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中国机械工程

中国机械工程

2024年11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 | 复合波提升仿生机器鱼推进性能研究

机械基础工程 | 复合波提升仿生机器鱼推进性能研究

摘要：受地震纵波和横波复合作用具有极大破坏性的启发，提出并设计了一种纵横复合波动新型水下仿生推进器。理论上建立了纵横复合波动运动学模型，开发了物理样机与测试平台，通过计算流体动力学（CFD）仿真和物理试验对比分析推进器在不同纵波幅值叠加下的推进性能。仿真结果表明，纵横复合波动能够显著增大波动鳍的推力和速度，推力均值可提高27.6%，峰值增大幅度大于200%。试验结果表明，推进器在2 Hz频率和20
机械基础工程 | 基于图正则化约束频域组稀疏模型的风电机组滚动轴承故障诊断

机械基础工程 | 基于图正则化约束频域组稀疏模型的风电机组滚动轴承故障诊断

摘要：风电机组的非平稳运行、嘈杂环境以及强电磁干扰等影响，使得滚动轴承故障脉冲易被强噪声淹没，微弱特征难以准确识别。提出了一种图正则化约束的频域组稀疏模型，在不依赖周期先验的前提下，实现滚动轴承故障特征的有效提取。将振动信号转化成图信号以构造图正则化约束，利用结构化信息指导惩罚力度，提高稀疏重构的准确性；构建图正则化约束的频域组稀疏模型，给出了组内分量收缩阈值的确定方法，并利用近端映射来简化目标函
机械基础工程 | 驱动桥摆线准双曲面齿轮啮合效率优化设计

机械基础工程 | 驱动桥摆线准双曲面齿轮啮合效率优化设计

摘要：基于齿轮摩擦加载接触分析（FLTCA）方法，提出了摆线准双曲面齿轮啮合效率优化设计方法。首先，通过预设空载传动误差峰峰值和接触区位置，实现了对摆线准双曲面齿轮正、反车齿面的修形设计。然后基于修形面设计，以行驶工况下齿轮啮合效率最大为优化目标，并综合考虑齿轮副加载传动误差峰峰值、双侧齿面满载接触印迹分布以及最大接触应力建立了优化分析模型。为了提高优化模型的求解速度，采用Kriging代理模型结
机械基础工程 | 齿轮材料内非金属夹杂物对风电齿轮接触损伤的影响

机械基础工程 | 齿轮材料内非金属夹杂物对风电齿轮接触损伤的影响

摘要：为更全面地探究齿轮材料内非金属夹杂物（以下简称“夹杂物”）对风电齿轮接触损伤的影响，引入可以描述系统能量变化的构型力理论表征齿轮接触损伤演化，并探讨了夹杂物深度、尺寸以及排列方式对齿轮接触承载关键区域的影响。研究结果表明，夹杂物会改变齿轮接触损伤的应力分布和损伤形式，导致不同面积的材料剥落和失效区域形成。基于构型力理论的损伤模型可以准确描述风电齿轮含夹杂物接触损伤问题，为后续齿轮失效分析和疲
机械基础工程 | 航空发动机附件机匣齿轮传动设计分析软件开发与应用

机械基础工程 | 航空发动机附件机匣齿轮传动设计分析软件开发与应用

摘要：附件机匣齿轮传动系统作为航空发动机附件动力传递与驱动的关键基础部件，其传动构型与结构设计繁琐，且涉及元件和系统的设计参数众多，传统基于经验公式与零散程序的设计模式难以满足先进航空装备对高承载、长寿命、轻量化传动系统高效设计要求。为此建立了“构型设计—元件设计—系统分析—系统优化”的航空发动机齿轮传动设计方法，基于C++/Python程序语言开发了航空发动机附件机匣齿轮传动设计分析软件。同时依
机械基础工程 | 汽车结构可靠性分析与优化设计研究进展

