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中国机械工程

中国机械工程

2024年09期

《中国机械工程》由中国科协主管、中国机械工程学会主办，是中国机械工程学会会刊，是中国机械工程领域的权威期刊。曾入选国家期刊方阵“双高”期刊，获三届国家期刊奖、三届全国百强科技期刊。

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机械基础工程 | 海洋探测装备收放缆力学性能研究综述

机械基础工程 | 海洋探测装备收放缆力学性能研究综述

摘要：收放缆是维系海底探测装备与船舶的唯一纽带，具备电力、信息传输以及承重等功能，被广泛用于各类收放系统。收放缆的安全可靠性是其核心功能要求，因此开展收放缆力学性能试验是整个收放缆研究的基础。从海洋绞车以及收放缆的种类、失效形式出发，系统总结了收放缆力学性能试验研究动态，展望其未来研究方向。对海洋绞车以及收放缆进行了功能分类并详细分析了收放缆失效的形式以及原因；阐述了收放缆服役环境工况及其力学性能
机械基础工程 | 基于驾驶事件的驾驶风格分类与识别方法研究

机械基础工程 | 基于驾驶事件的驾驶风格分类与识别方法研究

摘要：针对基于数据统计特征的驾驶风格分类识别方法容易忽略驾驶员在驾驶过程中驾驶风格多样性的问题，提出了一种基于驾驶事件、谱聚类与随机森林相结合的驾驶风格分类识别方法。设计试验采集驾驶数据，进行数据预处理，提取转弯事件和制动事件，经标准化和降维处理后，运用谱聚类算法分别对转弯事件和制动事件进行驾驶风格聚类。采用熵权法赋权得到每位驾驶员的驾驶风格权重，对比5种机器学习算法对驾驶风格识别的精确度，结果表
机械基础工程 | 多周期动态循环应力下的J-A-N力磁耦合机理模型

机械基础工程 | 多周期动态循环应力下的J-A-N力磁耦合机理模型

摘要：目前的力磁耦合J-A模型未考虑钉扎场的畴壁厚度与多周期动态循环应力的影响，导致J-A模型的应力磁化数值偏大，不能准确描述早期疲劳损伤。为此，基于畴壁理论和Burgers位错理论，引入畴壁厚度因子，改进J-A模型的钉扎场方程，进一步考虑循环载荷的应力幅、循环周次N等因素，建立了多周期动态循环应力下的J-A-N力磁耦合机理模型。获得了不同动态循环的应力幅值σa与平均应力σm下的磁化规律：相同循环
机械基础工程 | (3-RPS)+(2-RCR)混联机构末端约束分析

机械基础工程 | (3-RPS)+(2-RCR)混联机构末端约束分析

摘要：为探索“并+并”型少自由度混联机构末端约束的特点，以（3-RPS）+（2-RCR）机构为研究对象，提出了求解其末端约束的螺旋系求交法。阐述了（3-RPS）+（2-RCR）机构末端约束/自由度组成原理，给出了末端约束/自由度计算公式；结合线几何分析了机构在不同几何位形下的末端自由度数目；应用解析几何理论和螺旋理论建立子约束螺旋系对应的直纹面和母线方程，得到了螺旋三系和四系的交集解析模型，确定了
机械基础工程 | 大底脚螺纹抽钉正向设计方法研究

机械基础工程 | 大底脚螺纹抽钉正向设计方法研究

摘要：通过理论分析、有限元仿真和实验验证的方式进行大底脚螺纹抽钉从1到0的反向应用基础研究，建立了安装过程中力的演变规律和平衡关系，得到安装性能（预紧力、鼓包直径和高度）与关键几何参数的匹配关系，开发了可实现自动建模和仿真计算的参数化求解模块。研究结果对提高大底脚螺纹抽钉的可靠性、经济效益，推动自主研发进程具有指导意义。关键词：大底脚螺纹抽钉；正向设计方法；扩口-失稳变形；力的演变；二次开发
机械基础工程 | 载荷对油膜界面滑移及弹流润滑特性的影响研究

