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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。
正式出版
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    受最速降线启发的水下滑翔机运动轨迹设计

    吴宏宇牛文栋宋扬郝宇星...
    243-253页
    查看更多>>摘要：水下滑翔机作为一种低能耗海洋探测平台,近年来受到广泛关注.随着技术日渐成熟,滑翔机应用场景持续拓展.面向水下定点探测任务,受最速降线问题中物块驱动原理启发,研究了滑翔机运动轨迹创新设计方案.在水流强度较大浅水区域,滑翔机将净浮力调为较大值,获得足够速度,快速通过该区域,保证运动精度.在水流强度较弱深水区域,滑翔机将净浮力调为较小值,同时调节可动质量块位置、减小俯仰角,获得足够水平位移.在此基础上,基于动力学模型和第二代非劣排序遗传算法开展了滑翔机控制参数优化以确定最优轨迹设计方案,优化目标是最小化滑翔机到达目标探测区域的位置误差和能耗,约束条件是位置误差和运动时长不超过许用值.以"海燕Ⅱ"水下滑翔机为研究对象开展仿真研究,数值算例表明,所提出轨迹设计方案比滑翔机传统工作模式更适合水下定点探测任务.

    水下滑翔机动力学分析轨迹设计控制参数优化运动精度

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    基于不确定性分析的半球陀螺谐振子高性能制造

    孟磊周平闫英郭东明...
    254-262页
    查看更多>>摘要：半球谐振陀螺是目前精度最高的陀螺之一,其核心部件半球谐振子的制造精度直接决定陀螺的服役性能.受磨抛工艺加工能力的限制,高性能谐振子无法一次加工完成,必须基于性能偏差测试结果进行局部修调.修调工艺的不确定性很大程度上影响了谐振子的成品率,而一味地提升修调精度要求会导致制造成本极高,代价巨大.针对上述问题,将高性能制造理念和方法应用于高性能半球谐振子的制造当中,分析了不同位置修调量不确定性对谐振子核心指标频率裂解的影响.敏度分析结果表明唇缘低频轴及其正交方向对工艺不确定性要求最高.制造公差分析指出上述修调方法只有向着低去除质量和高工艺稳定性的方向发展才能实现高性能半球谐振子的制造.而球面四点正交修调具有敏度低、公差宽的特点,可以降低性能对制造工艺的最小去除质量和不确定性的要求.基于上述结果,提出了考虑修调工艺不确定性的球面修调方法,并通过谐振子频率裂解修调过程的数值模拟证明了上述修调方法的有效性.本研究对提高半球陀螺谐振子的修调效率,针对确定性能指标需求提出最适宜的修调加工要求具有重要意义.

    半球谐振子高性能制造敏度分析制造公差分析不确定性分析性能修调

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    变组分复合材料3D打印工艺中机器学习算法对工艺参数预测有效性研究

    牛静宜鲁思伟张倍宁杨春成...
    263-274页
    查看更多>>摘要：复合材料变组分3D打印是增材制造发展的前沿方向,是实现梯度材料结构的重要技术,在线调控工艺参数适应3D打印过程中的材料组分变化是制造变组分复合材料的难点问题.将机器学习算法与3D打印工艺相结合,在增材制造小样本训练的基础上,建立工艺参数与挤出体积关系的算法模型,探讨机器学习算法调控变组分复合材料3D打印工艺参数的有效性.采用螺杆挤出成形3D打印设备,针对不同材料组分采集试验数据,并使用SVR支持向量回归、BP神经网络、RF随机森林、RBF神经网络和Kriging模型五种机器学习算法,对挤出体积量进行预测,从而根据不同材料组分调整相应的工艺参数.由对比结果可知,在进行挤出体积预测时,为保证预测结果,训练样本量应多于30组,五种机器学习算法中SVR算法最适合小样本量预测情况,挤出体积预测准确性最高.进行变组分复合材料3D打印试验,打印过程中根据材料组分调整工艺参数,样件打印质量好,验证了 SVR算法调控工艺参数的有效性.

