机械工程学报

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郭希娟;黄天宇;常福清

. 2013, 49(1): 1-7.

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动态式连接混联机构源于直升机自动倾斜器等效机构，可广泛应用于直升机旋翼系统中球铰轴承疲劳试验机。提出内外环嵌套动态式连接的一种新混联机构，其特点是将直升机自动倾斜器原来的上下混联机构改为内外环嵌套混联机构，内外环之间采用球铰副连接，从而可以使机构体积减小，降低耗能，提高机构高速旋转时的稳定性。依据螺旋理论和等效自由度的方法，计算该混联机构的自由度。应用数值方法针对该机构进行位置正解分析。根据正解分析该机构的工作空间。所得结果可为球铰轴承疲劳试验机的研制提供参考依据。

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带有约束的3-TPS并联机床位姿误差分析

房立金;党鹏飞

. 2013, 49(1): 8-14.

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针对并联机床运动副数量多，结构复杂，误差分析难度大等问题，以一种带有约束机构的3-TPS并联机床为研究参考，将并联机构部分和约束机构部分分别进行建模，研究单一几何误差对末端位置的影响，并用蒙特卡洛法对多个误差源进行统计分析，结果表明来自约束机构部分的误差源对末端位置误差的影响更为明显。

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眼科显微手术机器人研究进展及关键技术分析

肖晶晶;杨洋;李大寨;黄龙;张雷雨

. 2013, 49(1): 15-22.

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部分眼科手术由于人类生理颤抖及精细操作限度，手术成功率较低，成功完成手术任务必须融合机器人技术。为促进我国眼科机器人技术的研究和发展，在论述眼科机器人研究意义的基础上，总结国内外眼科手术机器人的研究进展。对研究眼科机器人所涉及的机器人机构设计、微力感知与控制、眼组织的生物力学建模、约束空间运动规划、精密运动控制等关键技术进行了详尽的分析。在总结角膜移植手术机器人研究成果及分析眼内手术机器人关键技术的基础上，指出今后的发展方向、研究思路和面临的挑战，包括末端操作器的集成、新型手术器械的开发等，阐述将眼科手术辅助机器人应用于临床仍需要解决的问题。对于医疗外科机器人及相关的研究工作，具有一定的指导意义。

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扭簧加载双片齿轮消隙机构综合啮合刚度

杨政;尚建忠;罗自荣;王晓明;于乃辉

. 2013, 49(1): 23-30.

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扭簧加载双片齿轮消隙机构(简称消隙齿轮)通过消除或控制回程误差来提高系统的传动精度，对其动态特性的研究具有重要意义。着重分析重合度的消隙齿轮机构啮合点的周期性变化规律，确定任意时刻各啮合齿轮副的单双齿啮合状态，以及基于对称性的正反转之间的转换关系，保证正反转计算的衔接性，有利于进一步研究系统扫频谐振特性；在此基础上引入基于Hertz接触理论及有限元计算结果的啮合刚度计算公式，建立消隙齿轮机构综合啮合刚度模型；通过数值计算，分析扭簧刚度以及各齿轮参数的变化对机构综合啮合刚度的影响，结果表明：在不发生轮齿脱离的啮合状态下，消隙齿轮机构不仅能够消除回差的影响，提高传动精度，而且综合啮合刚度较之于普通齿轮传动啮合刚度有所提高，并且通过优化齿轮参数可以进一步提高系统综合啮合刚度。

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基于加速度信号增强的无色卡尔曼滤波方法在水面移动机器人中的应用

马玉龙;何玉庆;韩建达;赵忆文

. 2013, 49(1): 31-38.

