机械工程学报

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吴伟国;吴鹏

. 2012, 48(13): 1-7.

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针对桁架内移动的避障要求，研究双臂手移动机器人桁架内运动的规划方法。基于状态空间模型提出直角坐标空间下的六面心、八边心和八顶点搜索算法，避免了C空间内复杂度呈几何级数增长的问题，实现了末端无碰撞路径搜索。建立双臂手移动机器人三节臂的平面内避障准则，解决了机器人在桁架内运动时机器人臂与桁架杆的碰撞问题。根据平面内避障准则和臂形标志，求得了各个关节角的解析解，解决了数值解的不封闭问题。每个时刻末端姿态由通用旋转变换公式线性插值得到，在Matlab中仿真双臂手移动机器人桁架内的运动，验证了双臂手移动机器人在桁架内运动时避障方法的可行性。

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基于心形孔的Hy-Vo齿形链的啮合分析及其设计方法

孟繁忠;程亚兵;钱江

. 2012, 48(13): 8-12.

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基于Hy-Vo齿形链与链轮刚柔传动的啮合原理及其链轮滚刀与链轮的滚切原理，以Hy-Vo齿形链工作链板齿形视作滚刀法向齿形的设计理念，建立基于心形孔的Hy-Vo齿形链—链轮—刀具齿条的啮合设计体系；根据Hy-Vo齿形链链轮与刀具齿条的共轭啮合条件，提出当工作链板齿形角不等于渐开线齿形链轮压力角时的参数变换的啮合设计方法，并进行实例设计计算。通过171 h台架磨损试验，研究该新型Hy-Vo齿形链的耐磨特性，由于该新型Hy-Vo齿形链链板孔形状类似心形，组成异型销轴截面的各段圆弧均为外凸曲线，因而异型销轴与链板心形孔外侧曲线定位时，比圆形基准孔和长腰形基准孔更稳定，接触面积更大，该新型Hy-Vo齿形链具有较高的耐磨性，试验研究表明，这种新的啮合设计体系和设计方法是科学的，是切实可行的。

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基于杆组邻接矩阵的平面机构综合方法

李树军;戴建生

. 2012, 48(13): 13-18.

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为在平面机构综合中能够求解出包含R副和P副的全部运动链，给出一种基于杆组邻接矩阵的平面机构综合新方法。通过对前期研究提出的杆组邻接矩阵进行修正，构造改进的杆组邻接矩阵。基于改进的杆组邻接矩阵，求解给定杆组的所有装配方式，并同步辨识同构体，获取杆组装配关系的杆组邻接矩阵。根据提出的约束条件，采取逐级构造杆组邻接矩阵方法，求解杆组间的可行连接方式，并同步辨识同构体，从而获取全R副杆组间的连接关系的杆组邻接矩阵。将所有类型杆组代入求得的杆组连接关系矩阵，获取所有类型杆组可构成的全部机构构型，包含主动件和机架变换问题。以平面6杆机构为例，应用该方法首次求出包含R副和P副的所有机构构型为364种，验证了提出的综合方法的有效性和实用性。

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一种间歇式弹跳机器人的机构设计与跳跃性能分析

柴辉;葛文杰;魏敦文;高建

. 2012, 48(13): 19-26.

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为研究复杂地形下弹跳机器人跳跃轨迹的可控性问题，设计一种基于齿轮—六杆变胞机构的间歇式弹跳机器人。通过改变齿轮—六杆变胞机构的拓扑结构，机器人具有储能、能量锁定与释放、改变储能大小以及调整姿态角的功能，起跳过程中弹跳力具有仿生特性。根据机器人的结构特征设计翻转机构，使其倒地后自行翻转复位。在理论建模基础上，对机器人的跳跃运动进行仿真以研究储能改变和姿态角调整对跳跃轨迹的影响。研制间歇式弹跳机器人原理样机并进行跳跃运动试验，仿真和试验结果较吻合。结果表明，该间歇式弹跳机器人的机构设计具有可行性，跳远度和跳高度具有可控性：跳远度的控制可通过改变储能大小实现；储能相同时，跳高度的控制可通过调整姿态角实现。为需要轨迹规划的间歇式弹跳机器人的设计提供了一种方案。

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7自由度自动铺丝机器人参数化的自运动流形

葛新锋;赵东标

. 2012, 48(13): 27-31.

