2014年, 第50卷, 第15期　
刊出日期：2014-08-05

  

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  基于数字化真实齿面的螺旋锥齿轮齿面接触分析

  汪中厚;李刚;久保爱三

  . 2014, 50(15): 1-11.

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  通过导入假想全共轭齿面作为基准齿面，即大齿轮基准齿面是采用由加工机床设定参数形成的理论齿面，小齿轮基准齿面是采用与该大齿轮基准齿面完全相共轭的齿面，该假想齿面是瞬时线接触，无传动误差。对该基准齿面上的接触线进行拓扑网格划分，引入数字化合成误差概念，实现含有齿形误差和安装误差的螺旋锥齿轮的数字化真实齿面的构建。提出一种基于高精度数字化真实齿面的螺旋锥齿轮齿面接触分析(Tooth contact analysis，TCA)方法，通过与Gleason公司TCA软件分析结果以及齿面磨损试验结果比较，验证了本方法的可行性和有效性。
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  仿生双足水上行走机器人优化设计及控制方法

  徐林森;魏鲜明;曹凯;梅涛;骆敏舟

  . 2014, 50(15): 12-18.

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  研究一种新型双足水上行走机器人推进机构及控制方法。借鉴蛇怪蜥蜴双足水上行走功能，分析双足机器人水上行走动力学机理；结合平面四杆机构运动和坐标转换公式，分析Watt-I型机构运动方程，用以模拟蛇怪蜥蜴的脚掌轨迹，设计双足水上行走机器人推进机构，建立机器人的虚拟样机模型并进行机构优化设计；设计机器人的中枢模式发生器(Central pattern generator, CPG)控制器和模糊控制器并进行参数分析，提出双足水上行走机器人的CPG-模糊控制方法，完成机器人控制系统的搭建，进行仿真验证；制作出双足水上行走样机，进行双足机器人水上行走试验，测得推进机构的作用力曲线；在平衡装置不工作和工作情况下分别测量机器人水上行走过程中的实时偏角，并进行比较。试验结果表明推进机构及控制方法满足双足机器人水上行走要求。
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  一类2自由度n-4R并联指向机构的运动学分析

  陈斌;于靖军;宗光华;李守忠;余家柱

  . 2014, 50(15): 19-27.

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  研究一类具有2个转动自由度的n-4R并联指向机构。这类机构具有3条以上的4R支链，在其运动过程中始终存在一个对称面，动、基平台以及各支链的上、下连杆所处平面关于此面对称。从其几何对称特性出发，通过用方位/倾角参数描述机构的姿态(指向)，推导出这类机构简洁、统一的运动学模型。在此基础上，分别讨论该类机构伴随运动、工作空间与奇异位形，总结几何结构参数对运动性能的影响。通过一阶运动影响系数在工作空间中的分布研究机构的各向同性，据此对驱动支链的分布进行优化。所得结论可用于指导这一类并联指向机构的设计。
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  一种新型矿用正铲液压挖掘机的运动学分析

  刘征;陈谊超;丁华锋

  . 2014, 50(15): 28-33.

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  提出一种新型矿用正铲液压挖掘机，其工作装置是一个复杂的多环耦合机构。采用修正的Grübler-Kutzbach公式分析工作装置的自由度，得出该工作装置能够满足正铲作业要求，可以实现两个移动和一个转动。基于运动链环路理论，建立通用的机构运动学分析框图，并且利用该框图对机构进行运动学分析。基于运动学正解分析矿用正铲液压挖掘机的水平挖掘时理论可达的工作空间，得出该机构在水平挖掘时铲斗与地面的倾角为30°～50°时挖掘空间最优，满足挖掘机水平挖掘的作业要求。基于机构运动分析框图对机构进行速度分析，得到液压缸的输入速度与铲斗输出运动之间的雅可比矩阵。最后给出了五组数值算例，对运动学分析进行验证。研究结果为该机构的设计和使用提供重要的理论依据。
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  异向啮合型双螺杆捏合机转子型线演化及其混合性能

  魏静;梁新龙;陈大兵;杨玉良;周东明

  . 2014, 50(15): 34-44.

