机械工程学报

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于海涛;郭伟;谭宏伟;李满天;蔡鹤皋

. 2012, 48(17): 1-9.

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关节是仿生机器人机械系统的基本组成元素。在面向环境交互的仿生机器人系统中，关节的质量、体积以及功/重比直接影响系统的工作性能。与传统的电气、液压驱动方式相比，采用气动肌腱的驱动方式具有质量小、体积小和高功/重比等优势，具有广阔的应用前景。从功能仿生角度出发，在分析人体肘关节骨骼结构特点和肌肉发力方式的基础上，设计一种基于气动肌腱驱动的拮抗式仿生关节。建立单根肌腱的数学模型，通过搭建气动肌腱工作特性试验平台对肌腱进行性能测试，采用最小二乘法对模型参数进行辨识。针对拮抗式仿生关节的构型进行运动学和动力学分析，提出基于肌腱模型的偏置输入气压控制方法，设计基于关节估计阻尼的扰动观测器对名义模型进行补偿，通过数值仿真对控制方法进行有效性验证。建立仿生关节运动控制试验系统，通过单关节轨迹跟踪试验验证了肌腱理论模型的正确性及控制策略的有效性。

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基于多目标遗传算法的水陆两栖可变形机器人结构参数设计方法

李楠;王明辉;马书根;李斌;王越超

. 2012, 48(17): 10-20.

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水陆两栖可变形机器人是一种兼具变形能力与两栖环境适应能力的新型移动机器人。在其机构设计中，结构参数直接影响该机器人在任务环境中的各项机动性能。针对水陆两栖可变形机器人工作环境复杂性和任务多变性，提出一种基于多目标遗传算法的机器人结构参数设计方法，以得到该型机器人在两栖环境中的最优的综合性能。在水陆两栖可变形机器人陆地环境和水环境中运动学和动力学模型基础上，建立两栖环境中机器人的机动性能指标函数与结构参数的映射关系，并在此基础之上构建面向水陆两栖可变形机器人的结构参数设计的多目标优化问题。利用多目标遗传算法得到该多目标机构参数设计问题的Pareto最优解集，并且通过组合赋权方法确定各目标决策属性的权重，从Pareto最优解集中得到符合设计要求的水陆两栖可变形机器人的各项机构参数最优解，进而指导机器人最终结构参数设计。根据最终得到的结构参数研制出水陆两栖可变形机器人样机Amoeba-II，并在两栖环境下进行样机的各项性能试验，最终验证了基于多目标遗传算法的机器人结构参数设计方法的有效性以及在机器人设计中的适用性。

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基于混合类电磁机制算法的机械臂逆运动学解

任子武;王振华;李娟;孙立宁

. 2012, 48(17): 21-28.

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机械臂的逆运动学问题可转化为等效的最小化优化问题，并采用数值优化方法求解。提出一种基于类电磁机制(Electromagnetism-like mechanism, EM)和模式搜索(Pattern search, PS)数值求解机械臂逆运动学问题的混合类电磁机制算法(Hybrid electromagnetism-like mechanism, HEM)。该方法利用修改的类电磁机制(Revised electromagnetism-like mechanism, REM)与模式搜索方法各自特性相互融合平衡算法对解空间的全局探索和局部开发能力，基准函数测试结果表明该算法改善了全局搜索性能及寻优解的可靠性。在此基础上以6自由度TX60型号史陶比尔工业机械臂为例，考虑以机械臂末端位姿误差构建适应度函数并采用上混合类电磁机制算法数值求解，仿真结果表明，与其他方法比较，该方法用较少的适应度值计算次数下就能搜索到期望精度的寻优解，并且能搜索到所有可能关节角逆解的潜在能力，验证了该方法的有效性。

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基于Grassmann线几何理论的并联髋关节试验机奇异位形研究

程刚;顾伟;蒋世磊

. 2012, 48(17): 29-37.

