴承摩擦力矩波动性的关系进行分析，给出影响角接触球轴承摩擦力矩波动性的内、外滚道和钢球工作表面的主要波纹度谐波阶次和相应的激振频率，并试验验证。研究结果表明：内外套圈滚道的次、次谐波以及两种不同谐波之和或之差等于次的谐波阶次是激励角接触球轴承摩擦力矩波动性的主要谐波阶次，外滚道激励谐波对应的激振频率为，内滚道激励谐波对应的激振频率为；钢球工作表面波纹度的偶次谐波对角接触球轴承的摩擦力矩波动性起激励作用，钢球工作表面波纹度的奇次谐波对角接触球轴承的摩擦力矩波动性没有影响，钢球激励谐波对应的激振频率为。该研究为低摩擦力矩角接触球轴承加工工艺参数控制提供理论依据。

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轴针式喷嘴内部空化与针阀密封面磨损特性

沃恒洲;徐玉福;胡献国

. 2011, 47(23): 113-118.

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喷嘴是柴油机的核心部件之一，其空化与磨损特性对柴油机的雾化、燃烧与动力特性均存在重要影响。从可视化和数值模拟两个方面研究柴油机轴针式喷嘴内部燃油的流动状况。结果表明，针阀开启前燃油就存在大量空泡，开启后针阀密封面上游处的空化现象较下游严重。在S195柴油机上，利用扫描电镜(Scanning electric microscope, SEM)研究轴针式喷嘴针阀密封面的磨损特性。结果表明，密封面上上游处的原始凹坑缺陷在运转20 h后出现较明显的磨损，而下游处的原始凹坑缺陷没有明显的磨损，即实际磨损严重的部位与空化密度大的部位一致。上游凹坑缺陷处磨损严重的原因是，原始的凹坑缺陷是空化的发生源，原始的凹坑缺陷处倾向于汇聚空泡，团聚的空泡溃灭，对壁面产生磨损。研究结果为减缓轴针式喷嘴针阀密封面的磨损提供理论依据。

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基于二阶滑移边界的螺旋槽干气密封气膜刚度计算与分析

丁雪兴;蒲军军;韩明君;张伟政;俞树荣

. 2011, 47(23): 119-124.

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应用二阶非线性滑移边界条件推导出修正的广义雷诺方程，并用PH线性化方法、迭代法对非线性雷诺方程近似求解，得到气膜推力的近似解析式，继而对其进行气膜厚度的求导，得到气膜刚度的近似解析式。并利用Maple程序计算不同转速和压力下的气膜刚度数值，并与一阶线性滑移边界条件下的气膜刚度和试验数值进行对比。结果表明：随着气膜厚度的增加，二阶非线性滑移边界条件下的气膜刚度随之减小，且呈非线性关系；随着介质压力、转速的增加，气膜刚度也随之增加，且呈线性关系；二阶非线性滑移边界条件下的气膜刚度数值比一阶线性滑移边界条件下的气膜刚度数值更接近试验数值，其计算精度较高，特别是在低速、低压工况下更加明显。因此在低速低压釜用轴端干气密封中将应用二阶速度滑移条件下的流体力学理论来进行优化设计，指导工程应用。

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月桂酸无规共聚醚水溶液减摩抗磨性能试验研究

孙跃涛;张朝辉;刘思思

. 2011, 47(23): 125-129.