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  针对当前各种不同类型异向啮合型双螺杆捏合机转子型线数学模型表达不一、性能优化及对比困难等问题，建立异向啮合型双螺杆捏合机转子型线设计的统一数学模型，改变阴阳转子头数及其他设计参数，演化得到包括目前常用异向啮合型螺杆转子在内的多种转子端面型线；采用粒子示踪法对几种不同典型螺杆转子流道中的动态混合过程进行研究，对表征螺杆混合性能包括分布性混合和分散性混合的参数指标，如停留时间分布密度函数、分离尺度、拉伸速率、剪切速率等进行对比分析。研究结果表明：差速啮合型双螺杆捏合机分布性混合能力优于传统异向等速啮合型双螺杆捏合机，传统异向等速啮合型双螺杆捏合机分散性混合能力优于差速双螺杆捏合机。研究结果可为双螺杆捏合机螺杆转子的型线选择以及性能优化提供数据依据。
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  空间6R机械臂位置逆解的复合形差分进化算法

  何兵;车林仙;刘初升;黄勇刚

  . 2014, 50(15): 45-52.

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  以6自由度TX60型Staubli工业机械臂为研究对象，通过运动学分析，建立求解该机械臂位置逆解的非线性方程组。以末端执行器位姿误差最小为目标函数，将非线性方程组转化为无约束优化模型，并应用差分进化算法(Differential evolution algorithm, DE)求解该问题。为克服基本DE难以平衡收敛精度和计算可靠性的缺陷，提出一种自适应分工复合形差分进化算法(Adaptive division complex DE algorithm, ADCDE)，以增强优化性能。该算法将种群自适应划分为开采子群和勘探子群，前者采用DE/best/2/bin策略生成变异个体，而后者采用复合形算子生成变异个体。给出工程应用实例，应用ADCDE求串联机械臂的位置逆解。仿真结果表明，该算法的计算精度和可靠性优于对比算法，应用较少计算开销即可求出高精度位置逆解，且能求得所有可能逆解，验证了该方法的有效性和可行性。
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  弹性欠驱动四指灵巧手设计与试验

  刘菲;何广平;陆震

  . 2014, 50(15): 53-59.

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  全驱动灵巧手需要较多独立驱动单元，控制系统复杂，导致体积和重量过大，费用昂贵，在实际应用中有极大局限性。欠驱动灵巧手具有驱动单元少、控制简单等特点。在保证具有一定运动灵巧性的前提下，欠驱动灵巧手能极大降低灵巧手本体及控制系统的复杂度和制造维护成本，体现出更高的实际应用价值。由此提出一种新颖的仿人单腱弹性欠驱动四指灵巧手的设计方案。同时，完成四指灵巧手本体结构设计，及分析获得关节弹簧刚度的选取方法。对影响关节驱动转矩的滑轮单元进行几何参数的优化分析，得到手指传动机构的较优设计方案。通过多指手样机对不同形状、大小物体的抓握试验，证明本欠驱动四指灵巧手具有抓取自适应能力和较强抓取能力。
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  关节式履带机器人爬楼梯动态稳定性分析

  饶伟;施家栋;王建中

  . 2014, 50(15): 60-67.

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  针对关节式履带机器人攀爬楼梯的动态稳定性问题，提出一种关节式履带机器人与楼梯台阶一点、两点或多点接触的动态稳定性准则判别方法。通过对机器人攀爬楼梯障碍过程的分析，考虑机器人的动作规划、质心惯性力、驱动轮和摆臂轮的惯性力矩、履带棱对楼梯接触作用的影响，建立越障关键姿态的动力学方程。基于机器人爬楼梯的不滑移充分必要条件，结合机器人坐标系中等效牵引力与等效支撑力的比值和履带与楼梯静摩擦因数之间的关系，得到在攀爬楼梯过程中机器人与楼梯台阶一点、两点、三点接触作用的动态稳定性判别准则，结果表明在爬楼梯过程中机器人与楼梯台阶两点、三点接触时易处于不稳定状态，数值仿真结果验证了该方法的有效性，为关节式履带机器人的动态稳定性判断提供理论依据。
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  空间微重力地面模拟装置基于神经滑模的自适应补偿控制

  张文辉;叶晓平;季晓明

  . 2014, 50(15): 68-72.

