机械工程学报

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胡鹏浩, 廖普, 路翼畅, 杨文国, 孟晓辰

机械工程学报. 2017, 53(20): 1-6. https://doi.org/10.3901/JME.2017.20.001

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精密球铰链在并联机构中应用广泛，但其在被动运动中，其回转方位及回转角无法自知。基于磁效应，提出一种霍尔传感器与永磁体组合的回转方位辨识及角度测量新方法。在球头上嵌入永磁体，在球窝上植入霍尔传感器阵列，当球头回转时，霍尔传感器阵列测量磁感应强度的变化，反解出角度信息。在完成理论建模、仿真计算和可行性试验的基础上，完成了嵌入式样机的研制。在实现信号冗余计算的基础上，优化了反解算法，基本实现了球铰链多维回转角度的实时测量。球铰链也从单纯的精密传动部件转变为集传动和感测为一体的综合智能部件。随研究的继续，其精度将有大幅提高，有望应用到精密工程中。

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基于多层结构磁滞模型的硬化层深度磁学表征与检测方法

刘秀成, 张瑞环, 吴斌, 王学迁, 何存富

机械工程学报. 2017, 53(20): 7-12. https://doi.org/10.3901/JME.2017.20.007

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零部件表面经过硬化处理后，一般将形成由硬化层、过渡层和心部组织组成的三层结构，而硬化层深度是表面力学性能的重要评价指标。为将磁测法应用于硬化层深度的定量检测，建立了基于点状磁荷假设的多层结构磁滞模型，预测出三层结构微分磁导率曲线的双峰特性。双峰峰值、峰值比等参数与硬化层深度存在良好线性关系，由此提出一种硬化层深度的磁学无损检测新方法。对具有不同深度高频感应淬硬层的40Cr钢杆试样进行磁滞回线试验测试，分析结果表明：相比矫顽力，微分磁导率曲线的双峰峰值比更适用于硬化层深度的定量表征，其重复测试结果的变异系数小于1%，与硬化层深度的线性拟合确定系数高于0.95。建立的多层结构磁滞模型可为硬化层深度的磁测法提供理论依据，基于微分磁导率双峰曲线的硬化层深度检测方法可推广至平面或曲面构件。

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多轴数控机床的在机测量方案创成及优化方法

高峰, 赵柏涵, 李艳, 王春军

机械工程学报. 2017, 53(20): 13-19. https://doi.org/10.3901/JME.2017.20.013

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多轴数控机床的在机测量会存在冗余运动自由度，由此导致一个测量任务会有多个与之对应的伺服运动方案，而确定最优的伺服运动方案，是保证在机测量性能的前提。针对这一问题，提出一种基于机床功能且面向测量任务的在机测量运动方案创成方法：采用多体系统理论及齐次坐标变换方法对被测对象的几何特征及数控机床的运动形式进行数学解析；建立以被测几何特征为自变量、以机床伺服运动为因变量的函数方程；求解该方程获得所有可能的测量运动方案。在此基础上，通过分析方程解的取值范围，验证所有测量运动方案的功能；考虑到数控机床的结构及伺服特性对测量精度的影响，提出了测量方案性能评价准则，并据此确定最优的测量方案。在某数控成形砂轮磨齿机上进行了齿形偏差的在机测量，试验结果验证了该方法的有效性和可行性。利用该方法确定的最优在机测量方案测量精度高、重复性好。

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星上设备安装姿态高精度自动测量系统设计

杨再华, 孙刚, 隆昌宇, 张春柳, 闫荣鑫

机械工程学报. 2017, 53(20): 20-27. https://doi.org/10.3901/JME.2017.20.020

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为了满足高分辨率对地观测卫星上设备安装姿态高精度测量的需求，设计了一种由二维龙门导轨、精密转台和CCD成像辅助自准直经纬仪构成的高精度自动姿态测量系统。该系统采用了多传感器数据融合的高精度测量算法，融合了自准直经纬仪的俯仰角、偏航角数据，精密转台的数据以及CCD图像数据，可以精确计算出远间距异面直线间的夹角。同时基于理论安装数据驱动的经纬仪自动定位方法，可以实现经纬仪沿导轨自动定位到最佳准直位置和朝向，再通过局部图像识别可以搜索出立方镜镜面法线的指向，最终实现精确准直。试验中，通过测量标准17面棱体与标准值比对，得到最大偏差为4.1"，标准差为3.3"；通过对模拟卫星上的立方镜进行搜索，可以实现自动化测量。该系统已经在我国高分二号卫星总装测试中进行了应用，保障了高分二号卫星的装配检测精度。

