机械工程学报

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王明辉, 马书根, 李斌, 李楠, 李立

机械工程学报. 2015, 51(3): 1-9. https://doi.org/10.3901/JME.2015.03.001

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受自然界中变形虫和生物蛇启发，将可变形和链式构型特性引入两栖机器人。通过运动特性、水环境适应性和可变形能力扩展等综合分析，设计了没有添加额外水下推进机构的非叠加型两栖机器人链式可变形构型。该机器人在陆地环境具有较高机动性外，还具有履带划水和仿生划水组合的复合推进方式。提出基于理想推进器的履带划水推进模型；针对仿生划水时运动学与流体力的耦合关系，提出基于拉格朗日方程的运动学-动力学联合运动模型，并建立了转向模型，完成仿生推进方式的水中机动性能分析。通过仿真分析了履刺高度和分布等机构参数以及幅值、频率等运动参数对水下推进性能的影响。利用基于链式可变形构型研制的机器人样机Amoeba-II进行了水环境试验，验证该构型在水下推进中的有效性，并对履带划水和仿生划水的推进效率、稳定性进行对比。

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液压驱动六足机器人一种低冲击运动规划方法

刘逸群, 邓宗全, 刘振, 丁亮, 高海波, 李宇超

机械工程学报. 2015, 51(3): 10-17. https://doi.org/10.3901/JME.2015.03.010

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足地接触冲击对大尺度重载足式机器人的运动性能影响显著。针对液压驱动六足机器人，以低冲击平顺运动为目标，提出一种减小足地接触冲击的足端轨迹规划方法。基于仿生构型和运动学模型推导腿部关节的角度函数，根据液压缸铰点布置和腿部机构几何关系推导出各液压缸活塞杆的位置控制函数，分析表明关节和液压缸运动平稳，速度、加速度无突变。基于Vortex搭建机器人仿真平台，采用该方法实现了步行过程的仿真模拟，机体稳定前移过程中的垂向起伏微小，侧向偏移率约为2.1%。将该方法应用于开发的六足机器人原理样机，进行野外自然环境行走测试，各关节按预定轨迹平稳运动，足端受力合理。仿真结果与试验结果具有较好的一致性，验证了提出的运动规划方法合理可行。

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基于多目标优化的矿用救援机器人动力匹配

刘建, 葛世荣, 朱华, 唐超权

机械工程学报. 2015, 51(3): 18-28. https://doi.org/10.3901/JME.2015.03.018

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目前，矿用救援机器人只有通过动力系统参数的合理匹配解决其在复杂恶劣的井下环境中无法随时补充能源及防爆电池组对机器人动力性能影响严重的问题。为此，提出基于多目标粒子群优化算法的动力匹配设计方法。该方法根据矿用救援机器人动力性能要求，确定了其动力系统参数匹配的优化目标和约束条件；基于履带行驶动力学，并考虑防爆电池组对机器人动力性能的影响，建立矿用救援机器人动力匹配模型，确定动力系统参数匹配多目标优化的决策变量；通过多目标粒子群优化算法确定了矿用救援机器人动力系统参数匹配的合理取值范围。通过试验与优化前的设计相比，机器人的总质量降低了24.36%，续航时间增加了1倍，进而验证了该方法能够有效、快速地解决矿用救援机器人动力系统参数的合理匹配问题。

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啮合误差对复合行星轮系动态均载特性的影响

巫世晶,彭则明,王晓笋,朱伟林,李洪武, , 潜波,程燕

机械工程学报. 2015, 51(3): 29-36. https://doi.org/10.3901/JME.2015.03.029

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以Ravigneaux式复合行星轮系为研究对象，基于集中参数理论，建立采用中心浮动构件的非线性动力学模型；通过计算传动系统的均载系数，获得各齿轮啮合误差与均载系数的关系曲线，进而分析安装误差和偏心误差对系统均载特性的影响。分析结果表明：行星轮的安装误差会导致行星轮出现持续的“偏载”，而行星轮的偏心误差则会导致相应啮合副在运动过程中出现较大的冲击；如果合理布置行星轮的误差，使得其相对于系统的旋转中心呈辐射状对称，将能大大降低行星轮的误差对系统均载性能的影响。