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  针对目前做复杂运动的大中型飞行器地面微重力环境难以实现的问题，提出了新颖的模拟装置，并设计了基于神经滑模的自适应补偿控制方法。该装置采用机械传动、电动机驱动和气悬浮的组合方式来实现做复杂运动的三维模拟。采用气悬浮来被动实现平面二维随动，采用力反馈的主动控制补偿技术来实现竖直方向升降。在考虑到精确模型无法获得及存在摩擦干扰的情况下，神经滑模控制策略能够保证控制系统的鲁棒性，设计的自适应神经网络控制器能够在线学习未知不确定上界，降低滑模“抖振”。仿真表明了所设计的试验系统能够满足三维运动要求，达到了较高模拟精度，对于复杂空间运动的飞行器微重力模拟具有重要工程价值。
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  高速滚动轴承-转子系统时变轴承刚度及振动响应分析

  曹宏瑞;李亚敏;何正嘉;朱永生

  . 2014, 50(15): 73-81.

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  高速滚动轴承广泛应用于机床主轴、航空发动机等转子系统中。在复杂运行工况下，滚动轴承的刚度表现出强烈的时变特性和非线性特性，往往是系统非线性的主要根源。考虑离心力、陀螺力矩、轴承内圈离心膨胀和热变形等因素，建立高速滚动轴承力学模型，计算轴承的时变刚度。将滚动轴承非线性模型与转子有限元模型集成，建立滚动轴承-转子耦合系统动力学模型。以FAG角接触球轴承(HCB7012E)为例，分别计算静载荷作用下的内外圈轴向、径向相对位移，并与舍弗勒轴承分析软件BearinX®的计算结果进行比较，验证了模型对静态位移仿真的精度。在不同轴承预紧状态下，仿真滚动轴承-转子系统在不平衡激励下的振动响应，并与试验结果比较，验证了模型仿真系统动态响应的精度。利用一个背对背安装的角接触球轴承-转子系统，研究在静载荷、不平衡载荷激励作用下滚动轴承刚度的变化规律，并计算时变轴承刚度作用下转子的时域振动响应及频域特征，为高速滚动轴承-转子系统设计、动力学分析与故障诊断提供依据。
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  冗余小波包改进及其在齿轮箱故障诊断中应用

  罗荣;田福庆;冯昌林;丁庆喜;李万

  . 2014, 50(15): 82-88.

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  针对小波包分解广泛存在频率折叠、频带重叠与频带错位缺陷，分析了其产生的根源，并以此提出了一种改进的冗余小波包分解算法。该算法通过交换偶数位置子带小波包分解后的两子带顺序来消除频带错位缺陷，通过引入两算子依据傅里叶变换滤波原理分别从频域滤去低、高频子带理论频率范围外的频率成分来避免频带重叠缺陷。分别使用仿真信号与某直升机中减速器疲劳试验的故障数据对该算法进行了仿真验证与试验验证。分析结果表明：相对于Mallat小波包算法和通常的冗余小波包算法，改进的冗余小波包分解算法确实成功消除了频率折叠、频带重叠和频带错位等三类缺陷，因此该算法能更有效地提取淹没在强噪声和其他强干扰背景下微弱故障特征，具有一定的工程应用价值。
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  轴间耦合下多轴联动机床的位置维动态特性分析

  王磊;刘海涛;杨啸;张俊;赵万华

  . 2014, 50(15): 89-96.

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  多轴联动机床刀尖点在空间运动过程中由于机床结构构形改变和轴间耦合作用，会造成动结合部刚度的非线性变化，进而改变系统惯性矩阵、刚度矩阵元素的量值，从而导致系统动态特性的改变。以一台典型的三轴联动龙门机床为研究对象，采用集中参数法建立轴间耦合下三轴联动机床系统的动力学模型，并推导系统的动力学方程，其系数矩阵是系统运动状态的函数。利用所建模型，对系统频率和频率响应函数相对于位置参数的变化进行分析。仿真和试验结果表明：轴间耦合作用对多轴联动机床的动态特性影响较大，系统的固有频率及对应幅值与刀尖点在x轴、y轴、z轴运动位置的变化有很大关系，极端位置的固有频率相差10%左右，响应的幅值变化量可达2倍左右。
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  空气静压导轨气膜波动主要影响因素分析

  陈东菊;边艳华;周帅;范晋伟

  . 2014, 50(15): 97-103.