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水面移动机器人系统的高性能航迹跟踪控制要求能够获取高精度的运动状态和不确定性信息(包括内部不确定参数和外部干扰)，而直接高精度测量手段的匮乏，以及数学模型的强非线性、耦合性使得如何得到这些信息存在着种种困难。针对此问题，提出利用一种结合基于奇异值分解无色卡尔曼滤波(Singular value decomposition unscented Kalman filter, SVDUKF)算法和加速度测量的新估计算法。SVDUKF方法是无色卡尔曼滤波(Unscented Kalman filter, UKF)的一种改进方法，具有更宽松的使用条件。此外，该方法的最大优点在于将UKF算法处理系统强非线性和加速度信号富含扰动信息并可简化系统估计模型等特点结合起来，从而获得了一种精度更高、计算复杂度更低的在线估计算法。从推导水面移动机器人系统非线性模型开始，简要介绍加速度信号对模型的简化原理以及SVDUKF算法的基本步骤，并通过仿真验证了算法在估计精度和计算效率方面的优越性。

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基于足端轨迹规划算法的液压四足机器人步态控制策略

王立鹏;王军政;汪首坤;何玉东

. 2013, 49(1): 39-44.

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设计一种液压四足机器人仿生机构，通过设定相应的坐标系为机器人进行运动学建模，并对行走过程中单腿的相位关系进行了分析。针对行走过程中足端的拖地、滑动和接触冲击等问题，提出一种零冲击的足端轨迹规划改进算法，并实现了步态规划算法设计。步态规划根据步态中各腿间的相位关系，借助四足机器人运动学模型进行逆运动学解算，求出各腿的关节角度函数，利用机构的几何关系得到各液压缸伸缩量控制函数，对试验样机各腿进行伺服驱动控制，从而实现液压四足机器人的步态规划行走。仿真试验结果表明，在该策略驱动控制下液压四足机器人行走过程连续平稳，样机足端轨迹较为平滑，躯干起伏较小，证明了该足端轨迹规划方法用于四足机器人步态设计的合理性和有效性。

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耦合型3自由度并联稳定平台机构动力学分析

刘晓;赵铁石;边辉;罗二娟;苑飞虎

. 2013, 49(1): 45-52.

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基于舰船摇荡耦合动力学特征，分析耦合力/力矩对耦合型3-SRR/SRU 3自由度并联稳定平台机构动力性能和动力学建模的影响，采用冗余驱动保证稳定平台各分支均匀承载，实现了稳定平台少驱动、多轴联动补偿外载荷的目标。提出耦合动力学参数等效变换方法，并分析动平台及运动分支耦合力/力矩在惯性坐标系中的表示；以系统驱动功率和最小为目标结合虚功率形式达朗贝尔原理，建立机构耦合动力学普遍方程。数值算例表明，采用冗余驱动的耦合型并联机构不仅实现了重载稳定平台多轴联动补偿的目标，而且有效地改善了系统动力学性能指标，为进一步研究耦合型并联机构动力学优化及实时控制奠定了基础。

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基于神经步进激励机制的蛇形机器人环境自适应仿生控制策略

唐超权;马书根　李斌;王明辉

. 2013, 49(1): 53-62.

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针对已有的蛇形机器人在环境适应过程中步态调整策略复杂，参数调整时间长的问题，引入神经步进激励机制，提出一种基于多模态中枢模式发生器模型的简单快速的仿生控制策略。构建能够产生蛇形机器人多种步态的多模态中枢模式发生器模型，并基于仿生学原理提出神经步进激励机制。通过对蛇形机器人三种主要步态的运动学分析，得出其运动性能与控制参数之间的关系，利用神经步进激励机制并结合蛇形机器人自身的运动特性建立蛇形机器人环境自适应仿生控制策略。通过仿真将该策略与传统蛇形机器人控制方法进行对比，并利用试验验证了该策略的有效性。

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机械故障诊断基础研究“何去何从”

王国彪;何正嘉;陈雪峰;赖一楠

. 2013, 49(1): 63-72.

