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期刊信息/Journal information
中国机械工程
中国机械工程学会
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中国机械工程学会

周佑启

半月刊

1004-132X

paper@cmemo.org.cn

027-88011893

430068

湖北省武汉市湖北工业大学772信箱

中国机械工程/Journal China Mechanical EngineeringCSCD北大核心CSTPCDEI
查看更多>>本刊是中国机械工程学会会刊。反映中国机械工程领域重大学术进展，报道中国机械工程学会系统的最新学术信息，围绕机械企业科技进步传播重大科技成果，就机械工程界的热点开展讨论，不断跟踪世界机械工程最新动向，注重完善机械科技人员的知识结构，以探询学科发展趋势，促进学术成果交流，提高科技人员素质、推动企业科技进步为宗旨，以深内涵、广视野、强应变、高品味、厚基础为办刊特色。
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    外圆磨削18CrNiMo7-6力模型及表面完整性研究

    王栋陈磊张志鹏
    381-393页
    查看更多>>摘要：为了准确和有效地控制磨削参数对磨削力及表面完整性的影响,通过解析法,以磨粒与材料间的塑性变形、压痕理论以及剪切应变效应为理论依据,建立了三阶段的磨削力理论模型.选定棕刚玉砂轮进行磨削试验,探究了磨削参数对磨削力的影响以及磨削参数和磨削力对表面完整性的影响,通过外圆横向磨削正交试验获得了外圆磨削最优工艺参数.结果表明,外圆磨削力模型法向磨削力和切向磨削力的预测平均误差分别为 5.56%和 7.08%;砂轮径向进给速度fr 对磨削力的影响最大,磨削宽度b 次之,工件转速nw 和砂轮粒度的影响较小;fr 和b 对残余应力的影响较大,砂轮粒度对表面粗糙度的影响最大;随着磨削力的增大,表面粗糙度值一直增大,残余应力先减小后增大,沿深度方向残余应力最大值先增大后减小,在试验所取参数条件下,影响残余应力的深度分布范围基本在20～40 μm;最优工艺参数组合如下:fr=0.15 mm/min,nw=120 r/min,b=10 mm,砂轮粒度 80.

    外圆磨削横向磨削磨削力模型18CrNiMo7-6钢表面完整性

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    含Ni量、渗氮层深度及喷丸强化对42CrMo齿轮弯曲疲劳性能影响研究

    武忠睿陈地发吴吉展杨玉典...
    394-404页
    查看更多>>摘要：针对不同含Ni量、渗氮层深度和喷丸强化组合的 42CrMo齿轮开展弯曲疲劳试验,探究了不同工艺组合的齿轮弯曲疲劳极限提升效果,为齿轮抗疲劳制造提供工艺指导.基于随机森林算法分析了不同工艺组合齿轮的表面硬度、渗氮层深度、表面残余应力和含Ni量对弯曲疲劳极限的贡献度,采用多元回归建立了考虑表面硬度、渗氮层深度、表面残余应力和含 Ni 量的齿轮弯曲疲劳极限预测公式.预测值与试验值相比,最大误差可以控制在 7.80％以内,为工程应用中快速、低成本评估齿轮弯曲疲劳极限提供了理论依据.

    弯曲疲劳含镍量渗氮层深度喷丸疲劳极限预测

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    压电纤维致动柔性结构的仿鱼体波振动特性及流场分布研究

    温志伟娄军强陈特欢崔玉国...
    405-413页
    查看更多>>摘要：提出利用压电纤维(MFC)致动柔性结构的二阶振动模态来模仿鲹科鱼类的鱼体波运动.基于假设模态法求解智能柔性结构的前三阶振型,实验测得水下柔性结构的二阶振型,验证了智能柔性结构的二阶振型逼近鲹科鲈鱼的鱼体波.采用计算流体动力学(CFD)分析了柔性结构周围流线及压力分布情况,结果表明:二阶振动行为下,柔性结构节点前后流线方向相反;两侧流场始终存在两组高、低压集中区域,且节点前后的压力集中区域分布相反;柔性结构两侧始终存在正压梯度,其中向前的压力分量为柔性结构提供持续的推进力,而节点前后压力分量产生的侧向力方向相反,部分抵消,增强了柔性结构的侧向稳定性.研究结果为水下仿生推进器的设计和性能分析提供了重要参考.

