中国机械工程

版权页和目次

2020, 31(24): 0.

摘要 ( )

PDF (371KB) ( )

相关文章 | 计量指标

快速反射镜中柔顺传动机构应用与研究现状

范大鹏;谭若愚

2020, 31(24): 2899-2909. DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2020.24.001

摘要 ( )

PDF (6349KB) ( )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

从柔顺传动机构自身运动特点出发，介绍了应用在快速反射镜中较典型的柔性支承传动结构，对国外早期几款比较有特点和现阶段较为先进的快速反射镜从驱动方式、结构布局、支承传动、工作原理等方面进行了介绍和分析。针对目前柔顺传动机构的研究情况，归纳了应用在快速反射镜中柔顺传动单元的设计方法、空间机构构型、刚度分析以及整体动力学分析方法等。最后对快速反射镜中柔顺传动机构的研究和发展方向作出了总结。

近球壁射流空泡溃灭对微细颗粒破碎效果的影响

孙毅;祝利豪;毛亚郎;鲁沛奇;黄韶炜

2020, 31(24): 2910-2917，2923. DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2020.24.002

摘要 ( )

PDF (6842KB) ( )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

为有效解决大规模机械粉体制备中存在的微细颗粒团聚和粉磨极限等问题，采用了空化射流冲击结合磨介研磨的微细颗粒制备方法，并对近球壁空化射流有效冲击破碎颗粒开展了研究。理论分析了近球壁空泡溃灭对微细颗粒的冲击特性，得出了颗粒冲击破碎的有效量纲一距离及临界空泡最大半径；通过空化射流冲击球壁的数值模拟仿真，分析了喷嘴入口压力和靶距对近球壁空泡分布的影响。为验证理论与数值分析结果，开展了基于靶距、转速率、颗粒质量分数和喷嘴数目等多因素的石英砂球磨空化破碎对比实验，实验结果与理论和数值分析结果吻合良好，验证了此方法的有效性。研究结果表明：空化冲击结合磨介研磨微细颗粒的破碎率比单一研磨微细颗粒的破碎率更高；在空化射流入口压力5 MPa下，靶距和转速率是石英砂微细颗粒破碎效果的主要影响因素，其次是喷嘴数目。

氟金云母表面形成机理及表面粗糙度理论模型

陈景强1;马廉洁1,2;孟博1;周云光2

2020, 31(24): 2918-2923. DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2020.24.003

摘要 ( )

PDF (10668KB) ( )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

根据车削动力学理论，先后求出前刀面和后刀面的接触应力，进而确定裂纹尖端应力强度因子；基于断裂力学理论，确定了尖端裂纹扩展角；分析表面形成微观机理，根据车削中刀具与工件的干涉关系，建立表面粗糙度理论模型，并利用被加工表面实际面积和投影面积比值K，提出脆性材料粗糙度理论修正模型；通过单因素氟金云母车削实验验证该模型精度。结果显示：随着切削速度、进给量和切削深度的增大，材料发生塑脆转变，表面粗糙度随着切削速度和进给量的增加先减小后增大、随着切削深度的增大而增大；在塑性去除情况下预测结果与实验值趋势相反，在脆性去除情况下理论预测值与实验值趋势相同。修正后粗糙度模型精度较修正之前明显提高，证明修正后模型是可靠的。

球头铣刀铣削球面的表面形貌建模与仿真研究

范思敏;肖继明;董永亨;洪贤涛;赵亭

2020, 31(24): 2924-2930，2936. DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2020.24.004

摘要 ( )

PDF (8513KB) ( )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

基于齐次坐标矩阵变换原理和矢量运算法则，建立了工件坐标系下球头铣刀扫掠面的数学模型，基于Z-MAP法设计了球形表面形貌的生成算法，利用该算法对球头铣刀分别采用3D环绕法和放射加工法这两种典型走刀路线加工凸球面，并对加工后的表面形貌进行了仿真，通过分析对比仿真结果，发现3D环绕法更有利于减小表面粗糙度。同时，仿真结果和试验结果具有较高的吻合度，表明该仿真方法是可靠的，可以用于实际生产中球头铣刀铣削球面表面形貌的预测。