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并联髋关节试验机的核心运动模块采用3SPS+1PS空间并联机构，由定、动平台及连接两平台的3根SPS支链和1根PS支链构成，具有3转动自由度和1平动自由度。并联机构的奇异特性对其工作性能有着重要影响，因而须对该髋关节试验机的相关性质进行研究。建立基于Rodrigues参数的机构静力学模型，得到静力学转换矩阵的一般表达式，并推导出与6条用于Grassmann线几何分析的直线相对应的Plücker矢量。通过分析各线簇秩的空间分布特点，得到许多新颖的奇异位形，并推导出机构处于奇异位形时的各种约束方程。通过数值仿真，得到线簇秩从1到5的各奇异位形对应的奇异轨迹。髋关节试验机奇异位形的研究对其工作空间分析、机构尺寸优化和控制系统设计具有重要的意义。

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套索传动特性建模分析

奚如如;王兴松;鲁婧;盛陈

. 2012, 48(17): 38-44.

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绳索的柔性与套索接触面间摩擦力使套索传动呈非线性，为实现套索精密传动，建立空间任意曲线状套索力和位移传动特性的静态模型和动态模型。结合LuGre动态摩擦模型进行动态模型仿真分析，搭建套索传动特性研究试验台，试验结果与静态模型分析及动态模型仿真结果吻合。结果表明：套索力和位移输入输出关系中的死区、迟滞、方向依赖性等非线性特性与套索接触面间摩擦因数、套索曲线全曲率及绳索等效弹性系数有关，与曲线挠率、全曲率半径、传动速度无关。针对套索传动特性的研究，对狭小空间作业套索驱动机器人末端执行器力位协调控制及精确抓取物体具有重要指导意义。

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钻杆自动传送系统运动学分析及仿真研究

沙永柏;朱吉良;王清岩;赵晓影

. 2012, 48(17): 45-49.

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结合大陆科学钻探钻机的施工要求，设计钻杆自动传送系统，系统具有结构简单、动作可靠、易于控制等优点，能够代替人工完成在钻井起下钻作业过程中的钻杆夹持、提升、下放、平移和回转等操作，实现钻具的自动输送及排放。介绍钻杆自动传送系统的结构组成、工作原理及系统的动作流程。对系统模型进行运动学理论分析，建立系统的D-H坐标系，通过分析求解得到了系统的正运动学方程及运动学反解，建立末端夹持机械手中心的空间位置、方向矢量及位姿与各运动构件运动参数间的变换关系，为系统的运动控制、轨迹规划等进一步研究提供了基础。利用ADAMS仿真软件建立系统仿真模型，对系统进行运动仿真模拟，得到夹持机械手运动中的位置、姿态和空间轨迹仿真曲线，验证了系统的性能，为系统实际动作的优化及控制提供了重要依据。

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矿用刮板输送机圆环链传动系统动力学行为研究

何柏岩;孙阳辉;聂锐;李国平

. 2012, 48(17): 50-56.

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工作面刮板输送机是关键的煤矿综采设备之一，其采用圆环链传动实现对开采煤炭的输送，具有大载荷、高功率、长距离等特点。通过有限段法将刮板输送机的圆环链传动系统离散成Kelvin-Vogit模型，重点考虑其纵向动力学特性，利用Matlab/Simulink建立考虑链传动预紧力和双电动机驱动的系统动力学仿真模型。基于非线性有限元软件Abaqus分析链轮和链环的接触特性，并得到纵向动力学模型所需的链轮和链环的刚度系数。针对刮板输送机链传动系统的满载启动、自由停机和卡链等工况进行动力学仿真计算，计算得到了确保链条张力大于0所需的最小预紧力和链条预紧力对链条张力、速度等参数的影响。为刮板输送机链传动系统关键部件的优化设计和参数匹配提供理论依据。

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含间隙多自由度轧机传动系统非线性扭振动力特性

时培明;夏克伟;刘彬;蒋金水

. 2012, 48(17): 57-64.