    水下柔性结构仿鱼体波振动压电纤维流场分布特性计算流体动力学

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    基于n阶剪切变形理论的表面梯度脱碳汽车前轴弯曲分析

    袁荣富吴敏胡泽启冯玮...
    414-426页
    查看更多>>摘要：汽车前轴在热锻和热处理过程中,材料的表面会发生一定深度的脱碳,脱碳层的力学性能随脱碳深度呈梯度变化,影响了前轴在载荷下的弯曲性能.利用分段函数构建两侧表面功能梯度变化、内部性能均匀的简支夹芯梁,根据n阶剪切变形理论研究梁在两点载荷作用下的弯曲行为.利用虚功原理推导出位移场控制方程,采用Navier解析方法得到简支边界条件下梁的弯曲行为,并与相关文献中的实例进行比较.结果表明:n阶剪切变形理论具有良好的精度与可靠性;梁的挠度与转角随脱碳指数k 的增大而增大,并于k≈10 处达到准稳态;脱碳深度大于 5mm 时,脱碳层厚度对梁弯曲时产生应力的影响比梁的高度变化带来的影响更大;两侧脱碳深度不对称时,物理中性面发生迁移;梁的弯曲挠度与转角随梁的厚度、宽度的增大而减小,但梁的厚度变化的影响更大.

    汽车前轴脱碳梯度夹层梁n阶剪切变形理论弯曲分析

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    隧道环境内无人驾驶车辆目标-决策两级信息融合感知策略

    王茂森鲍久圣谢厚抗刘同冈...
    427-437页
    查看更多>>摘要：基于隧道内的特殊行驶环境和无人驾驶感知需求,选择合适的传感器及硬件搭建试验车辆,构建了毫米波雷达与摄像头多传感器融合的感知系统;基于YOLOv4 目标级信息融合算法和改进D-S证据理论决策级信息融合算法,提出了一种"目标-决策"两级信息融合策略;最后,在城市道路隧道环境内开展了感知信息两级融合验证试验,试验结果表明:相比单一的摄像头或毫米波雷达感知效果,基于摄像头与毫米波雷达传感器感知ROI区域关联实现的目标级融合结果可以提高 9.51%的识别准确率,弥补了单一传感器在隧道环境内感知技术的不足;基于目标级融合感知结果,利用改进后的 D-S 证据理论算法再进行决策级融合,相比于单一的目标级融合结果,误检率降低了 3.61%,显著提高了检测精度.采取多传感器感知信息目标-决策两级融合策略能够满足隧道特殊环境内无人驾驶车辆可靠感知需求,为推动无人驾驶技术落地应用提供了理论与技术支撑.

    隧道环境无人驾驶多传感器融合D-S证据理论"目标-决策"两级融合策略

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    基于参数映射的叶轮粗加工椭圆摆线轨迹优化

    韩飞燕顾志成赵一鹏张传伟...
    438-444,456页
    查看更多>>摘要：为了提高复杂曲面叶轮流道开槽加工效率,提出了一种曲面粗加工摆线轨迹规划方法.首先确定流道的可加工区域并进行参数化;然后在该参数域建立以最小加工时间为优化目标的椭圆摆线轨迹关键参数的数学模型,通过区间缩小法求解出满足加工要求的最佳椭圆短半轴长度与行距,从而获得参数域摆线轨迹;最后将参数域的轨迹映射至物理域来获取走刀路径.为了验证所提轨迹规划方法的高效性和有效性,以某叶轮为对象,计算了流道椭圆摆线开粗加工轨迹,并将所提方法的计算时间与传统行切法轨迹计算时间进行对比,发现计算效率提高了 19.4%.此外,摆线流道开粗和行切法流道开粗的仿真加工对比结果证明,相同参数设置下所提方法的加工效率比传统行切法的加工效率高 22.4%.实际摆线铣削开粗结果表明,叶轮流道切痕形状与摆线轨迹一致,表面残留满足粗加工要求,证明所提方法是有效可行的.

    参数映射叶轮流道椭圆摆线刀具轨迹优化走刀路径

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    球形纳米颗粒在镍基合金纳米流体微量润滑磨削界面摩擦学机制的分子动力学研究

