机械工程学报

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周艳华，谢福贵，刘辛军

机械工程学报. 2015, 51(11): 1-7. https://doi.org/10.3901/JME.2015.11.001

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伺服冲床是一种高速高频高精的新型板材冲压机床，其主传动机构构型、尺寸、性能直接影响冲床的精度、效率、冲压力等主要工作性能参数。通过分析现有机构构型，对伺服冲床主传动机构进行构型设计，并分析两种不同类型的机构特点。总结目标函数法和性能图谱法两种优化方法的特点及适用情况，提出基于目标函数法的冲床主传动机构优化目标函数，并采用两种优化设计方法分别对两类主传动机构进行尺度综合，验证了不同类型机构的特点。该研究对伺服冲床主传动机构构型及优化设计提供了思路及方法。

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4-RRS冗余球面并联机构的静力学与刚度分析

曲海波，梁艺瀚，方跃法，周益林

机械工程学报. 2015, 51(11): 8-15. https://doi.org/10.3901/JME.2015.11.008

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为提升球面并联机构的承载能力，提出一种4-RRS冗余球面并联机构。给出4-RRS冗余球面并联机构的构型设计。然后，建立机构的静力学模型。在锁定驱动关节的情况下，通过互易积运算求解支链作用于动平台上的反螺旋力系。基于建立的静力学模型，得出了各个关节的受力情况和各条支链的变形情况。以实例求解了冗余和非冗余情况下，支链关节受到的最大力和力矩。冗余时支链关节受到的最大力和力矩小于非冗余的情况。对机构进行刚度分析。构造机构的柔度矩阵，得出动平台中心点在受力时的广义位移。以实例对比冗余与非冗余机构的刚度与受力性能，得出了冗余时动平台的广义位移小于非冗余的情况。

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3-PCSS/S球面并联肩关节机构优化与仿生设计

侯雨雷，汪毅，范建凯，胡鑫喆，曾达幸

机械工程学报. 2015, 51(11): 16-23. https://doi.org/10.3901/JME.2015.11.016

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以实现人体肩关节结构和功能仿生为目标，提出以3-PCSS/S(PC表示具有环形导轨的移动副，S为球面副)球面并联机构为仿生肩关节的原型机构，并针对其开展机构优化与仿生设计。将具有环形导轨的移动副PC等价为转动副，进行机构的位置反解并求解其运动雅可比。应用遗传算法，依据所确定的姿态工作空间约束条件，以机构姿态工作空间的点数为优化目标，对机构尺寸参数进行全局优化；提出偏置设计以扩大机构输出转角范围，提高肩关节的灵活度。研究工作对人形机器人肩关节实体仿生设计及其研制具有理论指导意义和工程应用价值。

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感应式主动磁悬浮球形电动关节的机理研究

曾励，张帆，陈秋月

机械工程学报. 2015, 51(11): 24-30. https://doi.org/10.3901/JME.2015.11.024

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多自由度磁阻式主动磁悬浮球形电动关节机械集成度高，在控制和轨迹规划方面占有优势。但由于磁阻式球形电动关节悬浮和旋转精度受限于转子位姿和瞬时步距角，且不能实现绕过球心的任意轴旋转，致使响应速度不能达到最快。提出感应式主动磁悬浮球形电动关节，研究其旋转和悬浮机理，基于气隙磁感应强度分布建立关节的电磁悬浮力和电磁转矩数学模型；通过有限元仿真分析磁感应强度、电磁悬浮力和电磁转矩等的分布特性，建立主动磁悬浮球形电动关节系统的试验台，对关节转子位移特性、悬浮和旋转特性进行测试试验研究。

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球面四杆机构函数综合的带修复策略可行性规则差分进化算法

车林仙，杜力，黄勇刚

机械工程学报. 2015, 51(11): 31-40. https://doi.org/10.3901/JME.2015.11.031

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根据杆长限制条件，建立约束方程，进而得出求解球面四杆机构函数综合问题的非线性方程组，并将该方程组的求解转化为鞍点规划问题。以杆长协调、传动角、避免乱支缺陷等为约束条件，提出球面四杆机构近似函数综合的约束优化模型，再应用差分进化(Differential evolution, DE)算法求解该问题。在定义约束违反度和弱、强不可行解的基础上，提出处理约束条件的改进可行性规则，形成求解约束优化问题的可行性规则差分进化(Feasibility-rule-based DE, FRDE)算法。应用4个benchmark约束优化问题测试FRDE算法的优化性能，结果表明，其可靠性和稳健性指标优于对比算法。面向机构优化综合问题，将修复策略融入FRDE算法，发展为带修复策略的FRDE算法(Feasibility-rule-based DE algorithm with repair strategies, FRRDE)。给出5个函数综合实例。结果显示，优化模型和方法可行有效，且FRRDE算法的优化性能好于对比算法。