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铝-钢异种金属搅拌摩擦焊研究现状及展望

相倩, 吕念春, 薛鹏, 马宗义

机械工程学报. 2017, 53(20): 28-37. https://doi.org/10.3901/JME.2017.20.028

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搅拌摩擦焊作为一种新型的固相连接技术，具有优质、高效、节能、环境友好等优点，广泛应用于航空航天、船舶、轨道交通、汽车等工业领域。为了实现车体轻量化，铝-钢异种金属的搅拌摩擦焊研究得到越来越多的重视。从搅拌摩擦焊的工艺、组织及性能三个方面，对铝-钢异种金属搅拌摩擦焊的国内外研究现状进行综述。研究现状表明，通过控制界面金属间化合物的生成量，可得到高质量的铝-钢异种金属的搅拌摩擦对焊、搭焊及点焊接头，优化工艺参数下其拉伸性能可与母材相当，然而在铝-钢界面的精细结构表征和复杂应力状态下接头的力学性能方面还需要进一步的深入研究。此外，对未来铝-钢异种金属搅拌摩擦焊的研究方向进行展望。

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脉冲电流-激光复合愈合钛合金深层裂纹微观组织研究

邓德伟, 于涛, 张林, 杨树华, 张洪潮

机械工程学报. 2017, 53(20): 38-44. https://doi.org/10.3901/JME.2017.20.038

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分别借鉴脉冲电流对深层裂纹愈合效果良好及激光对浅层裂纹愈合效果明显的优势，用脉冲电流及激光对钛合金中的深层裂纹进行复合处理。脉冲电流处理过程中，绕流效应使得裂尖处产生了较高的温升并形成了局部压应力。脉冲电流处理结束后，深层裂纹中出现了部分愈合区域，电子探针检测显示愈合区内元素分布均匀，电子背散射衍射检测显示愈合区内主要为细小的针状马氏体。经过脉冲电流与激光复合处理后，钛合金中深层裂纹愈合效果明显。激光重熔使得上部裂纹愈合良好并形成了重熔区-热影响区-基体的结构。在距离重熔区较近位置处，由脉冲电流形成的愈合区呈现出明显的柱状晶结构。

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高强耐候钢在NaCl溶液中的腐蚀锈层特征和耐腐蚀性研究

黄涛, 陈小平, 王向东, 汪兵, 王帆, 李向阳

机械工程学报. 2017, 53(20): 45-53. https://doi.org/10.3901/JME.2017.20.045

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为了研究高强耐候钢Q450NQR1和B2在2.0%NaCl溶液中的腐蚀锈层特征，获得其耐腐蚀性规律。采用交流阻抗谱（Electrochemical impedance spectroscopy，EIS）、X射线衍射仪（X-ray diffracmeter，XRD）、扫描电镜（Scanning electron microscope，SEM）和电感耦合等离子体（Inductively coupled plasma，ICP）手段分析它们的腐蚀行为和锈层特征，并讨论合金元素Cu、Ni、Cr、Mo等对耐腐蚀性的影响。结果表明：B2耐候钢的耐蚀性要优于Q450NQR1耐候钢的，其锈层表现出较高的电荷转移电阻（R_t）特征；两种耐候钢的非连续性（Non-adherent rusts，NAR）和连续性（Adherent rusts，AR）型锈层物相组成分别一致，但含量有差别；NAR型锈层主要由大量的γ-FeOOH和少量的Fe₃O₄、α-FeOOH组成，紧贴基体的AR型锈层几乎全为Fe₃O₄。Cu、Ni、Cr、Mo合金元素在两种锈层中的分布不同，影响着NAR型锈和AR型锈的协同保护作用，从而改变了基体表面的锈层特征，稳定锈层的存在可显著抑制Cl^-渗入，有助于改善材料耐腐蚀性。

