2011年, 第47卷, 第5期　
刊出日期：2011-03-05

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  具有自适应能力轮—履复合变形移动机器人的开发

  李智卿;马书根;李斌;王明辉;王越超

  . 2011, 47(5): 1-10.

  摘要 ( 156 ) PDF全文 ( 1613 )   可视化   收藏

  针对非结构环境中路面软硬相间、平坦与崎岖并存的地形特征，结合轮式、履带式移动机构的运动优点，提出并研制一种对非结构环境具有自适应能力的轮—履复合变形移动机器人(NEZA-I)。NEZA-I由控制箱体单元和两个相同的可变形轮—履复合(Transformable wheel-track, TWT)移动模块组成。每个TWT模块在一个驱动力作用下能以轮式和履带式两种运动模式在复杂路面上运动，也能根据地面约束力变化而改变运动模式(即轮—履互换)和调整运动姿态(即改变履带几何形状)。对移动机构平台的设计方法不仅可提高驱动电动机的使用效率，也可简化对机器人的控制。试验表明，NEZA-I可通过调整自身机构以合理的运动模式及姿态通过复杂路面环境，具有较好的环境自适应性和越障性能，验证了该移动机构系统设计的合理性。
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  新型双曲柄式可调侧隙精密行星传动装置参数设计与仿真

  王光建;蒋汉军;褚志刚

  . 2011, 47(5): 11-18.

  摘要 ( 99 ) PDF全文 ( 312 )   可视化   收藏

  针对精密传动装置小惯量、大刚度、高精度、小回差等性能要求和通常高速输入等特点，提出两级减速基于变齿厚齿轮的外齿内平动内齿轮输出的双曲柄可调侧隙行星传动机构；针对变齿厚少齿差内啮合副的特点，对行星轮、转臂轴承和支撑轴承等关键件进行力学分析，建立相应的力学分析模型，完成相应的分析计算；在ADAMS中完成变齿厚行星传动的仿真建模与计算，分析表明：该新型变齿厚行星传动的薄弱环节在支撑轴承和转臂轴承；建立参数化分析模型，对影响变齿厚双曲柄行星机构的轴承中心距、轴向距离和行星轮个数等相关参数进行了分析。针对支撑轴承等薄弱环节，在传动装置空间允许的情况下，增加转臂轴承中心距和支撑轴承的轴向距离，可大大减小转臂轴承和支撑轴承载荷。
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  双自由度直线环面蜗杆副啮合分析及试验验证

  李海涛;魏文军;董学朱

  . 2011, 47(5): 19-25.

  摘要 ( 94 ) PDF全文 ( 323 )   可视化   收藏

  为了提高直廓环面蜗杆副的接触质量，在加工直廓环面蜗杆直线刀刃转动时，再增加一个独立的沿着刀座轴线的移动，把刀刃由单自由度的运动变为双自由度的运动，从而得到一种新的环面蜗杆加工方法以及一种新的环面蜗杆传动，称之为双自由度直线环面蜗杆传动。建立这种环面蜗杆副的啮合分析数学模型，得到直线刀刃运动螺旋参数的计算公式；研究蜗杆头数和直线刀刃运动螺旋参数对蜗杆的根切界线、边齿顶厚、齿面接触区、蜗杆上双线接触区长度和蜗轮齿面上微观啮合质量的影响规律；采用普通滚齿机加工出一对这种环面蜗杆副，进行接触区试验，验证理论计算的结果。双自由度直线环面蜗杆传动可用于蜗杆头数多达6的场合；选择合适的直线刀刃运动螺旋参数可以得到比直廓环面蜗杆传动更好的接触质量、传动性能，具有实用价值。
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  基于空间多面体向心机构的伸展臂设计研究

  杨毅;丁希仑

  . 2011, 47(5): 26-34.