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大尺寸球轴承打滑分析及其应用

王海同，李铁民，王立平，李逢春

机械工程学报. 2015, 51(11): 41-47. https://doi.org/10.3901/JME.2015.11.041

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滚动轴承是旋转机械中承受载荷并传递运动最重要的零部件之一。大尺寸球轴承是滚动轴承的一种，由于其尺寸大、工作负载重，其作为支撑部件被广泛应用于重型机床滑枕部件中。基于赫兹接触理论建立大尺寸球轴承的拟静力学方程，以FAG-B71956E角接触球轴承为算例，得到其不同轴向力、径向力及转速情况下，轴承位移变化及发热情况，并基于试验打滑判据得到球轴承的打滑临界曲线。针对某重型机床滑枕部件进行分析，利用力平衡、力矩平衡及变形协调方程得到滑枕轴承组受力情况，并找出发热量最大轴承。为避免该轴承由于打滑而过早失效，计算得到该轴承的打滑临界转速，为不同工况下滑枕最高转速选取提供了依据。

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圆柱壳体基础隔振系统导纳功率流特性

王晓乐，孙玲玲，高阳，杨明月

机械工程学报. 2015, 51(11): 48-55. https://doi.org/10.3901/JME.2015.11.048

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针对圆柱壳体基础上动力装置隔振问题，建立复杂振源激励、多弹性支承、柔性圆柱壳体多维耦合传递矩阵力学模型。基于经典薄壳理论和模态叠加原理，同时计及奇偶模态响应，给出两端剪力薄膜支撑各向同性圆柱壳体的点导纳解析表达式，以导纳矩阵形式表征不同激励组分与速度响应的交叉耦合关系。考虑弹性支承的多维波动效应，运用子结构导纳法推导整体系统的功率流传递方程。研究表明：振源垂向、横向激励力与倾倒力矩诱发的隔振器纵向及弯曲谐振是中高频域系统功率流提高的主要原因；力矩激励对于柔性壳体基础功率流传输具有重要影响；壳体基础的径向弯曲振动在整个系统能量传递中占据支配地位，与其相关的弯曲机械波是主要结构声源。所用建模分析方法具有模块化延拓性，旨在为系统结构参数优化及后续的主被动一体化控制策略确立理论依据。

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自润滑向心关节轴承磨损寿命模型

卢建军，邱明，李迎春

机械工程学报. 2015, 51(11): 56-63. https://doi.org/10.3901/JME.2015.11.056

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以摩擦副为钢/PTFE编织物的自润滑向心关节轴承为研究对象，从磨损机理出发，基于组合磨损理论和稳定磨损中线磨损率保持不变的特征，通过对复合摆动条件下向心关节轴承的运动分析、接触和速度分析、受力分析、磨损量分析，进而推导出新的解析式寿命模型，可分别计算旋转摆动、倾斜摆动以及复合摆动三种摆动方式下的自润滑向心关节轴承磨损寿命，并提出其计算方法。通过算例计算，得出不同工况三种摆动方式下自润滑向心关节轴承磨损寿命比，与已有理论计算结果和试验结果相近，尤其在复合摆动工况下与已有理论计算值相差更小，相对误差小于6%。新建模型为向心关节轴承提供了一种新的寿命计算方法，可以弥补现有寿命计算公式大多仅考虑旋转摆动工况的不足。