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提出了一种分析冗余自由度机器人运动学逆解的自运动流形方法。对冗余自由度机器人工作空间中的点，根据关节空间流形和工作空间流形之间的映射关系，采用点的自然坐标作为独立的运动参数来分析冗余自由度机器人的自运动流形，然后把所提出的方法应用到7自由度自动铺丝机器人的自运动流形分析中，得出7自由度自动铺丝机器人的自运动流形。把采用参数化分析方法得到的7自由度自动铺丝机器人的自运动流形曲线和采用数值方法得到的自运动流形曲线进行对比，结果发现，采用参数化的分析方法得到的自运动流形曲线和采用数值方法得到的自运动流形曲线高度吻合，所以采用参数化的分析方法来求解冗余自由度机器人的自运动流形，是求解冗余自由度机器人运动学逆解的一种有效方法。

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椭圆—不完全非圆齿轮行星系蔬菜钵苗取苗机构的研究

俞高红;陈志威;赵匀;孙良;叶秉良

. 2012, 48(13): 32-39.

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在分析现有蔬菜钵苗取苗机构的最新进展的基础上，提出一种应用于自动蔬菜移栽机的新型取苗机构——基于椭圆—不完全非圆齿轮传动的行星系蔬菜钵苗取苗机构。分析蔬菜钵苗取苗机构所要求的工作轨迹与设计要求，介绍该取苗机构的工作原理和运动学特性，建立该取苗机构的运动学模型。基于Visual Basic 6.0开发出该取苗机构计算机辅助分析与优化软件，通过人机交互方式优化出一组满足蔬菜钵苗取苗机构工作要求的结构参数。根据优化出的结构参数对该取苗机构进行三维建模、虚拟仿真、样机试验，试验发现：仿真结果、样机试验结果与理论分析结果一致；同时，进行该蔬菜取苗机构的取苗试验，该取苗机构能很好地完成取苗、持苗、放苗动作，进一步验证该取苗机构理论建模的正确性和可行性。

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基于2R伪刚体模型的柔顺机构动力学建模及特性分析

李茜;余跃庆;常星

. 2012, 48(13): 40-48.

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柔顺机构是利用机构中柔性构件的自身变形来实现运动、力和能量的传递和转换的一种新型机构，是机构学研究领域的前沿课题之一。以柔顺机构中的柔顺杆为研究对象，基于2R伪刚体模型(Pseudo-rigid-body model, PRBM)提出末端受不同载荷形式(力矩或垂直力)作用下的动力学新模型，分析其动能和变形能，应用拉格朗日方程推导其动力学方程。通过与1R伪刚体动力学模型(Pseudo-rigid-body dynamic model, PRBDM)对比，从方程特征、响应曲线等方面分析各动力学模型的特点，从而展示基于2R伪刚体模型的动力学模型优越性，并以平行导向柔顺机构为例验证了模型的有效性。分析结果表明，基于2R伪刚体模型的动力学模型不仅可以反映柔顺杆整体大范围变形状况，而且描述出杆件内部局部变形状况，可以更真实地体现柔顺机构的动力学特性，更加适合于柔顺机构的动力学分析与设计。

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基于最小二乘支持矢量机的四绳牵引6自由度欠约束并联机器人的静刚度分析及优化

郑亚青;江晓玲

. 2012, 48(13): 49-55.

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在考虑悬链线的情况下，推导出作用在四绳牵引6自由度欠约束并联机器人的绳拉力与工作平台位移之间的增量关系，从而获得系统静刚度矩阵的解析表达式。根据最小二乘支持矢量机泛化和学习能力强的特点，对工作空间内小样本的数据进行拟合，描绘机构某点处的刚度矩阵及其在主工作平面内三个方向平动的静刚度变化情况，寻找最薄弱的环节，并利用该方法的全局优化能力对机械的结构进行优化设计。分析结果表明，机构横向平动刚度较弱，通过减小机构的长宽比可以有效地增强该方向的刚度。

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6-UPS交叉杆型并联机床的运动学正解算法

方喜峰;赵若愚;吴洪涛;缪群华;汪通悦;刘远伟

. 2012, 48(13): 56-60.