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机械故障诊断是一门起源于20世纪60年代的新兴学科，其突出特点是理论研究与工程实际应用紧密结合。该学科经过半个世纪的发展逐渐成熟，在信号获取与传感技术、故障机理与征兆联系、信号处理与诊断方法、智能决策与诊断系统等方面形成较完善的理论体系，涌现了如全息谱诊断、小波有限元裂纹动态定量诊断等原创性理论成果，在机械、冶金、石化、能源和航空等行业取得了大量卓有成效的工程应用。但是，该学科也还存在着故障机理研究不足、诊断方法有限和智能诊断系统薄弱等问题。今后机械故障诊断学科的基础研究和源头探索究竟应该如何开展，未来的发展方向是怎样，将是一个非常急切且需要深入探讨的问题。在对国内外机械故障诊断学科基础理论和工程实际应用研究现状分析的基础上，指出目前该学科基础研究存在的问题和今后研究突破的方向。

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基于稀疏表示的故障敏感特征提取方法

栗茂林;梁霖;王孙安

. 2013, 49(1): 73-80.

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针对故障诊断中的特征选择问题，提出一种基于非负稀疏表示的低维敏感特征提取方法。为了增强主分量的可解释性，针对L1-范数优化目标，通过权系数的稀疏和非负约束实现非负稀疏主分量的提取。采用主分量特征的累积方差变化率自适应地确定稀疏度，并依据稀疏分量与原始特征少关联的需求确定稀疏分量的数目，实现敏感特征的优化提取。通过仿真数据的分析表明，非负稀疏分量不仅提取出描述原始数据分布的敏感特征，还提高了数据的聚类性能。将该方法应用于滚动轴承的多种故障状态识别中，在由非负稀疏主分量构成的特征空间中，数据的聚类效果优于主分量特征空间；综合分析稀疏参数的选取和敏感特征的提取过程，表明提出的稀疏表示方法不仅能自适应地确定稀疏度，还能有效地获取原始特征的敏感程度，为故障诊断特征提取提供了很好的解决方案。

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可变近邻参数的局部线性嵌入算法及其在轴承状态识别中的应用

张绍辉;李巍华

. 2013, 49(1): 81-87.

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局部线性嵌入(Locally linear embedding，LLE)算法通过局部线性来逼近全局的非线性，优点在于可保持降维前后样本点近邻之间的线性结构不变，并且计算速度较快。但是该算法对近邻值的选择十分敏感，不同近邻点数的选择对降维效果影响较大。针对此问题，利用残差作为评价降维前后保持样本距离信息优劣的指标，提出一种改进的可变近邻局部线性嵌入 (Variable K-nearest neighbor locally linear embedding，VKLLE)算法，即通过给定一个最大近邻数目值，比较降维前后的残差值，根据较小值选择最优的近邻点数，从而使得每个样本点的近邻点数可据残差值进行调整。通过对手写体数字(Mixing national institute of standards and technology，MNIST)数据集的仿真分析，并与LLE算法进行比较，此方法降维效果更好，计算复杂度也明显降低。最后将该算法运用于轴承状态识别，取得了较好的效果，同时还有效地提高了分类性能和稳定性。

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基于最小熵解卷积与稀疏分解的滚动轴承微弱故障特征提取

王宏超;陈进;董广明

. 2013, 49(1): 88-94.

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受环境噪声及信号衰减的影响，强背景噪声下的滚动轴承故障特征往往表现得非常微弱。滚动轴承的微弱故障特征提取一直是难点。稀疏分解在滚动轴承的故障特征提取中已经取得一定的应用。但其在强背景噪声干扰下滚动轴承微弱信号故障的特征提取效果并不明显。将最小熵解卷积(Minimum entropy deconvolution, MED)与稀疏分解相结合用于滚动轴承的微弱故障特征提取。用MED对强噪声滚动轴承信号进行降噪处理，对降噪后的信号进行稀疏分解和故障特征提取，取得了较好的效果。通过仿真和试验验证了所述方法的有效性及优点。

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碰撞激发弹粘塑性波传播的动态子结构方法

孔德平;骞朋波;沈煜年;尹晓春;杨钧

. 2013, 49(1): 95-101.

