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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

jme@cmes.org cjme@263.net

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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    融合灰色预测和卡尔曼滤波的车辆侧向碰撞预警

    张志勇王宇翔黄彩霞吴悠...
    240-250页
    查看更多>>摘要：车辆碰撞预警是车辆主动安全控制关键技术,常需要利用准确的车辆状态信息进行运动轨迹的高精度预测,再由运动轨迹预测模块判断安全碰撞预警时间内是否存在碰撞风险.为提高碰撞预警精度,建立以恒定转弯率和加速度模型为状态转移方程,平方根容积卡尔曼滤波器为估计算法的状态估计方法,提高目标车相对运动状态的估计精度;提出融合灰色预测的车辆运动轨迹预测方法,通过灰色预测模型对量测变量进行多步预测,再由平方根容积卡尔曼滤波器进行校正,提高目标车相对运动轨迹的预测精度;最后,考虑路面附着系数对安全碰撞预警时间的影响,提出一种车辆侧向碰撞预警方法.数字仿真结果表明,在不同路面附着条件下,提出的车辆侧向碰撞预警方法都准确预测车辆的碰撞时间,提前的预警时间大于安全碰撞预警时间,确保驾驶员或主动避障控制系统能及时操控车辆,提高车辆行驶的安全性.

    碰撞预警轨迹预测状态估计灰色预测卡尔曼滤波

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    线路条件对高速列车轴箱轴承载荷特性影响研究

    郑志伟易彩廖小康
    251-260页
    查看更多>>摘要：考虑到轴箱轴承长期受到来自轨道不平顺、线路、轮轨非线性接触和转向架以及车体振动的激扰影响,是高速列车旋转系统中易发生损坏的部件之一.为了更好地对轴箱轴承内部之间的相互作用进行分析,采用多体动力学仿真软件Recurdyn和Simpack建立了包含轴箱轴承子系统的车辆-轨道耦合动力学仿真模型,研究了在复杂轨道激扰下不同的线路条件对轴箱轴承载荷特性的影响.研究结果表明:在直线线路上,两列圆锥滚子与外圈、内圈大挡边之间的接触载荷峰值和趋势基本一致;在缓和曲线刚进入阶段,第1列滚子承受主要载荷,第2列滚子承受辅助载荷,且第1列滚子比第2列滚子更早进入承载区;在缓和曲线即将驶离阶段,第2列滚子承受主要载荷,第1列滚子承受辅助载荷,且第2列滚子比第1列滚子更早进入承载区;在曲线线路上,与缓和曲线即将驶离阶段受载规律相同,接触载荷波动趋于平稳.此外,在缓和曲线以及曲线线路上,负责主要承载的某列滚子同一瞬时进入承载区的相对于直线线路滚子数量有所增加.两列滚子与保持架接触载荷相对于直线线路条件波动更加复杂且在时间维度上无明显的先后顺序.总得来说,相对于直线线路,曲线线路轴箱轴承将承受更加剧烈以及更加复杂的周期性冲击,将使轴承更易发生损坏.

    高速列车轴箱轴承线路条件载荷特性

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    融合磁势矢模型和等效面电流模型的电磁直线驱动装置解析建模方法

    李波江金昊葛文庆王赓...
    261-270页
    查看更多>>摘要：为进一步提高动圈式电磁直线驱动装置电磁场解析模型求解精度,提出研究此类电磁驱动装置的混合解析建模方法.采用磁势矢模型与等效面电流模型相融合的混合解析模型研究了驱动装置的电磁特性,引入径向磁通密度修正系数对单一磁势矢模型进行修正,结合动圈式电磁直线驱动装置电磁场边界条件建立较为精确的驱动装置电磁特性数学模型,并最终得到气隙处磁场的分布规律以及电磁力-行程函数.有限元仿真及试验的结果表明,相较于单一磁势矢模型,混合模型具有更高的求解精度,修正前后电磁力最大求解误差分别为6.9％及2.8％,相对误差下降了 4.1％,证明了该修正方法的有效性;试验结果与解析模型结果的误差小于2.5％,验证了解析模型的正确性与精确性.该方法为实现电磁直线驱动装置的模块化设计和无位移传感器控制奠定了理论基础,对丰富和发展全电集成动力系统控制方法有较好的理论意义和工程应用价值.