  摘要 ( 177 ) PDF全文 ( 324 )   可视化   收藏

  空间多面体向心机构是一类特殊空间可展机构，这类机构一般成球形或多面体形状，具有高度的对称性，通过铰链关节运动可以实现多面体机构的展开/收拢运动。本文在其结构和运动特点分析的基础上，进一步提出一种新型六面体机构。该机构由4个4腿运动链和一个十字滑块机构组成。利用螺旋理论对这种机构作自由度和奇异性分析。将这种机构运用于伸展臂的设计中，提出一种新型同步展开/收拢伸展臂机构，该机构的自由度是1。对这种伸展臂机构的运动学和动力学进行研究，推导出了其运动学和动力学方程，这有助于此伸展臂的分析设计，最后将理论计算结果与ADAMS计算结果进行比较，验证了运动学和动力学方程的正确性。本文的研究成果在航天领域有较好的应用前景。
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  基于单目视觉的机器人标定方法

  解则晓;辛少辉;李绪勇;徐尚

  . 2011, 47(5): 35-39.

  摘要 ( 109 ) PDF全文 ( 425 )   可视化   收藏

  为了辨识出机器人模型的准确参数，提出一种利用单目视觉标定机器人的方法。将摄像机安装在机器人或其延长杆上，使其随机器人转轴转动并拍摄固定的平面点靶标，利用基于径向排列约束(Radial-alignment-constraint, RAC)的标定法对摄像机进行标定并求出摄像机光心在世界坐标系中的坐标。利用得到的光心的坐标，即可获得关节轴线在世界坐标系下的轴线方程。建立机器人运动学模型，利用关节轴线方程得到了模型的准确几何参数。试验结果表明，此方法具有较高的精度，且该方法标定过程简单，便于实际应用。
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  气体悬浮电主轴动态特性研究进展

  熊万里;侯志泉;吕浪;阳雪兵

  . 2011, 47(5): 40-58.

  摘要 ( 175 ) PDF全文 ( 1308 )   可视化   收藏

  在高效超精密加工中，气体悬浮电主轴存在电动机高速拖动能力衰减过快、电磁偏心激振、高次谐波激振和电动机定、转子发热严重以及主轴高速带来的温度效应和气流惯性效应等一系列技术难题。因此有必要对气体悬浮电主轴动态特性的影响因素进行系统分析和深入总结。分析气体悬浮电主轴的技术现状以及存在的问题；从轴承结构、气体流动形态、电磁偏心激振和不平衡响应等四个方面对电主轴稳定性的影响进行评述；综述轴承类型、轴承参数、表面粗糙度和轴颈倾斜对系统刚度的影响；阐述系统临界转速和电动机转速—力矩特性以及主轴高速带来的温度变化和气流惯性对主轴系统的影响；围绕主轴的回转精度，对主要因素、回转误差形成机理和精度测试与误差分离技术逐一评述；最后对气体悬浮电主轴技术的发展趋势进行预测和展望。
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  基于图胞映射方法的单自由度非线性齿轮系统全局特性分析

  唐进元;熊兴波;陈思雨

  . 2011, 47(5): 59-65.

  摘要 ( 117 ) PDF全文 ( 351 )   可视化   收藏

  建立含时变刚度、齿侧间隙等非线性因素的单自由度非线性齿轮系统的数学模型，介绍以图论理论和广义胞映射理论为基础的图胞映射方法，并据此提出一种解非线性问题的图胞映射算法，运用提出的图胞映射算法对齿轮非线性系统进行全局分析，得到系统的吸引子、吸引域、不稳定解以及吸引域边界等全局特性。结果显示：当=0.45, 0.80, 1.50时，系统分别具有1个、3个和2个稳定的吸引子，当=1.50时，系统还具有一个不稳定的吸引子。最后利用系统的相图进行对比分析，分别取不同吸引域内的点为初始点，最终收敛于相应的稳定的吸引子，从而验证图胞映射算法的有效性和可信性。利用图胞映射算法的计算结果可实现在不良参数条件下，通过合理控制系统的初始条件获得良好的系统响应。
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  基于极坐标圆的裂纹转子的振动分析

  邹剑;陈进;董广明

  . 2011, 47(5): 66-70.

