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期刊信息/Journal information
机械工程学报
机械工程学报

宋天虎

半月刊

0577-6686

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010-88379907

100037

北京百万庄大街22号

机械工程学报/Journal JOURNAL OF MECHANICAL ENGINEERINGCSCD北大核心CSTPCDEI
查看更多>>本刊进登机械工程方面的基础理论、科研设计和制造工艺等方面的学术论文，报道自然科学基金项目论文和国外学者的论文反映本学科的最新发展和最新科研成果。在国内外机械科技领域享有很高声誉，并有较大影响。曾荣获“中国期刊奖”，在中国科协、北京市和全国科技期刊评比中均获得奖励。在国内已成为机械类和力学类核心期刊。已被美国工程索引（EI）等国内外20余种文摘刊物和数据库收录。
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    复杂曲面微织构五轴联动激光微铣削精密加工技术研究

    李鹤赵学森张俊杰马文启...
    368-378页
    查看更多>>摘要：激光微加工被广泛用于制备平面功能表面微织构,具有质量高、成本低和效率高等优势,但是在加工曲面微织构时存在烧蚀范围有限、光束入射角频繁变化而导致加工质量低等问题.为了实现曲面工件高质量表面微织构的高精度激光加工,提出一种将多轴联动精密运动平台与纳秒脉冲激光束耦合的多轴联动激光微铣削加工方法,采用激光束与曲面法线恒定重合的策略来实现高质量曲面微织构的激光微加工.首先,解析研究平面-曲面微织构的投影变化法则、激光-曲面相互作用点位置和姿态调整的运动学特性,确定激光加工轨迹的离散约束条件.其次,提出激光束与曲面法线恒定重合的加工策略,设计并研制了五轴联动激光微铣削机床,通过开发虚拟仿真环境确定其加工性能.最后,开展复杂曲面微织构的五轴联动激光微铣削加工实验和表征,在高陡度小尺寸的不锈钢曲面工件上制备了形状复杂的高精度表面微织构.研究结果显示,采用多轴联动精密运动平台与纳秒脉冲激光束耦合的加工方法可以实现曲面微织构连续且均匀地激光微加工,为在高陡度小尺寸复杂曲面上制备高质量微织构提供了一种可行方法.

    曲面微织构激光微铣削五轴联动运动位姿调控

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    磨料浆体射流辅助TBM刀盘截割性能分析

    刘送永周方跃割泽伸一郭楚文...
    379-392页
    查看更多>>摘要：针对高地应力环境以及高硬度、强磨蚀性等复杂岩层条件下隧道施工所面临的滚刀频繁失效问题,利用高压水射流辅助机械刀具破岩技术的降载减磨特性将切割能力相比纯水射流更强的磨料浆体射流引入TBM刀盘,并基于预切缝联合滚刀破岩载荷特性对射流喷嘴于刀盘上的布置方案进行合理设计,在此基础上结合已有试验条件开展水射流-刀盘对混凝土岩样的室内截割试验,探究岩样抗压强度、射流压力、刀盘转速与推进速度对刀盘截割性能的影响规律以及各因素间的相关关系.研究结果表明:岩样抗压强度、刀盘转速与推进速度的增加均会推升刀盘扭矩与推进阻力水平,磨料浆体射流的存在有助于改善刀盘的载荷状态并削弱相关因素的影响水平,且射流压力愈高效果愈显著,但由于高压水射流切割破碎岩石比能相对于机械刀具更高,磨料浆体射流的引入在提升刀盘掘进速度的同时亦拖累了施工的经济性.各因素对刀盘扭矩的影响主次顺序依次为岩样抗压强度、刀盘转速、推进速度、射流压力,而对刀盘推进阻力的影响主次顺序则依次为岩样抗压强度、推进速度、射流压力、刀盘转速.