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基于固定界面模态综合法，将柔性结构划分为多个子结构，采用添加-删除技术处理接触约束，建立柔性结构弹粘塑性碰撞动态子结构模型。考虑冲击载荷作用下出现的材料的应变率效应，采用Cowper-Symonds本构关系，推导柔性结构在模态坐标下的碰撞动力学方程，提出柔性结构碰撞弹粘塑性波传播的动态子结构方法，并通过理论证明主模态的存在性和主模态截断的收敛性。运用该方法分析直杆纵向碰撞和简支梁横向碰撞问题，计算结果表明，弹粘塑性波的传播速度，超应力效应，以及超应力幅值逐步衰减等波传播特征，均符合弹粘塑性波的理论特征。同时，通过将碰撞力和弹粘塑性波的数值计算结果与三维动力有限元解进行对比，验证了该方法的数值收敛性和计算碰撞弹粘塑性波传播的有效性。

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基于分形几何与接触力学理论的结合面法向接触刚度计算模型

杨红平;傅卫平;王雯;杨世强;李鹏阳;王伟

. 2013, 49(1): 102-107.

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基于分形几何理论和接触力学理论，用分形理论表征粗糙表面微凸体参数，考虑微凸体由弹性变形向弹塑性变形以至最终向完全塑性变形转化的过程，建立各变形阶段微凸体的接触刚度模型。在此基础上，提出机械结合面法向接触刚度计算模型，该模型揭示了在不同的塑性指数下，结合面法向接触载荷与法向接触刚度之间的关系。结果表明，在塑性指数较小时，微凸体的变形以弹性为主，法向接触载荷与接触刚度之间表现为近似线性关系；随着塑性指数的增加，微凸体变形主要以塑性为主，法向接触载荷与接触刚度之间表现为较强非线性关系。对已有的铣削加工和磨削加工情况下的结合面法向接触刚度试验结果，利用该模型进行数值计算、仿真和分析。结果表明：提出的模型更与试验曲线吻合。

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滑动速度对单晶硅在不同接触尺度下磨损的影响

徐相杰;余丙军;陈磊;钱林茂

. 2013, 49(1): 108-115.

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利用纳米划痕仪和液压伺服磨损试验机研究不同接触尺度下滑动速度对单晶硅磨损性能的影响。结果表明：单晶硅在不同接触尺度条件下表现出不同的损伤特征，同时滑动速度对其损伤有很大影响。微观单点接触条件下，单晶硅在低载下的损伤表现为凸起；速度越高，摩擦诱导的非晶层越薄，形成的凸结构越低。随着载荷增加，当接触压力高于单晶硅的硬度时，单晶硅的损伤逐渐转变为沟槽；滑动速度越高，接触区材料的加工硬化越剧烈，沟槽越浅。宏观多点接触条件下，较低的名义接触压力即会在单晶硅表面产生磨损，磨损过程中同时发生犁沟、疲劳和氧化磨损；滑动速度越高，单晶硅表面裂纹萌生得越多，产生的磨屑越细，磨损量越低。该研究结果有助于单晶硅超光滑表面制造的工艺改进以及硅基微机电系统的摩擦学优化设计。

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阶梯轴承平行间隙油膜承载机理

曲申生;杨淑燕;郭峰

. 2013, 49(1): 116-122.

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使用面接触光干涉油膜厚度测量系统对阶梯轴承两平行平面间油膜厚度进行测量，试验中以静止的阶梯滑块平面和旋转的光学透明圆盘平面构成面接触润滑副，且两润滑平面始终保持平行，在不同的载荷条件下，对油膜厚度-速度曲线进行相关测量并对气穴现象进行观察。结果表明：测得的油膜厚度-速度曲线分为两个区，低速下的第I区油膜厚度对速度无明显依赖性，且厚度较薄；随速度增加油膜厚度发生阶跃性增长进入第II区，此时油膜厚度与速度在对数坐标下呈线性关系。不同的粘度和载荷对应的两个区的转化速度不同。对这一问题进行理论分析，得出与试验结果相同的结论。第I区的承载力主要由表面粗糙度产生的局部流体动压效应引起的，第II区则主要由阶梯轴承的流体动压效应产生。

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在高速滑动接触条件下磁层退磁现象的试验研究

刘育良;石德全;娄佳;张广玉

. 2013, 49(1): 123-128.