  摘要 ( 116 ) PDF全文 ( 105 )   可视化   收藏

  基于简单铰链裂纹模型，建立含初始弯曲裂纹转子的动力学模型，将裂纹、质量偏心、初始弯曲转化为外部激励，经量纲一化转换可应用于稳态、瞬态、非线性等不同运动状态下、不同系统参数情形下的裂纹转子的振动特性分析中。利用欧拉方程进行解析求解，对比分析无初始弯曲裂纹转子与含初始弯曲裂纹转子频率成分的差异，研究含初始弯曲裂纹转子的亚临界共振特性。定义一种适用于裂纹转子动力学分析的极坐标圆，可全面反映出振动响应幅值的变化关系；数值仿真计算得到不同参数下的极坐标圆，讨论刚度变化、质量偏心与质量偏心角、初始弯曲与初始弯曲角的影响，可为系统优化或抑制振动提供依据；相应的轴心轨迹与频谱分析验证极坐标圆的有效性和可行性。
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  基于改进Hilbert-Huang变换的机械故障诊断

  雷亚国

  . 2011, 47(5): 71-77.

  摘要 ( 133 ) PDF全文 ( 756 )   可视化   收藏

  Hilbert-Huang变换(Hilbert-Huang transform, HHT)通过经验模式分解(Empirical mode decomposition, EMD)和Hilbert变换能够自适应地将复杂的非线性、非平稳信号刻画成Hilbert-Huang谱，突显信号的局部特征，具有良好的时频聚集能力，因此被广泛用于机械信号处理与故障诊断。然而，EMD存在的模式混淆问题使其难以获得准确的本征模式分量(Intrinsic mode function, IMF)。此外，通常只有部分IMF包含故障敏感信息、表征故障特征。因此基于EMD和所有IMF的Hilbert-Huang谱的故障诊断精度有待提高。为此提出一种基于总体平均经验模式分解(Ensemble empirical mode decomposition, EEMD)和敏感IMF的改进HHT。该方法利用EEMD获取无模式混淆的IMF，通过敏感度评估算法从EEMD所有的IMF中选择反应故障特征的敏感IMF，从而得到改进的Hilbert-Huang谱以更准确地诊断机械故障。通过仿真试验以及转子早期碰摩故障诊断的工程实例验证了改进HHT的有效性。
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  声振耦合对薄壁圆柱结构动力特性的影响

  白长青;周进雄;闫桂荣

  . 2011, 47(5): 78-84.

  摘要 ( 171 ) PDF全文 ( 384 )   可视化   收藏

  声振耦合是航空航天飞行器在运行过程中备受关注的问题。针对具有代表性的薄壁圆柱结构，建立声场—结构直接耦合的三维动力学模型，其中结构和声场分别采用实体有限元和三维声单元剖分，并且采用无限元模拟自由声场边界。通过理论和数值分析研究声场中薄壁圆柱结构的模态、幅频响应、相频响应等振动特性的变化规律，讨论声振动对结构动力特性的影响及机理。研究发现声场在大多数情况下降低了结构的固有频率，在低频段声振动相当于给结构增加了附加质量，但是在高频段，声振动和结构阻尼的影响比较相似。随着声场流体密度增大，结构的大多数固有频率值明显减小，结构响应幅值在低频段增大，在高频段减小。声速对声场模态有显著影响，但是对结构模态频率的影响不大。
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  柔性关节动态误差对星载天线扰动及控制

  游斌弟;赵阳;赵志刚;田浩

  . 2011, 47(5): 85-92.

  摘要 ( 150 ) PDF全文 ( 175 )   可视化   收藏

  柔性关节动态误差的非线性因素影响卫星的姿态控制和星载天线对目标的指向精度。基于此，建立漂浮基座星载天线的动力学模型，推导柔性关节动态误差非线性动力学模型，分析柔性关节动态误差对星载天线的扰动影响，并提出星载天线指向轨迹跟踪非线性控制器算法，利用Lyapunov理论证明所提出的算法是渐近稳定的。结果表明，阻尼和刚度相同情况下，当关节存在动态误差时，即使幅值很小，但作为激励将产生不可预知的振动响应，产生强烈的力矩和速度波动；通过合理选取控制器参数可抑制其扰动，可完全补偿柔性关节的动态误差。结论对星载天线指向精度的分析与控制具有重要的理论价值及工程实际意义。
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  多矢量推进水下航行器6自由度非线性建模与分析

  高富东;潘存云;杨政;冯庆涛

  . 2011, 47(5): 93-100.