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6-UPS交叉杆型并联机床是Stewart并联机构的改进形式，由于动平台分两层结构，不具有一般Stewart平台的对称性，因此很难有效地获得其运动学正解的解析解。采用罗德里格斯参数描述旋转矩阵，通过分析动平台位置和姿态变量之间的耦合关系，并采用消元方法消去运动基本方程中的位置矢量参数，最终得到了只关于罗德里格斯参数的三元四次方程组。在此基础上，利用牛顿迭代方法，构造出用于求解该方程组的迭代函数。通过对实际的并联机床分析，证明了该方法的正确性和有效性。

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三维表面扫描机器人误差建模与补偿方法

吴德烽;李爱国

. 2012, 48(13): 61-67.

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对于三维表面扫描机器人系统，整个系统的测量误差主要来源于如下几个环节：机器人的本体定位误差、线结构光传感器的数据采集误差和手眼矩阵带来的误差。对于以上环节的各个部分，可以看成是局部过程。不论各个环节或部分的误差为多大，最后的误差均归结于所得到的测量数据。然而，整个系统的误差模型很难通过解析方法得到。为了提高系统的测量精度，通过微粒群径向基神经网络建立系统的误差模型，网络的输入选择激光条纹图像坐标系中的坐标，输出选择为经过迭代最近点算法配准后的最近点与测量点之间的误差。利用微粒群算法优化初始所得的神经元中心和宽度，在相同网络性能的前提下，压缩了网络的规模。在测量过程中利用所建立的误差网络模型将测量误差得以补偿，通过实际的试验验证该方法提高系统测量精度的有效性。

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利用声场空间分布特征诊断滚动轴承故障

鲁文波;蒋伟康

. 2012, 48(13): 68-72.

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基于振动信号分析的特征提取是目前最主要的机械故障诊断方法，而振动信号的获取受到接触式测量的限制，基于声学测量的故障诊断能够克服这一缺点，但传统基于单通道测试的声学诊断技术存在测点选择难和局部诊断的不足。基于近场声全息技术提出一种用于滚动轴承故障诊断的声场分布特征提取方法。不同轴承故障能产生不同的振动特性，进而产生相应的声场分布，鉴于轴承状态与声场分布特性的对应关系，利用近场声全息算法重建声源附近各轴承运行状态下的声场，得到反映声场分布的二维声像图，再从声像图中提取故障相关的灰度共生矩阵特征，建立声场分布特性与轴承运行状态间的内在联系，结合支持矢量机模式分类，用于轴承的故障诊断。研究表明所提出的声场分布特征提取方法能够有效地用于滚动轴承的各类故障诊断，为机械故障诊断提供了新的参考。

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基于小波相关排列熵的轴承早期故障诊断技术

冯辅周;司爱威;饶国强;江鹏程

. 2012, 48(13): 73-79.

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针对机械系统早期故障诊断困难的问题，引入滤波效果良好的小波相关滤波法(Wavelet transform correlation filter, WTCF)和对信号微弱变化特征敏感的排列熵算法，定义一种新的小波相关排列熵(Wavelet correlation permutation entropy, WCPE)的概念，并提出基于WCPE的特征提取方法。对采集到的设备振动信号进行WTCF处理，得到信噪比较高的各层小波系数，在此基础上计算小波系数的排列熵复杂度，构造信号沿各小波分解层分布的WCPE特征矢量，并据此分析振动信号的微弱变化。通过对滚动轴承全寿命振动数据的分析，证明基于WCPE提取的信号特征不但能够准确表征轴承由正常状态到故障状态的详细变化过程，还能及时检测出轴承的早期故障。对比小波熵及小波相关特征尺度熵等其他早期故障诊断方法，该方法可显著提前滚动轴承早期故障的检出时间。

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Galfenol智能悬臂梁中的频率相关性及其自适应动态控制

舒亮;朱翔鸥;吴桂初;陈定方;卢全国

. 2012, 48(13): 80-88.