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建立含间隙多自由度轧机传动系统非线性扭振动力学模型，通过坐标变换将非线性方程组解耦成独立方程，采用改进的林滋泰德—庞加莱法(Modified Lindstedt-Poincare, MLP)法求解轧制负载摩擦和外扰激励下非线性系统的解析近似解，并运用MLP法与多尺度法相结合的方法得到该系统的分岔响应方程。采用奇异性理论研究系统在非自治情形下的分岔特性，得到不同参数下系统的分岔形态以及保持轧机稳定振动的参数区域。以某厂1780轧机传动系统为实际算例，将其简化成4自由度非线性扭振模型，通过实际参数分析非线性刚度、间隙量、扰动力矩以及轧制力变化对传动系统扭振幅频响应的影响。其中，扰动力矩与间隙量是影响轧机传动系统扭振的主要因素，通过控制扰动力矩及间隙量可以降低扭振的幅值。研究结果为含间隙的轧机传动系统扭振特性提供一定的理论指导和参考。

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旋转导向钻井惯导平台动力学分析与运动研究

汪跃龙;张璐;汤楠;霍爱清;程为彬

. 2012, 48(17): 65-69.

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将受到井下复杂扰动力矩作用的惯导伺服平台稳定控制在某一特定方位角度，是推靠式全旋转导向钻井系统实现准确导向的关键，但该平台对作用力矩非常敏感，小的扰动即可使其振荡失稳甚至单向旋转。通过对平台主要作用力矩的分析，建立一个考虑摩擦、水力冲击、质量分布偏心、安装误差偏心和涡轮电动机电磁作用等作用力矩的非线性动力学模型。基于该模型，仿真分析平台在无扰动和复杂扰动下的运动，得出了平台结构和扰动作用参数对平台运动影响的一般规律，水力驱动下的力矩测试试验验证了动力学分析的合理性。这些工作为改进系统机械设计和平台控制方法研究奠定了基础。

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基于LuGre模型的自适应摩擦补偿

向红标;谭文斌;李醒飞;张晨阳

. 2012, 48(17): 70-74.

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为提高开放式伺服系统的动态性能，使其具有良好的适应能力，提出一种基于LuGre模型的自适应摩擦补偿方法。建立开放式伺服系统的动力学模型，并通过LuGre模型来描述系统的摩擦特性。考虑到摩擦模型的参数会随系统变化而发生改变，采用Backstepping方法设计自适应摩擦补偿控制器，并采用Lyapunov定理证明系统的全局渐进稳定性。通过可编程多轴控制器(Programmable multi-axis controller, PMAC)编写伺服算法实现该自适应摩擦补偿方案，并通过试验验证该方案的有效性。试验结果表明：与传统的速度加速前馈补偿相比，该自适应摩擦补偿方案在正弦运动作为输入信号时，其跟踪误差由±40 μm降低到±7 μm。采用该补偿方案能有效地抑制摩擦干扰对伺服系统的不利影响，为提高伺服系统的动态跟踪性能奠定基础。

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基于故障先兆判定模型和动态置信度匹配的主轴润滑故障预测方法

高甜容;于东;岳东峰;郑飂默

. 2012, 48(17): 75-82.

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为提高数控机床主轴传动系统润滑不良故障的预测能力和预知性维护能力，针对现有故障预测方法的局限性以及主轴零部件耦合、故障并发等特征，提出一种基于故障先兆判定模型和动态置信度匹配的主轴润滑故障预测方法。根据关联程度约简故障先兆表征参数，基于故障历史数据集定义故障先兆状态序列，结合小波分析和概率神经网络技术构建故障先兆判定模型，设计动态置信度匹配算法，进而从可靠性和正确性的角度融合各故障先兆参数状态匹配结果，在线预测故障发生的概率及时间。试验结果表明，该方法能够有效实现主轴传动系统润滑不良故障的预测。

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核主泵用流体静压型机械密封性能的影响因素研究

彭旭东;康玉茹;孟祥铠;白少先;盛颂恩

. 2012, 48(17): 83-90.

