4月7日：《機(jī)械工程學(xué)報(bào)》2025年第5期最受關(guān)注論文推薦

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上海交通大學(xué)機(jī)械系統(tǒng)與振動(dòng)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室黨嘉強(qiáng)等提出了表面紋理作用下等效初始裂紋長(zhǎng)度和應(yīng)力集中系數(shù)評(píng)價(jià)模型，研究了齒輪成形磨削后齒根表面完整性分布規(guī)律，并對(duì)成形磨齒參數(shù)進(jìn)行優(yōu)選討論。設(shè)計(jì)搭建了航空齒輪超聲滾壓強(qiáng)化試驗(yàn)裝置，將其應(yīng)用到齒根強(qiáng)化中，對(duì)齒根超聲滾壓后表面完整性分布規(guī)律進(jìn)行了分析。結(jié)果表明，齒根磨削后表面等效初始裂紋長(zhǎng)度和應(yīng)力集中系數(shù)分別高達(dá)5.09 μm和2.6，表面微觀組織變形層深約30 μm，殘余壓應(yīng)力層深約30 μm，硬化層深約200 μm。高磨削速度、高進(jìn)給和小切深有助于減小齒根表面等效裂紋長(zhǎng)度，低磨削速度、低進(jìn)給和小切深有助于提升齒根殘余壓應(yīng)力幅值。超聲滾壓工藝能提高齒根表面光潔度，將等效初始裂紋長(zhǎng)度降低至0.28 μm，引入較深塑性變形層，相比磨削加工和機(jī)械噴丸工藝，表面殘余壓應(yīng)力層深明顯提升。

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南京航空航天大學(xué)機(jī)電學(xué)院武星等認(rèn)為，針對(duì)柵格地圖下移動(dòng)機(jī)器人路徑規(guī)劃存在路徑拐點(diǎn)多、運(yùn)行不平滑、安全性不高等問(wèn)題，提出一種基于Voronoi骨架的融合路徑規(guī)劃方法。首先采用Delaunay三角剖分、對(duì)偶Voronoi圖構(gòu)造及無(wú)向圖鄰接矩陣變換等方法將柵格地圖變換為Voronoi骨架圖。其次基于骨架頂點(diǎn)使用A*算法進(jìn)行全局路徑規(guī)劃，并根據(jù)空間避障需求進(jìn)行路徑點(diǎn)優(yōu)化，提高全局路徑的安全性與精煉性。再次優(yōu)化DWA算法速度采樣空間，通過(guò)引入全局優(yōu)化引導(dǎo)改進(jìn)評(píng)價(jià)函數(shù)，構(gòu)建全局引導(dǎo)型DWA算法，并采用動(dòng)態(tài)目標(biāo)點(diǎn)將局部路徑規(guī)劃與全局規(guī)劃路徑進(jìn)行融合。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該融合路徑規(guī)劃方法具有導(dǎo)航安全性、路徑平滑性和運(yùn)行高效性，可使移動(dòng)機(jī)器人快速規(guī)避隨機(jī)動(dòng)-靜態(tài)障礙物。

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哈爾濱工業(yè)大學(xué)超精密光電儀器工程研究所吳劍威等認(rèn)為，隨著氣體靜壓潤(rùn)滑技術(shù)的不斷發(fā)展及兼容真空工作環(huán)境的迫切需求，基于密封設(shè)計(jì)的真空氣體靜壓軸承已成為近年來(lái)的研究熱點(diǎn)之一。因其具有高動(dòng)態(tài)、低摩擦、高精度和無(wú)污染等優(yōu)勢(shì)，在精密加工、檢測(cè)等領(lǐng)域有著良好的應(yīng)用前景。從真空氣體潤(rùn)滑方式、結(jié)構(gòu)優(yōu)化及實(shí)驗(yàn)研究等三方面入手，詳述了真空氣體靜壓軸承的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀。對(duì)比了真空氣體靜壓軸承相較于傳統(tǒng)氣體軸承的優(yōu)缺點(diǎn)，同時(shí)歸納了真空氣體靜壓軸承的常規(guī)密封方法及高效抽排方式。在此基礎(chǔ)上分析了真空氣體靜壓軸承在設(shè)計(jì)中存在的支承特性、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、加工工藝等關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題，并對(duì)真空氣體軸承未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了初步展望，為真空氣體靜壓軸承的設(shè)計(jì)提供相應(yīng)依據(jù)。