机械基础工程 | 载荷对油膜界面滑移及弹流润滑特性的影响研究

摘要：为探究恶劣工况下机械传动系统中摩擦副润滑失效的形成和演变机理，建立考虑油膜界面滑移的点接触弹流润滑模型，进行仿真计算，并开展双色光干涉弹流润滑试验，研究载荷对弹流润滑中油膜界面滑移的影响，进而研究界面滑移状态下卷吸速度、流体动压、油膜厚度、滑移参数等随载荷的变化特性。研究结果表明：随着载荷的增大，界面滑移幅度和滑移范围均显著增大，滑移区域卷吸速度明显下降，滑移区域动压分布趋于均匀，滑移区域产
机械基础工程 | 筒式永磁联轴器传动特性解析算法及结构优化

机械基础工程 | 筒式永磁联轴器传动特性解析算法及结构优化

摘要：永磁联轴器存在结构复杂、装配困难、抗偏载能力差等问题，传动性能评估中，有限元仿真计算时间长，解析计算准确性低。为此，设计了新型筒式永磁联轴器构型，梯形磁体与楔形插槽可实现永磁体自吸装配。针对该构型，提出了一种等效磁荷-磁路解析计算方法计算传递转矩，并设计了一种吸斥复合永磁联轴器构型。对两种永磁联轴器在内外转子相对偏转0°～45°时的传递转矩、径向相对偏移-3.8～3.8 mm的受力情况进行了
机械基础工程 | 基于能量分配原理的煤矿机械冲击行为研究及装置设计

机械基础工程 | 基于能量分配原理的煤矿机械冲击行为研究及装置设计

摘要：为研究煤矿机械服役过程中的冲击损伤行为，以球形冲击物水平冲击金属矩形板料为例，获取冲击过程能量分配关系，结合实际冲击环境，设计并搭建气动水平冲击实验系统，获取不同气压下板料的冲击行为。通过仿真和实验，对理论计算得出的变形量和加速度进行验证，并运用多项式拟合方式优化输出参数加速度。将计算、实验和仿真结果作对比，结果表明，冲击过程中冲击物动能主要被材料塑性变形、运动动能和碰撞损失耗散，当被冲击板
机械基础工程 | 基于Rayleigh-BP模型的压电驱动系统迟滞建模与前馈控制

机械基础工程 | 基于Rayleigh-BP模型的压电驱动系统迟滞建模与前馈控制

摘要：针对可调谐半导体激光器压电驱动系统的迟滞非线性，提出了一种基于Rayleigh-BP模型的建模及控制方法。利用空间扩展法建立了Rayleigh-BP率相关迟滞模型，该模型实现了对压电驱动系统的率相关迟滞非线性的精准预测；利用逆向算法求解了Rayleigh模型的逆模型，并将该模型与BP神经网络结合，设计了前馈控制器对系统进行补偿；对前馈控制方法进行了仿真与实验验证。结果表明，建立的Raylei
机械基础工程 | 固结磨料小工具头修形抛光钛合金叶片试验研究

机械基础工程 | 固结磨料小工具头修形抛光钛合金叶片试验研究

摘要：为了提高非均匀余量钛合金叶片的表面质量及轮廓精度，提出基于固结磨料小工具技术的钛合金叶片修形与抛光一体化的新方法，根据叶片加工的理论轨迹点与实际测量点之间的空间相对位置关系得到钛合金叶片的加工余量分布情况。基于确定性抛光原理创建叶片表面定量去除模型，在机器人恒力抛光平台上进行钛合金叶片修形抛光试验。试验结果表明：钛合金叶片叶盆的平均粗糙度从起始的0.924 μm下降到0.225 μm，叶背的
智能制造 | 轴承自驱式独立退化轨迹构建与剩余寿命灰色预测