    磨料浆体射流TBM刀盘扭矩推进阻力比能

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    不等螺旋角立铣刀瞬时铣削力模型与验证

    施壮李长河刘德伟张彦彬...
    393-406页
    查看更多>>摘要：随着航空航天轻量化趋势的迫切需求,铣削是框架类弱刚度零部件不可或缺的加工方法,然而铣削过程瞬时力变化导致薄壁结构件等弱刚度工件的颤振产生加工变形是其技术瓶颈.而立铣刀不等分齿间角和螺旋角已被证实是抑制颤振的有效方法.但切削力变化是诱发工艺系统颤振的本源,不等螺旋角立铣刀铣削弱刚度结构件力学行为尚未完善.基于此,建立了不等螺旋角立铣刀瞬时铣削力数学模型.首先,分析了不等螺旋角周向平面化下角度位置关系,研究了切削刃之间的轴向时变特性对任意轴向位置瞬时切削厚度的影响关系,建立了不等分齿间角微元体的力模型并轴向积分后得到单刃瞬时切削力模型.其次,分析了不等螺旋角切削刃在切削域中的参与情况,并提出了多刃同时切削时多窗口函数叠加的铣削力线性预测方法.进一步的,采用了线性回归后的斜切变换方法进行系数标定,得到了基于铣削斜变化下的系数预测方法.最后,开展了传统立铣刀与不等螺旋角立铣刀干式铣削Ti-6Al-4V验证性实验.结果表明,线性回归方法下的传统立铣刀数值解与测量值在进给方向Fy平均误差为1.17％,切削表面法向Fx平均误差为2.09％.铣削斜切变换方法下不等螺旋角立铣刀得到的Fy平均误差为0.13％,相比于线性回归方法预测精度提高了 6.36％.不等螺旋角导致切削刃之间具备的轴向时变特性,是导致了力信号周期性改变,抑制颤振的根本原因.

    铣削钛合金弱刚度铣削力螺旋角齿间角

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    纳米流体热管砂轮成型磨削钛合金换热性能评价

    陈佳佳刘松炎杨勇袁冬冬...
    407-419页
    查看更多>>摘要：制约难加工材料成型磨削的主要问题是磨削烧伤.将轴向旋转热管技术(Axial rotating heat pipe,ARHP)与纳米流体技术相结合用于强化磨削弧区的换热效果,采用计算流体力学(Computational fluid dynamics,CFD)数值模拟方法研究纳米流体轴向旋转热管砂轮(Axial rotating heat pipe grinding wheel,ARHP-GW)的换热性能.从磨削热流密度、砂轮转速和砂轮种类(普通砂轮、工质为去离子水的轴向旋转热管砂轮、工质为金刚石纳米流体的轴向旋转热管砂轮)等三个角度对砂轮磨削钛合金的传热性能进行评估.采用数值仿真方法对轴向旋转热管砂轮磨削TC4钛合金过程进行数值模拟,探究了三种砂轮在不同热流密度和转速下磨削弧区的换热性能.结果表明,轴向旋转热管砂轮加工时砂轮-工件接触弧区的温度显著降低,轴向旋转热管砂轮的传热性能要远优于普通砂轮;填充金刚石纳米流体的轴向旋转热管砂轮传热性能要高于去离子水作为工质的轴向旋转热管砂轮,即使在1×108 W/m2的高热流密度的条件下仍然能够保持这一特性.最后,开展了 TC4钛合金成型磨削试验验证了纳米流体热管砂轮在1 800r/min的高转速条件下的换热效果.

    成型磨削难加工材料轴向旋转热管强化换热数值模拟

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    电场驱动微尺度3D打印掩膜电解加工微结构

    彭子龙吴金印王萌杰李一楠...
    420-436页
    查看更多>>摘要：针对目前掩膜微细电解加工掩膜制作工艺复杂、微结构加工精度差等问题,提出电场驱动微尺度3D打印掩膜与阴极振动脉冲电解加工新方法.充分利用微尺度3D打印高分辨率、掩膜灵活性的优势,实现聚乳酸(PLA)材料微米级掩膜的精确打印,结合阴极振动进给与脉冲电压同步控制的电解加工工艺,取得了较好的加工效果.研究微尺度3D打印掩膜工艺规律,建立了阴极振动与脉冲同步电解加工模型,仿真分析间隙动态变化条件下的电流密度分布规律及微沟槽轮廓成形规律.开展了系统的工艺实验,得到主要工艺参数对微沟槽形貌轮廓、加工精度以及微槽深度与宽度方向蚀除量的影响规律.利用优化的工艺参数,在304不锈钢材料上稳定加工出平均深度为42.66 μm、平均宽度为218.72 μm的平面线圈微沟槽结构,深度和宽度方向的标准偏差分别为1.23 μm和4.66 μm,表面粗糙度范围为0.758～0.881 μm;在50 μm厚不锈钢薄片上加工出平均宽度为236.48 μm,入口与出口差值为9.14 μm微缝结构的平面线圈,获得了加工一致性好、截面精度高的加工样件.该方法为电解加工微结构提供了一种有效的解决方案.

    微尺度3D打印掩膜制作掩膜电解加工微结构

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