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配制不同质量分数的月桂酸无规共聚醚(Lauric acid random copolyether, LPE)水溶液，使用摩擦磨损试验仪进行钢/铝和钢/钢摩擦副下的减摩抗磨性能试验。分别研究质量分数、载荷和试样表面粗糙度对LPE水溶液减摩抗磨性能的影响，并用三维共聚焦表面形貌仪和能量色散光谱仪分析试样磨痕的表面形貌变化。结果表明，在质量分数为0.5%的LPE水溶液润滑下，其减摩幅度相比纯水润滑已超过65%，LPE水溶液的减摩性能随着质量分数和载荷的增加而提高，随着试样表面粗糙度的改善也得到相应提高。试样磨痕浅而工整，抗磨性能良好。分析原因是LPE水溶液中的极性基团吸附在金属表面而形成了致密的化学吸附膜或物理吸附膜，从而隔离金属摩擦表面而起到了有效的减摩抗磨效果，其中的极性分子具有饱和吸附量，低浓度下就表现出了较好的减摩抗磨性能，获得良好的工业应用。

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透气性测试装置密封结构的优化

刘孝锋;汪仁煌

. 2011, 47(23): 130-134.

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基于压差法的薄膜透气性测试装置，其测试结果受测试装置的密封性能、测试的环境温度及压力和温度检测器检测性能的影响。在压力和温度检测器的检测性能给定和环境温度相对稳定的情况下，影响测试结果的主要因素是测试装置的密封性能，以目前现有的密封材料和密封技术，测试装置的密封性能主要与其密封结构和相应的结构比有关。基于此，给出测试装置双密封结构的系统临界时间求解表达式；分析测试装置双密封结构压力变化特性和时间流阻容量常数特性；得出在总密封体积限定的条件下双密封结构的优化结构比；给出相应的仿真结果和试验结果。结果表明：该双密封结构的优化是正确和合理的。为透气性测试装置双密封结构优化设计的实际应用提供了理论依据。

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元结构方法的理论建模和验证

郭垒;张辉;汪劲松;叶佩青

. 2011, 47(23): 135-143.

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元结构方法在结构分析中得到了很多应用，但是很少文献对其理论建模做研究。使用集中参数法对元结构及其复制成的整体进行分析，推导两者间振动频率的关系，从而建立元结构方法的理论模型。理论模型中，不考虑弹簧质量的模型称为简单模型，误差较大；使用瑞利法考虑弹簧质量所建的瑞利模型，误差比简单模型小。使用元结构方法的理论模型，在已知元结构振动频率和整体结构尺寸的情况下，能够完成整体振动频率的计算和设计。在第一个仿真算例中，验证了瑞利模型的误差(5.7%)小于简单模型的误差(15.6%)。在第二个仿真算例中，使用元结构方法指导了机床床身的设计。在试验算例中，使用元结构方法对一个铸件振动频率做出计算和设计。三个算例证明，元结构方法可以减小有限元仿真的建模工作量，可以减小样机的试制成本，是一种由局部特性推导整体特性的有效方法。

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面向寿命终结阶段的机械产品设计绿色多准则优化

高一聪;冯毅雄;谭建荣;施健

. 2011, 47(23): 144-151.

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针对机械产品设计过程中通常考虑产品寿命终结阶段(End-of-life, EOL)报废处理过程的可拆卸性、再制造性、环保性等单个绿色质量因素影响，导致机械产品的回收拆解中可重用、回收零部件由于拆解过程费事、费力、经济性差无法回收重用或因回收重用价值不大导致零部件被直接废弃，造成严重的环境污染。从回收拆解作业效率、回收拆解作业收益和回收拆解作业环境影响3个角度对产品EOL报废处理过程中的产品综合关键绿色质量进行综合分析和度量，在此基础上建立面向EOL的综合关键绿色质量指数的机械产品设计绿色多准则优化模型。根据机械产品设计绿色多准则优化模型，利用改进强度Pareto进化算法(Strength Pareto evolutionary algorithm 2+, SPEA2+)求得面向EOL的综合关键绿色质量指数的Pareto稳健优化解集，并筛选出具有最优面向EOL的综合关键绿色质量指数的产品回收拆解设计方案。应用所提方法对永磁同步无齿曳引机产品设计进行绿色多准则优化，证明其在工程应用中的正确性与高效性。

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基于扩展一阶混合Petri网的机械制造系统碳流动态建模方法

尹久;曹华军;杜彦斌

. 2011, 47(23): 152-160.