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球墨铸铁球化孕育处理动态调控方法及系统

李大勇, 徐振宇, 马旭梁, 王利华

机械工程学报. 2017, 53(20): 54-60. https://doi.org/10.3901/JME.2017.20.054

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原铁水的冶金状态对球化孕育处理效果及铸造缺陷形成倾向有重要影响，研究基于原铁水冶金状态综合评价的球化孕育处理工艺的优化控制与调节方法。选取有效特征参数表征原铁水冶金状态，并建立一个综合评价模型用于实际生产过程中原铁水合格冶金状态确定和球化剂添加量的精准计算。在球化处理、孕育处理和铸件浇注之前，均设置球化、孕育效果测评与调控环节，以实现生产过程的闭环控制。动态调控系统主要由原铁水冶金状态调控子系统、球化处理与效果调控子系统、孕育处理与效果调控子系统和铁水球化孕育最终微调子系统构成。经实验室条件下模拟运行证明，基于原铁水冶金状态评价的动态调控方法及系统可以实现球墨铸铁球化孕育处理的优化控制。

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COEC微小试样用于延性断裂行为评定的规则化法研究

何广伟, 包陈, 蔡力勋, 赵兴华

机械工程学报. 2017, 53(20): 61-68. https://doi.org/10.3901/JME.2017.20.061

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在材料断裂行为评定中，试样小型化不仅具有取样方便和节约成本的优点，而且对满足特殊取样要求的断裂韧度测试有重要工程意义。采用含外侧边裂纹C形压缩（C-shaped outside edge-notched compression， COEC）小试样，基于量纲一载荷分离理论发展了其用于获取延性材料的断裂韧度的规则化测试方法。采用A508-III压力容器钢完成了不同规格COEC、紧凑拉伸（Compact tension， CT）和单边裂纹弯曲（Single edged-notched bending， SEB）试样的J阻力曲线试验。结果表明，相比试样厚度，初始裂纹长度对COEC试样的J阻力曲线测试结果影响更大。同时，由于COEC试样具有更高的裂尖约束水平，其J阻力曲线明显低于标准CT、SEB试样的结果。

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小变形循环载荷下Q235材料特性的试验研究

张庆玲, 金淼, 张洪生, 董昊, 邹宗园

机械工程学报. 2017, 53(20): 69-76. https://doi.org/10.3901/JME.2017.20.069

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为进一步挖掘材料的承载能力，以焊接结构常用材料Q235为研究对象，通过应变控制下的循环加载试验，得到了Q235在小变形量循环载荷作用下的应力应变曲线及特征，应力随循环周次的变化规律，并给出了相应的数学模型。试验结果表明，Q235在小应变对称循环载荷作用下表现出循环硬化特性和包申格效应，随循环周次的增加，循环硬化速率和包申格能量参数变化率最终均会达到一个稳定值；Q235在小应变非对称循环载荷作用下的变形特征，可以看作是其对应变初值和对称应变循环载荷叠加作用的响应，且随循环周次的增加，材料响应应力峰值与屈服应力逐渐回归于相同幅值对称应变作用下的相应数值。

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棒材高精度二辊矫直质量控制策略研究

马自勇, 马立峰, 王荣军, 黄庆学, 马立东

机械工程学报. 2017, 53(20): 77-88. https://doi.org/10.3901/JME.2017.20.077

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高精度矫直辊辊型设计及工艺参数控制是二辊矫直机的核心技术。为了满足高精度棒材矫直要求，在辊型设计过程中依据矫直辊磨损状态、弹塑性理论、塑性变形硬化系数求解模型及中性层偏移理论，提出“凹三凸二”分段辊型的矫直辊组合形式及辊型设计方法。在此基础上，根据棒材与矫直辊的局部线接触状态，建立棒材二辊矫直倾角及辊缝估算模型，进而探讨二辊矫直工艺参数（倾角、辊缝、矫直速度和导板间距）的变化规律和控制策略，并给出具体设计实例和有限元模拟分析。从矫直力、塑性变形深度、直线度及残余应力等角度，证明该辊型设计方法和工艺控制策略的有效性，且现场试验矫后的棒材直线度小于1 mm/m，完全满足棒材高精度矫直标准。