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基于包容球理论的大型桨叶去重平衡的优化研究

何福本，梁延德，孙捷夫，王治雄，郭超

机械工程学报. 2015, 51(11): 64-70. https://doi.org/10.3901/JME.2015.11.064

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由于桨叶在成型加工过程中受制造精度、材料缺陷及装配误差等非设计因素的影响，导致组合式船用螺旋桨的实际重心位置与理论设计重心位置不一致，无法满足实际需要和工程应用，因而需要对重心不合格的桨叶进行去重处理以修正重心误差。针对去重最优化要求，提出基于最小包容球理论的重心误差最小包容球概念，建立多桨叶间的重心位置关系，用以描述组合式桨的重心误差范围，还提出相应的去重工艺球算法，来判断桨叶是否需要进行去重处理。为了验证误差包容球和去重球理论，建立相关桨叶的参数化模型，应用sobol算法和TSearch算法进行优化，并确定去重区域，可得到满足条件的去重参数。结果表明，将包容球理论应用于组合式船用桨的去重优化，可实现船桨的重心误差修正且满足其动平衡性能要求。

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考虑齿面接触温度的齿轮系统非线性动力学建模及分析

苟向锋，祁常君，陈代林

机械工程学报. 2015, 51(11): 71-77. https://doi.org/10.3901/JME.2015.11.071

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为研究齿轮啮合过程中齿面接触温度对系统动力学的影响，基于Block闪温理论，计算主、从动轮的齿面闪温，推导齿面接触温度随时间变化的表达式，计算由齿面接触温度变化导致的齿廓形变；通过Hertz接触理论，推导随齿面接触温度变化的啮合刚度的表达式。建立综合考虑齿面接触温度、时变啮合刚度、齿面摩擦、齿侧间隙、综合啮合误差等因素的单级直齿圆柱齿轮系统非线性动力学模型。对该模型进行研究，分析摩擦因数、载荷对齿面闪温的影响及系统的动力学特性。计算结果显示，齿面闪温在齿根和齿顶啮合时达到最大，而在节点附近接近于零。这表明所提出的齿面闪温计算方法能在一定程度上反映齿轮啮合时的温度变化和滑动情况，该方法在计算齿面温度变化时其基本规律是正确的。对比考虑齿面接触温度与否的分岔图发现，齿面接触温度对系统动力学行为有明显的影响。

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一种基于时频峭度谱的滚动轴承损伤诊断方法

段晨东，高鹏，徐先峰，高强

机械工程学报. 2015, 51(11): 78-83. https://doi.org/10.3901/JME.2015.11.078

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为了准确地提取滚动轴承损伤特征频率，提出一种基于频率切片小波变换的时频峭度谱分析方法。采用频率切片小波变换对振动信号进行时频分解，求取与各个频率分量对应的幅值峭度，由幅值峭度序列构造信号的时频峭度谱。以时频峭度谱的若干个较大谱峰对应的频率作为中心频率，确定相应的共振频带，并在时频空间选择时频切片，然后采用重构分离出这些信号分量，并用包络解调获取重构信号的包络。在此基础上，通过包络信号的等效功率谱确定滚动轴承的损伤特征频率。试验证明，这种方法可以有效地提取滚动轴承的特征频率，由于采用了多个频带保证了足够多的信号能量可用于包络分析，当轴承存在多种损伤时，也可以有效地鉴别不同损伤特征频率。

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一种研究车轮弯曲疲劳试验机输出弯矩的应力圆仿真方法

杜新，刘建功，王德民

机械工程学报. 2015, 51(11): 84-88. https://doi.org/10.3901/JME.2015.11.084

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基于谐响应分析和应力圆的定义，探索一种对汽车车轮动态弯曲疲劳试验机输出弯矩的空间不均性进行分析的通用方法。对试验机在工作时所承受的力的情况进行分析与计算，并将计算结果导入有限元分析软件中，得到试验机规定位置的应力数据并绘制应力圆曲线，将在仿真环境中绘制的应力圆与试验机实际工作时所测绘出的应力圆曲线进行图形与参数的对比，明确了试验机工作时的受力情况：离心力是试验机的主要影响力；陀螺力矩是由于转子转动和加载臂横向摆动产生；非线性油膜力是润滑油在不平衡转子旋转下产生。对比上述三种作用力共同施加时的仿真结果与试验机实际工作测绘得到的应力圆曲线，其在形状和参数指标上都符合很好，证明了这种以应力圆来分析试验机工作性能的方法是可行的。

