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中国机械工程

中国机械工程

2025年03期

《中国机械工程》由中国科协主管、中国机械工程学会主办，是中国机械工程学会会刊，是中国机械工程领域的权威期刊。曾入选国家期刊方阵“双高”期刊，获三届国家期刊奖、三届全国百强科技期刊。

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机械基础工程 | 基于双传感器差分机制的铁磁性金属板件亚表面腐蚀缺陷脉冲涡流可视化检测

机械基础工程 | 基于双传感器差分机制的铁磁性金属板件亚表面腐蚀缺陷脉冲涡流可视化检测

摘要：针对铁磁性金属板件亚表面腐蚀缺陷，提出了一种基于双传感器差分机制的脉冲涡流可视化检测方法。该方法利用双传感器差分探头拾取脉冲涡流检测信号，提取检测信号下降沿对数曲线斜率和归一化差分信号峰值作为信号特征，用于对不同尺寸缺陷进行可视化检测。通过仿真及实验研究，建立了所提信号特征与缺陷尺寸间的关联规律，并验证了双传感器差分探头相较于传统单传感器探头在降低噪声干扰和提高检测灵敏度方面具有优势。此外，
机械基础工程 | 钎焊金刚石铣磨头加工Cf/SiC复合材料微孔的试验研究

机械基础工程 | 钎焊金刚石铣磨头加工Cf/SiC复合材料微孔的试验研究

摘要：Cf/SiC陶瓷基复合材料是一种集各向异性和非均质结构为一体的典型高硬脆性难加工材料，对其进行孔径小于5 mm的微孔加工难度大，一直都是业界研究热点。采用三种小直径金刚石铣磨头进行制孔加工试验，研究铣磨头制备的方法和末端几何形状对钻进力、使用寿命、微孔缺陷及工具表面质量的影响。结果表明，取芯钎焊铣磨头所制微孔缺陷最少且使用寿命为平底电镀铣磨头的3.6倍、平底钎焊铣磨头的2倍；取芯钎焊铣磨头具
机械基础工程 | 考虑不确定性的武器多体系统快速鲁棒性设计

机械基础工程 | 考虑不确定性的武器多体系统快速鲁棒性设计

摘要：考虑不确定性参数的武器多体系统鲁棒性设计存在多体系统动力学建模、分析和鲁棒性设计优化求解效率较低的难题。为此，基于概率论数理统计方法进行武器多体系统不确定性建模和表征，包括随机参数快速识别和表征以及载荷随机过程的高效模拟。以某舰载火炮为例，利用多体系统传递矩阵法进行炮口振动品质的快速求解，并与ADAMS仿真结果对比。基于PCE-Kriging（PCK）代理模型、多目标子集模拟优化方法和单循环
机械基础工程 | 基于动力学降噪模型的蛇形臂机器人末端轨迹跟随算法

机械基础工程 | 基于动力学降噪模型的蛇形臂机器人末端轨迹跟随算法

摘要：针对超冗余蛇形机器臂在狭小受限空间的运动规划问题，提出了一种基于等效多连杆动力学降噪模型的末端轨迹跟随算法。将蛇形臂视作关节点约束在末端无碰撞轨迹曲线上运动的多连杆系统，基于虚功原理推导了该刚柔耦合系统的动力学方程。臂节的长度条件由连杆的轴向刚度保证，并通过模型降噪方法从模型层面滤除高频分量影响，使常规显式算法可用于等效多连杆系统方程的高效求解。采用所提算法可以指定蛇形臂末端或基座的速度规律
机械基础工程 | 考虑时滞因素的负载口独立系统模式切换平稳性研究

机械基础工程 | 考虑时滞因素的负载口独立系统模式切换平稳性研究

摘要：负载口独立阀在液压系统中实现进出节流口解耦控制，可支持多种控制模式，但由于切换时系统动态响应和控制器时延易导致系统模态与控制器模式异步，引发压力冲击和失稳问题。提出了一种基于负载口独立系统的稳定切换策略，该策略引入“慢切换”思想，考虑系统时延并结合Lyapunov稳定性理论，基于模态相关平均驻留时间提出异步切换系统动态驻留时间的边界值求解方法。相比于传统平均驻留时间方法，该方法得到了更短驻留
机械基础工程 | 基于气液溶解与气体压缩复合原理的高能量密度液压储能方法

