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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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    特种合金极薄带轧制工艺与技术装备的研制

    刘松李俊辉刘云飞计江...
    357-368页
    查看更多>>摘要：特种合金极薄带在国民经济的诸多行业均有着广泛的应用.在对材料特性和边界条件系统分析的基础上,突破传统的加大轧制力以获取更薄带材的方式,完善特种合金极薄带的轧制工艺和程序控制要求并研发相应的专有轧制装备.创新张力加权轧制工艺并研发相应的高精度级联动力系统及其微张力控制算法,解决大张力输出和小张力波动的矛盾以及非稳态轧制阶段小张力波动的工艺要求.建立适用于特种合金极薄带的轧制模型,包括最小可轧厚度模型、自动厚度控制系统和自动板形控制,这为突破最小可轧厚度和实现高效精密提供了理论基础.而且开发适用于该张力加权轧制工艺的技术装备,尤其研发大张力卷取机及其锥套自适应式外支撑,相应设备具有刚度高和稳定性好的特点.基于对轧制工艺与技术装备的研究,突破带材的最小可轧厚度极限,并开发厚度0.01 mm的3系不锈钢带的稳定的张力加权轧制工艺,而且研究张应力和轧制力与带材厚度的量化关系.张应力是突破特种合金极薄带最小可轧厚度的关键因素,而且张力波动幅度对特种合金极薄带能否稳定轧制起决定性作用.

    特种合金极薄带轧制工艺技术装备

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    拓扑优化方法及其在运载工程中的应用与展望

    高强王健张严郑旭阳...
    369-390页
    查看更多>>摘要：拓扑优化作为一种先进的结构优化方法,其本质是在给定载荷和边界条件下通过寻求设计域内材料的最优分布形式而获得性能最优的结构拓扑形式.近年来,随着优化算法和计算机科学的不断发展,结构拓扑优化在航空航天、汽车、船舶等运载工程有广泛的应用前景.基于理论研究层面,探讨离散体和连续体结构拓扑优化方法及其特点.针对拓扑优化在航空航天、汽车、船舶等运载工程的具体应用,指出结构拓扑优化存在的缺点及其推广所面临的挑战.同时,探讨国内外拓扑优化工业软件开发应用的研究现状和发展趋势.目前,拓扑优化面临的主要问题是在处理大规模运载工程结构优化的迭代中,需要进行多次有限元分析,增加计算空间和时间的复杂度.针对此情况介绍以等几何分析及机器学习为代表的新学科方向,以改善拓扑优化设计的不足,从而缩短运载装备的设计周期,并对未来的研究趋势进行初步探讨.

    拓扑优化运载工程结构设计力学性能

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    人工智能在动力电池健康状态预估中的研究综述

    戴国洪张道涵彭思敏苗一凡...
    391-408页
    查看更多>>摘要：目前先进的电动汽车开发和应用己成为实现"脱碳"的关键技术.准确的电池健康状态(State of health,SOH)预估可有效地表征动力电池性能,对电动汽车动力电池维护和寿命管理具有重要意义.近年来,以深度学习、强化学习和大数据技术等为代表的新一代人工智能技术在电动汽车电池状态预估的应用已成为研究热点.首先简要介绍人工智能技术、SOH的含义以及影响SOH主要因素,然后分别从电池单体与电池系统的角度对几种人工智能模型在SOH预估中的研究进行总结与讨论,最后结合大数据、云计算、区域链等新兴技术,对电池健康状态预估问题进行展望,为提升当前动力电池全生命周期管理能力提供一些思路.

    人工智能健康状态电池系统现状与趋势

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    轮轨激励对高速列车轴装制动盘热-机耦合疲劳分析

    朱海燕黎洁肖乾陈道云...
    409-419页
    查看更多>>摘要：为研究轮轨激励对高速列车轴装制动盘热-机耦合疲劳影响,建立高速列车制动盘动力学模型和三维瞬态热-机耦合有限元模型,对紧急制动工况下轴装制动盘振动特性和热-机耦合特性进行计算分析.结果表明,高速列车制动盘在垂向上的振动加速度值最大,横向上最小,且振动形式以制动抖动为主,在0～100 Hz范围抖动最剧烈;与无轮轨激励工况相比,有轮轨激励的轴装制动盘表面温度升高得既快又高,在散热时,温度下降也更快;摩擦面总体呈现三个环状温度分布,在摩擦半径中心处制动盘表面温度比两侧温度高,在三个不同的摩擦半径上,温度呈现梯度分布;有、无轮轨激励工况下制动盘表面的疲劳损伤和疲劳寿命的分布云图与制动盘表面的温度场分布情况基本一致,且热应力越大制动盘表面的疲劳损伤越严重,疲劳寿命越短.