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月球车足部构型参数对其驱动性能的影响研究

汪永明, 孙应秋, 鲍传辉

机械工程学报. 2015, 51(3): 37-44. https://doi.org/10.3901/JME.2015.03.037

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以二级半转轮腿式月球车为研究对象，考虑月球车在松软月面上的下限问题，在轮腿的跨步杆两端各添加一个“足”，并设计出两种月球车轮腿足部构型方案，以增大足部与月壤间的有效接触面积和摩擦力。依据车辆地面力学基本理论，分析月球车的轮腿足瓣与月壤的相互作用力学特性，建立了月球车无轮刺足瓣与月壤的相互作用力学模型，在此基础上，分析了足瓣轮刺效应。提出月球车驱动性能的四个评价指标：足瓣沉陷指标、足部牵引性能指标、驱动电动机性能指标和爬坡性能指标，通过给定月壤特性参数、月球车载荷和滑转率，研究了足瓣的半径、宽度以及轮刺的高度和个数对挂钩牵引力、驱动力矩的影响。Matlab仿真表明，增大足瓣半径、宽度以及轮刺高度和个数均可以提高月球车的驱动性能，与增加足瓣宽度相比，增加足瓣半径效果更好。研究结果为后续的足部机构设计提供了理论参考。

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基于虚位移分解与伺服轨迹约束的机械系统跟踪控制

张新荣, 孟为来

机械工程学报. 2015, 51(3): 45-50. https://doi.org/10.3901/JME.2015.03.045

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建立在Udwadia和Kalaba方程上的伺服约束跟踪控制方法要求系统的初始条件必须与跟踪约束方程相容。针对该问题，利用广义虚位移投影分解方法，将跟踪约束误差转化为广义坐标误差与广义速度误差，通过提出系统跟踪控制总误差的概念，提出一种可以消除该误差的控制力计算方法。该方法可以实现对系统初始误差的补偿。利用该算法对系统初始跟踪误差的可控性，将其与基于Udwadia和Kalaba方程的伺服约束跟踪控制算法结合，实现了不相容初始条件下的约束系统轨迹跟踪控制。以平面2自由度机械手臂为仿真算例，对该控制算法在轨迹跟踪控制中的应用进行仿真研究。仿真结果表明，该方法可以解决机械系统跟踪控制中的初值不相容问题，同时对约束违约进行了抑制，提高了控制精度及稳定性。

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生物检测机器人操作臂工作空间分析与尺度优化

刘亚军, 徐新喜, 黄田

机械工程学报. 2015, 51(3): 51-57. https://doi.org/10.3901/JME.2015.03.051

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研究一种具有正交关节轴的6R操作臂工作空间分析与尺度优化方法,用于指导危险环境下生物检测机器人上装机械臂的工作范围和结构尺度优化。分析6R操作臂拓扑结构并建立其位移逆解模型，通过考察各关节尺度参数与转角变化范围的组合，揭示出可达工作空间随操作臂主要构件尺度参数与关节转角范围的变化规律，从而得到一种最佳的关节转角范围组合，进而建立一种操作臂任务空间的快速计算方法。在此基础上，以特征长度法和计权Frobenius范数构造的归一化速度雅可比矩阵条件数的倒数为性能评价指标，综合出一组最优操作臂结构尺度参数，并得到该条件下操作臂末端的可达工作空间和任务空间。该方法具有工作空间分析直观，结构参数优化快速等优点，可使这类操作臂获得良好的运动学性能。

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少极差偏心磁性齿轮传动试验研究

卢敏, 胡捷

机械工程学报. 2015, 51(3): 58-65. https://doi.org/10.3901/JME.2015.03.058

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借鉴少齿差行星齿轮传动的原理，提出了磁场耦合式少极差偏心磁性齿轮副的传动原理与两种具体结构，利用稀土磁极异极性相吸引的原理将输入给偏心行星转子的公转变换成行星转子的自转输出，从而实现了无机械接触与摩擦的少极差磁性齿轮的大力矩变速传动。采用等效磁路法分别对轴向和径向磁场耦合结构进行了分析，引入永久磁极的异极性磁场耦合系数和基准磁极磁路分析来简化分析运算，揭示了新型磁性齿轮的相关动态特性。根据理论分析，制造了一台110 N•m的工业应用级别的磁性齿轮变速器，并对原型机进行了试验，验证了磁场理论分析结果的正确性。