机械基础工程 | 基于气液溶解与气体压缩复合原理的高能量密度液压储能方法

摘要：为了解决传统液压蓄能器的低能量密度问题，提出了一种基于气液溶解与气体压缩复合原理的高能量密度液压储能方法，该方法通过向液压蓄能器的气体部分添加定量液体溶剂从而使储能过程兼具气体压缩和气液溶解功能。通过气液溶解，一部分能量以液相内能的形式储存，减小了气体内能的增幅。推导了复合储能方法的能量密度表达式并进行了对比分析，建立了气体多变指数与气体压缩速率等因素的数值关系，选择二氧化碳和水的组合作为储
机械基础工程 | 氮化硅基陶瓷材料微波烧结参数实验优化

机械基础工程 | 氮化硅基陶瓷材料微波烧结参数实验优化

摘要：微波烧结技术已被广泛应用于陶瓷材料的制备中，然而微波烧结的氮化硅基陶瓷材料存在性能一致性差、升温过程功率波动大等问题。为此，通过仿真比较了微波烧结腔有无负载、不同试样放置方式下电场和温度场的分布特性，分析了微波功率对电场和温度场分布的影响规律，提出了微波烧结功率选择原则，通过实验研究比较了各温度段升温速率及匹配功率对陶瓷力学性能的影响。结果表明：微波场中添加负载、试样紧密排列有助于提高电场均
机械基础工程 | “反L形容器”尺寸对圆柱滚子竖直振动超精滚抛效果的影响

机械基础工程 | “反L形容器”尺寸对圆柱滚子竖直振动超精滚抛效果的影响

摘要：通过仿真及实验探究了竖直振动超精滚抛工艺中容器尺寸对圆柱滚子加工效果的影响，以“反L形容器”的角度α、尺寸d作为变量，分析了尺寸参数与滚子运动特征及表面颗粒介质力学行为间的联系。研究结果表明：随着α的增大，滚子活跃区域高度逐渐降低，轴线与水平面的偏离程度先减小后增大，外径面法向接触力先增大后减小，而切向相对速度逐渐减小；端面法向接触力先减小后增大，而切向相对速度先增大后减小；随着d的增大，滚
机械基础工程 | 基于量纲分析和等效刚度法的套管柔性针弯曲特性研究

机械基础工程 | 基于量纲分析和等效刚度法的套管柔性针弯曲特性研究

摘要：针对套管柔性针的精准穿刺控制问题，对套管柔性针的弯曲特性进行了探究。通过旋量理论和指数积方程建立了套管柔性针的运动学模型，提出了基于量纲分析理论和等效刚度法的套管柔性针弯曲特性分析方法，确定了影响针弯曲变形的参数，并采用函数回归方法确定了变曲率特性函数。变曲率特性实验表明系统误差在2 mm内，满足一般临床手术的精度要求，验证了套管柔性针的变曲率特性建模的精准性。关键词：微创介入手术；套管
机械基础工程 | 往复运动对轴套式球面滚子研磨表面创成的影响

机械基础工程 | 往复运动对轴套式球面滚子研磨表面创成的影响

摘要：为揭示轴套式球面滚子研磨新工艺中研具往复运动对球面滚子几何精度的影响规律，建立球面滚子运动学模型进行仿真计算，并基于Preston方程建立了材料去除模型，推得球面滚子周向各角度的材料去除和滚动面纹理分布，然后开展球面滚子研磨试验。结果表明：相对滑动率与仿真值的误差为8.79%～12.29%；极差百分比与滑动率修正的仿真值误差为11.2%～17.1%，且研磨后球面滚子的圆度误差最小值为0.78
机械基础工程 | 多段变性Pascal蜗线齿轮传动特性分析

