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期刊信息/Journal information
机械科学与技术
西北工业大学
机械科学与技术

西北工业大学

姜澄宇

月刊

1003-8728

mst@nwpu.edu.cn

029-88493054

710072

西安友谊西路127号（西北工业大学647号信箱）

机械科学与技术/Journal Mechanical Science and Technology for Aerospace EngineeringCSCD北大核心CSTPCD
查看更多>>本刊为专业技术性刊物。反映机械科学与技术的研究成果及其在生产实践中的应用成果，刊登理论研究、设计计算、机构分析、成果报道及评述，介绍新方法、新工艺、新材料、新设备。
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    压气机叶片加工误差离散性控制研究进展综述

    何智伟李瑞宇李湉罗明...
    1101-1119页
    查看更多>>摘要：航空发动机压气机整体叶盘通常设计为旋转周期对称结构.然而,实际加工中同一级整体叶盘上不同叶片之间以及单个叶片自身存在的加工误差离散性会对流场参数产生不利影响.因此,提高整体叶盘叶片加工误差一致性成为普遍关注的难题.综述了近年来针对同级叶盘不同叶片加工误差离散性对气动性能影响规律的相关研究,以及加工过程强时变特性下误差离散度控制的相关成果.就误差离散性现象及产生原因、对性能影响规律及加工误差离散度控制方法这 3 个方面展开论述.最后展望了未来误差离散度加工控制方法发展趋势,为未来相关研究工作提供参考.

    整体叶盘加工误差气动性能离散性离散度控制

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    考虑移动边界约束作用的薄壁件铣削动特性研究

    王小娟宋清华刘战强王兵...
    1120-1131页
    查看更多>>摘要：针对薄壁件铣削过程工件约束边界复杂及动特性难预测等问题,创新性的提出了接触移动边界约束的概念,深入研究了接触移动边界约束对系统动特性的影响规律.首先,建立了考虑刀-工接触移动边界约束作用的薄板切削过程动力学模型,提取刀-工接触区域,分析了接触刚度力和阻尼力与接触参数的复杂影响关系.其次,预测了任意接触移动边界约束作用的薄板动态响应,形成了更为全面地任意边界约束选择方案,包括接触移动边界条件和经典边界条件.基于薄板理论建立系统运动学方程,综合考虑包括移动边界约束产生的能量项、常规任意边界约束产生的能量项以及薄板变形产生的能量项的组合.最后,通过不同案例以及有限元法,与现有文献中的数值、解析和实验等方法获得的结果作了大量对比,证明了本文提出方法的准确性.结果表明,接触移动约束效应对系统动态特性的影响不可忽视.

    薄壁铣削刀-工接触移动约束边界动态响应

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    钛合金离心叶轮多工艺状态下的疲劳特性研究

    吴泽刚王泽宇于加辉李靖...
    1132-1141页
    查看更多>>摘要：离心叶轮叶片的疲劳强度是叶轮叶片表面完整性各特征量的综合作用结果,不同工艺参数的叶片表面完整性状态也不相同,带来不同的疲劳特性.本文重点研究精密切削和喷丸强化对钛合金(TC11)离心叶轮叶片疲劳特性的影响规律,根据不同工艺状态下叶轮叶片疲劳强度试验反馈数据,开展基于离心叶轮结构特征的形性优化设计,并通过振动疲劳试验,采集循环次数 3×107 的叶轮叶片疲劳强度值,试验结果表明优化设计后的叶轮叶片疲劳强度提升 15%,对新研型号的离心叶轮加工参数优化和结构设计优化具有重要指导意义.

    钛合金离心叶轮表面完整性疲劳强度形性优化

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    压合衬套二次冷挤压强化数值仿真与实验研究

    刘儒军黄翔黄海鸿陶梅生...
    1142-1150页
    查看更多>>摘要：采用压合衬套二次冷挤压工艺对7050 铝合金耳片孔进行挤压强化;通过X射线衍射仪、三坐标测量机和粗糙度仪,研究二次冷挤压对耳片孔内表面的残余应力、塑性变形以及粗糙度的影响,并通过有限元仿真进行验证.实验结果表明:相较于一次冷挤压,压合衬套二次冷挤压可有效改善试样两端残余应力的不均匀性.随着二次冷挤压相对挤压量增大,残余压应力峰值和应力层深度都进一步增大,塑性变形程度也更大,同时降低了孔壁表面粗糙度.在相对挤压量为2.5%时,最大残余压应力可达-400.3 MPa,并形成了约14 mm的残余压应力层;试样端面A与端面B内径分别增大了0.56 mm和0.54 mm;孔壁表面粗糙度降低幅度达到71.0%.相较于一次冷挤压,二次冷挤压强化后孔壁沿径向形成了更深的残余压应力层和塑性变形层,显著提高了耳片孔的整体服役性能.

    二次冷挤压压合衬套相对挤压量残余应力塑性变形

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    考虑精铸变形的涡轮叶片气膜冷却效率灵敏度计算方法研究

    尤鑫添董一巍刘松吴超林...
    1151-1157页
    查看更多>>摘要：精铸加工使得涡轮叶片几何结构与设计之间产生随机性偏差,这一偏差对叶片气膜冷却效率造成不确定性影响.涡轮叶片外形偏差的不确定性是几何层面的小扰动问题.本文通过精铸模拟建立了涡轮叶片精铸变形模型.基于PIV与数值模拟建立了适用于流热耦合计算的Realizable k-epsilon湍流模型,建立了考虑叶片变形的气膜冷却效率灵敏度计算方法,计算了涡轮叶片的气膜冷却效率随吹风比变化的灵敏度.结果表明:涡轮叶片精铸产生的变形越大,对原有气膜冷却效率的损失越大.叶片整体平均形变0.25 mm使得整体气膜冷却效率损失约5%,局部形变如叶尖叶片后缘处的0.70 mm可使叶尖平均气膜冷却效率损失约 8%.由灵敏度分析确定的精铸后气膜冷却效率相对误差较明显,达到了1.62%.