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不同环境温度下铝球弹丸高速撞击编织物防护屏试验研究

管公顺, 蒲东东, 哈跃, 庞宝君

机械工程学报. 2015, 51(3): 66-72. https://doi.org/10.3901/JME.2015.03.066

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利用二级轻气炮发射2017铝球弹丸，在两种环境温度下高速撞击编织物单防护屏结构和填充式结构，研究环境温度对铝网、玄武岩纤维布、Kevlar纤维布防护结构高速撞击损伤与防护特性的影响。用于模拟空间碎片的铝球弹丸直径为3.97 mm，撞击速度为1.47～4.47 km/s，撞击角度为0°，环境温度分别为293 K和393 K。结果表明：当撞击条件相同时，在较高环境温度中，单防护屏结构的编织物防护屏及填充式结构的编织物填充层的撞击穿孔尺寸均增大，三种编织物单防护屏结构的高速撞击防护能力下降，铝网及玄武岩纤维布填充式结构的高速撞击防护性能降低，Kevlar纤维布填充式结构的高速撞击防护性能提高。

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交变气动冲击锤瞬态冲击特性分析

丁问司, 丁元文, 范亚军

机械工程学报. 2015, 51(3): 73-79. https://doi.org/10.3901/JME.2015.03.073

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应用一维瞬态应力波特征线法对交变气动冲击锤的冲击系统进行理论分析，研究冲击部件之间瞬态波的传播及撞击接触面撞击力的变化规律。重点利用非线性动力学分析软件LS-DYNA对交变气动冲击锤的冲击系统模型进行仿真计算，并与理论分析结果对比，验证了仿真模型具有较高的可靠性。研究中计算分析活塞初始冲击速度、工作介质性质对撞击接触面撞击力和活塞冲击反弹速度的影响，得出了活塞瞬态动力特性与活塞初始冲击速度和工作介质性质的关系。研究结果表明，不同物理特性的工作介质对应的气动冲击锤瞬态冲击特性也不同。研究结论为进一步研究气动冲击锤以活塞的冲击特性来判断工作对象的性质提供了理论依据和实际参考。

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低频伺服力激励下进给系统建模与动态响应分析

王磊, 刘海涛, 梁滔, 马晓波, 赵万华

机械工程学报. 2015, 51(3): 80-86. https://doi.org/10.3901/JME.2015.03.080

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针对精密丝杠直线进给系统在低频伺服力激励下产生动态响应的原因及机理进行了建模研究，提出了一种进给系统动力学模型。其特色在于不同于伺服输出力高频成分或其他方向高频激励可能会引起机械系统共振的建模分析，描述了伺服电动机的伺服输出力的低频谐波成分对进给系统动态响应的影响。采用集中参数法建立了进给系统的动力学模型，利用拉格朗日方法，推导了精密车床进给系统的运动方程。仿真和试验结果表明：① 伺服力矩中存在着众多的谐波成分，频率数值远远低于进给系统的第一阶固有频率66 Hz，而且随着速度的增大，频率分量增大；② 刀尖点在z轴进给方向振型所对应的第一个固有频率，仿真与试验结果误差在5%之内，验证了所建动力学模型的有效性；③ 与测量的匀速运动下刀塔运动速度响应对比，所建模型能有效地反映伺服输出力低频谐波成分对机械系统动态响应的影响；响应的幅值变化量15%左右。最后指出，在精密机床进给系统设计中，必须考虑伺服激励的低频谐波成分带来机械系统的微小强迫振动。