    增材制造变组分复合材料机器学习工艺参数预测

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    基于多材料3D打印的多层柔性及可拉伸电子一体化制造方法及应用研究

    商帅杨建军孙鹏李政豪...
    275-291页
    查看更多>>摘要：针对多层柔性及可拉伸电子现有制造方法存在的工艺复杂、层间电气连接不稳定以及难以高度集成电子组件的问题,提出一种基于多材料3D打印和多喷头协作的多层柔性及可拉伸电子一体化制造方法.通过实验对比和结果分析,揭示了打印速度、打印气压、打印平台温度、喷头内径等关键打印工艺参数对电介质材料层厚度、层内导线、层间互连导线宽度和整体打印质量的显著影响和规律,从而优选出最佳打印参数范围,确保层间互联导线打印直接成型,且垂直互联导线打印高度可达13mm,从而实现多层电路之间的稳定电连接;利用提出的方法、合理的多层电路布局和优化的工艺参数,采用柔性的PDMS电介质材料和高拉伸率的纳米银浆导电材料打印了具有不同集成密度的多层柔性电路,并进行了相关性能展示.结果表明,该方法为多层柔性及可拉伸电子电路提供了一种全新的多材料一体化制造方案.

    多层柔性及可拉伸电子多材料3D打印一体化制造垂直互联导线

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    具有温度感知功能的SiAlON智能刀具研究

    殷增斌俞科娟叶佳冬袁军堂...
    292-299页
    查看更多>>摘要：基于负温度系数热敏陶瓷的阻温特性和结构陶瓷的高耐磨性,设计制造一种异种陶瓷复合的新型温度感知智能刀具.该智能刀具主体和温度感知模块分别由α/β-SiA1ON结构陶瓷和LaCrO3-Al2O3热敏陶瓷组成,并分别通过放电等离子和微波烧结成形.通过高速切削镍基高温合金GH4169测试了该智能刀具的切削性能和温度感知功能.结果表明:该智能刀具具有优异的切削性能,在 vc=200 m/min,f=0.1 mm/r,ap=1.0 mm时材料去除量最大,是商业陶瓷刀具WG300的1.4倍;该智能刀具具备良好的温度感知功能,最大感知温度超过700 ℃,温度感知灵敏度高,响应迅速.

    智能刀具切削温度测量SiAlON陶瓷负温度系数热敏陶瓷放电等离子烧结微波烧结

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    公理设计与FAST结合的功能求解方法研究

    马拓江屏李鑫荣马守洋...
    300-311页
    查看更多>>摘要：功能求解是产品概念设计的核心部分.在产品设计过程中,由于产品技术要求和用户需求的复杂性,功能求解容易出现偏差和不确定性,导致整个设计质量降低.基于上述存在的问题,利用公理设计功能.结构相邻域间"之字形"映射变换进行了功能分解以及原理解的确定,以功能独立性公理为依据确定功能求解的正确性,引入功能分析系统技术(Function analysis system technique,FAST)辅助判断功能关联性,建立公理设计矩阵,确定设计类型,最后利用FAST模型表征公理设计功能求解的结果,确定设计方案.以辊压机床作为案例进行求解,利用公理设计和FAST逐层分析求解,得到一个合理的设计结果,验证了上述模型的有效性.公理设计和FAST集成的求解模型结合公理设计求解和FAST分析两者的优点,提高了设计质量和准确性.

    功能求解公理设计映射变化功能分析系统技术

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    双刀盘铣齿机床与Free-form型机床的加工运动等效转换

    王志永李文强张宇
    312-319页
    查看更多>>摘要：为了实现在国产数控螺旋锥齿轮加工机床上采用单刀盘加工直齿锥齿轮,基于空间运动学原理,在保证工件轴线与刀盘轴线相对位置及相对运动关系不变的前提下,将双刀盘铣齿机床中刀盘与工件的相对位置和相对运动关系等效转换至Free-form型机床,得到以时间为自变量的Free-form型机床各数控轴的运动表达式;通过Matlab计算每个加工时刻Free-form型机床运动轴的位置坐标点并编写数控加工程序;基于Vericut仿真软件,建立了 Free-form型机床加工环境并对加工过程进行仿真,仿真结果验证了运动转换方法和数控加工程序的正确性;在实际Free-form型机床上进行了铣齿加工实验,利用齿轮测量中心对实验工件的实际齿面相对于理论齿面的齿形误差进行了检测,齿形误差在10.8μm以内;利用滚动检查机对齿轮副的接触区进行检验,实际啮合接触区与TCA结果基本一致.仿真加工和实际切齿加工实验的结果验证了机床加工运动等效转换方法的正确性.