    涡轮叶片精铸变形CFD仿真气膜冷却效率灵敏度

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    金属封严环数字孪生几何模型框架的开发与应用

    裴昊男张璞玉罗明
    1158-1167页
    查看更多>>摘要：金属封严环广泛应用于航空发动机密封系统,其型面成形质量对飞行器高性能、高可靠服役具有重要影响.然而,薄壁、复杂的异形截面与封闭的环形结构等导致其在几何质量检测方面存在以下问题:其一,成形结果严重依赖于破坏性抽样终检,实际产品均未经过完整质量检测;其二,成形过程无几何质量检测手段,无法及时发现成形缺陷,轮廓几何数据的缺失,使工艺优化设计困难.因此,提出一种金属封严环数字孪生几何模型框架,该框架包括:物理空间、虚拟空间、交互空间与服务,可提供在机测量平台标定、截面轮廓测量、点云数据预处理、截面几何特征计算、三维数模快速构建、三维型面动态测量与偏差计算等连续成形质量在线检测技术,建立起反映金属封严环成形过程中变化的数字孪生几何模型,从而为金属封严环成形质量的检测、分析、预测以及后续工艺优化设计所需的基础数据获取等提供支撑.在此基础上,研制了在线检测模拟试验装置与数字孪生软件,介绍了金属封严环数字孪生几何模型的应用情况.

    数字孪生几何模型金属封严环成形质量在线检测

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    含柔性连杆的曲柄滑块机构动力学分析与实验研究

    黄超李媛媛李萌刘思思...
    1168-1179页
    查看更多>>摘要：为了研究柔性连杆、带有固体润滑涂层MoS2 的铰链接触副对含间隙铰链机构的动力学特性的影响规律,以曲柄滑块机构为研究对象,使用Adams软件进行数值仿真分析,研究了柔性连杆材料、铰链间隙、铰链接触副材料和铰链接触副表面固体润滑涂层对曲柄滑块机构动力学特性的影响.通过搭建与数值仿真参数一致的含间隙铰链的曲柄滑块试验台,试验验证了柔性大的连杆、较小的间隙值、接触刚度较小的接触副材料能够减小机构的振动,带有涂层的铰链能够有效减小接触面的磨损量.试验结果和数值仿真结果较为一致,能够有效的反应各种工况对含间隙机构的影响规律,为固体润滑涂层在航天领域中含间隙铰链接触副展开机构的减振抗冲击研究提供理论基础和试验依据.

    间隙铰链柔性连杆振动曲柄滑块

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    模块化作业爬壁机器人设计与分析

    杜小禹杨培张明路刘文翰...
    1180-1188页
    查看更多>>摘要：为解决传统爬壁机器人在海上风电塔筒立面的作业效率低下和吸附力不足问题,根据模块化设计方法,提出一种可同时用于表面漆膜检测及运维的模块化履带式爬壁机器人.本文详细介绍作业机器人的结构组成及原理,为防止机器人发生滑落和倾覆现象,对其进行力学分析;构建间隙式永磁吸附模型,利用Maxwell软件与传统磁路设计进行参数化仿真对比,并分析气隙和壁厚对机器人吸附力的影响;通过样机平台模拟实验和真实作业,表明机器人能以稳定运动姿态实现塔筒高空及水下作业,验证了其模块化作业的可行性,并同时具备较强的吸附能力和越障能力.

    爬壁机器人模块化设计永磁吸附

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    轴向柱塞泵配流副椭圆开口偏置类抛物线微织构多目标优化

    徐平罗晶董立鹏于英华...
    1189-1198页
    查看更多>>摘要：为了提高轴向柱塞泵配流副承载性能、抗摩擦磨性能及容积效率,以某型斜盘式轴向柱塞泵配流盘为原型开展研究.首先,依据正交实验理论采用CFD方法研究椭圆开口偏置抛物线微织构(Elliptic opening offset parabola micro texture,EOOPT)形状参数对轴向柱塞泵配流副承载压强、摩擦因数的影响规律,并联合运用神经网络和遗传算法对EOOPT的形状参数进行优化设计.其次,运用响应面分析方法研究EOOPT分布参数对配流副承载压强、摩擦因数和泄漏量的影响规律,并对形状参数进行优化设计.最后对最优特征参数EOOPT织构化的柱塞泵配流副和未织构的相关性能进行对比分析,结果表明,前者的承载压强较后者提高 11.23%,摩擦因数和泄漏量分别减低 16.67%和2.96%.

    配流副微织构承载压强泄漏量多目标优化

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    高压隔膜泵单向阀流固耦合建模与振动特性研究

    陈虹潮马军王晓东胡楷...
    1199-1206页
    查看更多>>摘要：针对单向阀开启过程中强迫振动产生的根源和流激振动问题,构建了开度为 5%、15%、30%、50%、75%和100%的流固耦合仿真模型,对不同开度情况下的流体与固体场特性以及流体施加于阀芯上的流激振力进行数值分析,得到了流场压力云图、速度矢量云图和流激振力脉动峰值频率以及阀芯在各开度下的模态振型和固有频率.结果表明:单向阀开启过程中,阀芯两侧存在较大的压差,变形区域主要集中于胶垫,阀腔内高速流体与低速流体接触时出现剪切形成涡流,流动涡流周期性变化产生的流激振力导致阀芯被迫振动,阀芯上的流激振力脉动峰值频率分布范围逐渐增加且波动更大.

    单向阀流固耦合流场特性固有频率振动特性

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