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颗粒阻尼器近似理论模型研究

姚冰, 陈前, 项红荧, 高雪

机械工程学报. 2015, 51(3): 87-94. https://doi.org/10.3901/JME.2015.03.087

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颗粒阻尼由于其独有的优势特点，得到了国内外学者的广泛关注。然而尽管目前对于颗粒阻尼的研究很多，但大多集中在试验和仿真两方面。颗粒阻尼的高度非线性特性，使得很难从理论上对其进行定量分析研究，这也在一定程度上限制了颗粒阻尼技术的发展。针对这一问题，提出一种非线性颗粒阻尼器的线性等效方式，此等效方式能够在给定的振动环境下充分体现颗粒阻尼的耗能特点。将其应用于颗粒阻尼动力吸振器的模型简化，并与试验结果进行对比，发现理论模型计算的频响函数曲线与试验测得的数据吻合程度较高，由此证明了理论模型的准确性；研究还发现振动加速度是影响颗粒阻尼器耗能特性的主要因素，其对于颗粒阻尼器等效模型的三个主要参数均有不同程度的影响，且这些参数随振动加速度有效值的变化规律与通过试验和仿真得到的结论相一致，其中人们最为关心的等效黏性阻尼系数，其随振动加速度的变化符合Gamma分布。

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u-SVD降噪算法及其在齿轮故障诊断中的应用

曾鸣, 杨宇, 郑近德, 程军圣

机械工程学报. 2015, 51(3): 95-103. https://doi.org/10.3901/JME.2015.03.095

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为了提取机械设备被强背景噪声淹没的故障特征，采用一种具有通用意义的基于奇异值分解(Singular value decomposition, SVD)的子空间降噪算法对信号进行处理，即u-SVD降噪算法。传统的SVD降噪算法是u-SVD降噪算法中拉格朗日乘子时的一种特殊情况。u-SVD降噪算法包含滤值因子，能够抑制以噪声贡献占主导的奇异值对降噪后信号的信息贡献量。u-SVD降噪算法涉及延迟时间、嵌入维数、降噪阶次、噪声功率和拉格朗日乘子等5个参数。讨论了u-SVD降噪算法的参数选择方法，并着重研究降噪阶次和拉格朗日乘子对降噪效果的影响。齿轮故障仿真信号和齿轮早期裂纹故障振动信号的试验结果表明，u-SVD降噪算法在降噪效果方面要优于传统的SVD降噪算法，可以在强背景噪声情况下更好地提取出齿轮的故障特征。

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基于奇异值分解和局域均值分解的滚动轴承故障特征提取方法

王建国, 李健, 万旭东

机械工程学报. 2015, 51(3): 104-110. https://doi.org/10.3901/JME.2015.03.104

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针对随机噪声干扰滚动轴承故障特征信号提取这一问题，提出一种基于奇异值分解(Singular value decomposition, SVD)滤波降噪与局域均值分解(Local mean decomposition, LMD)相结合的故障特征提取方法。该方法首先对原始振动信号在相空间重构Hankel矩阵并利用SVD方法进行降噪处理，再对降噪后的信号进行 LMD 分解，将多分量的调制信号分解成一系列生产函数(Product function, PF)之和，最后结合共振解调技术对PF分量进行包络谱分析提取故障特征频率。通过数值仿真和实际轴承故障数据的分析对比，表明该方法提高了 LMD 的分解能力，可有效辨别出滚动轴承实测信号的典型故障，提高滚动轴承故障的诊断效果。

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履带式起重机折线式臂架结构承载能力

王刚, 齐朝晖, 王欣

机械工程学报. 2015, 51(3): 111-120. https://doi.org/10.3901/JME.2015.03.111

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履带式起重机的折线式臂架是典型的细长框架结构，臂架结构的稳定性是系统起重性能一个重要依据。以每个臂节为单位对臂架结构划分多个子结构，建立随子结构一起运动的随动坐标系。通过自由度凝聚，将子结构的内部位移凝聚到边界端面上。基于共旋坐标法，推导子结构单元的广义节点内力。考虑到臂架结构受到的机构约束和重物提升方式，给出由于机构位移和吊重附加在臂架结构上的广义节点外力及其对结构位移和机构位移的导数。对含载荷参数的臂架结构节点力平衡方程求导，得到一组微分方程，通过求解微分方程并结合失稳判断准则可以得到臂架结构的失稳载荷。通过数值算例，说明该方法在快速求解履带式起重机折线式臂架结构的失稳载荷方面具有很好的速度和精度。