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以核主泵(Reactor coolant pumps, RCP)用流体静压型机械密封(Hydrostatic mechanical seal, HS-MS)为研究对象，考虑辅助密封圈的影响，采用MSC Marc有限元软件建立完整的动环组件非线性二维轴对称有限元模型，给出合理的动环简化边界约束条件；在此基础上，考虑密封端面间流体薄膜中液体的黏温与黏压效应，建立核主泵用流体静压型机械密封的多场耦合数值模型，采用有限差分法对Reynolds方程、能量方程、热传导方程等控制方程进行耦合求解，利用有限元法计算密封环端面热力变形，综合分析螺钉预紧力和O形圈位置对密封性能的影响。结果表明：合理的密封环约束边界简化模型对分析和设计流体静压型机械密封至关重要；螺钉预紧力和O形圈位置对密封性能影响显著。预紧力增大使开启力增大，泄漏率也变大；O形圈位置靠近外径时密封稳定性下降。

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推力滑动轴承表面织构的优化设计

张金煜;孟永钢

. 2012, 48(17): 91-99.

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在推力滑动轴承表面设计轴对称分布的扇形直槽织构，以提高轴承的流体动压润滑性能。为对扇形直槽的参数(直槽的数目、深度和面积比)进行优化设计，将轴承的内外径、转速、润滑油黏度、轴承间隙以及直槽参数作为变量，求解不同变量值下的Reynolds方程，得到油膜承载力，运用最小二乘法对承载力的离散数据进行拟合，得到承载力的拟合函数，并推导出摩擦因数的表达式。针对“轴承间隙已知，要求承载力最大或者摩擦因数最小，以及承载力已知，要求轴承间隙最大或者摩擦因数最小”这四种约束条件及优化目标，利用承载力和摩擦因数的拟合公式，得到对应的直槽参数的最优值。通过数值试验，将拟合公式计算的承载力、轴承间隙和摩擦因数与直接求解Reynolds方程得到的结果进行对比，验证了直槽参数优化结果的正确性。设计加工三种具有不同直槽数目和深度的扇形直槽织构并进行摩擦试验，通过对比摩擦因数的计算值和试验值后发现，承载力和摩擦因数的拟合公式在趋势上是正确的，直槽参数的优化结果是可信的。

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粘结MoS2固体润滑涂层的转动微动磨损特性

罗军;王运动;蔡振兵;莫继良;彭金方;朱旻昊

. 2012, 48(17): 100-105.

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采用粘结法在LZ50钢表面制备MoS2固体润滑涂层，研究MoS2涂层及LZ50钢基体在干态不同角位移幅值下的转动微动磨损行为。在分析转动微动动力学特性的同时，结合光学显微镜、扫描电子显微镜、电子能谱仪以及轮廓仪对磨痕形貌进行微观分析。结果表明：涂层和基体的转动微动运行区域仅呈现部分滑移区(Partial slip regime, PSR)和滑移区(Slip regime，SR)，未观察到混合区。涂层改变基体的微动运行区域，使得PSR缩小，SR运行区域向小角位移幅值方向移动。由于MoS2涂层的固体润滑作用，涂层的摩擦因数在整个试验过程都明显低于基体。在PSR，涂层损伤轻微；在SR，涂层的转动微动磨损机制主要表现为剥层和摩擦氧化。研究表明粘结MoS2固体润滑涂层具有明显的防护作用，显著降低LZ50钢的转动微动磨损。

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基于分形理论的滑动摩擦表面接触力学模型

魏龙;刘其和;张鹏高

. 2012, 48(17): 106-113.

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依据分形理论，考虑微凸体变形特征及摩擦作用的影响建立滑动摩擦表面接触力学模型。采用一个三次多项式来表达弹塑性变形微凸体的接触压力与接触面积的关系，从而满足在变形状态转变临界点处的微凸体接触面积与接触压力转化皆是连续和光滑的条件。推导出滑动摩擦表面临界弹性变形微接触面积、临界塑性变形微接触面积、量纲一真实接触面积的数学表达式。理论计算结果表明，表面形貌一定时，真实接触面积随着载荷的增大而增大；载荷一定时，真实接触面积随着特征尺度系数的增大而减小，随着分形维数的增大先增大后减小；当表面较粗糙时，摩擦因数对真实接触面积的影响很小；随着表面光滑程度的增大，摩擦因数对真实接触面积的影响增大，真实接触面积随着摩擦因数的增大而增大，特别是当摩擦因数较大时，真实接触面积增大的幅度也较大。接触力学模型的建立，为研究滑动摩擦表面间的摩擦磨损性能提供了依据。

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基于临界约束的四轴数控加工刀轴优化方法

王晶;张定华;吴宝海;罗明

. 2012, 48(17): 114-120.