智能制造 | 轴承自驱式独立退化轨迹构建与剩余寿命灰色预测

摘要：针对轴承退化轨迹的个体差异性及退化阶段划分的人为主观性问题，提出了自监测数据驱动的轴承独立退化轨迹的提取与退化阶段的自主分割方法。该方法采用多尺度残差深度卷积自编码器对轴承自身历史监测数据进行无监督学习，实现了轴承性能退化特征的自主提取，并结合支持向量数据描述模型构建单个轴承的独立退化轨迹。引入基于去趋势化超阈波峰法的退化起始点自动检测方法与基于逻辑回归失效概率的失效阈值自主设定方法，对轴承
智能制造 | 采用集约化开放集差异分布对齐策略的轴承故障诊断方法

智能制造 | 采用集约化开放集差异分布对齐策略的轴承故障诊断方法

摘要：针对当前迁移学习算法应用于轴承故障诊断领域时，目标域中可能存在未知故障类别进而导致识别准确率过低的问题，引入了开集域自适应方法。针对现有的开放集域自适应算法在进行分布对齐时，多注重跨域对齐，很少关注领域内部的分布情况，从而导致对未知类别识别率较低的问题，提出了一种采用集约化开放集差异分布对齐（IDAOD）策略的轴承故障诊断方法，集成了跨域散度对齐和域内分布异化方法。使用开放集最近邻类验证方法
智能制造 | 基于距离感知的金属缺陷样本标签分配算法

智能制造 | 基于距离感知的金属缺陷样本标签分配算法

摘要：针对金属表面缺陷检测模型在训练过程中正负样本分配时不考虑金属表面缺陷的宽高比、对目标分布的定位能力差等问题，提出了距离感知的动态标签分配（DDA）算法。DDA不改变原有检测模型的结构也不增加计算开支，根据真实框的几何特性提出新的距离损失计算范式，以优化宽高比悬殊的回归问题，将迭代过程中的回归偏移量解码为预测框坐标，最后计算预测框、锚框和真实框三者之间综合交并比信息，动态地选择正负样本以提高训
增材制造 | 不同增强方向的带支柱体心立方点阵及其填充结构的压缩力学性能分析

增材制造 | 不同增强方向的带支柱体心立方点阵及其填充结构的压缩力学性能分析

摘要：为研究不同增强方向的带支柱体心立方点阵及其填充结构的压缩力学性能，制备了硅橡胶填充点阵结构试验件。通过试验和仿真方法研究了硅橡胶填充BCC1或BCC2（加载方向分别与带支柱体心立方点阵的支柱杆方向相同或垂直）两种点阵结构的压缩力学性能，并采用铁摩辛柯梁理论和极限载荷法分析了两种点阵结构的等效弹性模量和压缩平台应力。结果表明：提出的理论模型能够很好地预测两种点阵结构的等效弹性模量和压缩平台应力
增材制造 | 激光选区熔化成形大尺寸薄壁件变形控制仿真与试验研究

增材制造 | 激光选区熔化成形大尺寸薄壁件变形控制仿真与试验研究

摘要：采用Simufact Additive软件对典型大尺寸薄壁件——排气管进行了增材制造过程工艺仿真分析。结果显示，无约束下的排气管零件在激光选区熔化（SLM）成形后具有较高的残余应力，并存在较大变形；后处理释放了零件残余应力，但零件整体形变量进一步增至3.5 mm，最大形变量高达9 mm。通过引入具有高比强度、高比刚度的晶格结构作为控形辅助结构，设计了一种既具有足够抵抗变形能力又能够后处理去除
先进材料加工工程 | 中心供液弹性研抛工具的材料去除模型研究