机械基础工程 | 汽车结构可靠性分析与优化设计研究进展

摘要：为研究汽车结构的可靠性，对机械结构分析和设计中的不确定性进行总结，从结构参数不确定性、材料性能参数不确定性和载荷不确定性3方面分析了汽车结构设计变量及其参数的不确定性；对概率可靠性分析和非概率可靠性分析方法的研究进展进行了梳理和综述；列举了可靠性分析方法在汽车结构中的应用；对可靠性的数学模型与算法进行梳理，重点研究了可靠性优化设计在汽车轻量化及耐撞性等方面的应用，并指出了汽车结构可靠性分析与
机械基础工程 | 薄壁复杂变截面涡旋盘精密铣削组合参数优选与铣削力准确预测

机械基础工程 | 薄壁复杂变截面涡旋盘精密铣削组合参数优选与铣削力准确预测

摘要：为确定薄壁复杂变截面涡旋盘精密铣削过程最优加工参数，揭示铣削组合参数对铣削力的影响规律，提出一种基于多元回归分析与灰色关联度法的变截面涡旋盘精密铣削组合参数优选与铣削力准确预测方法。建立变截面涡旋盘的几何模型与精密铣削模型，并采用正交试验法分析各铣削参数对铣削分力的影响；基于多元回归法得到铣削力的预测模型，并对回归方程进行显著性检验；利用灰色关联度法探究了铣削参数与铣削合力间的紧密关联程度；
机械基础工程 | 伞状浮动阀压电泵的设计与试验

机械基础工程 | 伞状浮动阀压电泵的设计与试验

摘要：针对球阀压电泵输出性能不佳和伞阀压电泵易于疲劳失效的问题，基于球阀的浮动式工作原理和伞阀的结构特征，设计了一种性能优良且不易疲劳失效的伞状浮动阀压电泵。制作了伞状浮动阀压电泵与球阀压电泵的样机，测试分析了两种泵的输出性能。研究结果表明，当驱动电压为300 V（峰峰值）时，伞状浮动阀压电泵的最大流量和最高压力差均优于球阀压电泵。对伞状浮动阀压电泵进行了双入口结构改进，试验对比了双入口与单入口伞
机械基础工程 | 月球弹簧回复式绳驱采样机械臂的设计及试验

机械基础工程 | 月球弹簧回复式绳驱采样机械臂的设计及试验

摘要：针对深低温、低重力环境的月壤采样任务，设计并研制了一种功耗低、重量轻、结构简单、可靠性高的四自由度绳驱机械臂。将驱动绳索安装在臂杆末端，较大程度地减小了机械臂的功耗；在关节2、3处安装扭转弹簧，通过弹簧扭力给机械臂末端提供超过20 N的下压力；针对深低温环境，匹配了不同材料的配合间隙，提高了机械臂的可靠性；建立并验证了机械臂运动学模型的正确性。采样路径的仿真结果表明机械臂可完成采样任务。采用
智能制造 | 基于数字孪生的飞机装配激光跟踪仪站位优化研究

智能制造 | 基于数字孪生的飞机装配激光跟踪仪站位优化研究

摘要：由于飞机部件尺寸大，装配现场工装分布复杂，导致激光跟踪仪通视不佳，在引导装配或下架检验时需要反复调整激光跟踪仪站位，严重影响了测量稳定性及效率。为解决此问题，提出基于数字孪生的飞机装配激光跟踪仪站位优化方法。建立了面向飞机装配的激光跟踪仪测量约束模型，构建了基于飞机装配现场要素精准仿真的数字孪生系统，完成了对激光跟踪仪布站位置的优化，最后通过对数字孪生系统中激光跟踪仪的测量仿真，验证了遗传算
智能制造 | 基于ISABO-IBiLSTM模型的刀具磨损预测方法

智能制造 | 基于ISABO-IBiLSTM模型的刀具磨损预测方法

摘要：针对现有的刀具磨损预测方法因为缺少优化算法及网络结构不完善而导致预测精度不高的问题，提出了一种将改进的减法优化器（SABO）算法和改进的双向长短时记忆（BiLSTM）网络相结合的刀具磨损状态预测模型（ISABO-IBiLSTM模型）。首先，采用截断法、Hampel滤波法、改进的完全自适应噪声集合经验模态分解（ICEEMDAN）-改进的小波阈值降噪法对加速度振动信号与力信号数据进行预处理。然后
智能制造 | 面向柔性作业车间生产调度的深度强化学习方法