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针对自由曲面四轴加工中复杂刀具运动导致的干涉和刀具运动不连续等现象，提出一种基于临界约束的刀轴优化方法。基于刀具与工件约束曲面之间的相对位置关系，利用曲线上的点搜索算法确定切触点处的临界刀轴矢量，并计算当前切触点刀轴摆动的可行域；以切削行内所有切触点的刀轴可行域为基础，建立当前切削行内无干涉且相邻刀轴变化最小的刀轴矢量优化模型，实现了自由曲面四轴加工无干涉刀轴矢量的光顺控制。整体叶盘四轴加工试验表明，利用此方法获得的刀轴矢量可以显著改善机床运动的连续性，并避免刀具干涉的产生，提高了加工质量。

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仿生制动盘表面温度场与应力场的计算机模拟

杨肖;张志辉;王金田;张宝玉;王亮;常芳;任露泉

. 2012, 48(17): 121-127.

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根据天然生物与生俱有的高效散热原理，设计三种可抑制温升，从而预防磨损和疲劳的仿生车辆制动盘，并建立三维计算模型。借助于有限元分析软件ANSYS，研究比较这三种表面形态的仿生制动盘和常规制动盘在紧急制动工况下，温度场和应力场的大小及变化趋势。结果表明，仿生制动盘能够降低制动盘表面的温度梯度和应力集中，从而可减小由于循环应力而导致的热疲劳趋势，其降低幅度从大到小依次为具有网格状凹槽的仿生制动盘、具有放射状凹槽的仿生制动盘和具有环形凹槽的仿生制动盘。摩擦生热降低和散热性的提高是温度梯度下降的主要原因。该模拟研究为今后仿生制动盘的优化设计和试验研究提供了重要参考依据。

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Bézier和B-spline曲线的绝对结点坐标列式有限元离散方法

兰朋;於祖庆;赵欣

. 2012, 48(17): 128-134.

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CAD系统中广泛采用Bézier, B-spline描述复杂的几何形状，而传统有限元则采用完全不同的插值函数来描述分析模型，对几何形状的不同描述导致由CAD模型转换为有限元模型非常困难，且带来模型上的不一致。研究Bézier和B-spline曲线离散为绝对结点坐标列式(Absolute nodal coordinate formulation, ANCF)有限单元的方法，建立Bézier和B-spline曲线与ANCF索单元之间的线性转换关系，实现了两者之间的自动转换，从而为整合CAD和CAA系统提供一种方法，表明ANCF单元可完全涵盖Bézier曲线的特性，Bézier表达其实是ANCF表达的特例，采用ANCF单元可以精确表达Bézier和B-spline曲线。同时研究了B-spline曲线的连续性与ANCF单元结点之间的连续性关系，B-spline采用节点重复度控制所定义图形的连续性，ANCF单元因为采用位置和位置导数作为结点坐标可以自动保证C1连续，C2连续性要求实际上是在单元之间添加曲率相等的约束方程，从而实现消除一个位置导数坐标；对于3阶曲线，证明C3连续性要求下任意两个ANCF单元均可以合并为一个大的单元。进而得出在实际转换和分析中不必通过添加约束方程得到不同的连续性，可以直接由B-spline表达得到不同连续性要求的ANCF单元网格。以悬臂梁在冲击作用下的动态响应为例说明了不同的连续性要求对有限元分析的影响。

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产品设计原理语义表达

张应中;罗晓芳;陈钎

. 2012, 48(17): 135-143.

