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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。
正式出版
收录年代

    2023年度机械设计与制造学科国家自然科学基金管理工作综述

    叶鑫黄志权张军辉
    571-579页
    查看更多>>摘要：介绍了 2023年度国家自然科学基金委员会工程与材料科学部机械设计与制造学科(工程科学二处)"人才"和"研究"两类项目系列中部分类型项目的申请、评审与资助情况,以及科学基金项目的进展与结题情况,阐述了机械设计与制造学科在科学基金改革探索、加强人才培养和研讨未来发展方向等方面的具体举措,并展望了 2024年的主要工作.

    机械设计与制造学科国家自然科学基金科学基金改革项目资助

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    轮轨激扰下轨道车辆轴箱轴承振动与润滑特性分析

    马巧英杨绍普刘永强
    580-590页
    查看更多>>摘要：基于赫兹接触和弹流润滑理论建立了考虑轴箱轴承的轨道车辆模型,研究了轮轨激扰对轴箱轴承的振动特性和油膜刚度特性的影响规律.分别采用MATLAB/Simulink和UM软件建立了轴承动力学模型和轨道车辆模型,通过相互作用力实现二者的耦合关系.模拟了轴承和轮对的典型故障形式,并详细分析了这些故障对轴承的振动特性和润滑特性的影响.研究结果表明:润滑可以有效减小轴承的振动;轴承的局部故障将导致油膜刚度的增大,轴承故障和车轮扁疤都对润滑的影响较为显著;此外,轮轨激扰会降低轴承外圈的振动比率,但是会增大车辆其他部件的振动,对车体的振动几乎无影响.

    轴箱轴承弹流润滑建模轮轨激扰振动特性

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    应用滑动轴承的风电齿轮箱行星轮系动力学建模及解耦方法

    唐浩谭建军李浩朱才朝...
    591-601页
    查看更多>>摘要：在行星轮系动力学建模中,常以非线性油膜力或线性刚度-阻尼形式考虑其对系统动力学特性的影响,前者仿真精度高但计算成本也高,后者计算效率高却忽略了油膜力和轴颈-轴套偏心量的时变性,仿真精度有限.为此,以2MW级风电齿轮箱为研究对象,建立滑动轴承时变线性刚度-阻尼模型,提出计入轴颈-轴套时变偏心量的滑动轴承附加偏心修正力计算方法;利用行星架销轴-行星轮变形协调关系,将时变线性刚度-阻尼模型与附加偏心修正力进行耦合;建立应用滑动轴承的风电齿轮箱行星轮系动力学模型,对比了工况和轴承参数对模型计算精度与系统动态响应的影响,并通过试验加以验证.研究结果表明,齿轮副动态啮合力波动会使滑动轴承刚度-阻尼系数和附加偏心修正力产生周期性变化;在稳定和瞬态工况下,提出的模型可以很好地预测系统响应,尤其是行星轮振动响应;减小滑动轴承宽径比与间隙、增大输入转矩可以改善系统均载性能.

    风电齿轮箱行星轮系滑动轴承动力学

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    基于GPU加速的等几何拓扑优化高效多重网格求解方法

    杨峰罗世杰杨江鸿王英俊...
    602-613页
    查看更多>>摘要：针对大规模等几何拓扑优化(ITO)计算量巨大、传统求解方法效率低的问题,提出了 一种基于样条h细化的高效多重网格方程求解方法.该方法利用h细化插值得到粗细网格之间的权重信息,然后构造多重网格方法的插值矩阵,获得更准确的粗细网格映射信息,从而提高求解速度.此外,对多重网格求解过程进行分析,构建其高效GPU并行算法.数值算例表明,所提出的求解方法与线性插值的多重网格共轭梯度法、代数多重网格共轭梯度法和预处理共轭梯度法相比分别取得了最高1.47、11.12和17.02的加速比.GPU并行求解相对于CPU串行求解的加速比高达33.86,显著提高了大规模线性方程组的求解效率.

    等几何拓扑优化方程组求解h细化多重网格法GPU并行计算

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    基于新型旋转-直线往复机构的切片机设计分析及参数优化

    胡福清孙江宏孙英杰孙雨彤...
    614-623,635页
    查看更多>>摘要：针对现有糕点切片机切片效率和质量低下的问题,进行基于新型旋转-直线往复机构的切片机设计分析及参数优化.首先对切片机构型设计及椭圆导轨长短径比和转速进行计算,然后进行运动学和静力学分析,接着分别在不同长短径比和转速动力学仿真分析基础上,构建切刀的加速度均值和均方根值三次多项式拟合方程作为 目标函数,利用NSGA-Ⅱ遗传算法进行长短径多 目标参数优化及转速择优,最后搭建样机完成不同转速对比实验及玉米饼切片性能测试.结果表明,最优长短径和转速分别为190 mm、120 mm和20 r/min,优化后切刀效率提高75％,切刀进刀加速度的最大和平均误差分别减小26％和49％,退刀加速度的最大和平均误差分别减小60％和63％,玉米饼切面整齐美观,验证了设计的可行性.

    切片机新型旋转-直线往复机构运动学分析多目标优化

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    铣削工艺优化对镍基高温合金加工残余应力分布影响研究

    张金阳许伟春王笑含江小辉...
    624-635页
    查看更多>>摘要：镍基高温合金加工残余应力分布状态对产品质量有显著影响,为实现对残余应力的控制,采用仿真与实验结合的方法,研究了工艺参数、刀具参数以及力-热耦合对镍基高温合金残余应力分布的影响.研究结果表明:切削深度的改变会同时影响径向和切向的残余应力;每齿进给量的改变主要影响进给方向残余应力;当转速提高时,温度场作用变强,材料出现软化效应,铣削合力降低,热应力影响逐渐增强.采用参数组合配比的方法得到了最优的配比方案.发动机叶片零件加工实例表明,提出的基于参数优化配比的方法可有效控制镍基高温合金的加工残余应力.