机械基础工程 | 多段变性Pascal蜗线齿轮传动特性分析

摘要：为得到不同传动特性的Pascal蜗线齿轮机构，基于二段变性Pascal蜗线齿轮生成机理构建多段变性Pascal蜗线齿轮机构。将Pascal蜗线曲线划分成N段，并在每一区段内引入不同的变性系数，由此获得多段变性Pascal蜗线。基于几何图学构建该曲线数学方程。将多段变性Pascal蜗线曲线应用于齿轮机构，得到一种变速传动的非圆齿轮机构，并构建该类型齿轮机构传动数学模型。为便于优化设计，编制了多
机械基础工程 | 正面碰撞自动紧急制动系统作用下六岁儿童乘员姿态对损伤风险的影响

机械基础工程 | 正面碰撞自动紧急制动系统作用下六岁儿童乘员姿态对损伤风险的影响

摘要：为厘清汽车正面碰撞事故中不同坐姿儿童乘员在有无自动紧急制动系统（AEB）介入时头部及胸腹部损伤差异，结合城市快速路汽车的行驶速度（90km/h）与NHTSA-NCAP测试条件，建立了整车100%重叠率刚性壁障正面碰撞仿真模型。选取了某款带靠背的增高垫儿童约束系统（CRS）。采用THUMS 6YO人体有限元模型模拟了参考坐姿（RF）、前倾坐姿（HF-OP）和下潜坐姿（PSB），对比分析了有无A
机械基础工程 | 低频大位移多工作模式压电直线驱动器非线性迟滞控制及实验研究

机械基础工程 | 低频大位移多工作模式压电直线驱动器非线性迟滞控制及实验研究

摘要：提出具有低频、大位移和高负载特性的压电直线驱动器，实现三种行程工作模式，能够满足不同工况的需要。分析了压电驱动器的工作原理和不同负载下的位移放大倍数。针对压电驱动器存在的迟滞非线性现象，建立了一种改进的迟滞非线性模型，该模型以PI为基础，通过遗传算法优化的反向传播神经网络（GA-BP）进行改进。建立了GA-BP前馈模糊自整定PID复合控制系统，开展了压电直线驱动器的迟滞非线性补偿实验。结果表
机械基础工程 | 一种路径吞噬拓扑优化新方法

机械基础工程 | 一种路径吞噬拓扑优化新方法

摘要：针对复杂工程结构优化过程中数学模型建立和求解困难的问题，建立了一种载荷传递路径理论与吞噬算法相结合的拓扑优化方法。利用载荷传递路径理论求解结构的主传递路径和次传递路径，并根据结构中应力相对高的区域多分配材料、应力相对低的区域少分配材料的原则，提出吞噬算法对材料进行最优分配。以悬臂梁和薄板结构为例，将所提路径吞噬方法与变密度法进行仿真和试验对比，结果表明，所提方法提高了结构的刚度和强度，减小了
机械基础工程 | 防冲吸能液压支架点阵负泊松比吸能结构设计及优化

机械基础工程 | 防冲吸能液压支架点阵负泊松比吸能结构设计及优化

摘要：为提高吸能液压支架的吸能特性和支撑特性，设计了一种点阵负泊松比材料的吸能结构。采用仿真分析方法研究了圆形截面、矩形截面的直边内凹星形胞体和内凹六边形胞体的比吸能性能和单位质量支撑力性能，并对比分析确定了矩形截面阶梯边内凹星形胞体的综合性能最佳。利用Workbench软件基于参数分析法研究负泊松比材料胞体的高度、胞体宽度、胞体厚度、胞体内缩量对吸能结构的吸能特性和支撑特性的影响规律;建立了吸能
智能制造 | 等几何拓扑优化非齐次边界条件施加技术研究

智能制造 | 等几何拓扑优化非齐次边界条件施加技术研究

摘要：非均匀有理B样条（NURBS）基函数缺乏插值性，导致等几何拓扑优化方法无法直接在控制顶点处施加非齐次边界条件。为此，介绍了面向等几何分析的两类非齐次边界条件处理方法，通过强施加方法和弱施加方法分别对边界条件施加的精度进行提升。数值算例结果验证了前述方法在等几何分析非齐次边界条件施加过程的可行性。将前述方法嵌入至等几何拓扑优化流程，创新性地提出惩罚因子自适应的非齐次边界条件处理方法，提高了等几
智能制造 | 一种适用于宽频激励的地铁构架载荷识别方法