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设计原理(Design rationale, DR)信息对于产品设计重用、设计推理和设计评价等有非常重要的作用。在基于问题信息系统(Issue-based information system, IBIS)模型基础上，提出一个新的基于本体的产品DR语义表达模型——ISAA模型。ISAA模型将基于本体的语义表达模式引入到DR信息表达中，并扩充IBIS表达的概念元素；基于本体定义问题、解决方案、论据等七个DR概念和概念间的语义关系；给出对关系限定、约束和创建的公理规则，丰富Web本体语言(Web ontology language, OWL)在DR本体信息表达中的关系；将IBIS有向图表达为资源描述框架(Resource description framework, RDF)图，并序列化为RDF/XML文档，为DR信息的智能语义推理和检索创造条件；开发了一个与产品CAD模型集成的产品DR语义标注原型，将离散的DR思维信息整理、捕捉为ISAA模型概念语义信息；以高压断路器产品弹簧储能DR信息语义表达为例，对ISAA模型进行验证。

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基于CFD的土压平衡盾构刀盘开口分布特征研究

郭伟;胡竟;王磊;刘建琴

. 2012, 48(17): 144-151.

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土压平衡(Earth pressure balance, EPB)盾构刀盘的开口率及开口分布特征的设计是刀盘地质适应性设计的关键技术之一，直接影响开挖渣土的流动性及盾构的掘进效率。针对不同掘进地质条件下盾构刀盘开口设计的复杂性问题，利用刀盘切削渣土被改良为“塑性流变状态”的特性，运用计算流体动力学(Computational fluid dynamics, CFD)理论，建立包括渣土、刀盘、土舱和螺旋输送机在内的CFD模型，利用实际工程掘进数据验证CFD模型计算结果的正确性与方法的可行性，在此基础上，分析获得给定地质条件下相同开口率不同开口分布特征的刀盘前后渣土的压力分布规律，以及刀盘开口分布特征对盾构机刀盘开挖渣土流动性能的影响作用关系，并通过回归分析，得到刀盘开口分布特征与刀盘前后渣土压力之间的映射关系。研究为高效、稳定掘进的土压平衡盾构刀盘拓扑结构优化设计提供方法。

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基于事件的控制理论研究及其应用

陈宜滨;席宁;李洪谊

. 2012, 48(17): 152-158.

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基于事件的规划与控制系统是以非时间运动参考变量作为系统的描述参数，其相关理论内容包括系统的稳定性分析、能控能观性分析等都需要深入研究。针对某一类输入仿射非线性系统，利用非线性系统的反馈线性化理论证明基于事件控制的能控性问题，并在此基础之上利用非线性微分几何理论的能控分布和能观协分布基本概念研究非完整约束系统的基于事件控制的能控能观性问题。以两轮差动移动机器人为应用对象，进行相关分析工作。进行仿真，比较基于时间控制和基于事件控制的方法在时延系统中的控制效果，仿真结果表明基于事件控制能有效地克服系统随机时延带来的影响，在时延系统中明显优于基于时间的控制。

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磨粒辅助EDM与ECM复合加工技术

孙树峰;计时鸣;谭大鹏;薛伟;吴鑫

. 2012, 48(17): 159-164.

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微机电系统(Micro electromechanical systems, MEMS)的快速发展与产品微型化的发展趋势对微细结构表面(包括微孔、微槽和微棱柱/锥等)的加工质量提出了更高的要求，为了提高微细结构表面的加工质量，提出一种磨粒辅助放电加工(Electro discharge machining, EDM)与电化学加工(Electro chemical machining, ECM)复合加工新方法，通过建立微加工模型分析了该方法的加工机理，搭建了微加工试验平台，并进行了工艺参数优化研究，采用直径500 μm和75 μm的钨电极在SUS 304不锈钢上分别进行了微盲孔和微通孔加工试验研究，结果表明，在所用的EDM、EDM与ECM复合加工和磨粒辅助EDM与ECM复合加工三种方法中，磨粒辅助EDM与ECM复合加工方法获得的表面粗糙度(Ra15 nm)最高，因此该方法是微细结构表面高效和高质量加工的最佳方法之一。

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点磨削工件微观形貌仿真与试验研究

巩亚东;刘月明;仇健;韩廷超

. 2012, 48(17): 165-171.