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  针对空气静压导轨运动过程中出现的气膜波动问题，研究溜板气腔结构、节流器直径、供气压强对气膜内气旋及气膜波动的影响。通过仿真数据的对比分析发现气旋现象与气膜波动存在紧密的联系。从仿真结果得到了对气膜波动产生影响的因素有：节流孔的直径、气腔的结构形状和供气压强的大小。在上述的这些影响因素中供气压强的大小对气膜波动影响较大，最后试验对得出的这一结论进行了验证，与仿真结果吻合。这些分析为从导轨结构和工艺参数上对空气静压导轨的气膜波动进行抑制，提高导轨的稳定性及加工精度提供了理论依据。
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  基于刚柔耦合模型的行星传动固有特性分析

  张俊;刘先增;焦阳;宋轶民

  . 2014, 50(15): 104-112.

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  采用动态子结构法建立计入内齿圈柔性的行星传动刚柔耦合动力学模型，将内齿圈视为弹性连续体，导出内外约束条件下的运动微分方程，并将其与刚体构件的集中参数方程相结合，构建出系统的运动微分方程。基于所建模型，进行柔性齿圈直齿行星齿轮系的自由振动分析和相关试验验证。理论分析揭示出此类系统的振型可归结为4类：中心构件扭转振动模式、中心构件平移振动模式、行星轮振动模式和内齿圈振动模式，并给出每类振动模式的特征和降阶计算公式。数值仿真表明，内齿圈柔性使系统低阶固有频率降低，且新呈现的内齿圈振动模式对应的固有频率位于整个系统固有频率的中低频段，故在后续行星轮系的动态设计中应计及齿圈柔性的影响。振动试验则表明，内齿圈柔性对系统振动特性存在一定影响，除啮频激励和箱体结构共振外，行星传动中还存在低阶谐振现象；对于中低速工况下且太阳轮浮动的行星传动而言，减小齿圈柔性有利于降低系统振动。
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  复杂机械零件的六面体有限元网格生成方法

  曹华军;舒林森;许磊;李浩

  . 2014, 50(15): 113-118.

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  为了解决复杂机械零件有限元仿真效率与计算精度难以保证的问题，提出一种面向复杂外形机械零件的全六面体有限元网格生成方法。通过引入有限元网格误差估算理论对关注区域的误差特性及其导致因素进行分析；基于复杂外形机械零件的几何特征与物理特性建立模型关键区域识别准则，并研究模型计算域虚拟规划策略给出其算法及其实施步骤；以模型计算域虚拟规划为基础，提出了六面体网格生成算法与结果网格的质量评价准则。算例应用验证表明，该方法能将复杂机械零件进行全六面体有限元网格划分，生成的结果网格具有关键区域特征表达准确、全局网格分布合理且单元质量高等特点。
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  数控机床主轴系统热模型参数多目标修正方法

  邓小雷;傅建中;夏晨晖;付国强;陈子辰

  . 2014, 50(15): 119-126.

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  为使数控机床主轴系统热模型更为准确，混合响应面模型和多目标遗传算法，提出一种多参数、多目标热模型修正方法。该修正方法根据热平衡试验所获得的数控机床主轴系统热态特性(温升、热变形等)数据，采用中心复合设计的试验设计方法，在设计空间抽取样本点进行数值模拟，建立了由多个有限元热模型设计参数所决定的主轴系统热态特性的二阶响应面模型，利用多目标遗传算法对响应面模型进行循环逼近优化，取得Pareto最优解集，提高原有限元热模型的准确度。最后，以某精密数控双磨头磨床主轴系统为例进行分析，结合热平衡试验的温升和热变形数据，并以此为目标对其有限元热模型的4个主要参数(1个热流密度，3个换热系数)进行了修正研究。结果表明：提出的基于近似模型的多参数、多目标修正方法，适用于机床主轴系统等复杂结构的模型修正，可以有效地利用试验数据，通过有限次的数值模拟计算获得需修正参数的最优解，减少了模型分析的计算误差，使得修正后的模型结果更为接近实际。
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  面向零件平面度误差估计的空间泛克里金插值建模

  费兰;杜世昌

  . 2014, 50(15): 127-135.