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硬质聚氨酯泡沫在多轴压缩试验下的力学特性研究

曲杰, 胡焱松, 岳凯, 张国杰

机械工程学报. 2017, 53(20): 89-97. https://doi.org/10.3901/JME.2017.20.089

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硬质聚氨酯泡沫广泛应用于吸能装置。为研究硬质聚氨酯泡沫在多轴载荷下的力学响应，应用静水压试验和围压试验对其进行多轴压缩试验，分析其力学特性和吸能特性。结果表明：在静水压试验中，泡沫材料经历了弹性区域、平台区域和密实化区域三个阶段，相应的体积弹性模量、平台应力和单位体积吸能量均比单轴压缩试验的高；而在围压试验中，泡沫仅经历弹性阶段和峰值后阶段，无明显的平台区域和密实化区域。峰值偏应力随着围压增加而减少，但当围压超过一临界值时，偏应力-轴向应变曲线表现出一定的随机性，丧失了进一步承受轴向载荷的能力。基于试验数据和微分硬化屈服面模型，获得不同塑性应变下硬质聚氨酯泡沫的屈服面。

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高速车轮非圆化磨耗对轴箱端盖异常振动影响初探

刘佳, 韩健, 肖新标, 刘晓龙, 金学松, 王鹏

机械工程学报. 2017, 53(20): 98-105. https://doi.org/10.3901/JME.2017.20.098

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国内现有某高速列车在运营一段时间后，轴箱端盖的连接螺栓经常发生松动现象。为寻找轴箱端盖螺栓松动的原因，分别对车轮表面磨耗状态及列车关键部件振动特性进行测试，系统地分析轴箱显著频率振动与车轮非圆化磨耗之间的相关性；根据车轮多边形及关键部件的振动特征，对轴箱端盖和一系减振器进行模态测试，对轮对和构架进行有限元模态分析，并通过观察轴箱振动显著频段内轴箱端盖变形，初步分析了轴箱端盖螺栓易松动的原因。结论如下：轴箱振动能量主要集中在314～372 Hz和514～600 Hz的频率范围内，该频率段分别对应车轮的11～13阶多边形磨耗和18～21阶多边形磨耗产生的激励频率范围。轴箱在314～372 Hz的振动显著频率与减振器在221～436 Hz的固有模态群相互耦合，轮对和构架在514～600 Hz的固有模态群相互耦合，这两种模态耦合关系是导致轴箱端盖异常振动，后期发展为螺栓松动的主要原因。

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22MnB5高强钢/7075铝合金热铆接冷模具淬火无铆钉铆接研究

庄蔚敏, 赵文增, 解东旋, 李兵

机械工程学报. 2017, 53(20): 106-112. https://doi.org/10.3901/JME.2017.20.106

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针对目前车用22MnB5高强钢和7075铝合金板料在连接工艺上存在的问题，提出一种高强钢和铝合金异种材料车身零件的热铆接冷模具淬火（Hot riveting quenching， HRQ）无铆钉铆接工艺，利用22MnB5在高温下良好的成形性及易淬性，实现对22MnB5高强钢与7075铝合金的有效连接。通过建立HRQ无铆钉铆接的成形和淬冷有限元模型，证明了该工艺的可行性，使铆接后接头的高强钢具有全马氏体组织，保证了接头的强度。并从仿真和试验两方面研究高强钢铆接温度对接头尺寸颈厚值T_n、自锁值T_u的影响，发现在600～800 ℃区间内，T_n和T_u均呈现先上升后下降的趋势，T_u受温度影响更显著，两者均在700 ℃时获得最大值，表明700 ℃是高强钢板料的最佳铆接初始温度。