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基于低次故障特征阶比系数的变转速滚动轴承等效转频估计算法

王天杨, 李建勇, 程卫东

机械工程学报. 2015, 51(3): 121-128. https://doi.org/10.3901/JME.2015.03.121

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基于时频表达的阶比跟踪算法能够帮助实现变转速旋转设备的故障诊断而不依靠转速计的帮助。然而，滚动轴承振动信号的时频表达却因缺少明显且易提取的转频成分使得该算法无法得到应用。为此，引入瞬时故障特征频率作为滚动轴承的等效转频，并提出基于低次故障特征阶比系数的估计算法对其进行提取。根据转频的变化范围确定基本滤波带宽并沿频率轴构造一组带通滤波器对原信号进行带通滤波。计算各带通滤波结果的包络时频谱并提取相应的等效转频趋势线。利用等效转频趋势线对相应的滤波结果进行重采样并计算故障特征阶比包络谱。将各阶比包络谱中与一、二、三次故障特征阶比相对应的幅值之和作为标准确定最优滤波带宽与相应的等效转频趋势线(瞬时故障特征频率趋势线)。利用该趋势线对原始信号进行故障相角域重采样，所得结果故障特征阶比包络谱即可用于滚动轴承的故障诊断。仿真算例和应用实例证明了该算法的有效性。

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复小波共振解调频带优化方法和新指标

张龙, 熊国良, 黄文艺

机械工程学报. 2015, 51(3): 129-138. https://doi.org/10.3901/JME.2015.03.129

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滚动轴承发生局部故障时，其振动信号中将出现周期性发生的脉冲响应。共振解调被广泛用于从振动信号中提取此类冲击响应特征，但其首要问题是确定带通滤波器的中心频率和带宽。现有的频带优化方法存在计算量大且优化指标只考虑信号中冲击成分的强弱、而未考虑脉冲发生的周期性特征等缺点。针对不足，确定了以中心频率为主带宽为辅的频带参数优化方法，并提出了一个既能反映信号中冲击成分的存在及强弱又能突出冲击发生的周期性特点的频带优化新指标——包络谱峰值因子，该因子定义为包络谱最大值与有效值之比。将此方法和新指标应用于复平移Morlet小波共振解调的频带优化，通过轴承疲劳试验数据分析及工程实际应用并与峭度、平滑度指标和山农熵进行比较，验证了该方法和指标在最优频带确定中的有效性和优越性。

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复合伺服驱动压边力控制执行机构建模与优化

杨莉, 金振林, 秦泗吉, 邹凤刚, 黄勇超

机械工程学报. 2015, 51(3): 139-145. https://doi.org/10.3901/JME.2015.03.139

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将伺服电动机驱动与双滑块六杆机构复合，利用伺服电动机的可控性和六杆机构的速度特性，实现拉深过程的变压边力控制。在综合考虑机构输出位移中的弹性位移和刚性位移基础上，建立压边机构输入输出关系的数学模型。当机构几何参数一定时，可根据压边力与滑块位移的关系并考虑机构的变形，确定压边机构的输入速度。为优化杆系尺寸，在考虑压边工作行程和传动效果良好的基础上，以机构输出速度与压力机滑块速度相差最小(在压边力施加阶段)，及机构总体尺寸最小为目标函数，优化确定了双滑块六杆机构的杆系尺寸。利用仿真软件，由前面建立的输入输出关系数学模型确定仿真输入速度，仿真结果表明，采用复合伺服驱动双滑块六杆执行机构实现压边力控制是可行的。