智能制造 | 一种适用于宽频激励的地铁构架载荷识别方法

摘要：工程结构动载荷识别采用传递矩阵求逆的方法将产生误差，采用载荷解耦标定方法对角化传递矩阵可避免传递矩阵求逆带来的误差。为此，基于应变测量原理研制了高精度测力构架且其测量误差低于5%，建立了地铁构架多源载荷解耦识别方法。针对地铁构架受轮轨激励影响导致载荷频带较宽从而引起激励频率接近构架弹性模态频率发生谐振的问题，通过二阶有阻尼系统在频域上直接量化谐振频率附近载荷幅值放大效应;利用最小二乘复频域法
智能制造 | 基于类小波辅助分类生成对抗网络的轴承故障数据生成方法

智能制造 | 基于类小波辅助分类生成对抗网络的轴承故障数据生成方法

摘要：利用数据生成方法生成时域特征和频域特征与轴承故障真实信号一致的高质量数据，构建平衡数据集，对数据不平衡情况下建立高效的轴承故障诊断模型具有重要意义。针对现有数据生成方法仅关注时域或频域单一特征的局限，提出了类小波辅助分类生成对抗网络。基于小波变换原理，使用多层神经网络构建类小波变换（WLT）网络，模拟小波变换及逆变换，建立时域与频域信号的映射关系；将WLT网络嵌入辅助分类生成对抗网络（ACG
智能制造 | 冷轧带材多通道板形并行预报方法

智能制造 | 冷轧带材多通道板形并行预报方法

摘要：采用集成学习方法研究了一种精度高、泛化能力强的冷轧带材板形预报方法。以工业大数据为基础构建模型训练所需的数据集具有数据规模大、板形多样化程度高的特点。根据轧机与板形仪间的相对位置进行时间滞后补偿处理，消除数据之间的时间不同步。利用数据挖掘技术中的孤立森林算法对数据中的异常点进行清洗，提高了训练数据质量和模型性能。基于极端梯度提升算法搭建多通道板形并行预报架构，利用处理后生产数据对此架构进行训
智能制造 | 基于LQR和UKF的软体机器人无模型轨迹跟踪控制

智能制造 | 基于LQR和UKF的软体机器人无模型轨迹跟踪控制

摘要：针对软体机器人精确建模和控制问题提出一种新颖的非线性估计和控制策略，用于控制二维气动软体机器人的动态性能。采用基于Koopman算子的数据驱动方法建立二维气动软体机器人的线性模型。利用无迹卡尔曼滤波器（UKF）进行传感器数据滤波和系统状态估计，同时利用线性二次型调节器（LQR）来实现轨迹跟踪的最优控制。仿真和实验比较结果一致表明，所提方法在轨迹跟踪性能方面优于另两种方法。关键词：软体机器
智能制造 | 基于半监督学习双模型结构的注塑产品异常检测

智能制造 | 基于半监督学习双模型结构的注塑产品异常检测

摘要：质量数据分布的不平衡及分类边界的模糊性限制了传统分类器的性能，阻碍了企业智能生产决策的高效实施。为此，提出了一种基于双模型结构的深度生成模型异常检测方法，根据尺寸数据分布将合格产品等级进行二分类，即优秀及次优，分别用于训练两个深度生成模型，考虑数据分布特点设计加权集成，基于计算的异常分数对产品进行合格性判定。以变分自编码器（VAE）、Wasserstein生成对抗网络（WGAN）为子模型开发
增材制造 | 铝锰钪锆选区激光熔化成形过程介观尺度数值模拟