智能制造 | 面向柔性作业车间生产调度的深度强化学习方法

摘要：针对多品种、小批量生产模式下柔性作业车间生产调度问题，以最小化订单总拖期时间为优化目标，提出一种基于组合规则和强化学习的智能调度方法。将柔性作业车间生产调度问题转换为马尔可夫决策过程，根据问题特点与优化目标，利用7种特征表征车间状态，设计6种组合式规则作为动作库，通过改进后的深度Q网络（DQN）算法对该问题进行求解。以航天结构件加工车间为案例，分别在5种不同规模大小的算例中，与其他常见的规则
智能制造 | 基于半监督贝叶斯Transformer的刀具磨损软测量及不确定性分析方法

智能制造 | 基于半监督贝叶斯Transformer的刀具磨损软测量及不确定性分析方法

摘要：受刀具磨损离线测量方式的限制，磨损样本少，且测量噪声难以避免，导致难以实现可靠的刀具磨损监测。针对该问题，融合半监督Transformer模型、Dropout、蒙特卡罗（MC）模拟方法，提出了基于半监督贝叶斯Transformer的刀具磨损软测量及其不确定性分析方法。首先，构建基于半监督Transformer网络架构的软测量模型，利用无监督特征提取和有监督微调的网络训练方式，指导小样本下的刀
智能制造 | 基于多源小波变换神经网络的旋转机械轴承故障诊断

智能制造 | 基于多源小波变换神经网络的旋转机械轴承故障诊断

摘要：针对旋转机械轴承故障诊断中故障样本稀缺，以及传统模型在小样本条件下容易过拟合及泛化能力差的问题，提出一种多源小波时频变换卷积神经网络。针对单支振动传感器采集的高频数据，设计基于小波变换的时频卷积层，用于融合小波系数的实部与虚部，其中实部对应振动信号的幅值信息，虚部对应相位信息。与仅考虑实部的卷积层相比，该卷积层能够提取完整的时频特征。利用时频卷积层分别对同一设备上的多支传感器采集的高频数据进
增材制造 | 磁场对无掩模定域性电沉积增材制造三维微结构生长模式的影响

增材制造 | 磁场对无掩模定域性电沉积增材制造三维微结构生长模式的影响

摘要：为研究磁场对无掩模定域性电沉积增材制造（MLED-AM）金属三维微结构生长模式的作用，以制备直径为50 μm、长径比为10∶1的微镍柱为例，在MLED-AM过程中分别施加一定强度且与电场作用方向相同的顺向磁场和与电场作用方向相反的逆向磁场，通过对比实验探讨磁场对微镍柱平均体积沉积速率、表面形貌及晶粒尺寸的影响规律。实验结果表明，相较于无磁场作用，磁场作用可提高MLED-AM的平均体积沉积速率
增材制造 | 激光送丝熔覆高锰钢涂层的显微组织及超声滚压硬化机理

增材制造 | 激光送丝熔覆高锰钢涂层的显微组织及超声滚压硬化机理

摘要：为了维持高锰钢部件优异的形变硬化能力，提出了高锰钢涂层的激光送丝熔覆技术。使用激光送丝熔覆技术在Mn13钢板上制备了高锰钢涂层，并通过超声滚压技术对熔覆层表面进行形变硬化处理。分析了超声滚压前后高锰钢熔覆层的显微组织、相组成和力学性能，揭示了高锰钢熔覆层的超声滚压硬化机理。研究结果表明，激光送丝熔覆高锰钢涂层的显微组织为枝晶结构，且在枝晶间存在Mn、C元素的成分偏析；超声滚压过程中未出现相变
工程前沿 | 硬质颗粒参数对列车增黏撒砂喷射行为的影响

