1月5日：《機械工程學報》2025年第1期最受關注論文推薦

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重慶交通大學機電與車輛工程學院徐向陽等，為解決混合彈流潤滑人字行星齒輪接觸疲勞壽命計算方法中動態載荷缺失的問題，提出一種新的齒輪動態嚙合力和油膜壓力迭代耦合的接觸疲勞壽命計算方法。首先建立耦合齒面摩擦的人字行星齒輪動力學模型和混合彈流潤滑模型，通過迭代耦合方法求解齒面壓力和剪切力；其次采用彈性半空間理論模擬齒輪次表面應力場，基于多軸疲勞準則計算接觸疲勞壽命；最后研究動力學與混合彈流潤滑耦合作用下的動態嚙合特性、潤滑特性及次表面應力分布，分析動態嚙合力和齒面粗糙度對接觸疲勞壽命的影響。研究結果表明：基于動態嚙合力和油膜壓力迭代耦合的應力計算方法可以有效模擬齒輪次表面的真實應力狀態，準確預測混合彈流潤滑人字行星齒輪接觸疲勞壽命；齒面粗糙度和動態嚙合力對接觸疲勞壽命有顯著影響，齒面粗糙度增大會導致次表面最大應力向齒面移動，增加微點蝕失效風險；動態嚙合力升高時，共振頻率處的接觸疲勞壽命明顯降低。

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廣東工業大學機電工程學院鄭李娟等認為，高端印制電路板是一種典型的異質多元多層復合材料，其上孔、槽、線路和圖案等微細結構的加工質量決定了芯片、航空航天、5G/6G通信、超算等核心電子器件的使役性能。隨著印制電路板材料組成越來越復雜、加工尺度極端微細化、加工質量要求高且評價體系復雜等，為高端印制電路板的孔、槽等微細結構激光加工帶來巨大挑戰。針對異質多元多層復合材料激光微細加工技術的研究進展進行綜述，系統分析新材料、極端尺度微細結構對激光微細加工工藝帶來的技術變革，并指出其面臨的技術挑戰和未來的發展方向，旨在為高端印制電路板的微細結構激光加工制造提供指導和借鑒。

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西北工業大學航空學院張春林等，針對變轉速工況下滾動軸承非周期性故障沖擊特征信號高保真提取問題，提出改進Morlet連續小波變換增強的非凸正則項稀疏分解方法。通過引入波形調節因子構造的改進Morlet小波基函數具有振蕩屬性可調的特性，能夠匹配具有不同波形特征的故障沖擊信號。將定轉速下采用的包絡諧噪比引入變轉速工況，提出角度域包絡諧噪比指標，實現對波形調節因子及閾值參數的優化。在此基礎上，將改進Morlet連續小波變換與廣義最小最大非凸正則項相結合形成稀疏分解模型；相較于離散小波變換，改進Morlet連續小波變換更容易將非周期性沖擊型故障信號映射到時頻稀疏域，進而通過稀疏模型求解實現非周期性故障沖擊信號的提取。通過仿真信號及實驗數據對該方法的有效性進行了驗證，并與傳統閾值降噪、頻帶濾波、基于品質因子可調小波稀疏分解等方法進行了比較。結果表明，所提方法能夠有效提取出變轉速工況下滾動軸承非周期性故障沖擊特征信號。

探花

江蘇大學汽車與交通工程學院周海超等認為，汽車輪胎常因行駛中伴隨溫升而導致磨損加劇的問題進而影響汽車行駛安全性。為探究考慮溫度影響下的胎面橡膠摩擦磨損特性，利用摩擦試驗機測得不同溫度下橡膠磨損系數，進而提出考慮溫度變化的基于Archard磨損理論和能量耗散磨損理論的修正磨損模型；然后建立橡膠摩擦磨損的熱力耦合仿真模型，通過設定穩態溫度和瞬態溫度兩類分析工況，探究了不同橡膠摩擦磨損模型對接觸應力、磨損量及溫度分布等結果的影響，并通過磨損體積和接觸面溫度場對比驗證磨損模型的有效性。結果表明：橡膠摩擦區域內溫度、磨損與壓力之間存在顯著的耦合關系；穩態溫度工況下橡膠磨損量小于瞬態溫度工況；瞬態溫度工況中Archard磨損模型的磨損深度略大于能量磨損模型的磨損深度，兩種修正的磨損模型對應的磨損量均大于未修正的磨損模型的磨損量，且溫度升高會導致磨損速率的顯著增加；橡膠摩擦因數隨著溫度的升高呈現先增加、后降低的趨勢，且溫度的改變對橡膠微觀磨損形貌有較為明顯的影響。研究結果對認知橡膠摩擦磨損機理以及控制方法提供了一定的理論指導和應用價值。

榜眼

上海理工大學能源與動力工程學院薛聰聰等，為降低大振幅激勵與負載變化對隔振性能的影響，提出一種適應不同質量的新型準零剛度優化結構。通過靜力學分析，推導系統在靜平衡位置處具有較寬準零剛度區間的條件，同時為設計負載可調的隔振系統提供理論依據。運用諧波平衡法求解系統動力學方程，得到簡諧激勵下力傳遞率和系統幅頻響應特性。通過仿真與實驗對比分析新型準零剛度系統與線性系統的動力特性和隔振性能，仿真結果表明：新型隔振系統固有頻率降低約53.8%，起始隔振頻率降低約3.1 Hz，降低了56.4%，位移傳遞率峰值降低約57.8%；在不同振幅(1、5、10、15、20 mm)簡諧激勵下，起始隔振頻率至少降低3 Hz，位移傳遞率峰值最大僅為3.2，對不同振幅起到穩定的隔振效果；不同負載下(30、26、20 N)，起始隔振頻率與固有頻率均僅變化0.3 Hz，且起始隔振頻率最大降低約58.7%。實驗結果表明：固有頻率降低2 Hz，起始隔振頻率減小3 Hz，其結果與仿真吻合。新型準零剛度系統可有效降低固有頻率，減小起始隔振頻率，同時可對大振幅振動和不同負載均起到良好的隔振效果。

狀元

上海大學機電工程與自動化學院張宇等，為滿足日漸增長的太空作業需求，設計了一種線驅中心桿型連續體機械臂，通過分析運動機理得到驅動空間、關節空間以及工作空間之間的正逆運動學關系，由單段臂到多段臂詳細介紹了運動學建模方法；然后提出了基于Newton-Raphson法的逆運動學數值解法，并進行多解優化；最后針對正運動學與逆運動學各進行了一組實驗。在正運動學模型驗證實驗中，末端最大誤差為機械臂總長度的3.10%；在逆運動學模型驗證實驗中，臂形最大誤差為機械臂總長度的3.63%。實驗結果證明了運動學模型的準確性以及末端位姿控制方法的合理性，為線驅連續體機械臂的運動控制提供了理論基礎。

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責任編輯：趙子祎

責任校對：惲海艷

審 核： 張 彤

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