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基于分段拟合的机床大尺寸工作台热误差补偿模型

张成新, 高峰, 李艳, 赵柏涵, 孟振华

机械工程学报. 2015, 51(3): 146-152. https://doi.org/10.3901/JME.2015.03.146

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大型机床工作台在往复运动过程中，丝杠螺母会产生大量的热，一部分热量从螺母传入工作台导致工作台两侧翘曲，使工作台不同位置产生不同热误差。为提高大尺寸机床工作台的纵向热误差补偿精度，提出分段拟合热误差建模预测方法。该方法是沿工作台横向在多个位置建立对应点的纵向热误差模型，然后由各点单模型预测值进行分段拟合建立工作台整体预测模型，利用分段拟合模型实现对工作台任意位置热误差预测。同时为了提高热误差模型预测精度和鲁棒性，采用粒子群优化算法根据实时反馈热误差数据对模型参数辨识，使热误差模型能适应机床最新的工作状态。在一台三坐标铣床工作台上进行试验，建立X轴快速运动时工作台纵向热误差模型，试验结果表明：该方法鲁棒性好预测精度高，能够实现大尺寸工作台任意位置的热误差补偿，且具有一定的通用性。

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G1连续的截面数据高精度重构方法研究

章海波,张旭,张冉,张学昌

机械工程学报. 2015, 51(3): 153-161. https://doi.org/10.3901/JME.2015.03.153

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针对逆向工程中分段点无法精确提取导致边界约束信息不准确，进而造成截面特征重构结果不理想的问题，提出一种高精度截面数据重构方法。根据截面数据的离散曲率信息初步提取分段点，确定理想分段点所在区域，并以区域端点为界将截面数据分割成具有单一特征的数据段；优先重构直线，再重构自由特征：耦合边界约束模型和自由特征自身的重构模型，建立优化模型，采用拉格朗日乘子法求解。在自由特征的重构过程中，建立特征间连接点的精确提取模型，利用黄金分割法动态搜索最优连接点。实例分析表明，由于特征间连接点的高精度识别，使得重构结果能很好地还原产品模型的初始设计意图，提高了重构三维CAD模型的精度和质量。

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基于文化基因算法的装夹规划方法

高博, 阎艳, 张发平, 王国新

机械工程学报. 2015, 51(3): 162-169. https://doi.org/10.3901/JME.2015.03.162

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针对计算机辅助工艺规划中的装夹规划问题，提出一种基于Memetic算法的装夹规划方法。根据零件的几何特征，确定加工特征和最小加工单元，建立零件装夹规划的表示方法。为每个加工单元配置候选的刀具接近方向、机床和刀具等装夹特征，初始化装夹规划种群。通过部分匹配交叉操作和插入变异操作，在全局范围内搜索装夹规划方案。基于加工单元之间的顺序约束，通过二叉树调序算法将非可行解转化为可行解。将加工单元之间的装夹相似性之和作为适应度函数，以适应率为向导进行交叉操作，在非约束加工单元之间进行变异操作，在局部范围内搜索适应度值高的装夹方案。经过种群进化过程，获得最优或者较优的装夹规划方案。通过典型零件的装夹规划验证了该方法的可行性和有效性。

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考虑系统重用和加工任务重现的制造系统布局重组规划

张青雷, 郝文玲, 段建国, 付玉敏

机械工程学报. 2015, 51(3): 170-181. https://doi.org/10.3901/JME.2015.03.170

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针对多零件族变批量的生产需求，为降低系统重新配置的代价，提出考虑系统重用和加工任务重现的制造系统布局重组规划方法。分析系统重用和加工任务重现的必要性，建立相应的测度指标，依据优先关系、唯一性、加工功能、生产节拍、最大空闲时间、车间空间等约束条件，以追加投资、重组成本、空闲时间、加工任务重现度、系统重用度等指标的线性组合为目标函数，建立面向多零件族变批量需求模式的布局重组规划模型，并给出基于遗传算法的布局重组算法。以某车间的柴油发动机缸盖加工生产线为例，验证该规划方法的正确性和有效性。结果表明：所提出的集成布局重组规划方法是以现有系统布局形态为基础，实现了重组过程的重用性和经济性，同时满足了制造系统对生产功能和生产能力的需求。