    镍基高温合金有限元残余应力工艺参数切削加工工艺

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    基于摩擦热效应的刷式密封摩擦副匹配性实验研究

    杨艺潇孙丹兰可心赵欢...
    636-645,690页
    查看更多>>摘要：刷丝与转子涂层相互作用产生的摩擦热效应直接影响刷式密封的密封性能和使用寿命.分析了刷式密封摩擦副之间的摩擦热效应理论,设计搭建了刷式密封摩擦副摩擦热效应实验装置,设计加工了 6种不同结构参数与刷丝材料的刷式密封实验件和4种不同涂层材料的摩擦转盘,实验研究了工况参数、结构参数以及不同摩擦副材料对刷式密封摩擦热效应的影响,通过对比分析刷式密封最高温度以及磨损前后摩擦副的磨损形貌及磨损量,获取了刷丝与转子涂层材料的匹配性关系.研究结果表明:刷式密封最高温度会随着摩擦时长的增加先迅速升高后趋于稳定,随着干涉量的增大而升高,干涉量由0.3 mm增大至0.4 mm,刷丝平均最高温升达39.96 ℃;最高温度随着刷丝束厚度的增加而升高,随着后挡板保护高度的增大而降低;当刷丝材料为钴基高温合金GH605时,最佳转子涂层材料为WC,当刷丝材料为镍基高温合金GH4169时,最佳转子涂层材料为ZrO2,此两种匹配材料能够在相同工况下产生较低的摩擦热量,且耐磨性能高于其他匹配材料.

    刷式密封摩擦热效应摩擦副匹配性干涉量

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    主动磁悬浮轴承系统保护轴承热特性研究及减摩设计

    李迎春聂傲男杨明宣朱定康...
    646-655页
    查看更多>>摘要：针对主动磁悬浮轴承系统(AMBs)转子跌落过程中转子与保护轴承碰摩产生巨大冲击、振动和大量摩擦热,易使保护轴承失效的问题,对立式转子跌落到保护轴承过程中的热特性进行了研究,分析了转子跌落对保护轴承造成破坏的主要影响因素,进而提出了一种采用磁控溅射技术在保护轴承关键表面沉积固体润滑薄膜(类石墨碳基薄膜,GLC)的减摩方法,并对镀膜、未镀膜的保护轴承进行了转子跌落试验.研究结果表明:跌落转速为20 000 r/min时,保护轴承的最高温度为210.60 ℃,出现在转子与轴承内圈端面高速碰摩阶段,该温度超过了轴承钢160 ℃的回火温度,导致轴承烧伤而失效.在跌落试验中,镀有GLC薄膜的自润滑保护轴承试验后的沟道和端面外观明显优于未镀膜保护轴承,由碰摩发热导致的内圈端面硬度下降也较轻,质心轨迹和轴向位移更加平稳,温升更低,GLC薄膜起到了关键的自润滑和减摩功能,提高了保护轴承的使用寿命和服役可靠性,为解决主动磁悬浮轴承系统中保护轴承易失效而发生重大事故的问题提供了一种思路和方法.

    主动磁悬浮轴承系统保护轴承类石墨碳基薄膜减摩

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    可调谐半导体激光器压电驱动系统的优化设计

    张萌张松林刘玉为刘时成...
    656-665页
    查看更多>>摘要：针对可调谐半导体激光器中普遍存在的输出光频率无跳模调谐范围小、扫描频率低、结构复杂等亟待解决的问题,研究了可调谐半导体激光器内部压电驱动系统的动力学特性.基于提高回转精度、降低轴心偏移量的设计目标,提出了一种多叶片并联的星型柔性机构结构.基于Lagrange方程和Duhamel积分,分别建立了压电驱动系统的运动微分方程和振动方程,在此基础上建立了柔性机构的动力学模型并对其结构参数进行了优化.最后,搭建了压电驱动系统动态特性测试平台,测试了压电驱动系统的机械响应特性以及可调谐半导体激光器的输出光可调谐范围.实验结果表明,压电驱动系统一阶固有频率为2187 Hz,柔性机构最大轴心偏移量为0.947 mm.在可调谐半导体激光器无跳模调谐性能测试中,当调谐频率为20 Hz时,实现了 103.5 GHz的无跳模调谐范围.

    压电驱动系统柔性铰链优化设计可调谐半导体激光器

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    热处理工艺对激光熔覆316L温度场与应力场的影响规律

    李燕乐潘忠涛戚小霞崔维强...
    666-677页
    查看更多>>摘要：为研究不同热处理工艺对激光熔覆残余应力的调控作用,利用ANSYS有限元分析软件建立了热力耦合模型,对不同温度(22～900 ℃)的熔覆前预热处理、不同温度(200～1000 ℃)的熔覆后退火处理以及熔覆前后协同热处理条件下的激光熔覆316L不锈钢温度场和应力场进行了数值模拟.研究结果表明:预热对熔池温度影响最大,熔池温度随预热温度的增高而增高;退火处理对激光熔覆残余应力的改善效果最好,800 ℃退火处理可使残余应力减小约50％,其次是熔覆前后协同热处理,可使残余应力减小约35％,预热处理对激光熔覆残余应力有一定改善,其中预热500 ℃可使残余应力减小约20％.

    316L不锈钢激光熔覆热处理数值模拟残余应力

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