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面向服务的绿色高效铣削优化方法研究

李尧，刘强

机械工程学报. 2015, 51(11): 89-98. https://doi.org/10.3901/JME.2015.11.089

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绿色高效是对现代制造业提出的迫切要求，制造服务的理念指明制造业转型升级的重要方向。以数控铣削加工为例，从一个层面研究了以面向服务为核心的绿色高效数控多次进给铣削加工参数优化问题，建立了满足高速铣削稳定性要求，以铣削过程利润与铣削碳排放量为目标的优化模型，应用自适应粒子群算法对模型寻优求解，并与数控切削参数数据库实现信息共享，通过铝合金高速铣削参数优化实例进行了模型验证，表明该寻优模型的泛化能力满足网络环境下复杂制造过程的服务增值需求。最后分析比较了不同优化变量对目标函数的影响趋势并定量计算了目标函数对优化变量的灵敏度值，为服务于企业的绿色高效铣削加工参数选择和工艺制定奠定了理论基础。

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考虑工时不确定的混合流水车间滚动调度方法

张洁，秦威，宋代立

机械工程学报. 2015, 51(11): 99-108. https://doi.org/10.3901/JME.2015.11.099

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针对加工时间不确定的混合流水车间动态调度问题，提出一种基于滚动窗口的改进蚁群算法。为实现对事件驱动机制下重调度发生频率的有效缓冲，设计基于交货期偏差容忍度的滚动调度策略。同时为提高调度算法的计算效率，以应对现实生产中工时偏差的频繁发生，在滚动时域分解方法框架下提出一种改进的蚁群算法。一方面，通过压缩蚂蚁可选路径限制其移动范围，在缩短蚂蚁搜索周期的同时寻求新的解；另一方面，通过适当刺激蚂蚁尝试具有较弱信息素路径，提高所得解的全局性。通过实例仿真，分别对滚动调度策略和动态调度算法性能进行分析验证，得出较优的滚动调度策略参数，并验证了算法的优越性。最后给出实际生产算例，验证了滚动调度方法的有效性。

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局部几何特征急变类零件分区变参工艺制定方法

马建伟，贾振元，王福吉，王泠，许强

机械工程学报. 2015, 51(11): 109-115. https://doi.org/10.3901/JME.2015.11.109

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高端装备中许多关键零件存在局部几何急变特征，由于多采用难加工材料、特殊结构，加工难度大，或者虽能加工但效率极低，无法满足高端装备快速发展的需求。随着数控加工技术的发展，局部几何特征急变类零件的高效数控加工技术成为目前工业生产领域研究的热点与难点。鉴于局部几何急变特征的存在，局部几何特征急变类零件采用统一工艺参数进行整体加工的加工工艺对该类零件适用度降低，制约了此类零件加工效率的提升。针对局部几何特征急变类零件，研究复杂曲面CAD模型基于局部几何急变特征的快速分割方法及功能结构件基于机床动态特性的加工误差模型，由此提出了局部几何特征急变类零件分区变参工艺制定方法，最终根据加工区连续特征生成序列化加工程序，可在数控加工设备上实现局部几何特征急变类零件高质高效加工。研究成果为局部几何特征急变类零件加工工艺制定提供了一种新方法。

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高功率激光系统中大型光机组件的装配精度研究

李桂华，王辉，熊召，曹庭分，刘长春

机械工程学报. 2015, 51(11): 116-122. https://doi.org/10.3901/JME.2015.11.116

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大型高功率固体激光装置神光III中的48路强激光束组由许多大型精密光学系统组成，按照装置的研制要求实现这些光机系统的高精度装配是一项巨大的技术挑战。以具有亚微米级误差控制要求的大型反射镜组件为对象，提出了理论建模分析、数值计算仿真、工程现场试验研究三个层次相融合的反射镜组件装校精度分析研究方法。针对光机系统的装校精度建立几何误差传递和面形畸变形成的理论分析模型；并借助三维几何误差计算和结构有限元分析的专业化工具，分析预测了反射镜组件装配过程中的空间位姿误差以及夹持预紧作用下的镜面畸变作用；在工程环境下进行了反射镜组件的实体装配及其检测试验工作，检验了理论分析方法在实际工程中的适用性。这一方法对激光聚变装置中光机组件的精密装校研究有着普遍指导意义。