  摘要 ( 153 ) PDF全文 ( 457 )   可视化   收藏

  采用舵和矢量推进器联合进行航向控制的新型水下航行器，实现高、低速下不同航向控制方式的多种运动模式。根据其结构特点和运动特性，运用欧拉角法建立6自由度运动学模型，针对纵倾角 °时存在奇异点的问题，采用四元数法进行解决，保证任意姿态下的运动求解。基于牛顿第二定律和拉格朗日方法建立多矢量推进水下航行器的6自由度非线性动力学模型，两种方法所推导的动力学模型完全一致，验证模型的正确性，并为控制系统的设计奠定基础。进一步采用四阶五级龙格—库塔积分算法进行动力学方程求解，解决水下航行器耦合非线性空间运动方程运算难和显示难的问题。通过多矢量推进水下航行器空间运动性能的计算和分析，进一步验证其运动学和动力学模型的有效性，并表明低速航行时采用矢量推进器控制航向和高速航行时采用舵控制航向可以较大地提高水下航行器的机动性能。
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  振动筛试验模型和原型相似试验研究

  王永岩;张则荣

  . 2011, 47(5): 101-105.

  摘要 ( 96 ) PDF全文 ( 1195 )   可视化   收藏

  通过对27 m2大型直线振动筛及缩比为1:10的相似试验模型筛的试验模态分析，得到其幅频特性曲线并提取其中6阶固有频率，测试分析出其模态振型。根据相似理论，通过对原型筛与相似试验模型筛的固有频率对比，得出二者固有频率的相对误差小于8.62%。通过对原型筛及其相似试验模型筛的振型分析对比，发现二者各阶振型基本一致。结果表明，用模态分析法可以直观有效地得到直线振动筛的固有特性参数，为提高直线振动筛的使用寿命和可靠性以及结构优化设计提供了理论依据，证实了利用缩小比例的相似试验模型筛进行试验模态分析的有效性，验证了相似模型与原型的试验数据的一致性和可靠性。从而可知振动筛试验模型可以近似代替原型样机进行试验模态分析，对相似模型试验研究提供了参考。
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  基于功率流法双层隔振系统振动传递

  肖斌;李彪;夏春艳;刘文帅;刘志刚

  . 2011, 47(5): 106-113.

  摘要 ( 146 ) PDF全文 ( 361 )   可视化   收藏

  针对双层隔振系统，划分子结构系统，建立子系统传递矩阵，采用平均振动能量作为目标函数，利用功率流法合成系统传递关系，实现被动隔振过程振动传递特性研究。在上层隔振器和中间质量之间加入作动器，通过二次型目标函数最优，实现主被动隔振过程振动传递特性研究。根据双层隔振系统实际参数进行数值仿真和试验研究，获取多传递通道系统振动分布，并实现系统振动传递特性研究。数值仿真和试验研究结果表明，系统主导模态、耦合和阻尼等耗散特征以及初级激扰力特征决定多振动通道振动能量的分布和传递特性。
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  角接触球轴承摩擦力矩特性研究

  邓四二;李兴林;汪久根;滕弘飞

  . 2011, 47(5): 114-120.

  摘要 ( 257 ) PDF全文 ( 758 )   可视化   收藏

  在角接触球轴承动力学和热力学分析基础上，利用能量守恒定律，建立角接触球轴承摩擦力矩理论计算公式，并对角接触球轴承的结构参数、工况参数与摩擦力矩的关系进行理论分析和试验验证。分析与试验结果表明，轴承低速工作时较大的内沟曲率半径系数有利于角接触球轴承摩擦力矩的降低，高速工作时较小的内沟曲率半径系数有利于轴承摩擦力矩的降低；轴承低速工作时较大的外沟曲率半径系数有利于角接触球轴承摩擦力矩的降低，中速时较小的外沟曲率半径系数有利于轴承摩擦力矩的降低，高速时较大的外沟曲率半径系数有利于轴承摩擦力矩的降低；过大、过小的保持架引导间隙都不利于角接触球轴承摩擦力矩的降低，存在一个合理的保持架引导间隙，使得角接触球轴承摩擦力矩最小；当角接触球轴承低速工作时方柱型直兜孔保持架有利于角接触球轴承摩擦力矩的降低，高速工作时圆柱直兜孔保持架有利于角接触球轴承摩擦力矩的降低。
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  基于ANSYS的轮对过盈配合微动分析

  曾飞;陈光雄;周仲荣

  . 2011, 47(5): 121-125.