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利用主振动模态对Galfenol智能悬臂梁进行数学建模，通过对不同频率的悬臂梁位移数据进行研究发现，悬臂梁的模型参数具有频率相关性，频率大于220 Hz时参数的变化较明显。为了克服模型参数的频率相关性，提出一种基于状态观测器的鲁棒性自适应控制算法，通过对模型参数进行自适应识别的方法来改善悬臂梁的控制效果。将该算法与Luenberger观测器进行对比，分别进行数值仿真和试验研究。研究结果表明，自适应观测器可以有效预测悬臂梁的状态变量，所提出的基于死区的参数识别算法，可以抑制悬臂梁高阶模态带来的信号畸变，使模型参数仍收敛于有效值。动态跟踪控制试验表明，驱动频率为100 Hz和500 Hz时，采用相同的初始模型参数仍然可以达到较好的控制效果。

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基于旋转不变信号参数估计技术与模式搜索算法的异步电动机转子故障检测新方法

孙丽玲;许伯强;李志远

. 2012, 48(13): 89-95.

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提出一种基于旋转不变信号参数估计技术(Estimation of signal parameters via rotational invariance technique, ESPRIT)与模式搜索算法(Pattern search algorithm, PSA)的异步电动机转子故障检测新方法。模拟形成转子故障情况下的定子电流信号并以之检验ESPRIT性能。结果表明：即使对于短时信号，ESPRIT仍具备高频率分辨力，可以准确估计定子电流各个分量的频率；但对其幅值、初相角的估计欠缺准确性、稳定性。随后，采用PSA确定各个频率分量的幅值、初相角。对一台异步电动机完成了转子故障检测试验，结果表明：基于ESPRIT与PSA的异步电动机转子故障检测方法是切实可行的，并且因仅需短时信号即可达到高频率分辨力而适用于负荷波动情况。

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基于流—固耦合的汽车减振器动态特性仿真分析

贺李平;顾亮;龙凯;肖介平

. 2012, 48(13): 96-101.

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对减振器的流—固耦合建模和求解技术进行研究。基于多求解器的流—固耦合方法，建立精度较高的阻尼阀流场网格模型和叠加阀片有限元接触模型，并联合有限体积法和有限元法对减振器流—固耦合模型进行求解和分析，获取了减振器的速度特性和示功图，对阻尼阀内部压力场、速度场进行详细分析，对叠加阀片非线性动力学特性进行分析。仿真结果表明：由于高速油液对阻尼阀壁面的冲击作用，阻尼阀核心区域的压力场急剧变化；阀片在开启和关闭瞬间，速度有一个跳跃，这使得节流通道迅速变化，具体表现为开阀点附近的速度特性曲线向下弯折。因此，阻尼阀核心区域的流场网格模型和叠加阀片的接触模型对仿真精度影响最大。计算中考虑了油液的湍流流动，阀片的接触滑移和大挠度变形，使得流—固耦合模型尽可能地贴近物理事实，仿真结果与试验吻合较好。

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基于椭圆Fourier描述子的旋转机械振动信号分析

杨彦利;苗长云;伉大俪

. 2012, 48(13): 102-107.

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基于椭圆Fourier描述子，对转子同一截面上相互垂直的两个传感器测取的同源振动信号进行融合分析，从理论上推导出滤波轴心轨迹的表达式。研究对比全谱、全息谱和矢谱，建立三种谱分析方法的统一理论框架，给出三种谱分析方法的理论表达式，并设计利用一次快速Fourier变换实现三种谱图的数值方法。在融合全谱、全息谱和矢谱三种谱分析方法的基础上，提出基于椭圆Fourier描述子的矢椭谱分析方法，用于分析转子的同源振动信号。应用对比验证了矢椭谱的简洁可行性。

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基于非平稳时间序列双标度指数特征的齿轮箱故障诊断

林近山;陈前

. 2012, 48(13): 108-114.

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齿轮箱振动信号是含噪的多分量非平稳信号，故障模式相近的复杂齿轮箱振动信号的分类是齿轮箱故障诊断的难点。采用去趋势波动分析(Detrended fluctuation analysis, DFA)方法分析齿轮箱振动信号的标度行为，随着时间尺度的增大，标度指数会突然发生改变，形成双标度指数特征，由双标度指数构成的二维矢量具有明确的物理意义，可以作为表征时间序列内部动力学机制的特征参数。提出一种基于非平稳时间序列双标度指数特征的齿轮箱故障诊断方法，对正常状态和含有轻度磨损、中度磨损和断齿故障的齿轮箱故障诊断的结果表明，提出的方法成功地解决了故障模式相近的复杂齿轮箱振动信号的分类问题，很好地克服了傅里叶变换、小波变换和基于单标度指数的方法存在的缺陷，为齿轮箱的故障诊断提供了一种新的方法。

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过盈接触式伸缩杆的动态特性

刘赟;王浩;黄明

. 2012, 48(13): 115-120.