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数控机床多能量源的动态能耗建模与仿真方法

何彦，林申龙，王禹林，李育锋，王立祥

机械工程学报. 2015, 51(11): 123-132. https://doi.org/10.3901/JME.2015.11.123

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机床能量消耗过程的评估和分析是机床能效优化研究的基础。现有研究提出的机床能耗模型主要是静态能耗模型，少数对机床动态性能耗的研究又主要集中在机床运行状态的动态性的建模，缺乏对机床能量源特别是数控机床多能量源的动态性能耗的研究。针对数控机床能量源多、加工任务及加工参数动态变化等特点，提出了一种数控机床多能量源的动态能耗建模与仿真方法。对数控机床能耗过程的动态性进行分析；在此基础上，结合面向对象着色赋时Petri网(Colored timed object-oriented Petri net，CTOPN)和虚拟部件方法建立数控机床多能量源动态能耗模型，其中CTOPN模型用于描述数控机床能耗过程机床和多能量源运行状态的动态特性，虚拟部件方法用于描述数控机床多能量源受加工参数影响的动态特性；通过CTOPN中“变迁”蕴含的信息来驱动虚拟部件模型实现对数控机床多能量源的动态能耗特性的建模。案例分析结果证明了该方法的可行性，上述模型可为数控机床动态能耗的预测、综合的能耗特性分析以及定量的能耗影响因素分析提供一种基础支持，具有较广阔的应用前景。

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基于设计空间缩减的多学科协同优化新方法

金霞，段富海，辛大志，母刚

机械工程学报. 2015, 51(11): 133-141. https://doi.org/10.3901/JME.2015.11.133

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提出一种多学科协同优化设计新方法—设计空间缩减协同优化 (Design space decrease collaborative optimization，DSDCO)。根据子系统级优化结果，确定分解设计空间的平面方程，将设计空间合理分解为多个子空间，去除其中不可行设计子空间，将缩减后的设计空间传递到系统级优化。根据系统级优化在各个子空间的优化信息，择优选取系统级优化结果和下一次优化计算的设计空间，循环进行优化迭代计算，直至系统级优化值符合收敛条件。该方法通过缩减优化求解空间，不断更新系统级优化模型，将传统协同优化(Collaborative optimization，CO)中系统级非线性等式约束变换为只含有变量边界的线性不等式约束，解决了传统CO系统级求解困难的问题。DSDCO在变量有界的多学科设计优化(Multidisciplinary design optimization, MDO)问题中，对原始问题约束函数的凸性无要求，对优化迭代起始点的位置无要求。分别利用数值算例、减速器设计和弹簧设计三个典型算例，验证了DSDCO方法的正确性。

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胞元模型在骨组织建模中的应用及评价

王沫楠

机械工程学报. 2015, 51(11): 142-149. https://doi.org/10.3901/JME.2015.11.142

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针对去软组织骨生物力学建模问题，采用有限元仿真手段通过股骨CT体数据集三维几何重建、网格划分、股骨表观密度计算、有限元单元横观各项同性力学模型建立、力学参数确定等几个步骤实现对股骨的力学建模和解算。其中，最关键的工作是力学参数确定，尤其是弹性模量和表观密度关系式的建立。依据胞元理论建立了弹性模量和表观密度的分段函数关系，最终获得股骨力学模型并通过仿真计算得到载荷-轴向应变和载荷-横向应变数据。同时，也基于弹性模量和表观密度经验关系式建立力学模型并进行分析计算提取仿真结果，通过实施生物力学试验提取试验结果，将两种仿真结果与试验结果对比得出：同一块猪股骨，在相同力学环境下，胞元理论力学模型与试验结果轴向应变误差为25.92，横向应变误差为10.04，两种误差均小于经验公式力学模型仿真结果误差，因此，胞元理论力学模型在股骨建模中表现出模型更精确、适用范围更广泛的优势。

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设备视情预防维修与备件订购策略的联合优化

张晓红，曾建潮

机械工程学报. 2015, 51(11): 150-158. https://doi.org/10.3901/JME.2015.11.150

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研究设备的视情预防维修与备件订购策略的联合优化问题。在分析设备劣化与备件库存联合状态转换的基础上，给出了联合状态的稳态概率密度函数的显式表达式和数值求解方法。基于此联合概率密度函数，推导连续劣化的设备受备件库存状态影响的维修概率和备件的订购和持有概率，建立以设备的检测周期、备件订购阈值、预防维修阈值为决策变量，同时考虑维修和备件相关成本的长期平均费用率模型。通过数值试验验证了联合概率密度函数推导的正确性和所建立的模型的有效性。灵敏度分析结果表明维修成本和备件成本之间存在一定的权衡，只有将二者联合优化才能取得设备的全局最优联合策略。以氢气合成装置传输管道的变薄劣化为例验证了模型的实用性。