    轮轨激励振动热机耦合制动盘热疲劳损伤

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    基于拓扑优化和晶格填充的四足机器人肢腿单元轻量化设计

    纵怀志艾吉昆张军辉江磊...
    420-429页
    查看更多>>摘要：液压四足机器人具有离散的落足点和较大的负重能力等特点,在无人监测、灾难救援和物资运输等场景中具有广阔的应用前景和重要的研究价值.作为四足机器人最关键的运动单元,肢腿单元的重量直接影响其动态性能.因此,根据肢腿单元的运动特点开展轻量化设计显得尤为重要.针对Spurlos Ⅱ肢腿单元的大腿结构存在较多冗余重量的问题,利用变密度惩罚法对其进行拓扑优化,通过基于B样条拟合二维切片轮廓的方法对优化后的网格型模型进行重构.针对模型重构带来的局部应力集中问题,引入晶格填充结构,实现局部优化.优化后,大腿部件的重量为1 007.19g,降低了 36.01％;大幅度减重的同时,大腿部件的最大等效应力降低了 1.41％.最后,优化后的肢腿单元在不同频率下的轨迹跟踪试验中表现出的更好的动态特性,证明所提出方法的有效性.

    液压四足机器人拓扑优化晶格填充模型重构轻量化设计

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    斜盘式轴向柱塞泵柱塞颈部最小直径设计

    李莹张嘉方张钊墉王鑫丞...
    430-437页
    查看更多>>摘要：为了解决斜盘式轴向柱塞泵在高速高压下产生柱塞颈部断裂的问题,对柱塞泵柱塞颈部的设计及校核开展研究,提出柱塞颈部最小直径的设计方法.基于排油区柱塞滑靴组件的受力分析,建立高压下柱塞颈部受力模型.基于应力-强度干涉分布理论,结合柱塞颈部应力分布和柱塞疲劳强度,提出柱塞颈部疲劳可靠度表达式,得到轴向柱塞泵柱塞颈部最小直径.利用有限元法对最小颈部直径柱塞进行静力学仿真分析,结合应力云图实现柱塞强度的安全性校核.在额定工况下,对根据柱塞颈部最小直径的设计方法设计出的轴向柱塞泵开展了容积效率和机械效率试验,利用本研究的设计准则针对同类产品的轴向柱塞泵柱塞颈部进行设计验证,验证所提出的柱塞颈部最小直径设计方法的合理性.

    柱塞颈部轴向柱塞泵应力场仿真静态可靠性应力-强度干涉

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    多目标混合流水车间机器故障重调度问题研究

    苏建涛董绍华朱诗敏
    438-448页
    查看更多>>摘要：在数字化转型过程中,如何解决好生产调度问题是研究者关注的问题.混合流水车间机器故障是在生产调度过程中常遇到的问题.为此,需要为快速解决机器故障的重调度问题找到方法.在解决机器故障重调度过程中,主要考虑的因素为加工时间不能确定、物流装卸时间以及生产设备布局限制,从而提出这种多种重调度组合的重调度方法.首先建立双目标数学模型,系统中植入NSGA-Ⅱ算法求解初始调度方案,算法采用启发式规则和随机化的方式生成初始解,利用仿真的方法对调度方案进行评价.其次,将多种重调度方式融合在一起,通过设备故障仿真验证重调度方法,试验验证启发式规则作为初始解的一部分,可以非常好地提高算法的搜索效率,所研究的重调度方法能够有效解决混合流水车间机器故障问题,具有重要的意义.

    智能制造机器故障多目标优化重调度混合流水车间

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    基于超声电机精稳调控的转子不平衡自愈执行装置设计与试验研究

    潘鑫张馨卢加乔吴海琦...
    449-457页
    查看更多>>摘要：转子不平衡自愈执行装置因能够实时调整装置内部的质量分布,通过移动配重产生的合成矢量来补偿转子系统内部的不平衡矢量,是一种可实时抑制旋转机械转子系统不平衡振动的有效方案.针对同轴悬臂式双转子系统因质量不平衡所产生的振动故障,介绍一种基于超声电机精稳调控的转子不平衡自愈执行装置,详细阐述该装置的结构组成和基本工作原理;基于同轴悬臂式双转子系统的结构特点,建立双转子-执行装置系统有限元模型进行动力学特性定量分析,针对该系统结构设计的执行装置对原转子系统临界转速的影响在3％以内.最终在转子模拟试验台上完成相关试验,结果表明,转子不平衡自愈执行装置可在3.2 s降低转子不平衡振动53％,验证了该装置的原理可行性和有效性.

    双转子系统不平衡自愈动力学特性分析超声电机

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    考虑排队因素的多车型车辆配置与路径协同优化

    唐红涛魏书鹏李西兴雷德明...
    458-472页
    查看更多>>摘要：针对制造企业内车辆物流水平低、效率低、成本高等问题,考虑多车型、多品种货物以及车辆排队等待、车辆数量受限等因素,建立以总物流完成时间、总行驶里程、总物流成本为目标的车辆配置与路径协同优化模型.针对问题特征,提出一种混合离散麻雀搜索算法进行求解.在算法中,设计基于Tent混沌序列的反向学习初始化策略,以提高种群的多样性;针对不同麻雀种群,设计离散化策略以适应问题的离散特征;结合车型与路径特征,构造多种局部搜索策略,以提高算法的局部搜索能力;引入模拟退火Metropolis准则,并设计多目标解的保留策略,以避免算法陷入局部最优.通过对某水泥企业的实际车辆物流案例分析,验证所提策略的有效性以及所提算法的优越性.所得物流方案可以有效降低11％的物流成本,提高19.8％的物流效率,并减少29.1％的车辆行驶里程.

    多车型车辆路径车辆配置混合离散麻雀搜索算法多目标优化车辆排队

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