  摘要 ( 188 ) PDF全文 ( 275 )   可视化   收藏

  铁道机车车辆在运行过程中，轮对过盈配合面边缘由于微动产生微动损伤。微动幅值是影响轮对过盈配合面微动运动特性的重要因素之一，由于难以用仪器进行测量，利用通用有限元软件ANSYS对RD2轮对过盈配合面在210 kN轴重载荷作用下的微动情况进行了模拟分析。以轮对受轴重载荷静止于轨道上的弯曲变形情况来表征其运行过程中某一时刻的弯曲变形情况，通过计算，获得轮对过盈配合面内、外侧区域的轮座与轮毂某接触节点副的相对滑动规律和应力分布。结果表明，在轮对转动过程中，轮座与轮毂配合面内、外侧接触区内的节点副相对运动模式为变方向、变应力的复合微动。在210 kN轴重载荷作用下，轮对过盈配合面间所计算节点副的最大轴向相对位移为32 μm，最大切向相对位移为2.6 μm。
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  离子轰击热处理技术对轴承钢摩擦学性能的影响

  刘沅东;王成彪;车延岗;袁静静;刘家浚

  . 2011, 47(5): 126-133.

  摘要 ( 143 ) PDF全文 ( 275 )   可视化   收藏

  为提高轴承钢的摩擦磨损性能，采用离子轰击热处理技术在GCr15轴承钢的表面生成渗硫层、渗氮层和硫氮复合渗层。在球—盘摩擦磨损试验机上对比研究轴承钢原始表面、渗硫表面，渗氮表面与硫氮复合处理表面在油润滑下的摩擦磨损性能。利用显微硬度计分析不同表面的硬度；利用扫描电镜观察不同处理表面和磨损表面的形貌；利用X射线光电子能谱仪分析磨损表面边界润滑膜化合物的价态并研究元素随深度的变化。研究表明，GCr15轴承钢表面通过渗硫、渗氮、硫氮复合处理后在油润滑条件下摩擦磨损性能都可以得到比较明显的提高。轴承钢基体对渗硫层的支持作用有限，影响硫化层作用的发挥。高硬度的渗氮层在较低载荷下可以起到很好的减摩抗磨作用。硫氮复合处理盘由于在较软的共渗层下面存在高硬度的渗氮层，可以对表面的软质层提供更强的支持，在较苛刻的工况下，硫氮复合盘的摩擦学性能显得更加突出。
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  数控总线的消息安全通信方法

  胡毅;于东;郭锐锋;岳东峰;刘明烈;何平

  . 2011, 47(5): 134-142.

  摘要 ( 93 ) PDF全文 ( 262 )   可视化   收藏

  针对数控总线的异步及同步通信特点，提出一种在数控总线应用层之上对所传输消息采用动态循环冗余校验(Cyclical redundancy check, CRC)的消息安全通信方法。给出数控总线安全报文结构，设计出基于动态CRC校验的安全通信方法及相应算法。采用数学手段及试验测试对所提出方法与传统方法进行性能比较，证明该方法满足通信实时性要求，同时剩余错误率有明显降低，并能完全满足消息完整性等级要求。结果表明，该方法适合于数控总线消息安全通信的应用。
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  基于混合改型理论的风力机翼型参数化方法

  陆群峰;陈进;王旭东;张石强;程江涛

  . 2011, 47(5): 143-148.