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低温下高速车轮材料滚动磨损与疲劳损伤行为

马蕾, 王文健, 郭俊, 刘启跃

机械工程学报. 2017, 53(20): 113-120. https://doi.org/10.3901/JME.2017.20.113

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利用低温环境轮轨磨损模拟试验装置，研究了高速铁路车轮材料在室温及低温环境下的滚动接触疲劳损伤行为。结果表明：低湿度的低温环境导致车轮材料磨损率、塑性变形及疲劳损伤较室温下明显加重。随试验温度的降低，轮轨摩擦因数、磨损率及表面硬度均呈现先急剧上升后轻微下降趋势。室温工况下磨痕表面有严重的犁沟现象，而低温工况下车轮试样表面以疲劳裂纹及剥落损伤为主。随着温度的降低，磨损形式由氧化磨损、磨粒磨损逐渐向疲劳及粘着磨损转变。车轮材料裂纹主要沿较软的铁素体线扩展，室温下剖面损伤较轻微。低温工况下由于车轮材料发生脆化，珠光体呈现不同于室温下的形貌及分布特性。在低温下，表层裂纹扩展角度及次表层裂纹长度增加，同时表层裂纹易于汇合并产生分支。

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基于遗传算法的厢式货车平顺性优化

陆建辉, 周孔亢, 侯永涛, 于凯, 嵇佳琪

机械工程学报. 2017, 53(20): 121-130. https://doi.org/10.3901/JME.2017.20.121

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在RecurDyn中建立某厢式货车的整车多体动力学模型。基于离散梁法，建立整车模型中的钢板弹簧动力学模型，在板簧模型中，采用用户自定义子程序的方法为弹簧片间定义的三向力，可有效模拟簧片间的接触力和摩擦力，应用基于元模型的优化方法，对钢板弹簧模型的参数进行辨识；基于AR模型开发的路面不平度重构程序，可生成能够被RecurDyn调用的路面文件；进行该厢式货车整车平顺性试验，仿真和实车试验结果验证了所建整车模型的正确性；采用试验设计方法分析了悬架参数及驾驶室悬置参数对平顺性的影响，为平顺性优化时变量范围的选取提供了依据；提出一种采用批处理方式，通过ProcessNet集成AForge.Genetic组件实现遗传算法进行整车平顺性优化的方法，优化后驾驶员脚部地板处总加权加速度均方根值下降了9.35%，提高了厢式货车的平顺性能。

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超薄微热管的研究现状及发展趋势

汤勇, 唐恒, 万珍平, 袁伟, 陆龙生, 李宗涛

机械工程学报. 2017, 53(20): 131-144. https://doi.org/10.3901/JME.2017.20.131

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快速增加的系统发热已经成为当代先进微电子芯片系统研发和应用中的一项重大技术挑战。热管以其高导热率、高冷却能力、高稳定性和长寿命等优点在高热流密度元件的散热技术领域得到广泛应用。但是，随着电子产品不断朝着高性能化与轻薄化的方向发展，传统圆柱型微热管或普通压扁型热管已难以应用于紧凑、轻薄型的电子设备散热，体积更小、质量更轻、厚度更薄的超薄微热管已成为目前热管技术的重要发展方向和研究热点。详细介绍了超薄微热管的类型及应用，重点综述了目前国内外关于超薄微热管在成形工艺及吸液芯结构等方面的研究进展情况，分析讨论了其在电子器件散热中的发展所存在的问题，并进行科学预测与展望。

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热声制冷机板叠性能指标数值计算与遗传算法优化

金诚明, 彭叶辉, 刘德顺

机械工程学报. 2017, 53(20): 145-152. https://doi.org/10.3901/JME.2017.20.145

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板叠是驻波热声热机的重要部件，直接影响热声热机的效率。针对驻波热声制冷机，构造了一个板叠性能指标的数值计算方法及其优化设计方法。分析基于短板叠近似理论的计算方法的局限，构造迭代数值方法同时求解制冷量、压力、体积流率、平均温度分布以及温度梯度等参数，从而计算出板叠性能指标；基于该迭代方法探讨了热声板叠长度、宽度、位置、阻塞率以及温差等与板叠性能指标之间的关系；以板叠长度、宽度、位置、阻塞率为优化设计变量，板叠性能指标为优化目标，利用遗传算法，对驻波热声制冷机板叠进行了优化设计。与基于短板叠近似理论的方法相比，由于考虑了更多的实际因素，该方法数值计算结果更为准确，优化设计结果更容易被接受。