    双刀盘铣齿机床Free-form型机床运动转换机床调整参数直齿锥齿轮

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    水电站生态调度智能操作门机体系架构及实现

    方子帆舒承宇黄瑞鸿赵爽...
    320-335页
    查看更多>>摘要：为解决水电站生态调度操作门机作业效率低的问题,提出了一种水电站生态调度智能操作门机体系架构,并通过试验平台实现其基本功能.基于作业环境与需求,分析了水电站生态调度智能操作门机应具有的智能化特性,提出了水电站生态调度智能操作门机的总体架构,研究了叠梁门路径规划、轨迹生成、跟踪与智能消摆控制技术、叠梁门入槽干涉检测技术、叠梁门槽内卡阻检测技术以及智能化操作系统等关键技术,研究了各模块及子系统之间的关联性、信息交互方式及操作门机智能化实现方法.仿真和试验研究表明:水电站生态调度智能操作门机体系架构及其关键技术,能够满足水电站生态调度操作门机智能化作业需求,可以实现无人自动化作业与智能决策,有效地提高生产效率并降低作业安全风险.所提出的体系架构及其关键技术,可适用于水电站生态调度操作门机智能化升级改造.

    操作门机体系架构智能操作系统试验平台水电站

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    微切削结构毛刺研究综述

    雷雨许志龙徐西鹏高贾顺...
    336-348页
    查看更多>>摘要：随着微纳制造的快速发展,医疗、电子和能源等领域产品的微结构越来越复杂,精度要求也越来越高,而微结构在切削加工中易产生毛刺,极大地制约了产品的质量和性能.从切削微结构过程中毛刺的形成入手,论述了微结构毛刺形成机理的研究现状,介绍了微细毛刺尺寸的预测与表征方法.分析了切削参数、工艺规划、刀具设计和材料改性等因素对毛刺尺寸的影响,总结了毛刺的控制方法.对微细毛刺去除方法进行归纳分类,并综述了不同微结构毛刺的去除工艺及效果,探讨了目前微结构毛刺去除方面存在的瓶颈问题,指出了微结构毛刺去除方法的发展趋势.

    微结构形成机理表征毛刺去除

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    基于相位调控的二维超声辅助砂带磨削方法及其对GH4169表面完整性研究

    李少川肖贵坚曹华军汪迎新...
    349-364页
    查看更多>>摘要：镍基高温合金加工过程易产生表面损伤,且服役性能对表面纹理和缺陷具有强相关性.同时,复杂载荷状态对构件表面提出了各向同性加工需求.融合砂带磨削柔性、低损伤特点和超声辅助加工纹理优化优势,提出了二维超声辅助砂带磨削方法.分析了不同工艺参数下磨粒运动轨迹,基于单颗粒划擦试验分析了超声方向、振幅和相位对材料去除行为的影响,并揭示了工艺参数对GH4169表面完整性及其均匀性的影响规律.结果表明:二维超声辅助砂带磨削具有较好的纹理优化效果,同时可以获得均匀塑性变形层.通过相位调控可以制备出类网状纹理,抑制了表面完整性各向异性.相位差90°时表面完整性及分布一致性较好,其中较大振幅可以提升表面残余压应力、降低表面粗糙度.纹理优化和材料去除之间存在竞争机制,较低进给速度可以获得较小表面粗糙度和较大残余压应力.

    超声辅助磨削平面二维超声振动砂带磨削表面完整性各向异性GH4169

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