局部均值分解(Local mean decomposition, LMD)在分析非线性、非平稳信号时表现出特有的分析能力，能够有效获得非平稳信号的时频特征，但是局部均值分解过程中的端点效应会导致分解结果失真，针对这一问题，从振动信号解调分析角度出发，提出基于对称差分能量算子解调的局部均值分解端点效应抑制方法，采用局部均值分解方法将原信号分解为一系列单分量信号，然后对每一个单分量信号进行三点对称差分能量算子解调，得到各单分量信号的瞬时幅值和瞬时频率，从而获得原信号的时频分布。为评价该端点效应抑制方法的抑制效果，定义一种评价标准，通过与其他两种端点效应抑制方法进行比较，验证该方法的优越性。仿真和试验结果表明该方法能够有效抑制LMD端点效应，实现旋转机械故障的有效诊断。
尽管基于原子力显微镜(Atom force microscopy, AFM)的纳米操作在过去10年间取得了极大进展，但依然有两个问题没有得到很好解决：探针的精确定位和稳定性操作。由于压电陶瓷驱动器非线性和温漂的影响，使得探针相对于被操作物体的定位极其困难，从而造成纳米操作任务失败；同时，因为探针仅能对被操作物体施加点式作用力，在操作中经常出现探针滑过被操作物体，或者引起被操作物体的转动、形变等非理想结果，阻碍纳米操作的深入发展。针对上述问题，提出基于概率的虚拟夹具纳米操作方法，其核心思想是在基于路标观测的探针定位基础上，实现基于概率的探针多点并发操作策略—虚拟夹具方法。仿真与试验结果验证该方法可以稳定、长距离的推动纳米颗粒，能够对一维纳米材料(管、线、棒)进行定姿态操作，从而使AFM纳米操作效率得到极大提升。
为解决不具备五轴半径补偿功能数控系统端铣加工过程中刀具半径补偿问题，提出一种基于后置处理五轴刀具半径补偿方法。首先，研究五轴刀具半径补偿的基本原理，针对常用的三种类型端铣刀，如球头刀、平底刀和环形刀，分别推导出其刀具半径补偿方向和补偿后刀位点的矢量方程。其次，以摆头转台类五轴数控机床为例，建立前置刀位数据与机床各轴运动数据之间的关系方程，结合补偿后刀位点的矢量方程，推导出补偿后的刀位数据与机床各轴运动数据之间的关系方程。然后，利用Visual C++ 6.0开发出一种带有刀具半径补偿功能的后置处理软件，该软件不仅可以直接生成半径补偿后的数控加工程序，而且可以生成带有半径补偿宏变量的数控加工程序。最后，以航空发动机叶片为例，利用VERICUT软件进行加工仿真，结果表明该方法的正确性和有效性。可见该方法能够方便实现不具备五轴半径补偿功能数控系统的五轴刀具半径补偿，避免刀具半径尺寸改变后必须返回CAM系统重新生成刀轨和再次进行后置处理的繁琐过程，从而缩短零件总加工时间和提高数控加工程序可重用性，具有较强的实际应用价值。
提出在线电解修锐(Electrolytic in process dressing, ELID)-超声珩磨系统，根据多场耦合理论对ELID-超声珩磨系统阴阳极之间电解液的液-声耦合机理进行仿真，并与超声珩磨、普通珩磨进行对比试验。仿真结果表明：ELID-超声珩磨系统电解液耦合速度增加不明显，但是局部速度变化剧烈，使得电极附近电解液更新加快，有利于加快电极双电层的反应离子传质过程，加快离子浓度更新速度，加快电极反应过程；耦合压力变化剧烈，使得电解液更新速度进一步加强；多频率仿真结果显示，超声振动频率在20～25 kHz的范围内耦合效果较好。同时指出：电解电流脉冲频率和超声振动频率保持一致时能得到较好的耦合作用。利用仿真得到的电解参数、超声参数及珩磨参数分别对ZrO2陶瓷进行ELID-超声珩磨、超声珩磨及传统珩磨试验。对比试验结果显示，ELID-超声珩磨系统、超声珩磨及传统珩磨加工精度分别为0.5 µm、1.0 µm和5.0 µm；ELID-超声珩磨系统加工精度较传统珩磨提高9倍，较超声珩磨提高1倍；在其他条件不变的情况下，由于ELID-超声珩磨系统采用新型声学系统，使得振幅减小，因此，加工效率增加不显著。该ELID-超声珩磨系统更适于难加工材料的超精密珩磨加工。
机械工程学报 Journal of Mechanical Engineering
ISSN 0577-6686
CN 11-2187/TH