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某无控空间飞行器的轴向展开机构是一类过盈接触式伸缩杆，伸缩杆的动态特性对飞行器的正常工作起重要作用。为研究伸缩杆在工作过程中的动力学特性，基于柔性多体系统动力学理论，结合含摩擦的连续碰撞模型，建立混合坐标下的过盈接触式伸缩杆的动力学研究方法，对伸缩杆拉开过程的运动行为和动力学特性进行数值研究，得到杆的位移和受力情况，同时对0.31 s时刻的各伸缩杆进行有限元分析，有限元分析结果与运动分析相吻合。研究结果表明：伸缩杆在恒定拉力作用下依次打开，能够完成动态过盈配合；拉力直接作用的伸缩杆先发生扰动，并且扰动幅度最大，四根伸缩杆的扰动趋势一致；伸缩杆受力产生变形，变形造成杆间的接触碰撞，接触碰撞进一步加剧杆的变形和扰动。

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任意结构多轴数控机床后置处理的全微分求解算法

彭芳瑜;马吉阳;王力;闫蓉;李斌

. 2012, 48(13): 121-126.

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针对目前多轴数控机床后置求解算法主要是面向某一结构机床的特点，提出适用于任意结构多轴数控机床的通用后置求解方法。根据多体运动学理论建立任意结构多轴数控机床通用运动学模型，通过使用全微分形式描述相邻刀位点空间关系，使复杂的运动学逆向求解转化为求解以各轴运动坐标增量为变量的线性方程组求解问题，求解快速精确。初始各轴运动坐标的求解采用数值方法和全微分法相结合的方法，确保后续点的求解精度。对特定结构的多轴数控机床采用全微分法、公式推导法和数值计算法进行后置求解，对比各算法的结果表明这种全微分后置求解方法具有通用性，算法精度很高，求解速度快。

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三轴无磁转台磁特性分析与结构设计

王旭永;代勇;陶建峰;曾军高;李付军

. 2012, 48(13): 127-131.

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研究三轴无磁转台结构尺寸设计问题。提出基于三轴无磁转台的磁性指标对其进行结构尺寸设计的方法。考虑材料、强度、尺寸与磁性之间的关联，合理设计一种三轴无磁转台的框架结构，这一结构可在满足磁性指标的前提下为转台的强度、刚度、控制留出设计空间，并基于这一结构建立模型，从转台闭合框在地磁场中转动产生的感应电流出发，推导感应电流对周围空间造成的磁场畸变的定量表达式。同时对此公式蕴含的各尺寸元素的变化趋势和可行域作出分析。以磁场畸变不高于7 nT的三轴无磁转台设计为例，根据畸变磁场的表达式给出一种针对转台磁性指标的结构设计流程，这种设计流程对影响磁场畸变的各因素进行了合理安排。最终设计结果验证该设计方法的合理性。

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基于多属性决策的气动隐身多目标优化

廖炎平;刘莉;龙腾

. 2012, 48(13): 132-140.

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针对多目标优化结果排序与选择的多属性决策(Multi-attribute decision making, MADM)问题，将多目标优化与MADM相结合，提出基于MADM的多目标优化方法，并将该方法应用于跨声速前掠翼(Forward-swept wing, FSW)气动隐身多目标优化中，优化结果提高了跨声速FSW的气动和隐身性能。采用类别形状函数变换法(Class-shape function transformation, CST)方法对翼型几何外形进行描述，实现FSW气动和隐身多学科优化设计模型的参数化描述。建立基于N-S方程的计算流体力学方法的FSW气动分析模型和基于矩量法的计算电磁学方法的FSW隐身分析模型。将Pareto多目标遗传算法得到的Pareto非劣解集构成MADM矩阵，采用基于模糊熵权的改进的逼近理想解的排序法(Modified technique for order preference by similarity to ideal solution, M-TOPSIS)方案评价方法进行Pareto非劣解排序，最终确定最佳的Pareto非劣解。研究结果验证了所提出方法的有效性，为多目标优化问题提供了一种新的解决途径。

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基于压电材料反射声压最小的主动吸声方法

刘刚田;吉晓民

. 2012, 48(13): 141-145.