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运用磁编码系统对铝基磁盘预写入一定规律的数据，制得样品磁盘。以样品磁盘和皮米磁头为研究对象，利用Olympus CETR头盘界面可靠性试验系统，在高速滑动接触条件下进行磁盘刮痕试验；借助原子力显微镜(Atomic force microscope, AFM)和磁力显微镜(Magnetic force microscope, MFM)观察试验后磁盘的形貌和退磁状态，并进行数据分析和统计研究。试验结果表明，在磁盘磨损严重的区域可以看到明显的退磁现象，这主要是由于机械划刮引起的。在宽度大深度浅的刮痕区域中的退磁现象主要是由于塑性变形引起的。在有些区域中，磁盘表面的硬碳层上仅有轻微的刮痕或者无明显的刮痕存在，同样也能在相应的区域中观察到退磁现象，这主要是由于磁头与磁盘间高速滑动摩擦所产生的热和磁盘各介质层间的热传导引起的。统计结果表明，在没有严重机械损坏的情况下，磁层的退磁状态与磁盘的刮痕深度和刮痕宽度没有特定的函数关系，此时热在退磁现象中起到重要的作用。

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三维不变矩特征估计的点云拼接

秦绪佳;王建奇;郑红波;梁震华

. 2013, 49(1): 129-134.

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点云拼接是点云模型获取和重建的关键问题。提出一种新的三维不变矩特征估计的点云拼接方法，该方法将二维不变矩扩展到三维，用于描述点云的局部特征，设计实现了用该特征查找对应点的ICP算法。该算法先计算点云的特征描述子，由其中一个点云的点查找在另一片点云的最近邻域且特征描述子最相似的点作为这点的对应点，并建立对应点点集，其次将点集变换到以质心为原点的坐标下，然后根据对应点对集合建立协方差矩阵并对它奇异值分解，得到旋转矩阵和平移矩阵，最后迭代上述步骤直到收敛。通过人脸数据拼接的结果表明，该方法是可行有效的。

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面向再制造的510L钢疲劳裂纹扩展磁记忆检测

黄海鸿;刘儒军;张曦;汪燕;刘志峰

. 2013, 49(1): 135-141.

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为探索磁记忆信号在铁磁性材料裂纹扩展过程中的变化规律，以510L钢为研究对象，采集裂纹扩展过程不同区域的磁记忆信号，计算裂纹尖端的应力强度因子，分析疲劳断口形貌，探讨金属磁记忆方法对铁磁材料疲劳损伤与裂纹扩展检测的可行性，并建立裂纹尖端磁记忆信号梯度Kmax值和应力强度因子KI之间的关系。结果表明：M(T)试样宏观切口处的磁记忆信号特征量比裂纹尖端应力集中处的磁记忆信号特征量明显；梯度Kmax值和应力强度因子KI在疲劳循环累积下均呈指数形式增加，从断裂力学角度说明Kmax反映疲劳累积损伤的可行性；磁记忆信号特征量ΔHp(y)及Kmax可以反映经过不同服役期的510L钢损伤情况，为再制造修复和加工提供依据。

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一种新的机械结构结合部特性分析方法

石坤;宋俐;师俊平;魏锋涛;原园

. 2013, 49(1): 142-147.

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提出一种新的基于界面元法的结合部特性分析方法。由于界面元法采用分片刚体位移模式，在数值分析时允许组合结构在结合面上位移不连续，并且无须增加任何形式的接触单元就可以有效地模拟结构的不连续性。基于赫兹理论，根据微凸体法向载荷与法向接触变形之间的关系，由结合部特性的试验拟合公式推导出结合部特性的等效材料参数弹性模量；根据离散单元中的应力波传播条件，得到结合部法向刚度和切向刚度之间关系式，并利用结合部特性的试验拟合公式推导出结合部特性的等效材料参数泊松比。以包含结合部的机械结构为研究对象进行数值分析，并将计算结果和试验测量结果进行比较。比较结果验证了用界面元法对考虑结合部特性的机械结构进行数值分析的可行性和准确性，为深入研究机械结构结合部问题奠定了基础。

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基于数学形态学与拓扑规则的三角网格修补算法

蒋恒恒;李奇敏;汤宝平

. 2013, 49(1): 148-155.