  摘要 ( 111 ) PDF全文 ( 165 )   可视化   收藏

  翼型的参数化表达方法是风力机翼型优化设计理论中最基础的部分。基于此，研究由基于泛函的儒科夫斯基变换理论建立的翼型参数化集成表达方法和SOBIECZKY尾缘改型方法在优化过程中的特点与不足，提出一种混合式尾翼型缘改型方法。建立采用最优保存策略的遗传算法优化模型，以Xfoil作为目标函数流体力学求解器，使用涉及的几种参数化方法，对RAE2822和NACA63215初始翼型进行优化设计。优化结果表明，混合式尾缘改型方法有效地克服了上述泛函变换方法和SOBIECZKY尾缘改型方法的不足之处，其与泛函变换方法的结合能够全面而有效地控制翼型，特别是尾缘部分的形状，优化所得的翼型具有良好的气动性能。
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  支持变约束的装配顺序随需式规划方法

  赵磊;李原;余剑峰

  . 2011, 47(5): 149-155.

  摘要 ( 105 ) PDF全文 ( 420 )   可视化   收藏

  针对复杂产品装配约束变更，引起装配顺序被迫变化的问题，以产品装配现场零件、工装、资源失效等情况为例，通过对装配顺序非常规规划的特征分析，提出基于灰色理论结合遗传算法的方式解决装配顺序非常规规划问题。建立基于复合基因组的基因7元组编码机制，考虑装配约束关系，提出综合装配并行度、子装配稳定性、装配聚合性、装配重定向性的适应度函数表示方法，通过遗传操作，有效生成由变动环节开始的装配顺序备择集。将遗传算法生成的装配顺序备择集作为灰色决策集，建立灰色关联模型，结合原始装配顺序，建立装配顺序参考序列，进行灰色关联分析，求解理想最优或次优装配顺序，实现复杂产品装配顺序非常规规划。将所提算法应用于某机型组件装配中，验证算法的有效性。
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  数控加工中的平滑压缩插补算法研究

  张晓辉;于东;洪海涛;孙维堂;张富彦

  . 2011, 47(5): 156-162.

  摘要 ( 147 ) PDF全文 ( 516 )   可视化   收藏

  为实现自由曲面的高速和高表面质量加工，在分析现有插补方法不足的基础上，提出一种指令点平滑压缩插补算法。该算法可根据相邻线段间的长度和夹角将数控加工程序划分为非连续微小线段加工区域和连续微小线段加工区域。对于非连续微小线段加工区域，在相邻指令点构成的直线段上进行插补计算，以确保加工中的精度。对于连续微小线段加工区域，确定加工路径弯曲方向改变处的特征指令点；在满足加工精度的条件下，通过拟合特征指令点来将折线加工路径转化成平滑曲线加工路径，以达到压缩程序段数目和平滑加工路径的目的；在拟合而成的平滑曲线上进行插补计算，以实现高速而又高表面质量的加工。试验结果表明，该算法可有效地提高自由曲面的加工效率和表面加工质量。
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  基于工程规则的航空发动机管路敷设算法

  柳强;王成恩;白晓兰

  . 2011, 47(5): 163-169.

  摘要 ( 156 ) PDF全文 ( 357 )   可视化   收藏

  复杂装备如航空发动机通常包含大量的对产品性能与可靠性有着重要影响的管线，管线敷设需要考虑空间限制与规则约束，手工敷设会导致反复修改且效率低下。提出一种基于工程规则的航空发动机管线自动敷设算法。该方法将航空发动机布管问题描述为求取满足一定规则的扫掠圆运动轨迹问题，采用柱坐标系对航空发动机的回转布管空间进行描述，构建轨道线框用于限定扫掠圆的运动轨迹。提出基于工程规则的布管算法引导扫掠圆接近目标，并提出障碍轮廓扩张法使得扫掠圆绕过形状复杂的管路附件。算法存储空间小、搜索速度快，且不局限于柱面或锥面，因此更具一般性。通过若干航空发动机管路敷设的数值算例，验证了算法的可行性与高效性。
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  组织工程支架快速成形技术研究现状

  吴任东;杨辉;张磊;胡川

  . 2011, 47(5): 170-176.