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传热结构自适应拓扑优化准则法研究

魏啸, 丁晓红

机械工程学报. 2017, 53(20): 153-160. https://doi.org/10.3901/JME.2017.20.153

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合理的散热通道分布是提高小空间大热流密度传热结构散热性能最有效的手段。针对现有传热结构拓扑优化设计结果形态过于复杂，存在棋盘格、灰度单元等数值不稳定现象，提出一种基于基结构的散热通道分布的自适应拓扑优化方法。研究了适用于传热结构拓扑优化问题的基结构构建技术，建立满足库恩-塔克（Kuhn-Tucker，KKT）最优准则条件的迭代公式；以散热弱度最小为优化目标，以杆单元截面积为设计变量，对典型的二维和三维设计问题进行散热通道分布设计，并将设计结果与COMSOL软件优化结果进行对比。研究结果表明，提出的传热结构自适应拓扑优化方法产生的散热通道形态简单清晰，能满足散热性能，且优化过程收敛速度快，克服了现有优化方法产生的数值不稳定问题。

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低含气率气液两相流涡街特性研究

李金霞, 王超, 丁红兵

机械工程学报. 2017, 53(20): 161-168. https://doi.org/10.3901/JME.2017.20.161

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气液两相涡街现象广泛存在于生产实际中，由于相间作用，研究变得较为复杂。通过数值模拟和实流试验，对水平管低含气率情况下气相对两相涡街的影响进行研究。建立三维计算流体力学（Computational fluid dynamics， CFD）仿真模型，采用VOF多相流模型和RNG k-e 湍流模型，模拟气液两相钝体绕流。仿真与试验结果在定量频率上具有良好的一致性。结合仿真与试验结果，从近尾迹流场与涡拓扑、斯特劳哈尔数两方面，对不同含气率两相涡街特性进行对比研究。结果表明，在稳定涡街范围内，随着气相含率增大，对涡街起重要作用的滞止区长度增大，导致斯特劳哈尔数线性减小；同时，涡街周期性和信号质量变差，涡街能量降低，这是由于涡中心吸入密度小、速度大的气泡，造成涡的旋转能量降低，进而影响涡街的稳定性。

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半封闭螺杆制冷压缩机排气噪声模拟与试验研究

沈九兵, 王瑞鑫, 周明龙, 陈文卿

机械工程学报. 2017, 53(20): 169-175. https://doi.org/10.3901/JME.2017.20.169

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针对某R22半封闭螺杆制冷压缩机，通过动网格的划分建立充分考虑轴向排气孔口面积变化的排气流场模型，利用Fluent软件进行流场的动态数值模拟；将模拟得到的流场结果作为LMS的边界条件，模拟得到了双螺杆压缩机排气噪声频谱图；通过试验测量结果对模拟结果进行了验证；并进一步分析压缩机排气流道优化设计对气流脉动和噪声的影响。研究结果表明：模拟与试验的压力脉动最大值的误差在5%以内，噪声频谱的变化趋势基本一致；压缩机排气过程气流脉动主要集中在排气孔口处，并在排气腔内有明显衰减；光顺排气腔流道和增设周向排气导流槽，可有效减少排气过程的压力脉动；模拟和试验结果都表明：以模拟结果为依据的排气腔流道优化有效地降低了压缩机噪声，说明本文所述研究方法可指导半封闭双螺杆制冷压缩机的优化设计。