先进材料加工工程 | 中心供液弹性研抛工具的材料去除模型研究

摘要：为提高计算机控制光学表面（CCOS）成形技术的确定性加工能力，提出了一种中心供液弹性研抛工具（CEPT）。针对CEPT的结构特征及与工件接触的应力场模型，研究了贴附金刚石树脂砂纸前后CEPT的径向接触应力分布，发现贴附砂纸后的CEPT有更平稳的径向接触应力分布和更大的接触应力幅值。构建了CEPT连续进给状态下的接触应力及速度分布函数，结合Preston方程建立了CEPT的材料去除模型。进行了
先进材料加工工程 | 水平振动式滚磨光整加工残余应力离散元-有限元耦合仿真与实验研究

先进材料加工工程 | 水平振动式滚磨光整加工残余应力离散元-有限元耦合仿真与实验研究

摘要：为探究水平振动式滚磨光整加工对零件表面残余应力的影响，提出一种适用于动态零件的离散元-有限元（DEM-FEM）耦合仿真方法。分析了振动周期内颗粒运动状态以及颗粒间平均接触力的变化，构建了颗粒与零件间的随机接触模型，开展了不同振动参数下的残余应力仿真，并进行了实验验证。研究结果表明：随着振动强度的增大，容器内颗粒运动更加剧烈，颗粒与零件间有效法向接触力发生概率及均值增大，导致零件表面残余压应力
工程前沿 | 基于机器视觉的汽车车门三维定位引导

工程前沿 | 基于机器视觉的汽车车门三维定位引导

摘要：目前车间中常通过预先示教机械臂运动轨迹的方式对夹具上位姿固定的零部件进行引导抓取，存在人机工程性差且智能化程度较低等问题。机器视觉作为非接触感知测量的有效手段已在工业场景中有所应用。基于单目视觉位姿测量技术建立多相机n点透视定位模型和机械臂引导模型，实现了对零部件的空间感知和引导抓取。提出一种用于补偿机械臂和视觉模块系统误差的多零位锚点的预标定方法，有效减小了大尺寸零部件的定位引导误差。
工程前沿 | 基于自适应有限时间控制策略的高分辨率显微镜运动控制

工程前沿 | 基于自适应有限时间控制策略的高分辨率显微镜运动控制

摘要：针对大数值孔径显微成像技术对物镜位移台提出的长行程、高精度和大负载的要求，提出了一种非线性鲁棒运动控制策略以实现物镜位移台的精密运动。设计了大数值孔径显微镜的光路系统、虚拟样机以及由滚珠丝杠驱动的物镜位移台，采用双螺母预紧的方式消除滚珠丝杠传动间隙。将自适应技术引入非奇异终端滑模控制，实现系统状态的有限时间收敛，提高系统鲁棒性。针对滚珠丝杠传动机构内部的非线性摩擦效应，采用时延估计技术实现摩
工程前沿 | 基于增广卡尔曼滤波器的时域传递路径分析方法

工程前沿 | 基于增广卡尔曼滤波器的时域传递路径分析方法

摘要：时域传递路径分析方法用于解决瞬态工况下复杂系统振动噪声问题不仅未能解决自然频率附近频响函数矩阵的病态问题，而且利用现有频域信息转换提取得到的所需时域信息精度较低，因此提出一种基于增广卡尔曼滤波器的时域传递路径分析方法。该方法采用增广卡尔曼滤波器辅以遗传算法估计时域工况载荷，通过最小二乘算法辨识单位脉冲响应函数，将时域工况载荷和对应的单位脉冲响应函数进行线性卷积以计算各传递路径的时域贡献量。算
学会资讯 | 先进表面工程技术在航空航天领域的应用专题研讨会在西安举行

学会资讯 | 先进表面工程技术在航空航天领域的应用专题研讨会在西安举行

2024年8月23日—24日，由中国机械工程学会表面工程分会主办，西安交通大学、西北工业大学、西北有色金属研究院、西安泰金新能科技股份有限公司承办的先进表面工程技术在航空航天领域的应用专题研讨会在陕西西安召开，350余人参会。本次大会共设有1个主会场和10个分会场，共展示学术成果148项，其中大会特邀报告14个、分会场特邀报告78个。空军工程大学教授、中国科学院李应红院士，西北有色金属研究

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