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基于多分辨技术的任意控制顶点曲面光顺

纪小刚，杨艳，薛杰

机械工程学报. 2015, 51(11): 159-164. https://doi.org/10.3901/JME.2015.11.159

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在自由曲面的光顺过程中，针对曲面u、v方向控制顶点数任意的情况，以任意控制顶点曲线的多分辨光顺算法为基础，通过张量积的方法，把任意分辨率下的多分辨光顺技术推广到了二维空间。该算法基于张量积运算，用严格的数学推导实现了二维B样条小波的构造及其分解重构算法，由此把原始曲面的控制顶点分解成了低频部分和三个细节部分，其中，低频部分即为光顺曲面的控制顶点，细节部分即为过滤掉的噪声。由于整个计算过程严格遵循多分辨分析思想，原始曲面仍然可以通过重构算法由低频部分和细节部分进行精确重构。在此基础上，通过一个复杂的实例，验证了本多分辨光顺算法的正确性和准确性。

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大型数控转台机电特性分析

丁文政，朱松青，汪木兰，黄筱调

机械工程学报. 2015, 51(11): 165-170. https://doi.org/10.3901/JME.2015.11.165

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大型化的发展增加数控转台机电特性研究的难度。针对某大型数控转台，综合考虑结构动力学、运动学和伺服控制系统的交互作用，详细建立其机电系统模型，并进行转台转速响应特性分析。为进一步辨识机械传动链各部件柔性对转台振动性能的影响，进行了传动链部件的模态灵敏度分析。理论分析与试验结果表明，大型数控转台机械传动链的柔性迟滞了转台的转速响应，是影响和限制数控转台性能的主要因素；库仑摩擦有利于迅速衰减数控转台转速响应的振动，但库仑摩擦太大会消耗系统的能量，合理调整库仑摩擦的大小，有利于提升转台的整体性能；电动机轴的转动惯量和蜗杆轴的扭转刚度对大型数控转台的振动性能影响最大。

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周向波度密封环预变形平面研磨加工中的变形分析

周平，戴恒震，金洙吉，王宇，康仁科，郭东明

机械工程学报. 2015, 51(11): 171-176. https://doi.org/10.3901/JME.2015.11.171

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端面周向波度密封是一种非接触机械密封，它具有泄漏低、刚度大和寿命长等优点，在核主泵和透平机械等旋转机械密封中有很好的应用前景。周向波度密封环端面面形非常复杂，加工极为困难。提出一种周向波度密封环的预变形平面研磨加工方法，并对其中最为关键的预变形过程进行了分析。通过对预变形过程中密封环变形特性的有限元分析，揭示了预紧力和密封环端面变形的关系，通过周期性反向扭矩的作用获得了满足要求的表面预变形。通过预变形夹具的研制和平面研磨工艺研究，完成了周向波度密封环的加工，证明了预变形平面研磨加工方法加工周向波度密封环的可行性。

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电镀金刚石微磨具磨损机理分析与试验研究

温雪龙，巩亚东，程军，巴德纯

机械工程学报. 2015, 51(11): 177-185. https://doi.org/10.3901/JME.2015.11.177

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微磨削加工中磨粒的微观作用机理对研究微磨具的整体磨损和微磨具使用寿命的预测十分重要。分析电镀金刚石微磨具的磨损机理，针对微磨削区的复合作用过程与微磨具磨损形式的主要特征进行了几何与数学建模。通过考虑最小切屑厚度与尺寸效应等因素后提出并建立了微磨具磨粒微观磨损的数学模型，为了验证此模型的有效性，针对钠钙玻璃材料进行了不同磨削参数下的微磨削试验，分析微磨具磨损前后的磨头直径、磨损与破碎磨粒所占磨粒总数的比例和加工后试件表面粗糙度的变化规律。试验结果表明：加工后的试件表面质量越好磨损越缓慢；随着微磨削试验的进行，微磨具磨头直径经历了快速急剧减小和缓慢稳定减小两个阶段。磨损和破碎磨粒所占比例与磨损速度随主轴转速与进给率增大而增大，磨损和破碎磨粒的比例整体呈线性增长趋势。为提高微磨具的加工性能和延长微磨具的使用寿命提供了理论参考和试验依据。