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  机械加工零件表面平面度误差估计是零件质量控制的重要内容。三坐标测量机(Coordinate measuring machine, CMM)广泛应用于零件表面平面度误差测量，但是由于测量成本的限制，CMM获取的测量样本数量有限。因此需要采用空间插值方法，获取更准确的平面度误差估计。通过建立空间统计学的变异函数模型描述零件表面测量数据之间的空间相关性，并推导空间泛克里金插值方法预测零件表面未测量点的坐标高度值，最终将实际测量点和插值预测点通过最小二乘法建立平面度误差预测估计模型。实例研究的结果表明，球状变异函数模型较指数、高斯变异函数能够更有效地定量描述零件表面的空间相关性；同时，泛克里金插值方法提高平面度误差估计的准确程度，其估计精度优于传统方法5%～10%。
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  定位优先级约束下间隙配合的变动解析与装配成功率计算

  蒋科;刘检华;宁汝新;郭崇颖

  . 2014, 50(15): 136-146.

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  装配特征之间的变动解析是产品装配偏差累积分析的重要基础，针对现有研究成果未考虑零件间装配特征定位顺序对配合间隙影响的问题，提出一种定位优先级约束下间隙配合的变动解析模型与装配成功率计算方法。建立了两个零件之间多基准装配的数学模型，并分析装配特征在配合前相对于装配名义位置的变动。通过对平行平面配合、圆柱面配合、圆锥面配合以及球面配合等四类间隙配合的接触状态进行分析，得到装配基准特征与装配目标特征在配合后相对装配名义位置变动所需满足的约束条件。在此基础上提出定位优先级约束下的装配特征之间的配合变动算法，并给出包含多组装配特征配合的两零件之间的装配成功率的计算方法。以一种测量仪器结构的装配为实例，验证了上述方法的可行性。
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  面向3D打印复合工艺的生物CAD/CAM系统及试验研究

  刘媛媛;张付华;陈伟华;严飞飞;郑璐璐;胡庆夕

  . 2014, 50(15): 147-154.

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  3D打印复合成形工艺将3D打印技术与静电纺丝技术相结合，在构建具有多尺度多梯度结构特征的，生物硬组织修复用再生支架方面表现出独特优势。提出一种针对3D打印复合成形工艺的生物CAD/CAM系统构建方法，不仅能实现成形过程的自动监控，保证多工艺的柔性复合，而且能实现从STL模型，到生成加工路径信息，并最终驱动系统硬件进行加工的自动化处理流程。该系统及方法将生物建模软件与生物3D打印复合成形系统有效集成，将CAD过程中无法建模的尺度信息与来自CAD的加工信息有机结合并处理，有效解决了3D打印成形再生支架时，精度受限而无法在支架内部成形微观尺度结构的问题。最后，通过骨组织工程支架的制备试验验证了系统的有效性。
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  基于三坐标测量机自适应测量的自由曲面逆向

  何雪明;孔丽娟;何俊飞;武美萍;张荣;纪小刚

  . 2014, 50(15): 155-159.

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  自由曲面的精确测量和重构是决定具有自由曲面特征的零部件复现精度的重要因素，传统逆向中测量与重构是相互独立又不能有效评估的。为提高自由曲面测量速度和重构精度，基于三坐标测量机(Coordinate measuring machine, CMM)，提出自适应测量的曲面重构方法。测量过程中，通过不断拟合样件上已测点，预算待测点及其测量矢量，指导CMM自动采集曲面上数据。由点云拟合自由曲面模型后，检验拟合模型上点与样件上相应点的误差；若误差偏大，则在测量点云中加入检测点后重新拟合曲面，进一步检测重拟合实体模型直至满足精度要求，得到精准数据点和精致的自由曲面模型。辅以计算机图形可视化实例验证本法，测量精度及其重构精度可达μm级，具有自由曲面特征的零部件整个逆向周期呈数量级下降，算法鲁棒性强。
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  化学机械抛光设备负载特性与主体结构变形

  赵德文;路新春;何永勇;王同庆

  . 2014, 50(15): 160-165.

