当期目录

    2021年 第32卷 第05期    刊出日期:2021-03-10
    版权页和目次
    2021, 32(05):  0. 
    摘要 ( )   PDF (369KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    机械基础工程
    钢板点焊翘曲缺陷对平均应力强度因子的影响
    宋凯, 苏玉龙, 杜展鹏, 陈少伟
    2021, 32(05):  505.  DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2021.05.001
    摘要 ( )   PDF (3361KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    车身焊接易造成翘曲缺陷,显著影响其疲劳寿命。针对翘曲缺陷对平均应力强度因子的影响,基于力学理论和有限元法,将焊点模型模块化,对比分析仿真得出的合格焊点平均应力强度因子ΔKqua与翘曲缺陷焊点平均应力强度因子ΔKdef。通过寻找影响因素及影响规律,提出翘曲因子C的概念并通过仿真验证其适用性。仿真分析与理论推导得出的平均应力强度因子间的平均误差小于6%。试验结果表明,经翘曲因子修正的翘曲缺陷焊点ΔKdef的平均准确率为84.6%。
    含内阻的拉杆组合转子双稳态振动特性
    王龙凯, 王艾伦, 金淼, 尹伊君,
    2021, 32(05):  512-522,564.  DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2021.05.002
    摘要 ( )   PDF (16800KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    为揭示含内阻组合转子复杂的双稳态振动特性,基于拉格朗日方程推导了含轮盘接触、非线性油膜力及内阻的组合转子非线性运动控制方程。采用升速和降速相结合的方法研究了组合转子跨2阶临界转速的非线性动力学行为及内阻机理。研究结果表明:组合转子双稳态振动特征显著,内阻导致出现双稳态现象的转速区间明显向低转速方向移动,在分析组合转子振动特性时应考虑内阻效应,以有效预测双稳态现象的出现。
    液压四足机器人足端的力预测控制与运动平稳性
    李冰1;张永德1;袁立鹏2;朱光强3;代雪松1;苏文海3
    2021, 32(05):  523-532.  DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2021.05.003
    摘要 ( )   PDF (6852KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    针对液压四足机器人在坚硬路面行走时,足端位置易受刚性冲击,导致运动姿态平稳性差的问题,提出一种液压四足机器人足端力预测控制方法。在分析液压四足机器人结构的基础上,根据运动学与力学模型构建了液压伺服系统的力控制模型;采用改进自适应布谷鸟优化BP神经网络算法建立足端力预测控制模型,通过仿真对比分析验证了该算法的可行性。最后通过液压四足机器人KL样机进行足端力及刚性地面行走测试,结果表明该方法能有效增强液压四足机器人腿部的力柔顺性,提高运动姿态平稳性。
    混合润滑条件下的斯特封高速摩擦与密封特性
    李永康1,2;王军1;廉自生1,2
    2021, 32(05):  533-539.  DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2021.05.004
    摘要 ( )   PDF (7536KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    为准确研究斯特封高速摩擦与密封特性,基于混合润滑理论,综合流体空化效应、密封接触变形和微观粗糙峰接触等因素影响,建立了斯特封摩擦与密封的数值计算模型。研究了往复运动速度和密封压力对油膜厚度、摩擦力和泄漏量的影响,搭建了往复密封试验台来验证模型的准确性。结果表明:计算摩擦力与实验摩擦力相近。混合润滑模型能更好地模拟高速柱塞副斯特封的摩擦与密封特性,油膜压力与粗糙度接触压力共同影响密封性能,但粗糙度接触摩擦起主导作用。
    18CrNiMo7-6钢高速外圆磨削的残余应力
    张银霞1;杨鑫1;原少帅1;朱建辉2;王栋1
    2021, 32(05):  540-546.  DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2021.05.005
    摘要 ( )   PDF (5101KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    为探究高速外圆磨削工艺对18CrNiMo7-6钢残余应力层分布的影响,使用陶瓷结合剂CBN砂轮进行高速磨削试验,对砂轮线速度vs、工件线速度vw、砂轮径向进给速度vfr和砂轮粒度等工艺参数进行了单因素试验分析;设计制作了圆柱工件外圆面辅助剖层夹具,采用X射线衍射仪对工件应力分布进行检测。研究结果表明:高速磨削工艺为工件表面引入残余压应力,工件表面残余压应力随vs的提高小幅增大,vw和vfr对工件表面残余应力的影响规律不明显;X、Y方向的残余应力分布趋势基本一致,但Y方向的应力略大;vfr对残余应力分布影响较大,应力影响层深达到100~150 μm,应力分布中出现残余拉应力;vs对残余应力分布的影响小于vfr的影响,60 m/s时的残余应力呈“塔”形分布;vw没有明显影响规律;230/270粒度的砂轮对残余应力分布影响较大,应力影响层深为80~100 μm,120/140、W20粒度的砂轮影响较为接近;辅助剖层夹具有效提高了圆柱工件残余应力的检测精度和效率,检测效率提高一倍以上。
    五轴加工中心旋转轴几何误差元素区别建模辨识技术
    郑华林1;项锡平1;胡腾1;米良2;刘雁3