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机械制造系统是生产与能源的强耦合系统。针对其耦合特性，提出一种基于扩展一阶混合Petri网的碳流动态建模方法。对机械制造系统碳流动态特性进行分析，建立相应的系统边界，由系统边界分析制造系统的生产构成、运行模式，并导出能量、物料平衡方程以及碳排放量计算公式，为模型的建立奠定数量分析基础。针对机械制造系统能耗的连续性及离散状态对连续过程的影响等，在原一阶混合Petri网的基础上，引入控制弧、抑制弧相关元素以增强建模语义，并给出模型的形式化定义及规则说明。以某制造系统自动生产线为例，建立相应的多目标函数及约束条件，仿真优化其能量流、物料流的时域特性，并计算碳排放量，对所建模型进行验证，为企业实施低碳制造奠定一定的理论基础。

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集装箱桥吊多模型参考切换双闭环防摇控制

付主木;高爱云;费树岷;普邑

. 2011, 47(23): 161-166.

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从货柜船上快速装载或卸载集装箱时，由于存在未建模动态和风扰，实际对象总存在一定的残余摆动。为了提高小车迅速消除集装箱摆动的能力，提出一种以事件驱动为切换规则的多模型参考切换双闭环防摇控制算法。通过分析吊具摆角与小车运行加减速之间的关系，运用拉格朗日方程建立桥吊防摇系统的数学模型。由摄像头和反光板组成的机器视觉系统将检测到的图像，经处理后得到吊具的角度。再将吊具的摆角信号引入到防摇控制中，构成闭环控制系统。计算机仿真和试验结果表明，采用所设计的防摇控制算法，可使小车全运行过程中，吊具摆角波动范围控制在±0.05 rad内，并且当小车在目标位置停止运动时，吊具摆角波动范围可控制在±0.01 rad内，满足桥吊实际使用要求。

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双转子平动式啮合电动机设计与转矩分析

李瑞华;丁瑞华;王峰

. 2011, 47(23): 167-173.

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提出一种新型的四相双转子平动式啮合电动机，该电动机的每个磁极由一个定子和内、外转子构成。4个磁极的内转子固连在一起构成一个4极内平动转子，外转子固连在一起构成一个4极外平动转子。控制磁极的工作顺序，可以驱动内、外平动转子在4个偏心轴约束下作方向相反且同步的公转运动，并带动两个内齿圈与外齿轮啮合输出低速大扭矩运动，该结构相互抵消了惯性力，增大了输出转矩。设计制作物理样机，运用有限元法分析在不同转子位置角的磁链特性。依据磁共能原理，计算电动机的静态转矩。通过样机试验获得电动机的转速、转矩特性。与传统的电动机和减速器组成的驱动装置相比较，双转子平动式啮合电动机具有起动快、效率高、输出转矩大的特点，是一种可行的平动电动机结构。

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超硬微结构表面模具的精密磨削加工技术

郭兵;赵清亮;JACKSON Mark J;赵玲玲

. 2011, 47(23): 174-179.

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针对超硬模具材料，研究磨削方式(顺磨和逆磨)、进给率和主轴转速等磨削参数对磨削后微结构表面的表面粗糙度和尖锐部分完整性的影响规律。基于磨削结果，对微结构表面质量不均一现象以及微结构表面磨削过程中的砂轮磨损分布进行研究。试验结果表明磨削后的微结构侧表面粗糙度小于底面粗糙度。采用逆磨可以获得更低的粗糙度和更加完整、锋利的尖锐部分。磨削后的表面粗糙度随着进给率的降低而减小，当进给率为0.2 mm•min–1时，微结构底面平均表面粗糙度Ra 89 nm，侧面为Ra 60 nm。磨削后，尖锐部分圆弧半径随进给率的降低呈现减小趋势，当进给率为0.5 mm•min–1时，其平均圆弧半径最小，为0.67 μm。主轴转速对表面粗糙度和尖锐部分圆弧半径的影响不大。由阶梯光栅表面结构性引起的，相对于其各个表面的磨削轨迹不相同，是导致磨削后阶梯光栅表面质量不均一现象主要原因。在微结构表面的磨削加工过程中，相对于砂轮的径向和轴向磨损，砂轮的形貌磨损更为严重。

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淬硬钢干式静电冷却切削机理及试验研究

徐文骥;刘新;孙晶;王续跃

. 2011, 47(23): 180-185.