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硬态切削工件表面白层厚度预测方法

徐颖强, 李娜娜, 李万钟, 郭彩虹

机械工程学报. 2015, 51(3): 182-189. https://doi.org/10.3901/JME.2015.03.182

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硬态切削过程中产生了高的机械载荷和热载荷，工件表面易产生白层组织，研究硬态切削工件表面白层的形成机理并对白层厚度进行建模预测，对于改善硬态切削加工技术具有指导意义。以探究白层形成机理为研究目标，综合运用弹塑性力学、热力学和材料相变理论，建立热力耦合的硬态切削模型，模拟了硬态切削过程中的温度场和应力场，分析了工件表面白层形成的组织转变过程，以热力影响下的材料相变温度作为白层形成的判据，建立了白层厚度的预测方法，并以轴承钢GCr15为研究对象，预测了不同切削参数下白层的厚度，对预测结果加以对比验证。研究结果表明：对于硬态切削工件表面白层的形成，基于相变理论的白层厚度预测方法是可行的。

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金刚石烧结电极放电烧蚀加工蚀除机理

邱明波, 凌加健, 陈龙海, 刘志东

机械工程学报. 2015, 51(3): 190-195. https://doi.org/10.3901/JME.2015.03.190

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为了提高电火花加工效率，采用内部随机分布金刚石颗粒的管状烧结磨头作为放电诱导烧蚀加工电极。首先利用烧结电极金属基体和钛合金材料产生电火花诱导放电，通过电极内部进气孔冲入助燃氧气，使材料表面产生电火花诱导烧蚀。其次利用电极中的金刚石颗粒在线修整烧蚀加工的氧化表面，提高烧蚀效率及表面质量。对钛合金TC4进行钻削试验，从高效烧蚀加工及金刚石颗粒修整作用两个过程分别对该加工方法的微观蚀除机理做了具体分析,并与常规电火花钻削、紫铜电极烧蚀钻削进行对比，分析了材料去除率、表面质量等指标。结果表明，在相同试验条件下，金刚石烧结电极的烧蚀加效率是常规电火花钻削加工的14.5倍，并获得了近似机械加工的表面质量。

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高速铣削钛合金Ti-6Al-4V切屑形态试验研究

刘丽娟, 吕明, 武文革, 祝锡晶

机械工程学报. 2015, 51(3): 196-205. https://doi.org/10.3901/JME.2015.03.196

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对高速铣削的切屑进行了微观组织研究，建立了切削要素、切屑形态、切削力、表面粗糙度等因素之间的关系。研究发现，切削速度越高，热量向外扩散的时间越少，聚集在剪切带内的热量越多，剪切带内发生动态再结晶的可能性也就越高，大量的热量促进了剪切带内的热塑性失稳，进而使绝热剪切带产生的频率大幅度提高，切屑的锯齿化程度也就随之加大；计算了不同切削条件下绝热剪切带中心的温度、热量扩散速度等，发现热量扩散速度远低于其变形速度，进而证明了高速切削钛合金Ti-6Al-4V时，绝热剪切带内发生了动态再结晶现象。考虑到再结晶软化效应对材料本构的影响情况，建立了改进J-C本构模型，该模型用两个表达式表述不同临界应变值区间范围的材料本构特征，理论计算证明了改进J-C本构比J-C本构更准确。

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基于均匀设计法的精密车削参数优化

李登万，冯锦春，陈洪涛，钟成明

机械工程学报. 2015, 51(3): 206-212. https://doi.org/10.3901/JME.2015.03.206

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为了探索难加工材料-奥氏体不锈钢精密车削的参数优化问题，引入伪变量A表达车削冷却降温条件，用均匀设计法设计含定性因素混合水平的精密车削试验方案。在干式、环保型湿式和低温冷风微油雾三种不同车削冷却降温条件下，实现低成本高效率的精密车削试验。在这三种条件下，以切削速度、进给量、背吃刀量和刀尖半径为优化变量，以表面粗糙度、表面残余应力、切削力、切削温度、刀具寿命和切削效率为优化目标函数，建立了奥氏体不锈钢精密车削参数优化模型，还对车削参数进行了优化和验证，效果明显。以刀具磨钝前能车削出的总金属表面积作为刀具寿命，在工件连续表面不出现接刀现象的前提下进行精密车削参数优化。研究成果对指导大型工件精密车削的参数选择具有实际意义。

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2015年, 第51卷, 第3期　
刊出日期：2015-02-05

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