    电磁直线驱动装置混合解析模型磁势矢模型等效面电流模型

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    热二极管及其热控功能结构制造的研究现状与发展趋势

    邵常焜汤勇陈恭余树东...
    271-288页
    查看更多>>摘要：随着技术的进步,以5G芯片、IGBT等高热流密度器件为核心的高端设备对于热控的要求越来越高.这不仅需要精确地控制热源的温度以防止温度过高,还要求控制热量的流向,防止热量逆流损伤设备.以热管为代表的传统相变热控器件虽然具有极高的热导率,但热管的双向导热特性限制了其应用范围.而热二极管是一种可以单向传输热量的器件,正反方向的热导率具有显著差异,其独特的热控能力对于电子设备热控、储能、建筑散热等领域具有重要意义.基于此,对现有各种类型热二极管的原理、优缺点及应用进行了概述.定量研究对比了不同类型的热二极管,指出相变传热式热二极管的综合传热性能较其他类型热二极管更优.重点综述了相变传热式热二极管表面功能结构的加工及壳体封装工艺,讨论了目前国内外相关方面的研究进展以及存在的问题,并对未来发展趋势进行展望.

    热二极管相变传热表面功能结构热控制热管理

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    骨料烘干煤粉燃烧器数值模拟及配风参数优化

    程海鹰李旋张勇
    289-299页
    查看更多>>摘要：骨料烘干多采用燃油和燃气作为燃料,若采用煤粉作为燃料可显著降低运行成本.为有效控制煤粉燃烧行为良性发展,改善煤粉燃烧效率及降低NOx排放,将分级配风技术应用于骨料烘干煤粉燃烧系统.以LB2000型骨料烘干设备为研究对象,建立骨料烘干煤粉燃烧系统计算模型,探索分级配风参数对燃烧效率和NOx排放量的影响规律,并建立响应面控制模型,采用非支配排序遗传算法Ⅱ(Non-dominated sorting genetic algorithm Ⅱ,NSGA-Ⅱ)综合优化分级配风参数.研究结果表明:适当增加空气供给量不仅可促进煤粉充分燃烧且可保证NOx排放处于较低水平;一定范围内增加燃尽风率,可使烘干筒高温区温度下降及其后半段温度提高,这有利于提升骨料烘干效果和质量,且在燃烧区形成局部缺氧的环境,NOx的生成量降低;合理的空气分级深度可放缓煤粉燃烧的剧烈程度,二次风能改善煤粉与空气混合效果,进而促进煤粉燃烧充分.依据燃烧效率和排放特性,可确定过量空气系数合理取值范围为1.25～1.35,燃尽风率取值范围为0.6～0.7,空气分级深度取值范围为0.4～0.6.通过优化确定过量空气系数1.337 5,燃尽风率0.647 7,空气分级深度0.599 9为最优参数.

    煤粉燃烧分级配风燃烧效率排放特性骨料烘干

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    多工况风电叶片颤振相关性分析与气弹优化

    唐新姿李可翔何文双陈睿...
    300-314页
    查看更多>>摘要：风电叶片稳定性涉及工况多、设计参数多、颤振机理复杂,给叶片设计带来巨大挑战.为探究大型风电叶片铺层设计参数与颤振特性的隐式关联性及气弹设计规律,以NREL 5MW风力机叶片为研究对象,基于复合材料层合板理论、修正叶素动量理论、欧拉梁模型和气动阻尼计算方法,计算旋转工况和停机工况叶片各主要振动模态下的气动阻尼;采用灰色关联度和Person相关系数,获得叶片铺层设计参数与颤振特性参数多元相关性图谱;基于多工况气动阻尼优化,获得铺层优化解集与设计知识,为风电长柔叶片精细化气弹设计提供方法与知识参考.结果表明,叶片颤振气动阻尼与尾缘泡沫厚度、碳纤维厚度、腹板间距、腹板泡沫厚度参数强相关;旋转工况与停机工况叶片一二阶挥舞气动阻尼呈显著负相关,而两工况一阶摆振阻尼呈显著正相关,二阶摆振阻尼无明显相关性;增大腹板间距、腹板泡沫厚度、碳纤维厚度、碳纤维角度和尾缘泡沫厚度可以获得旋转工况和停机工况各阶模态气动阻尼综合更优的叶片.