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提出一种基于反射声功率最小的吸声方法。将压电材料作为主动吸声的主体材料，借鉴主动吸声的原理进行吸声，将压电陶瓷晶片粘贴在很薄的简支平板上，通过布置于简支平板正前方的两个麦克风传感器检测出入射声波与反射声波。根据检测出的反射声波，将其与加在压电陶瓷上电压而引起简支平板振动而引起的声压表示为总的反射声压。在反射声压平方和最小的条件下，求得加在压电陶瓷上的电压，从而达到吸声的效果。并将单片压电陶瓷晶片反射声压平方和的理论和多片压电陶瓷晶片反射声压平方和的理论分别进行设计。对压电陶瓷晶片数量为一片、三片、五片几种情况，分别进行数值计算与试验，结果表明，该方法能起到很好的主动吸声效果，且压电陶瓷晶片数量为三片时效果就很好，更多的压电陶瓷晶片没有使吸声效果明显的增加。

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超磁致伸缩材料动态涡流损耗模型及试验分析

陶孟仑;陈定方;卢全国;舒亮;赵亚鹏

. 2012, 48(13): 146-151.

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超磁致伸缩材料Terfenol-D以其大磁致伸缩系数、快速时间响应及高能量密度的特点较广泛应用于高频动态领域，如超声换能器及振动主动控制结构等。磁性材料在高频磁场驱动条件下会产生涡流损耗，工作频率越高，涡流损耗越大，导致超磁致伸缩器件的输出功率显著降低。通过分析影响涡流损耗大小的关键性因素涡流截止频率与集肤深度，得到有效抑制涡流损耗的方式包括降低材料的电导率以及采用叠堆结构材料。采用经典的基于麦克斯韦方程组的涡流损耗模型，分析高频条件下磁场在整体结构与叠堆结构内部的分布，并通过试验比较两种超磁致伸缩材料结构的涡流损耗对材料阻抗频谱曲线、振动幅度的影响。试验结果显示叠堆结构的超磁致伸缩材料能够大幅度地抑制涡流损耗，其模型与试验结果相吻合。

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沥青发泡本质特征解析下的腔体设计与评价

程海鹰;张昱;王安麟;贺向新

. 2012, 48(13): 152-159.

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一定条件下沥青产生泡沫现象即为沥青发泡过程，是在特定容积的腔体中多物理场和流场耦合效应的结果。发泡性能受控制参数(压力、温度、流量)，沥青物理性质(针入度、粘度)以及装备中关键部件结构参数(发泡腔体的结构形式、各喷嘴的尺寸、位置)的影响。为制备高品质(膨胀率大，半衰期长)泡沫沥青，必须遵循沥青发泡行为的本质特征，在多参数条件下对多相流的耦合场进行精确的过程控制。为此，以沥青发泡装置的关键部件为研究对象，总结国内外典型发泡腔的结构形式，并提出一种新型发泡腔结构形式。采用理论与试验并行的研究方法，分析沥青发泡的本质特征，并在强模糊性的多相流耦合场中探寻沥青发泡效果的评价指标，最终构建出沥青发泡本质特征与发泡腔体设计之间的映射规律。

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圆柱面过盈连接的力学特性及设计方法

滕瑞静;张余斌;周晓军;徐志农

. 2012, 48(13): 160-166.

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传统的圆柱面过盈连接设计将结合直径、结合宽度等因素视为定量，并且忽略边缘效应所引起的应力集中。为解决此问题，更好地研究圆柱面过盈连接的力学特性，寻求更合理的设计方法，结合有限元法和BP神经网络各自的优势，以ABAQUS为工具分析圆柱面过盈连接接触面的应力特性及结合直径、结合宽度、包容件外径及过盈量等因素对它的影响，将通过分析得到的大量接触边缘最大应力作为神经网络的训练样本，建立接触边缘最大应力的BP神经网络模型。将接触面应力的各种影响因素视为可调变量，结合接触边缘最大应力的BP神经网络模型，提出一种以接触边缘最大应力为优化目标的圆柱面过盈连接设计的BP神经网络动态调整算法。通过实例分析，表明该算法比传统的设计方法更为合理。

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振动切削深孔加工初始偏差对孔直线度误差的影响

李言;孔令飞

. 2012, 48(13): 167-173.