    2021, 32(05):  547-555.  DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2021.05.006
    摘要 ( )   PDF (7842KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    构建五轴加工中心空间误差模型的关键环节在于准确辨识旋转轴位置相关几何误差元素(PDGE)和位置无关几何误差元素(PIGE)。以某五轴加工中心为研究对象,提出了一种面向旋转轴PDGE和PIGE的区别建模辨识方法。以多体系统理论和齐次坐标变换为基础,以两运动链末端所构空间向量欧氏范数的演变规律为依据,推导建立旋转轴PDGE与PIGE辨识基本方程,并借助球杆仪获取辨识基本方程求解所需参数;结合所建辨识基本方程揭示旋转轴PDGE与PIGE的耦合机制,提出了一种迭代方法以实现旋转轴PDGE和PIGE的准确分离与解耦。为验证上述辨识方法的有效性与准确性,提出一种基于虚拟样机的数值验证策略。仿真结果表明,所提辨识方法较好地解决了五轴加工中心旋转轴两类几何误差元素之间的耦合问题,可为建立加工中心空间模型提供准确的数据支撑。
    摆线传动接触载荷与效率的关联模式及试验验证
    宿月文;郭彩霞
    2021, 32(05):  556-564.  DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2021.05.007
    摘要 ( )   PDF (4809KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    为揭示摆线针轮传动的接触载荷与效率的关联模式,基于牛顿法和弹性接触理论提出了一种可实现摆线针轮多齿啮合点精确定位、接触载荷分布确定和传动效率计算的理论分析方法。该方法建立了摆线轮刚体动力学方程,并将传动效率表达为摆线轮所受合外力的函数;通过摆线轮齿廓离散点与针齿圆、输出销/孔的相对几何关系与接触条件来确定摆线轮接触载荷;将摆线轮接触载荷转化为广义力,形成由摆线轮合外力/力矩表达的传动效率函数。以某单级摆线减速器为例,分析设计参数与运行工况对传动效率的影响。通过专用试验台进行对比试验,结果表明:理论计算传动效率不随负载变化;低负载时,传动效率偏低,且随负载增大而快速上升;高负载时,传动效率变化不大,趋于稳定值,且与理论值接近。该方法仅可作为高负载时摆线针轮传动效率评估的简明方法。
    可持续制造
    考虑疲劳损伤的支撑辊主动再制造时机决策方法
    宋守许;郁炯
    2021, 32(05):  565-571.  DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2021.05.008
    摘要 ( )   PDF (1698KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    针对轧辊再制造毛坯质量不确定导致其再制造前后性能不确定的问题,以支撑辊为对象,提出了考虑疲劳损伤的主动再制造时机决策方法。结合现有轧辊修磨技术,基于磨损和疲劳裂纹之间的耦合关系确定修磨量大小,研究了多次修磨对疲劳强度的影响;应用改进的非线性连续损伤理论,建立了支撑辊主动再制造时机决策模型;最后,对某四辊轧机中的支撑辊进行仿真分析,得到了辊面和辊颈的主动再制造时机,验证了该方法的可行性。
    不同冷却工况下的磨削钛合金温度场模型及验证
    王晓铭1;张建超1;王绪平2;张彦彬2;罗亮3;赵伟4;刘波5;聂晓霖6;李长河1
    2021, 32(05):  572-578,586.  DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2021.05.009
    摘要 ( )   PDF (4548KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    为克服普通纳米流体微量润滑在磨削区换热能力不足的技术瓶颈,提出了低温风冷+纳米流体微量润滑的新工艺,并建立了温度场有限差分模型。对低温风冷+纳米流体微量润滑、低温风冷、纳米流体微量润滑三种冷却方式下的磨削温度场进行了数值仿真,结果表明低温风冷+纳米流体微量润滑的换热能力最强,低温风冷次之,纳米流体微量润滑最弱。在三种不同冷却方式下对钛合金Ti-6Al-4V平面磨削温度场进行了实验,工件表面最高温度相对误差小于5%,验证了理论模型的正确性。
    微量润滑系统参数对雾化特性的影响
    孔晓瑶1,2;袁松梅1,2;朱光远1,2;张文杰1,2
    2021, 32(05):  579-586.  DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2021.05.010
    摘要 ( )   PDF (5386KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    微量润滑切削过程中,系统的雾化特性会影响界面间的雾粒渗透效果。采用激光粒度分析仪对微量润滑系统的雾化特性进行了单因素试验测试,研究了空气流量、喷射距离、切削液用量以及切削液类型等系统参数对雾粒平均直径及其尺寸分布的影响。结果表明,空气流量、喷射距离为主要影响因素,当空气流量保持在80~90 L/min、喷射距离控制在40~50 mm范围内时能够获得较好的雾化效果。基于因次分析法建立了微量润滑条件下的雾粒直径预测模型,其误差小于10%,能够较好地描述微量润滑系统参数对雾化特性的影响。
    增材制造
    离焦量对中空环形激光熔覆层温度场及应力场的影响
    李广琪1;朱刚贤1;王丽芳2;赵亮1;石世宏1
    2021, 32(05):  587-593,599.  DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2021.05.011