316L不锈钢non-Masing特性分析和疲劳寿命预测

金丹;左皓中;刘兵;吕春堂;娄天培

2020, 31(24): 2931-2936. DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2020.24.005

摘要 ( )

PDF (1017KB) ( )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

对316L不锈钢在不同应变范围下分别进行了293 K和873 K试验温度下的低周疲劳试验，讨论了材料循环特性的幅值相关性和温度相关性，比较了不同条件下non-Masing特性，并利用能量方法进行了低周疲劳寿命预测。实验结果表明, 在不同条件下，循环初期会出现不同程度的循环硬化现象，随后会出现循环软化、饱和直至材料失效；与873 K 试验条件相比，材料在293 K温度下的non-Masing特性更为显著；在大应变范围下，两温度下材料的non-Masing特性更加明显。采用能量方法进行疲劳寿命预测时，预测结果均位于两倍分散带内，且基于non-Masing特性得到了比基于Masing特性更为精确的预测结果。在873 K温度和大应变范围下，显著的动态应变时效效应导致考虑non-Masing与Masing特性的预测结果相差不大。

基于离散像素法的双螺杆压缩机螺杆转子间隙布置方法

陈冠峰1;陈松平1;蔡思捷2

2020, 31(24): 2937-2942，3023. DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2020.24.006

摘要 ( )

PDF (3277KB) ( )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

为了保证双螺杆压缩机转子在工作运行时的平稳性，提出了一种基于离散像素法的啮合间隙布置方法，根据像素筛选原则及间隙判定原则，结合齿轮啮合及磨损原理, 基于双螺杆压缩机转子的齿廓型线特征以及转子在加工工况下的热膨胀仿真结果，对双螺杆压缩机阴阳转子的齿间间隙布置方法进行了研究，利用所提方法可在一对无啮合间隙的阴阳转子的端面型线上合理布置齿间间隙，调整转子啮合位置，减小双螺杆压缩机运行过程中的振动和磨损，降低运行功耗。

基于改进粒子群优化算法的变截面涡旋盘瞬时铣削力模型参数求解

刘涛;张丽芳

2020, 31(24): 2943-2949. DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2020.24.007

摘要 ( )

PDF (2360KB) ( )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

针对变截面涡旋盘瞬时铣削力预测存在的多元非线性难题，从涡旋盘实际铣削过程出发，建立了考虑刀具跳动的瞬时铣削力数学模型，提出了一种基于改进粒子群优化算法（PSO）对铣削力模型参数进行求解的方法，以提高瞬时铣削力预测模型精度。通过4组不同铣削参数下的瞬时铣削力实验对该方法进行验证，结果表明：该方法求解得到的变截面涡旋盘瞬时铣削力与实验测得的瞬时铣削力在形状和峰值处有较高的吻合度，4组实验的峰值误差在15%以内；采用自适应惯性权重和随机扰动因子的改进PSO算法能够有效地提高变截面涡旋盘瞬时铣削力系数辨识的收敛速度和收敛效果，还能提高算法整体搜索能力。该方法只需较少的实验次数就能辨识出较高精度的模型参数，比平均铣削力求解方法的实验成本更低，对涡旋盘的加工具有重要参考价值。

转向节疲劳性能与减振器阻尼关系研究

董国疆;颜峰;韩杰;周腾

2020, 31(24): 2950-2958. DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2020.24.008

摘要 ( )

PDF (13042KB) ( )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

为探明减振器阻尼系数对转向节疲劳寿命的影响规律，以某紧凑型SUV为研究对象，通过对转向节模态分析与测试，建立其柔性体模型与疲劳仿真分析模型；以实车参数建立了整车刚柔耦合多体动力学模型，并以试验场强化路实车采集的轮心六分力和转向节监测点应变信号为基础，应用虚拟迭代法仿真获取了转向节载荷时间历程(模态位移)；应用模态应力恢复法运算分析了减振器在不同阻尼系数条件下转向节的疲劳寿命，探讨了二者的相互关系。研究表明，在兼顾整车舒适性与安全性的阻尼系数范围内，随减振器阻尼系数增大，转向节疲劳寿命先增后减，即影响其疲劳寿命的主要区域损伤面积先减后增，而影响转向节疲劳寿命的次要区域损伤面积始终随着减振器阻尼系数的增大而增大。