工程前沿 | 硬质颗粒参数对列车增黏撒砂喷射行为的影响

摘要：为研究颗粒参数对列车增黏撒砂喷射行为的影响，利用可视化检测技术开展不同颗粒粒径、形状和密度下喷射行为试验，分析各因素对喷射速度、扩散角度的影响权重，探究不同颗粒在撒砂装置内部运动特征及影响机理。研究结果表明：随着颗粒粒径、密度的增大，颗粒喷射速度和扩散角度均逐渐减小，不规则颗粒的扩散角度普遍大于近圆形颗粒的扩散角度；喷射速度显著影响因素权重（从大至小）为：粒径、密度；扩散角度显著影响因素权重
工程前沿 | 核安全级DCS设备危险频率下的电接触摩擦学特性

工程前沿 | 核安全级DCS设备危险频率下的电接触摩擦学特性

摘要：为研究核安全级分布式控制系统（DCS）设备中的电接触摩擦学特性，对核安全级DCS设备的危险频率进行了评估。建立了一套球面电接触摩擦学试验装置，在危险频率下进行了一系列载流摩擦学试验，探索不同电流作用下界面摩擦磨损特性。研究结果表明，核安全级DCS设备的危险频率为12 Hz；在该频率下，随着输入电流从1 A增大至3 A，摩擦因数呈现先减小后增大的趋势；在大电流作用下，电接触达到失效的时长显著增
工程前沿 | 永磁直驱带式输送机模糊自抗扰偏差耦合多电机控制策略

工程前沿 | 永磁直驱带式输送机模糊自抗扰偏差耦合多电机控制策略

摘要：针对煤矿井下带式输送机传统异步电机驱动系统存在的传动效率低、耗电量高、重载启动性能差以及多电机运行不同步等问题，提出了基于模糊自抗扰偏差耦合控制策略的多电机永磁直驱带式输送机。在此基础上开展了模糊自抗扰偏差耦合控制策略仿真试验与井下运输顺槽带式输送机现场工业性试验，结果表明：相较于传统主从控制，基于模糊PI自抗扰偏差耦合控制策略的带式输送机多电机永磁直驱系统，在额定负载下多台电机之间的最大转
工程前沿 | 基于可变阶陷波算法的混合动力汽车阶次噪声主动控制

工程前沿 | 基于可变阶陷波算法的混合动力汽车阶次噪声主动控制

摘要：针对混合动力汽车发动机多工作转速下阶次丰富且变化所导致的并联加速工况主动降噪效果下降问题，提出了一种可变阶陷波FxLMS算法，并建立相应的多通道发动机噪声主动控制系统。在MATLAB/Simulink中针对某七座混动MPV车搭建多通道发动机噪声主动控制仿真模型，使用实车声学路径、各工况车内噪声及发动机转速信号，对两种陷波FxLMS算法进行降噪仿真和比较，仿真结果表明，可变阶陷波FxLMS算法
学会资讯 | 《机械工程领域高质量科技期刊分级目录（第二版）》发布，《中国机械工程》位列T1级

学会资讯 | 《机械工程领域高质量科技期刊分级目录（第二版）》发布，《中国机械工程》位列T1级

2024年10月26日，2024中国机械工程学会年会在西安召开。开幕式上，中国机械工程学会副理事长，中国工程院院士陈学东代表分级目录审定委员会发布《机械工程领域高质量科技期刊分级目录（第二版）》。目录包含141种期刊，分为T1级、T2级和T3级三个级别，其中T1级25种，表示已经接近或具备国际一流期刊水平；T2级57种，表示达到国内外知名期刊水平；T3级59种，表示业内认可的较高水平期刊。《中
学会资讯 | 《中国机械工程》第六届编委会/第一届青年编委会第二次会议在西安召开

学会资讯 | 《中国机械工程》第六届编委会/第一届青年编委会第二次会议在西安召开

《中国机械工程》第六届编委会/第一届青年编委会第二次会议于2024年10月26日在西安召开，本次会议也是2024年中国机械工程学会年会的分会场会议。中国机械工程学会理事长、《中国机械工程》第六届编委会主任林忠钦，《中国机械工程》第五届编委会主任卢秉恒，中国科学院院士雒建斌，中国工程院院士杨华勇、陈学东、邓宗全、涂善东，中国机械工程学会副理事长陆大明，中国机械工程学会常务理事、副秘书长陈超志，湖北

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