    摘要 ( )   PDF (9476KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    为减小光内送粉激光熔覆层的残余应力,研究了不同离焦量对熔覆层温度场和应力场分布的影响规律。采用数值模拟与实验验证相结合的方法分别对离焦量为0、-1 mm、-2 mm、-3 mm、-4 mm的温度场及应力场进行了研究。结果表明:采用负离焦量的温度分布更为均匀,熔覆层内的残余应力更小;离焦量增大时,激光扫描方向上的残余应力随熔覆层深度增大逐渐减小。
    点阵结构填充模型的边界强化设计方法
    任利民;戴宁;程筱胜;龚赛
    2021, 32(05):  594-599.  DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2021.05.012
    摘要 ( )   PDF (5386KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    对于填充均质点阵结构的零部件,其失效往往首先出现在近边界端的梁模型处,外部载荷无法有效传递至点阵结构内部。针对上述问题,提出一种参数化边界强化技术,实现了连接牢固的“点阵实体”优化模型设计。以连杆零件为例,将优化模型与等体积的均质点阵结构填充模型进行了对比验证。结果表明,所提方法保证了载荷的有效传递,且边界连接处更加牢固。
    先进材料加工工程
    高速冲击连接技术的研究进展
    杜飞;王新云;邓磊;夏巨谌;金俊松
    2021, 32(05):  600-610.  DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2021.05.013
    摘要 ( )   PDF (7488KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    与传统的熔焊工艺不同,高速冲击连接可以有效地减小热影响区和连续金属间化合物的形成,从而保证结合区域的机械性能,并且几乎能够实现任意金属材料间的连接,具有广阔的发展和应用前景。高速冲击连接可以分为驱动飞板高速移动和冲击连接两个过程,主要包括爆炸连接、电磁脉冲连接、激光冲击连接和汽爆连接四种工艺。简要介绍了四种冲击连接过程的基本原理、特点及应用范围,综述了冲击连接过程中的冶金行为、界面现象、力学性能、焊接工艺窗口和数值模拟等方面的最新进展,分析了目前研究中存在的一些问题,为进一步的研究提供了依据和参考。
    剪滞效应对复合材料固化变形影响的数值分析
    乔巍1;姚卫星1,2
    2021, 32(05):  611-616,623.  DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2021.05.014
    摘要 ( )   PDF (4504KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    通过分析固化过程中热、化学收缩及材料性能之间的多场耦合,建立了复合材料固化变形的三维数值仿真模型。预测结果与试验结果的对比,证明了所建模型具有较高的计算精度。基于所建模型,研究了剪滞效应的机理及影响,结果表明:剪滞效应随着构件厚度的增大而增强,但构件转角半径对剪滞效应的影响很小;剪滞效应是影响构件固化变形的一个重要因素,构件固化变形随着剪滞效应的增强而减小。
    工程前沿
    基于能量算子梯度邻域特征提取的核电应急柴油发电机组故障诊断方法
    江志农1;王子嘉1;张进杰2;黄翼飞3;茆志伟2
    2021, 32(05):  617-623.  DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2021.05.015
    摘要 ( )   PDF (6720KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    气门间隙故障作为应急柴油发电机组(EDG)的典型故障,容易导致性能下降、机械故障等,传统人工拆盖检查气门间隙的方式费时费力。利用Teager能量算子的瞬态振动识别能力,结合振动冲击能量变化规律,提出了一种基于能量算子梯度邻域的振动冲击始点自适应精确提取的EDG气门间隙故障在线诊断方法,该方法的故障识别参考阈值为EDG设计参数。在一台12缸V型柴油机上进行实验验证,结果表明该方法能够有效诊断气门故障,同时具备追踪气门间隙的能力。研究成果为EDG在线监测诊断提供了新途径。
    光电倍增管殉爆防护装置设计与试验分析
    孟令存1,2;闫明1;杜志鹏2;张磊2
    2021, 32(05):  624-629.  DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2021.05.016
    摘要 ( )   PDF (4031KB) ( )  
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    光电倍增管(PMT)是中微子探测的核心部件,排列在深水环境中工作,承受高静水压力,若一只PMT破碎发生内爆,将会引发周围的PMT发生殉爆。针对PMT殉爆问题,设计了一种PMT殉爆防护装置,开展了带防护装置PMT的殉爆试验;在试验过程中完成带防护装置PMT内爆现象的图像采集、冲击波数据的测量,分析了带防护装置PMT的内爆机理。试验结果表明:引爆PMT破碎后防护装置坚持了约400 ms发生整体破坏,殉爆PMT未发生破坏。防护装置的破坏模式与PMT不同,破碎后成大块碎片,减小了水流内涌速度和内爆能量。带防护装置PMT的内爆冲击波峰值是裸PMT内爆峰值的1/20,脉宽是其1/2,证明了防护装置能有效减小PMT内爆冲击波强度,为PMT殉爆防护装置的设计提供参考。
    英文目次
    2021, 32(05):  630. 
    摘要 ( )   PDF (107KB) ( )  
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