探花

華中科技大學(xué)智能制造裝備與技術(shù)全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室周一帆等提出了一種氣-磁-金屬?gòu)?fù)合的大承載三向準(zhǔn)零剛度減振器，通過(guò)噸級(jí)承載的空氣靜壓止推氣浮支承配合可調(diào)片彈簧機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)水平向準(zhǔn)零剛度，通過(guò)高線性環(huán)形磁負(fù)剛度機(jī)構(gòu)與金屬?gòu)椈刹⒙?lián)實(shí)現(xiàn)垂向準(zhǔn)零剛度。基于數(shù)值模擬方法分析止推氣浮支承節(jié)流器結(jié)構(gòu)參數(shù)和工作參數(shù)對(duì)承載力和剛度的影響規(guī)律，并進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)；基于磁荷法建立多層環(huán)形磁負(fù)剛度計(jì)算模型，分析磁體結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)負(fù)剛度大小和線性度的影響規(guī)律并進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。研制了氣-磁-金屬?gòu)?fù)合的大承載三向準(zhǔn)零剛度減振器樣機(jī)，并搭建單元測(cè)試平臺(tái)分別驗(yàn)證氣浮支承的噸級(jí)承載能力和磁負(fù)剛度機(jī)構(gòu)與金屬?gòu)椈刹⒙?lián)的準(zhǔn)零剛度特性。測(cè)試結(jié)果表明，研制的氣浮支承機(jī)構(gòu)承載力大于1 200 kg，承載力計(jì)算與實(shí)驗(yàn)誤差小于5%；垂向磁負(fù)剛度理論計(jì)算與實(shí)驗(yàn)誤差小于7%，垂向準(zhǔn)零剛度部件綜合剛度20.3 N/mm，均滿足設(shè)計(jì)要求。所提出的減振器可實(shí)現(xiàn)噸級(jí)承載和三向準(zhǔn)零剛度，適用于六自由度超低頻減振。

榜眼

北京工業(yè)大學(xué)北京市精密測(cè)控技術(shù)與儀器工程技術(shù)研究中心溫眾普 等 認(rèn)為，超精密測(cè)量是指準(zhǔn)確度優(yōu)于100 nm量級(jí)的測(cè)量。高端制造通常需要在超精密量級(jí)上，例如將光機(jī)分成數(shù)十個(gè)系統(tǒng)、上千個(gè)零部件高度集成、協(xié)同工作才能實(shí)現(xiàn)。因此，超精密測(cè)量是建立國(guó)家測(cè)量體系和完整制造連、產(chǎn)業(yè)鏈的基石，是裝備制造業(yè)向中高端跨越的必要條件。在超精密測(cè)量技術(shù)體系中，直線/回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)基準(zhǔn)就像是儀器裝備的骨骼，其精度和性能很大程度上決定了儀器裝備的整體精度和性能。氣浮技術(shù)的一般精度就達(dá)到0.1 μm/100 mm，且具有摩擦小壽命長(zhǎng)的特點(diǎn)，已經(jīng)成為實(shí)現(xiàn)超精密測(cè)量的核心技術(shù)支撐。根據(jù)氣浮裝備工作原理與結(jié)構(gòu)的分析，提出了性能提升方法中的兩類矛盾、以及兩者在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上的統(tǒng)一性；分析了工程計(jì)算法、表壓比法、氣阻計(jì)算法、有限元法等主要設(shè)計(jì)方法的特點(diǎn)，歸納總結(jié)各方法的適用范圍；最后，從裝備需求、性能提升、分析計(jì)算、創(chuàng)新結(jié)構(gòu)方面展望了國(guó)內(nèi)靜壓氣浮技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，指出突破現(xiàn)有技術(shù)指標(biāo)所面臨的問(wèn)題和發(fā)展方向。

狀元

東北大學(xué)機(jī)械工程與自動(dòng)化學(xué)院黃鵬等認(rèn)為，為實(shí)現(xiàn)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的裝載機(jī)工作裝置的研發(fā)設(shè)計(jì)，針對(duì)一種八桿含單個(gè)復(fù)鉸的新型裝載機(jī)工作裝置進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)與動(dòng)力學(xué)分析。通過(guò)對(duì)新型裝載機(jī)工作裝置的自由度分析，驗(yàn)證了該工作裝置滿足裝載機(jī)作業(yè)要求的一個(gè)旋轉(zhuǎn)自由度和一個(gè)移動(dòng)自由度。采用復(fù)矢量法對(duì)新型工作裝置進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)分析，建立了鏟斗末端的位姿空間和各構(gòu)件的角加速度與驅(qū)動(dòng)空間的映射關(guān)系。基于虛功原理，建立了新型工作裝置的動(dòng)力學(xué)模型，推導(dǎo)出液壓缸驅(qū)動(dòng)力的數(shù)學(xué)模型。對(duì)液壓缸的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行規(guī)劃，采用兩種裝載機(jī)常用的鏟掘方法，基于Matlab和ADAMS軟件對(duì)裝載機(jī)的一個(gè)作業(yè)循環(huán)進(jìn)行動(dòng)力學(xué)仿真對(duì)比分析，得到舉升液壓缸與轉(zhuǎn)斗液壓缸驅(qū)動(dòng)力的變化規(guī)律，仿真結(jié)果誤差在合理范圍之內(nèi)，驗(yàn)證了動(dòng)力學(xué)模型的正確性。以動(dòng)臂舉升工況為例，研究了不同液壓缸驅(qū)動(dòng)速度和加速度對(duì)液壓缸驅(qū)動(dòng)力的影響，得到當(dāng)液壓缸驅(qū)動(dòng)速度和加速度小幅度變化時(shí)，液壓缸驅(qū)動(dòng)力受到的影響較小而工作裝置慣性力受到的影響較大。此外，工作裝置所受的重力和外負(fù)載對(duì)于液壓缸的驅(qū)動(dòng)力起決定性作用。研究結(jié)果為裝載機(jī)工作裝置的研發(fā)設(shè)計(jì)提供了重要理論依據(jù)，對(duì)于工作裝置的液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)具有指導(dǎo)意義。

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