金刚石型面约束的自由磨粒挤磨修整超硬磨料砂轮方法

崔仲鸣；王星；赫青山；周宝仓

2020, 31(24): 2959-2965. DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2020.24.009

摘要 ( )

PDF (8702KB) ( )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

针对超硬磨料砂轮存在修整困难的问题，基于金刚石和普通材料在强度上存在巨大差异的特点，提出了一种在金刚石型面约束下将磨粒挤压和修磨相结合的修整方法，其基本原理是：表面有精密形状的金刚石工具通过高速旋转生成具有约束能力的高强度型面，型面通过约束自由磨粒对被修砂轮产生挤压划擦作用破坏砂轮结合剂完成砂轮高效修形,同时通过修整工具高强度金刚石磨料的微研削作用对被修砂轮型面进行进一步精密修磨。对约束型面的形成及自由磨粒在型面约束下挤压和研削作用机制进行了分析，并介绍了挤磨修整系统的构成和特性，对修整力、修磨速度和自由磨粒等参数影响规律进行了初步试验探索，结果表明，自由磨粒型面约束下的挤压能够实现超硬磨料砂轮的快速成形精密修整。

通风制动盘结构参数对制动抖动的敏感性

龙江启1;林坚1;陈先兵2;王子宁2

2020, 31(24): 2966-2971. DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2020.24.010

摘要 ( )

PDF (5911KB) ( )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

针对某通风制动盘制动抖动情况，采用正交试验设计方法，得到了通风制动盘各结构参数的最优水平组合。采用有限元法模拟制动盘15次循环制动，对比分析优化前后制动盘的热变形差异，得到各结构参数对制动盘热变形影响的敏感性，并利用台架试验验证了仿真分析的有效性。结果表明：通风制动盘各结构参数对制动抖动的影响敏感性由高到低顺序为盘厚、盘帽高度、颈部角度、制动盘外径、制动盘内径、颈部半径；盘厚、盘帽高度、颈部角度越大且制动盘外径及制动盘内径越小，制动抖动越小。

正偏心正交车铣精加工切削层几何形状研究

孙涛1;秦录芳1;侯军明2;傅玉灿3

2020, 31(24): 2972-2978. DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2020.24.011

摘要 ( )

PDF (9890KB) ( )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

针对未考虑正偏心正交车铣切削层几何形状而导致难以全面反映正交车铣切削层几何形状变化规律的问题，基于正交车铣运动规律，在不考虑动力学影响的情况下，对切削层的形成过程进行了静态分析。建立的正偏心正交车铣切削层几何形状的解析模型涉及铣刀侧刃和底刃的切入/切出角度、切削厚度和切削深度。通过试验验证了该解析模型的正确性，并分析了切削参数对铣刀切削层的影响。研究结果为正偏心正交车铣切削层几何形状的变化提供了定量的分析依据，为切削力和颤振的研究提供了理论指导。

结合混合进化算法和知识的多目标车间调度

仇永涛1;吉卫喜1,2;张朝阳1,2

2020, 31(24): 2979-2987. DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2020.24.012

摘要 ( )

PDF (4322KB) ( )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

提出了一种结合混合进化算法和知识的新型多目标车间调度方法，在有限的时间或迭代次数下可以得到更好的非支配Pareto解以服务于生产调度。由优化目标和属性归纳演绎法确定了知识挖掘的工件属性，通过优先级权重得到了规则初始种群。所提出的增减排序方法通过重新局部排序初始种群中工序的位置来克服优先级下工序不足或过饱和的问题。最后由一标准案例和非支配排序遗传算法-Ⅱ（NSGA-Ⅱ）混合模拟退火算法对所提调度方法进行了验证，得到的结果无论是优化目标值还是解集的分布在不同迭代次数和初始种群尺寸下都要优于传统随机进化方法。

综合改进奇异谱分解和奇异值分解的齿轮故障特征提取方法

唐贵基;李楠楠;王晓龙

2020, 31(24): 2988-2996. DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2020.24.013

摘要 ( )