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  化学机械抛光(Chemical mechanical polishing, CMP)材料去除及负载特性主要受界面摩擦影响。对旋转型CMP系统进行了运动学和动力学分析，由此建立了CMP设备抛光界面摩擦负载(包括摩擦力矩和摩擦径向力)表达式。系统研究了CMP设备抛光头&抛光盘主体结构负载特性随运动参数的变化规律，发现抛光头/盘转速比对负载影响最为明显：随转速比的增加，抛光头所受摩擦力矩增加，抛光盘所受摩擦力矩减小；且对抛光头而言存在值为1的临界转速比，当转速比小于1时，摩擦力矩对抛光头为驱动力矩；实际工况下转速比接近1时，抛光头所受摩擦力矩几乎为零，因相对运动而产生的摩擦负载主要由抛光盘承载。在此基础上，采用商用有限元分析软件建立了抛光盘及转子有限元模型，分析了抛光盘在螺钉预紧力、偏心轴向力和摩擦力矩复合载荷作用下的变形特性，为CMP装备设计提供了依据。
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  可溶填充剂对孔隙自生成超硬磨料磨具孔隙生成的影响

  吕冰海;董晨晨;邓乾发;袁巨龙;范红伟;吴喆

  . 2014, 50(15): 172-179.

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  针对金属结合剂超硬磨料磨具结合剂密实、难修整、容易堵塞(容屑空间小)的问题，提出一种孔隙自生成超硬磨料磨具加工技术：在金属结合剂中添加“可溶”填充剂，加工过程中利用特定溶液溶解磨具表层的“可溶”填充剂，从而在磨具表层形成类似多孔金属的孔隙结构，以提供容屑空间、并增强磨具自锐性。分析了Zn、CaO和SiO2三种“可溶”填充剂“溶解”过程，以及填充剂对磨具整体强度的影响；制备20 mm×5 mm青铜结合剂孔隙自生成金刚石丸片试样，进行孔隙生成观察试验以及加工试验，研究孔隙自生成磨具的自锐过程。结果表明，“可溶”填充剂Zn在不明显降低磨具力学特性的前提下，具有较好的孔隙生成效果，从而提高磨具自锐性、减轻磨具表面的堵塞现象和提高材料去除率。
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  陶瓷飞行体的微沟槽结构曲面精密磨削与减阻性能

  鲁艳军;谢晋;程剑;罗敏健;邢允波

  . 2014, 50(15): 180-186.

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  为减小飞行阻力和增强雷达散射，提出采用精密磨削和微细磨削组合加工工艺在陶瓷飞行体表面加工出曲面微沟槽结构。首先，利用精密修整后的金刚石砂轮圆环形端线沿数控曲线插补轨迹将陶瓷加工成光滑曲面，然后利用微细修整成角度为60°的金刚石砂轮V形尖端在曲面上沿飞行体轴向方向加工出微沟槽结构，最后通过风动试验分析不同曲面结构对空气阻力的影响。磨削试验结果显示，精密磨削和微细磨削组合加工可在高度32 mm、直径30 mm和表面粗糙度0.262 m的陶瓷曲面上加工出深度为578～581 m、角度为61.56°和尖端半径为48 m的微沟槽结构，其深度误差仅为3 m，曲面加工的平均形状误差为142 m，加工精度可控制在0.5%以内。此外，加工后的陶瓷表面粗糙度主要受砂轮粒度和磨削工艺的影响。风动试验结果表明：微沟槽结构曲面分别比光滑和粗糙曲面减小轴向阻力约36%和42%，也比光滑曲面减小侧面阻力约39%。因此，陶瓷飞行体的光滑曲面被加工出规则可控的微沟槽结构可以减小飞行阻力。
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  V形磁铁在SUS304管内表面抛光中的应用

  陈燕;张耀明;邓超;韩冰

  . 2014, 50(15): 187-191.