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干式静电冷却(Dry electrostatic cooling，DESC)是使用离子化空气流作为润滑冷却介质的绿色加工方法。离子化空气流中的活性带电离子和臭氧分子在切削区会发生复杂的物理、化学作用，是DESC产生润滑、冷却效果的主要原因。借助自行研制的离子发生器和离子浓度监测装置，针对DESC中各放电参数对离子输运效率和臭氧浓度的影响规律进行试验研究，证明放电功率越大，供气气压越高，距离喷嘴出口越近，针极尖端离出口距离越小，喷嘴出口直径越大，离子输运效率就越高；正对并且尽量接近喷嘴出口，出口直径3～4 mm，气压0.2～0.3 MPa，针极尖端与喷嘴出口间距离rn=0 mm时可以得到较高的臭氧浓度。使用优选的放电参数对GCr15进行切削试验，证明DESC可使切削力降低7.3%～25.4%，刀具磨损可减少55%，刀具寿命达到干切削的1.5～3.0倍，并且切削速度和切削温度越高，DESC的效果越显著。

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正交车铣偏心加工三维颤振稳定性的研究

朱立达;王宛山;李鹤;于天彪

. 2011, 47(23): 186-192.

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针对正交车铣复杂运动产生变深度、变厚度的切削特性，基于其加工原理采用解析法提出三维颤振稳定域的理论模型。在模态试验基础上，仿真分析正交车铣偏心加工颤振稳定域叶瓣图，结果表明正交车铣加工产生颤振的条件除了与铣刀几何形状和啮合条件、机床结构的频响应函数、工件材料特性等有关外，主要与铣刀轴转速和切削深度密切相关。在正交车铣切削颤振稳定域试验过程中，切削力频谱分析的结果表明：当刀齿切入频率在力频谱中起主导作用时，切削过程是无颤振和稳定的；当系统结构模态频率在力频谱中起主导作用时，将产生颤振并测得切削力和表面粗糙度值都大于或高于无颤振情况。因此该理论模型及仿真结果可以有效预测正交车铣偏心加工颤振稳定性，为其加工表面质量和加工效率提供理论指导。

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基于飞秒激光双光子的微齿轮加工技术研究

孙树峰;王萍萍;薛伟

. 2011, 47(23): 193-198.

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针对传统加工方法很难实现微机电系统(Micro electromechanical systems, MEMS)零部件高质量加工的问题，在微细加工技术研究基础上，提出采用飞秒激光双光子聚合加工技术加工标准渐开线微齿轮的方法。采用钛蓝宝石激光器自行搭建的飞秒激光双光子加工系统，能够输出波长为800 nm的飞秒激光用于双光子聚合加工，利用AutoCAD软件设计标准渐开线微齿轮，通过理论和试验两种方法研究激光功率与单个固化点尺寸之间的关系，进而研究扫描步距与加工精度和表面粗糙度之间的关系，结果表明，激光功率越小，加工分辨率越高；扫描步距越小，加工变形越大，但表面质量提高。采用优化后的加工工艺参数加工出高质量的标准渐开线微齿轮，其表面粗糙度Ra27.66 nm。因此，飞秒激光双光子加工技术能够为微齿轮或其他MEMS零部件的加工提供一条有效途径。

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2011年, 第47卷, 第23期　
刊出日期：2011-12-05

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2011年, 第47卷, 第23期 刊出日期：2011-12-05

2011年, 第47卷, 第23期　
刊出日期：2011-12-05