PDF (13318KB) ( )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

针对齿轮故障特征微弱，在强背景噪声下难以有效提取的问题，提出了一种改进奇异谱分解（ISSD）结合奇异值分解（SVD）的齿轮故障特征提取方法。针对奇异谱分解（SSD）算法中模态参数需凭经验选取的缺陷，基于散布熵优化算法对SSD算法进行了改进，在得到既定的一组奇异谱分量的基础上，根据峭度值最大准则筛选出了最佳奇异谱分量并进行了SVD处理，采用奇异值能量标准谱自适应地确定了信号重构阶数以还原信号和提高降噪效果。最后对信号进行包络解调以提取齿轮故障特征，将所提方法运用到仿真信号和齿轮实测信号中，并同传统包络谱、SSD包络谱以及经验模态分解结合SVD(EMD-SVD)方法进行了对比分析，结果表明，所提方法的降噪和特征提取效果更佳，能够更加有效地实现齿轮故障的判别。

乘人装置静液压驱动系统软启动设计与优化

毛昊桢1;胡军科1;叶梦琪1;肖公平2

2020, 31(24): 2997-3005. DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2020.24.014

摘要 ( )

PDF (4058KB) ( )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

针对煤矿井下环境对机械设备的防尘防爆及高可靠性要求，为实现乘人装置驱动系统的软启动，提出在静液压驱动系统中设计变量泵的先导控制油路，通过改变蓄能器与阻尼孔参数的方式优化控制油升压过程，调节马达转速平稳增大。研究结果表明：采用单一阻尼孔的控制油路在升压后期升压速率明显减小，驱动马达在额定时间内无法达到预期转速；在控制油升压后期利用油路并流或切换的方式增大蓄能器充液流量可显著缩短控制油路的升压时间；选择蓄能器容积为0.4 L，在升压过程的第9 s将油液从1.1 mm通径阻尼孔所在油路切换至1.4 mm通径阻尼孔所在油路时，可获得控制油压在15 s内从4×105 Pa升至16×105 Pa的最优升压曲线，得到系统最佳软启动性能。

刮板输送机中板仿生耐磨优化试验研究

赵保林1,2;李博1,2;夏蕊1,2;王学文1,2;王赟3

2020, 31(24): 3006-3015. DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2020.24.015

摘要 ( )

PDF (14619KB) ( )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

刮板输送机中板磨损失效已成为输送机运行故障的主要原因之一，为了提高中板耐磨性，基于蜣螂非光滑单元进行了仿生中板设计，以磨损量为响应值，进行了单因素和响应面法优化试验。根据响应面法试验结果得到的因素显著性影响顺序（从高至低）依次为：径向距离，深径比，直径，节距角。基于试验结果建立了磨损量与因素的回归预测模型，经试验对比发现，预测模型与真实试验的相对误差为3.2%。在特定工况（煤散料粒度为6~8 mm、载荷为20 N、刮板链速为0.65 m/s及试验时长为6 600 s）下，当深径比为1.41、直径为0.69 mm、节距角为6.55°和径向距离为4.66 mm时，磨损量最小，仿生中板的耐磨性提高了12.6%。分析其耐磨机理发现，与光滑板相比，仿生板的磨粒磨损及黏着磨损较轻。凹坑分布可破坏持续切削中板表面的煤粒运动状态。中板的仿生优化可为今后刮板输送机的设计提供一定参考。

骨组织磨削力计算模型及实验研究

邹磊;文东辉;张丽慧;陈珍珍;肖燏婷;梁军

2020, 31(24): 3016-3023. DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2020.24.016

摘要 ( )

PDF (7117KB) ( )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

触觉交互系统是神经外科手术模拟器的重要组成部分，该系统的关键在于建立较真实的骨磨削过程的力反馈模型。针对医用球状磨具的骨磨削过程，建立了一种三维磨削力计算模型，该模型基于比磨削能Ues和材料去除速率计算了磨具表面的磨削力分布。采用牛大腿皮质骨开展骨磨削实验研究，分析了主轴倾角和进给方向对磨削力的影响。研究结果表明：模型计算结果与实验结果的磨削力大小和变化趋势的吻合度较高，采用可变Ues时磨削力计算值的平均相对误差小于23%。主轴倾角和进给方向对磨削力有较大的影响，主轴倾角可改变磨削弧区磨粒的平均线速度，且磨削力的变化与磨削弧区磨粒的平均线速度有一定的关系。

英文目次

2020, 31(24): 3024.

摘要 ( )

PDF (107KB) ( )

当期目录