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  用传统的抛光方法很难对细长管内表面进行抛光；利用磁场控制的磁粒刷就可以较容易实现复杂管件内表面的研磨抛光。这种抛光方法是把磁性磨料和油性研磨液的混合物裹附在V形磁铁的两极，在外围磁铁的吸引下将磨料混合物压附在工件的内表面，增大磨料对内壁的研磨力，提高抛光效率。磁极端部开槽的V形磁铁在其开槽处较利于磨料的自发搅拌，使磁性磨料不断更替的对工件内表面进行抛光。通过有限元分析验证V形磁铁端部开槽对研磨压力的影响；从理论上阐述V形磁铁端部开槽后有利于实现磨料的更替，并得到较好的表面质量；最后通过对SUS304管内表面的抛光试验验证理论的正确性。
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  复合结构黏弹性阻尼减振砂轮接杆的研究

  王军;王加春;吴凤和;周勇;柏虎

  . 2014, 50(15): 192-197.

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  为满足高速磨削内孔的需要，研制一种由金属、工程陶瓷和黏弹性阻尼材料组成的新型复合结构减振砂轮接杆。对磨杆的设计原理和黏弹性阻尼结构进行论证，在保证砂轮接杆具有较高静刚度的前提下减小平均密度和增大阻尼比。对该砂轮接杆的刚度、固有频率和谐响应等静、动态性能进行有限元分析和试验验证，并与普通钢质整体式砂轮接杆和金属-陶瓷复合结构砂轮接杆进行性能对比；研究阻尼芯直径与砂轮接杆动态性能的关系。结果表明：黏弹性阻尼砂轮接杆的静刚度高于普通钢质砂轮接杆约10%，略低于金属陶瓷复合结构砂轮接杆约0.6%；其动态性能优于前两者，即具有更高的固有频率和动刚度。固有频率较普通钢质砂轮接杆提高约49%，较金属-陶瓷砂轮接杆提高约12%。动态响应幅值较普通钢质砂轮接杆减小约43%，较金属-陶瓷砂轮接杆减小约20%。此新型砂轮接杆适于高速磨削加工。
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  非正交双转台五轴机床后置处理通用方法

  周续;张定华;吴宝海;罗明

  . 2014, 50(15): 198-204.

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  针对非正交结构的双转台型五轴机床，提出一种从工件坐标系变换到机床坐标系的逆运动学求解方法。该方法适用于正交及非正交情况下，双转台型、摆头+转台型和双摆头型五轴机床的后置处理问题。分析非正交双转台型五轴机床的结构特点，建立此类机床的通用结构形式。基于点绕空间任意轴的旋转变换公式，建立非正交五轴机床各运动坐标同刀位数据之间的映射关系，实现机床平动坐标和转动坐标的计算。针对机床C轴转动坐标的求解，分析出现奇异位置的情况，给出奇异值问题的处理方法。对整体叶轮流道及叶片加工刀位轨迹进行后置处理，并通过Vericut软件进行仿真试验，验证后置处理方法的可行性和高效性。
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  数控凸轮轴磨床工件旋转轴转速优化方法

  王洪;戴瑜兴;许君;李宗鉴

  . 2014, 50(15): 205-212.

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  根据恒磨除率原理，建立了凸轮轴磨削数学模型。通过对凸轮轴数学模型的分析以及系统驱动能力的限制，确定了工件转速非圆段的降速比与砂轮水平进给的最大速度、最大加速度、最大加加速度。提出砂轮进给正、反向同步加减速的控制方法，动态地求解正反向插补会合点同时达到最大进给速度，实现凸轮旋转的最优速度插补。将上述算法进行编程与仿真，并运用到YTMK-CNC8336-16数控凸轮轴磨床加工中。试验结果表明：采用该方法磨削的凸轮轴升程误差可控制在0.015 mm以内，工件表面粗糙度达到Ra0.25 μm，非圆磨削段加工效率提高了30%，实现了凸轮轴的精密高效磨削加工。