增材制造 | 铝锰钪锆选区激光熔化成形过程介观尺度数值模拟

摘要：选区激光熔化（SLM）制造零件的微观结构和缺陷与SLM单/双熔道成形质量密切相关，实验方法难以在介观尺度下解释物理现象复杂的熔道成形规律。以铝锰钪锆合金为成形材料，建立SLM介观尺度下的单/双熔道数值模型，完成SLM单/双熔道成形实验并验证模型的准确性。借助数值模型研究SLM熔池演变的基本规律；研究在200～400 W的激光功率下，单熔道形貌、熔池温度与熔池尺寸等熔池特征随激光功率的变化规律
增材制造 | 17-4PH不锈钢材料的金属熔丝成形及其制品力学性能研究

增材制造 | 17-4PH不锈钢材料的金属熔丝成形及其制品力学性能研究

摘要：开发了三种17-4PH不锈钢/聚合物复合丝材，分别为聚乳酸（PLA）单组分、PLA/苯乙烯（SEBS）两组分以及PLA/高密度聚乙烯（HDPE）/乙烯醋酸乙烯酯（EVA）三组分黏合剂丝材。利用普通的桌面级熔丝成形设备成形生坯样件，并使用箱式烧结炉研究了一步式热脱脂/烧结的可行性，探究三种黏合剂系统复合丝材的可成形性。以Ultrafuse 17-4PH复合丝材为原材料，通过生坯成形—脱脂—烧结
工程前沿 | 基于变论域的高速行驶智能汽车模糊模型预测控制方法研究

工程前沿 | 基于变论域的高速行驶智能汽车模糊模型预测控制方法研究

摘要：为提高高速行驶智能汽车的轨迹跟踪能力和行驶稳定性，提出一种变论域模糊模型预测控制（VUFMPC）方法。在传统的智能汽车模型预测控制（MPC）方法基础上，将输出误差及其变化率作为输入，误差权重和控制增量的调整因子作为输出，建立模糊模型预测控制器（FMPC）。针对模糊论域无法自适应调整的问题，引入变论域模糊控制（VUFC）方法，根据输出误差自适应调整FMPC的论域。采用硬件在环试验方法进行对比分
工程前沿 | 考虑结晶器在线调宽浇次计划的改进蚁群算法

工程前沿 | 考虑结晶器在线调宽浇次计划的改进蚁群算法

摘要：针对炼钢连铸调度中的浇次计划编制问题，结合结晶器在线调宽技术，以最小化加权成本（包括浇次间炉次切换成本、连铸机停机成本和结晶器在线调宽成本）为目标对传统模型进行改进，建立了新的浇次计划编制模型。同时，借鉴车辆路径问题的优化思路构建了改进的蚁群算法，算法设计了节点排序规则和节点选择规则，并引入奖惩因子和分位参数提高搜索广度和适应性。最后，利用实际生产数据验证了模型及算法的有效性。关键词：炼
工程前沿 | 以动态尺寸为表征的动态座椅综合运动模型研究

工程前沿 | 以动态尺寸为表征的动态座椅综合运动模型研究

摘要：动态座椅是干预久坐不适的重要手段，其中动态座椅的综合运动模型对干预效果具有重要意义。为提升动态座椅的干预效果，开展了以动态尺寸为表征的动态座椅综合运动模型研究。开发座椅动态尺寸构建方法，一是利用可调节座椅，采集用户的舒适座椅尺寸；二是基于不同体型用户的舒适座椅尺寸差异，拟合不同体型群体的舒适座椅尺寸在时间维度上的变化趋势，从而构建动态尺寸。以乘客座椅为例，利用7个相互关联的座椅支撑性能尺寸构
学会资讯 | 中国机械工程学会2025年期刊工作会议在江西南昌举行

学会资讯 | 中国机械工程学会2025年期刊工作会议在江西南昌举行

2025年3月7日，中国机械工程学会 2025年期刊工作会议在江西省南昌市举行。中国机械工程学会驻会副理事长王国彪，副秘书长陈超志、左晓卫、王淑芹，秘书长助理栾大凯，华东交通大学副校长黄志超，学会部分专业分会总干事，以及来自学会主办期刊、专业分会会刊、期刊联盟的部分期刊代表近60人参加会议。中国机械工程学会副秘书长王淑芹作了题为“守正创新融合赋能”的工作报告。报告汇报了学会38种期刊发展现状

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