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构建了振动切削深孔加工钻杆在轴向振动、振动切削力和切削液流体力影响下的多跨动力学有限元模型。引入自由模态综合技术，将钻杆线性自由度的特征模态进行缩减，仅保留具有非线性动力特征的模态，从而可有效降低耦合系统自由度数，减小计算量。利用该缩减后的模型，研究了辅助支撑位置和加工深度与孔直线度误差的作用关系，获得了孔直线度随初始偏差量变化的规律，为大跨度振动切削深孔加工机床的精度设计和加工误差分析提供了依据。通过试验与数值计算结果的对比，验证了所提出方法的有效性与准确性

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软性磨粒流磨粒入射壁面过程及其加工特性研究

计时鸣;池永为;谭大鹏

. 2012, 48(13): 174-183.

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针对利用两相流模型无法计算高浓度固—液两相流固相颗粒撞击壁面时颗粒速度的问题，提出一种边界层内颗粒运动轨迹计算模型，基于Mixture两相流模型和Realizable k-ε湍流模型仿真计算结果，通过分析提取颗粒入射前速度、计算边界层厚度、建立边界层内速度场和颗粒运动分析可以得到颗粒撞击壁面时的速度和入射角度。分析加工表面动压力分布和磨粒体积分数分布，结合两种结构约束流道验证仿真结果与加工效果的对应关系。通过对试验结果的分析，为约束模块的设计提供依据。研究结果表明：磨粒入射速度、磨粒体积分数和加工表面所受动压力大小直接影响工件加工效果，并与材料去除量成正相关关系；在本次试验中选择的工艺参数导致加工材料去除量小，适合初始粗糙度低的工件表面加工，对于此次试验的初始粗糙度应在0.2 μm以下；约束模块的设计除了要考虑磨粒流流场特性之外，还要对加工表面的原始加工痕迹作详细了解，为约束模块的设计及加工工艺参数提供参考。

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核主泵用流体动压密封环复杂形面超精密磨削

霍凤伟;郭东明;冯光;康仁科;王瑞利

. 2012, 48(13): 184-191.

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提出采用回转台带动密封环回转和杯形砂轮端面切入磨削来加工核主泵用流体动压密封环复杂形面新方法，其原理为选择适当的砂轮半径、砂轮俯仰角、砂轮侧偏角、砂轮与回转台中心距使磨削接触弧线是密封环波纹面上且以其内、外周边为边界的一条曲线的精确逼近，联动控制回转台转动和砂轮或回转台的同步跟随运动使磨削接触弧线一端点在波纹面外周边上进而通过磨削接触弧线扫掠运动形成高精度波纹面，在砂轮轴线与回转台轴线平行时磨削密封坝面。其实现策略是采用细粒度金刚石杯形砂轮做恒定切削深度微进给切入磨削。其优点是砂轮磨损对磨削精度没有影响，面形精度取决于回转台的回转运动和砂轮或回转台的同步跟随运动精度，能够实现核主泵用流体动压密封环复杂形面的高面形精度、低表面粗糙度加工。

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双导程ZN蜗杆修缘成形磨削研究

刘丰林;宋晓;徐晓刚;陈就

. 2012, 48(13): 192-198.

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双导程ZN蜗杆(又称法向直廓蜗杆)修缘的精密加工需要研究一种成形磨削方法。传统的蜗杆修缘磨削方法是根据加工经验对砂轮进行手工修形，加工效率低且难以实现高精度的齿形修缘磨削。为此，以ZN蜗杆修缘齿形的成形磨削为目标，在蜗杆法平面引入齿形修缘分析，建立ZN蜗杆修缘齿形的数学模型，依据空间啮合原理计算出蜗杆磨削的成形砂轮截形，并利用数控砂轮修整装置修整砂轮。为验证蜗杆修缘的成形磨削效果，选用实际生产中的某一双导程ZN蜗杆，在自主研制的数控砂轮修整系统和工厂的蜗杆磨床上进行试验，经过对成形磨削砂轮计算、修整和蜗杆磨削，结果表明，磨削蜗杆的修缘量满足预期设计要求，蜗杆齿形精度达到6级。表明该方法可用于双导程ZN蜗杆修缘的高精度成形磨削。

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2012年, 第48卷, 第13期　
刊出日期：2012-07-05

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