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液气复合驱动液压挖掘机动臂运行特性及能效

夏连鹏, 权龙, 张晓刚, 熊晓燕, 王永进

机械工程学报. 2017, 53(20): 176-183. https://doi.org/10.3901/JME.2017.20.176

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液压挖掘机作业中，大质量动臂举升储存的势能经液压阀口节流转化为热能耗散，不仅浪费能源，还使液压油温度升高，需附加冷却系统降温，增加了机器的成本和复杂性。为解决上述问题，在原有负载敏感驱动回路的基础上，提出基于三腔液压缸的工作装置自重液气平衡势能回收利用方法，三腔液压缸中一个油腔与液压蓄能器直接连通，存储利用工作装置的势能。研究中，首先根据前期的仿真结果，建立了基于三腔液压缸的液压挖掘机测试样机，通过试验，分析对比了分别采用两腔液压缸和三腔液压缸驱动动臂的运行特性与能效特性，测试结果表明，增加液气储能容腔后，提高了系统运行的平稳性，动臂运行过程中的能耗降低48.5%，峰值功率降低64.7%，节能效果显著。新的方法也同样适用于各类液压缸驱动的重载举升装置。

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压气机叶片三维流场耦合反问题设计方法

陈杰, 孙立, 马文孝, 黄国平

机械工程学报. 2017, 53(20): 184-191. https://doi.org/10.3901/JME.2017.20.184

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针对航空发动机等领域高性能压气机的发展需要，研究、构建并验证了一种压气机叶片三维反问题设计方法。该方法以叶片壁面压力分布作为目标参数，采用基于特征波理论的可穿透壁面边界条件计算匹配预设压力分布的流场，通过流线追踪求解目标叶片。根据叶片求解系统对流场参数的敏感性分析，提出采用重构独立型面求解网格和对预设压力分布添加松弛因子两种降低对流场计算精度依赖程度的措施，在几乎不增加计算资源需求和设计时间的前提下，提高了反问题设计系统的求解准确度。为检验反问题设计方法关键原理的正确性和降低设计误差措施的有效性，进行了多种算例验证，结果表明所构建的反问题设计方法可准确高效地实现轴流压气机叶片气动反问题设计。

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永磁悬浮非接触回转驱动系统

孙凤, 韦伟, 金嘉琦, 金俊杰, 佟玲, 岡宏一

机械工程学报. 2017, 53(20): 192-201. https://doi.org/10.3901/JME.2017.20.192

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提出一种永磁悬浮非接触回转驱动系统，该系统由悬浮部分和非接触回转驱动两部分构成。悬浮部分采用运动控制方式，利用音圈电动机驱动永磁铁实现悬浮物竖直方向的稳定悬浮；回转驱动部分由直流伺服电动机驱动径向磁化永磁铁回转，形成变化磁场，非接触驱动悬浮物回转。本系统未在悬浮物中加入任何磁性材料，仅利用悬浮物表面剩余磁化点实现悬浮物的非接触回转驱动。介绍系统的悬浮与驱动原理，建立非接触驱动数学模型，并利用仿真与试验分析系统的回转驱动特性。分析结果表明：悬浮物的非接触回转驱动可以由伺服电动机驱动盘状永磁铁旋转来实现。铁球是否旋转与磁铁的数量无关；驱动磁铁的数量与系统的响应速度成正比，驱动磁铁的数量增多，输入速度和输出速度之间的线性度相对提高，旋转稳定。明晰本系统的非接触驱动特性，为隔离环境下铁磁性物品或零件的非接触操纵和姿态控制奠定了理论基础。

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系统可靠性退化的单元责任Shapley值分配模型

曹颖赛, 刘思峰, 方志耕, 张秦

机械工程学报. 2017, 53(20): 202-208. https://doi.org/10.3901/JME.2017.20.202

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可视化

针对系统可靠性退化过程中其组成单元的责任追溯问题，基于合作博弈思想提出一种系统可靠性退化的单元责任Shapley值分配模型，并给出了模型的构建过程和求解步骤。在确定单元退化联盟的形成规则、种类和数量的基础上，求解出了每种单元退化联盟的责任分配权重；提出并证明了基于联盟组成单元结构关系的责任分配特征函数；运用仿真方法验证了模型求解结果的正确性和合理性。最后结合实例研究，说明了所提模型的可行性和有效性。

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2017年, 第53卷, 第20期　
刊出日期：2017-10-20

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