    张宇王德祥郭峰栗心明...
    445-456页
    查看更多>>摘要：以 1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐([BMIM]BF4 离子液)作为纳米流体基液,以氧化铝和铜纳米颗粒分别作为高硬度类和低硬度类球形纳米颗粒的代表,用分子动力学模拟方法研究了球形纳米颗粒在镍基合金纳米流体微量润滑磨削界面减摩抗磨的摩擦学机理,并进一步揭示了纳米流体在砂轮磨粒/工件磨削界面润滑成膜的摩擦学机制.研究结果表明,在镍基合金纳米流体微量润滑磨削加工中,砂轮磨粒/工件磨削界面形成了边界润滑膜.由于铜纳米颗粒硬度远低于砂轮磨粒及镍基合金工件,会在磨粒/工件界面出现压缩、剪切、铺展和分离等一系列摩擦学行为,并形成一层固体润滑膜,这层固体膜通过减小磨粒工件之间的直接接触面积来减小切向磨削力,相较于微量润滑工况可使切向磨削力减小 4.6%.由于氧化铝纳米颗粒硬度高于镍基合金工件,故在磨削过程中仍能保持原本的球形纳米结构,会在磨粒/工件界面出现滑移、滚动和抛光三种摩擦学行为,抛光划痕可增大离子液体的浸润面积,并减小磨粒工件之间的直接接触面积,"类滚珠"的滚动行为可将磨粒工件之间的滑动摩擦转变为滚动摩擦,从而使切向磨削力较微量润滑工况减小 6.6%.

    磨削微量润滑纳米流体球形纳米颗粒摩擦学机制

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    考虑双资源约束的柔性机械加工车间逆调度问题研究

    魏书鹏唐红涛李西兴杨冠宇...
    457-471页
    查看更多>>摘要：为提高机械加工车间在动态生产环境下的效率和稳定性,建立了考虑机器与工人约束的柔性机械加工车间逆调度问题模型.该模型以最小化完工时间、机器能耗和逆偏差指数为目标,通过调整工件排产、工人作业以及机加工工艺参数对原始调度方案进行优化.针对问题特征,提出了一种差分进化算法.在算法中,设计了混合双层编码方式以降低搜索难度;提出了两种基于调度规则的初始化方式以提高种群质量;为加强和平衡全局与局部搜索,设计了自适应遗传操作以及基于精英选择的局部搜索策略;改进了哈明距离,并提出了一种拥挤度算子以反映种群真实多样性.在实验中构建了 33 组测试算例,并将所提算法与其他 7 种算法进行对比,验证了所提算法性能.最后,分析了某液压缸生产车间在两种不同动态环境下的真实逆调度案例,结果表明,所提算法能够在较小程度改变原始调度的情况下缩短 4.2%的完工时间、降低 20.2%的机器能耗.

    双资源约束柔性作业车间调度机械加工车间逆调度多目标优化差分进化算法

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    面向物理约束的机器人运动学标定最优位姿集规划方法研究

    姜吉光侯爵苏成志巴麒蛟...
    472-480页
    查看更多>>摘要：在物理约束下的工业机器人运动学标定过程中,标定精度受到位姿集的影响,而位姿集的选取又受到标定装置的约束,针对以上问题,提出了一种采样区间评价结合位姿集优选的最优位姿集规划方法.首先建立了机器人运动学模型及距离约束标定模型,计算了机器人系统参数误差约束方程及误差雅可比矩阵;然后对机器人工作空间进行空间网格划分,应用拉丁超立方采样结合可观测指标对各个网格区间进行评价,得到最优采样区间;再次基于离线数据建立标定精度预测模型,在最优采样区间内实现最优位姿集的搜索;最后对中瑞 RT-608 机器人进行最优位姿集的规划及验证,结果表明:基于最优位姿集标定后的平均拟合球半径为 0.3947 mm,较随机位姿集减小了 57.98%.

    工业机器人运动学标定物理约束最优位姿集区间评价

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    三头挤出成形氧化铝基陶瓷的精度研究

    彭子伟王寅成杨力樊自田...
    481-486页
    查看更多>>摘要：在自主构建的三头分层挤出成形装备的基础上,研究了单头挤出时挤出头直径d、挤出头移动速度vs、挤出层高h 对成形的氧化铝基陶瓷表面粗糙度及尺寸精度的影响;然后研究了双头和三头协同挤出时陶瓷坯体试样的配合精度.实验结果表明:单头挤出时,d 为 0.41 mm,vs 为 10 mm/s,h/d为 0.85 条件下,陶瓷侧表面粗糙度较低(为 24.423 μm),尺寸偏差最小为 0.67%;双头协同挤出成形时,双头定位配合误差为 1.03%,侧表面尺寸粗糙度为 30.671 μm;三头协同挤出成形时,三头定位配合误差为 1.15%,侧表面尺寸粗糙度为 30.671 μm.最后,采用双头与三头挤出成形工艺方法制备出氧化铝基陶瓷试样,验证了多头多材料协同挤出的可行性.

    三头挤出成形氧化铝基陶瓷多头协同多材料精度

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