    风力机叶片结构动力学叶素动量理论颤振气弹耦合

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    基于改进A*算法的室内巡检机器人路径规划研究

    张伟民徐森生张月
    315-326页
    查看更多>>摘要：A*算法因为其较好的准确性特点被广泛应用于室内巡检机器人的路径规划,但A*算法在进行路径规划时存在效率低、路径点多、路径代价大等问题,且在复杂环境下A*算法在路径搜索过程中拐点较多,因此在实际应用时通常需要对A*算法进行改进以提高算法使用性能.基于跳点搜索法提出使用优化修剪规则的有限跳点搜索法(Limited-JPS),并结合角度代价函数、局部路径替换、去除路径冗余点和路径平滑等方法,提出基于Limited-JPS的改进A*算法.为验证基于Limited-JPS的改进A*算法的可行性与有效性,进行试验验证.试验结果表明,改进A*算法在尽可能保证跳点搜索法有效性的前提下,在提高路径规划效率、减小路径代价和改善路径平滑性等方面均表现良好,且性能优于标准的A*算法,从而证明改进A*算法是有效的.

    室内巡检机器人A*算法路径规划跳点搜索法

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    基于容积调节与蓄能稳压的波浪能转换液压提能系统特性仿真研究

    刘常海费俊凯赵志学吴俊国...
    327-338页
    查看更多>>摘要：为提高液压式波浪能转换装置的运行特性,采用液压变压器作为系统压力和流量的调节元件,提出一种基于容积调节和蓄能稳压的液压提能系统.以点吸收式波浪能转换装置为例,建立浮子水动力模型和非线性液压提能系统模型.通过模拟波浪与液压提能系统在0.3～2 rad/s波浪频率范围内的相互作用,探究液压提能系统的动力响应,以及波浪频率对提能系统响应特性和能量转换特性的影响规律.结果表明:液压缸腔室压力和液压提能系统作用力呈近似方波变化,并伴有短暂高频振荡;随波浪频率的增大,液压缸相对锁住时间减少,相对捕能做功时间增多;液压缸位移幅值与液压缸捕获功率峰均比减小,而液压提能系统作用力幅值、液压马达平均流量和转速、液压缸捕获功率和液压马达输出功率均先增大后减小;液压提能系统能量转换效率先减小而后增大,在所研究波况下均可达80％以上,优于恒压式液压提能系统.

    波浪能液压系统容积调节动力响应转换特性

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    核电主蒸汽释放隔离阀多场耦合动态建模与分析

    宗超勇李清野彭跃杨广宏...
    339-350页
    查看更多>>摘要：核电主蒸汽释放隔离阀(简称:释放隔离阀)是应用于第三代核反应堆的新型高端控制阀门,对于保障核电站二回路系统的安全和功能具有重要的作用.为了深入揭示其运行机理,论文从流-固-热多物理场耦合建模出发,结合样机试验,对释放隔离阀内部的流场特性、启闭动作特性以及关键设计参数开展了专门的研究.揭示了多场耦合作用下释放隔离阀内部流场的产生与演化机制、阀芯驱动力的形成与变化机理,并探究了关键设计参数对阀门动作性能的影响规律.论文的研究方法与结论不仅有助于对释放隔离阀动作特性的深入理解,还对其精细化设计与综合性能提升具有参考价值,同时对打破欧美国家在此领域的技术垄断,实现中国核电"走出去"战略具有促进作用.

    释放隔离阀启闭特性数值建模瞬态仿真参数分析

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    受限润滑界面液固二相流场结构与颗粒运动行为耦合特性分析

    廖贵文张毅魏凯刘小君...
    351-360页
    查看更多>>摘要：旋转系统由于工作环境复杂,润滑油中极易混入各种细小的固体颗粒,降低了设备的精度和稳定性,造成磨损、噪声、振动以及重要系统和支撑结构部件的损坏.为研究固体颗粒在受限润滑界面中的运动行为及其对润滑流场结构的反馈影响,以流体动压轴承为对象,考虑颗粒与流体的相间耦合作用,建立动压润滑过程中离散相固体颗粒与载体相动压流体的耦合数值模型,分析流场中颗粒运动行为与流场流速及动压分布的交互影响机制.结果表明,受到离心力场和流体剪切应力梯度的影响,流体在进油口处产生二次流现象,导致只有约占总数29.97％的颗粒进入楔形间隙,在收敛区停留或从端泄口流出流场,极少数颗粒(约0.38％)流入间隙发散区,并且其运动轨迹呈现类羽毛状,速度在收敛区整体呈现下降的趋势.研究明确了油液中颗粒的运动特性及其对油膜的动压性能的影响,为受限润滑界面润滑特性以及结构优化设计提供了参考.

    流体动压轴承液固二相流运动颗粒流场结构计算流体力学

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