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针对散乱点云数据在三角剖分过程中产生的拓扑缺陷，提出一种基于数学形态学运算和拓扑规则的网格拓扑修补算法。通过交互的方式选择需要修改的区域，使用自适应分层栅格的缺陷识别技术提取有拓扑缺陷的网格的顶点，从而确定待修复区域的边界，然后利用数学形态学的开启运算和闭合运算去除该修复区域的拓扑缺陷，并利用基于柄体理论的拓扑运算法则对该区域进行局部拓扑修改，生成二维流形的三角网格。应用实例表明，由于不需要对整个点云数据重新进行三角剖分，简化数据处理的过程，该算法具有运算速度快、结果准确性好的优点，并能较好地消除网格中的拓扑缺陷，有效地提高三角网格的显示精度，最终得到具有几何一致性和网格单元拓扑一致性的三角网格模型。

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高速切削过程绝热剪切局部化断裂判据

王敏杰;谷丽瑶

. 2013, 49(1): 156-163.

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随着切削速度进一步提高，带有绝热剪切带(Adiabatic shear band, ASB)的锯齿形切屑会不可避免地发生绝热剪切局部化断裂(Adiabatic shear localization fracture, ASLF)，使锯齿彼此完全分离。以淬硬45钢(45 HRC)为例，采用前角–10°的PCBN刀具进行进给0.2～0.4 mm、切削速度高达1 400 m/min的高速正交车削试验，获得ASLF发生时的切屑形貌、切削条件以及剪切带内能量变化规律。结合梯度塑性理论，建立高速切削过程热塑性剪切波的传播模型，推导绝热剪切饱和极限(Adiabatic shear saturation limit, ASSL)及饱和度(Adiabatic shear saturation degree, ASSD)的表达式，提出ASLF判据，并与试验结果进行对比验证，分析讨论剪切带与材料属性、加载条件对ASSD的影响规律。由热塑性剪切波的传播理论推导的ASSL可有效描述剪切带中能量随切削条件的汇聚情况，为今后高速切削领域对锯齿形切屑发生ALSF的预报研究奠定了理论与试验基础。

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基于经验模态分解的精密光学表面中频误差识别方法

毕果;郭隐彪;杨峰

. 2013, 49(1): 164-170.

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对于高端光学元件，除限制低频面形误差和高频表面粗糙度之外，需要严格控制中频误差，以确保其使用性能。目前国际上广泛采用功率谱密度(Power spectral density, PSD)曲线评价中频误差，该方法以Fourier变换为基础，在全局水平上给出中频误差的综合评价。但是，光学元件磨削与抛光工艺过程中，局部波动和变周期波动是常见的中频误差存在形式。为更加准确地评价中频误差，指导补偿加工，需要识别中频误差频率及位置信息。鉴于此，从光学表面属于非平稳空间信号的角度出发，提出基于经验模态分解的精密光学表面中频误差提取和识别方法，对光学表面拟合残差进行经验模态分解，得到一系列固有模态函数，根据各阶固有模态函数特征，识别不同空间位置存在的表面误差和波动频率，并将其合成得到光学表面的中频和高频误差。仿真与实际检测结果分析证实该方法可以有效识别中频误差特征及其方位。

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数控成型磨齿机加工误差在线监测及补偿

赵飞;梅雪松;李光东;陶涛;姜歌东

. 2013, 49(1): 171-177.