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六轴数控蜗杆砂轮磨齿机磨削面齿轮的方法

郭辉，赵宁，项云飞，张蒙祺

机械工程学报. 2015, 51(11): 186-194. https://doi.org/10.3901/JME.2015.11.186

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建立六轴数控圆柱齿轮蜗杆砂轮磨齿机磨削面齿轮的理论模型。提出以初始设计蜗杆砂轮轴截面齿形为基本参数，并考虑齿廓抛物线修形来设计金刚滚轮，再用于修整椭球式蜗杆砂轮的方法。利用双参数啮合方程建立了面齿轮磨齿加工的齿面方程。齿面磨削仿真及轮齿接触分析表明，直接以蜗杆砂轮轴截面齿形作为金刚滚轮齿廓来修整砂轮，所磨削得到的面齿轮齿面压力角偏小，且传动误差为不连续的上凹形曲线。当给滚轮以抛物线修形设计之后，所磨削的面齿轮齿面偏差基本为负值，传动误差曲线为良好的连续上凸式抛物线形。承载接触分析表明新的设计可以减轻齿顶边缘接触，减小冲击振动。数值算例表明，采用该方法磨削加工的面齿轮可以获得较高的精度和良好的啮合性能，并给出了试验验证。

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电火花-超声复合加工法制备镍微球时非电工艺参数对镍微球尺寸的影响规律

汪衍涛，李翔龙，刘一凡，李彦，赵武，李文强

机械工程学报. 2015, 51(11): 195-200. https://doi.org/10.3901/JME.2015.11.195

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火花放电法制备镍微球是一种新兴的方法。为了减小微球尺寸，提出一种复合型制备方法——电火花-超声复合加工法。通过改变超声参数(频率和功率)和工作液(煤油和纯水)，分析这两种工艺参数对微球尺寸的影响。使用扫描电镜观察试验样本，X射线衍射分析样本成分，SmileView软件测量微球粒径，OriginPro软件得到粒径分布百分比。结果表明：加入超声波之后，小粒径(0～10 μm)镍微球比例明显升高，且小粒径微球比例随着超声波频率的增大而降低，随着超声波功率的增大而升高。和煤油相比，以纯水为工作液所制备的微球尺寸普遍偏小，可得到粒径小于1 μm比例为6%～10%，小于5 μm比例为50%～80%，且超声波对微球尺寸减小效果比在煤油中显著。以纯水为工作液所得微球成分中Ni单质比例更高(99%)。此外，在加入超声试验组中发现有少量空心球存在，并初步分析了空心球成型机理。

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水合抛光加工的运动学特性

李刚，王扬渝，文东辉

机械工程学报. 2015, 51(11): 201-206. https://doi.org/10.3901/JME.2015.11.201

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建立了旋摆驱动方式下水合平面抛光过程中工件的运动学模型，揭示了抛光盘开孔方式对蓝宝石衬底的水合抛光均匀性影响规律。旋摆驱动条件下，杉木抛光盘的开孔方式对蓝宝石衬底水合抛光加工全局均匀性和局部均匀性具有重要的作用，局部均匀性的阶梯状分布为直线、圆环和螺旋线开孔方式的共性特征。与直线、圆环开孔方式相比，在一定的参数取值条件下，螺旋线开孔方式可更好地实现水合抛光加工的全局均匀性和局部均匀性要求。

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旋风铣削加工刀齿切削力在线测量与预报

倪寿勇，李迎

机械工程学报. 2015, 51(11): 207-212. https://doi.org/10.3901/JME.2015.11.207

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为在线监测螺纹硬旋铣过程的刀具状态、研究其切削机理、实现硬旋铣工艺的高性能加工，提出一种用于旋铣工艺的压电式刀齿三向切削力在线测试系统。结合旋铣工艺运动特征对测试系统进行性能要求分析和结构设计，并运用有限元法分析测力仪结构设计的合理性，通过静态加载试验和锤击模态试验获得测力仪的主要性能参数，将测试系统用于旋铣工艺刀齿切削力的测量。为验证试验数据的有效性，建立基于剪切与犁切效应的双圆弧螺纹滚道旋铣切削力预报模型。试验数据与预测数据取得了很好的一致性。结果表明所研制测试系统完全适用于螺纹旋铣过程刀齿切削力的测量，将为深入研究硬旋铣工艺的加工机理提供重要技术手段。

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刊出日期：2015-06-15

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