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点磨削属于外圆磨削技术的一种，其砂轮与工件轴线之间存在变量夹角α，加工过程中磨粒的运动轨迹发生改变。为探索α对工件表面粗糙度的影响，利用砂轮与工件之间的运动关系及坐标转化，将磨粒运动函数等效为抛物线，得出点磨削的切削路径。基于砂轮表面磨粒分布状态，沿砂轮轴向扩展有效干涉痕迹，得到工件的三维几何仿真形貌。将45钢淬火后作为工件材料，选择典型磨削参数，利用试验对模型进行验证。结果表明：仿真与实际工件微观形貌呈现相似特征，两形貌表面高度概率密度分布十分吻合，在不同磨削速度下，两结果之间平均相差7.8%。当α在0°～4°变化时，Ra的浮动范围小于0.1 μm，工件表面粗糙度不会发生明显改变，几何仿真模型为实际磨削工件形貌分析提供了一种辅助和验证方法。

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基于开放式控制器的铣削颤振在线抑制

李茂月;韩振宇;富宏亚;徐雳

. 2012, 48(17): 172-182.

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为实现在线抑制铣削颤振，对颤振领域常用的传感器监控技术，尤其是三向切削力和振动加速度传感器的各向分量在颤振监控过程中的时域和频域敏感信号特征进行试验研究。针对监控的颤振敏感信号频域特性，研究快速傅里叶变换技术对信号有效信息的在线提取技术。对自激颤振的机理进行分析，建立颤振频率与主轴转速间的关系模型，为实现变主轴转速抑制自激颤振提供理论基础。对集成在线参数采集、反馈控制的全软件型模块化铣削控制器进行设计，将在线抑制颤振的相关变主轴转速算法嵌入开放式控制器中，并设计控制参数数据流在控制器模块间的实现流程。对连续变切削深度铝合金工件进行在线颤振抑制加工试验，试验验证开放式智能铣削控制器在线抑制颤振相关技术的正确性。

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超高速磨削机床主轴系统模态分析

于天彪;王学智;关鹏;王宛山

. 2012, 48(17): 183-188.

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针对液体动静压轴承支撑的超高速磨削主轴系统工作的特殊性，在机床工作过程中，主轴高速旋转，动静压轴承的支撑刚度随转速动态变化。为了解主轴系统工作过程中的动态特性，应用Flunent软件求解液体动静压轴承的动态支撑刚度，而后在此基础上利用有限元分析软件ANSYS 建立超高速磨床主轴系统的三维有限元模型，并对其进行模态分析，得到了各阶固有频率和振型。通过设置不同转速下轴承的支撑刚度，获得主轴系统模态分析结果，并利用图解法求解出主轴系统的临界转速。分析结果表明主轴系统在高速旋转状态下，系统的结构刚度会发生变化，使主轴系统的固有频率改变，并且随着转速提高差异越显著。通过振动试验测试验证仿真分析的可靠性，经分析可知，试验与仿真的误差主要来源于支撑模型的简化。

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实体法铣削仿真效率改善及应用算法

刘胤;郑力

. 2012, 48(17): 189-198.

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轴向切削深度和径向切削宽度是铣削仿真模型求解的几何边界条件，也称为啮合几何参数。根据对啮合参数提取的三类途径的比较，针对直接布尔操作途径仿真效率低的问题，运用集合论描述了实体法铣削仿真中模拟材料去除的布尔运算过程，从时间复杂性角度分析影响实体法铣削仿真效率的因素，提出改善仿真运行效率的4种途径；在此基础上，从几何造型和切削过程两方面给出在仿真计算位置处布尔运算次数由4次减少为1次的可行性分析，提出在简化布尔运算次数情况下的切削几何边界条件的识别和判断算法，对判断算法的有效性和减少布尔运算的时间复杂性进行分析、给出在铣削力仿真中的应用示例，并说明应用范围，从而在保证切削几何边界条件准确提取的同时提高仿真效率，为铣削力等仿真模型的求解奠定基础，推动相关物理仿真研究成果在工程实际中得到切实应用。

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2012年, 第48卷, 第17期　
刊出日期：2012-09-05

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