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研究数控机床加工过程在线监测及加工误差分析与补偿方法的问题，提出用于数控成型磨齿机齿向误差在线监测及补偿方法。数控机床加工过程中，加工工件和刀具间的相对位置关系对机床加工精度具有重要影响。通过获取数控机床内置信号(光栅、编码器)可以得到这一重要信息。基于内置信号同步采集方法，利用齐次坐标变换原理对数控机床进给轴的内置信号进行变换分析，获得机床空间加工轨迹，从而实现机床加工误差的在线监测与评估。同时，通过分析加工过程中各进给轴的动态位置信息，可以确定影响加工误差的主要因素。基于分析结果，通过软件实时补偿原理，结合数控机床控制系统特点，对主要误差源进行在线补偿，从而达到提高加工精度的目的。采用该方法对一数控成型磨齿机加工过程齿向误差进行评估与补偿，与三坐标测量机检测结果对比表明该方法可以有效地获取加工误差形貌。根据基于分析结果进行补偿后，使该机床齿向误差明显降低，提高了机床的加工精度等级。

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球头铣刀三维曲面加工的铣削力预报

魏兆成;王敏杰;蔡玉俊;王亮

. 2013, 49(1): 178-184.

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针对球头铣刀三维曲面加工，提出一种考虑进给方向和刀具切触界面任意变化的铣削力预报方法。基于微分的思想，将曲面加工中单个齿频周期内的切削过程看成是切削条件恒定的微小稳态加工，进而将整个三维曲面加工视为一系列微小稳态加工的组合。根据各微小稳态加工的始、末刀位点坐标，建立进给转向角和进给倾斜角模型，刀具切触界面应用基于逻辑数组的Zmap方法确定，并修改了未变形切屑厚度模型的参数，使其适应三维曲面加工中刀具切触界面和进给方向的任意变化。分别进行凸圆弧曲面、凹圆弧曲面和自由曲面三个铣削加工试验，数值计算及试验测量结果表明，提出的方法能够很好地描述曲面加工中进给方向及刀具切触界面的变化，预报的铣削力和试验测量结果在幅值和变化趋势上都吻合良好，从而验证了该铣削力预报方法的有效性。

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基于单刃铣削力峰值的铣刀偏心辨识

刘璨;吴敬权;李广慧;谭光宇

. 2013, 49(1): 185-190.

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刀具偏心可能导致铣削力的大幅度波动。为辨识铣刀偏心状态，研究偏心作用下的铣削力变化规律。推导出以主轴旋转角和切削刃序号为变量的单刃瞬时铣削力表示式，发现铣削力峰值是切削刃序号的离散正弦函数，其均值为无偏心铣刀的公称力，波动部分为偏心引起的铣削增力。该铣削增力与旋转主轴同频，其初始相位依赖于偏心角，其幅值与偏心距和轴向切深成正比例关系，而与每刃进给量不相关。基于此发现，提出一种估算偏心角和偏心距的数据拟合方法，该方法主要对各刃的铣削力峰值进行正弦函数拟合，算法简单，且只需要做一次铣削测试。铣削试验结果与以上发现一致，且表明该估算方法有效。研究揭示与偏心相关的铣削力峰值特性，提出一种简单直观的偏心尺寸估算方法。研究成果可用于铣削过程状态辨识。

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超精密加工中表面波纹度与主轴系统不平衡关系

陈东菊;范晋伟;李海涌;张飞虎

. 2013, 49(1): 191-198.

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针对超精密加工工件表面出现的表面波纹度问题，研究超精密机床液压主轴系统不平衡问题与表面波纹度之间的关系。加工工件的面形检测结果首先利用选出的最优小波变换进行各个尺度的分解及重构，接着利用功率谱密度分析小波分解后各个尺度上的信号谱能量得到相关频率信息，结合主轴系统部件的模态及旋转频率信息，对检测结果中主要误差特征进行提取。主轴系统频率信息由两种方法进行计算，从面形波纹度中提取出来的典型误差特征包含机床主轴固有频率和旋转频率及其高倍频，电源基频50 Hz及其整数倍频和次谐波信号，这些频率特征正好与主轴系统不平衡频率以及电动机工频噪声干扰频谱特征对应，这说明主轴系统不平衡是导致加工工件波纹度出现的主要原因，这种辨识方法为超精密机床加工精度的提高提供了辨识依据。

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2013年, 第49卷, 第1期　
刊出日期：2013-01-05

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