  摘要 ( 115 ) PDF全文 ( 489 )   可视化   收藏

  组织工程支架为细胞的增殖提供三维空间和新陈代谢的环境，并决定新生组织器官的形状与大小，其成形技术一直是组织工程的研究热点。组织工程支架的制备从技术方法角度来看，一般分为非快速成形制备法和快速成形(Rapid prototyping, RP)制备法，而RP制备法因其成形精度高、柔性大，逐渐取代传统的非快速成形制备法。系统地介绍目前研究较多的几种组织工程支架的RP技术，其中包括直接成形和间接成形的RP技术，并分析不同技术各自的成形材料、工艺流程、成形精度、应用范围以及优缺点。同时指出在组织工程中，RP技术现阶段的技术难点仍然是进一步增大材料广泛性、提高成形精度以及适应复杂支架结构，而未来的研究热点则是集中在对生物材料的直接成形与加工。
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  锗晶体放电加工特性及进电方式研究

  刘志东;邱明波;汪炜;田宗军;黄因慧

  . 2011, 47(5): 177-182.

  摘要 ( 118 ) PDF全文 ( 349 )   可视化   收藏

  研究N型锗晶体放电加工中体现的单向导通性、表面电化学现象以揭示其特殊放电加工特征。试验发现N型锗晶体放电加工无法持续，其主要原因是进电接触面产生电解并生成不导电、不溶解的氧化物且阻塞在进电接触面缝隙内。为避免在进电接触区产生电解，设计表面涂覆碳浆进电法；为避免进电接触区产生不导电、不溶解氧化物，设计了电极随动进电法，并对这两种进电方式进行试验比较。结果表明，前者可以在一定时间内改善N型锗晶体进电，但仍不能达到长期稳定进电的效果，而后者则可以保障极间获得稳定和较小的极间电阻及持续稳定的进电效果。通过放电切割试验初步揭示半导体材料放电加工体现的放电期间电流爬坡上升、放电蚀除以热应力蚀除为主、极性效应需要进行拓展性解释等特殊的半导体材料放电加工特性。
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  多线切割机走线系统的张力控制

  蒋近;戴瑜兴;郜克存;彭思齐

  . 2011, 47(5): 183-187.

  摘要 ( 110 ) PDF全文 ( 446 )   可视化   收藏

  随着集成电路和光伏产业的飞速发展，硅材料加工技术越来越受到重视，其中切割是硅材料加工的一道关键工序。介绍多线切割机走线系统的总体结构，说明它的工作原理，建立放线系统张力控制结构的运动学方程，分析产生张力波动的原因，提出相应的解决方法。设计张力控制系统的硬件平台，通过多电动机同步控制进行间接张力控制，提出一种基于相邻轴误差的多电动机同步控制方法，定义多电动机系统的跟踪误差和同步误差，引入相邻轴误差的概念，构造积分滑模面，设计控制转矩，保证多电动机的同步运动，减小张力的波动，保证钢丝线的张力稳定。试验结果表明所提出的张力控制方法十分有效，该张力控制系统具有张力波动范围小、控制精度高、调整方便的优点。
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  油包水型电火花成形加工乳化液流变特性研究

  张彦振;刘永红;纪仁杰;董欣

  . 2011, 47(5): 188-193.

  摘要 ( 159 ) PDF全文 ( 131 )   可视化   收藏

  开发出一种绿色环保的油包水型电火花成形加工乳化液，该种乳化液可以替代煤油用于电火花成形加工领域。采用显微观测和流变测量的方法，研究乳化液水的体积分数和温度变化对其微观结构及流变特性的影响规律关系。流变测量结果显示，随着水的体积分数的增大，乳化液的粘度呈指数上升趋势，且乳化液逐渐由牛顿流体向非牛顿流体转变；而随着温度的升高，乳化液粘度又大大降低，当温度超过约40 ℃时，乳化液又由非牛顿流体转变为牛顿流体，此高温低粘特性适合于电火花加工冲液的要求。加工试验表明，此油包水型电火花工作液具有与煤油基工作液相当的材料去除率，且工作环境较煤油基工作液有较大改善。本研究为电火花成形加工实现制造绿色化奠定了一定的理论与技术基础。