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机电工程
机电工程

罗向阳

月刊

1001-4551

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310009

浙江省杭州市大学路高官弄9号

机电工程/Journal Mechanical & Electrical Engineering Magazine北大核心CSTPCD
查看更多>> 《机电工程》杂志系：中国科技论文统计源期刊(中国科技核心期刊) ，创刊于1971年，由浙江大学与浙江省机电集团（原浙江省机械工业厅）联合主办，是一份在国内有较高影响力、历史悠久的机电技术领域的专业性科技期刊。以报道机械、仪表技术，机电一体化技术、自动化技术及其应用为特色。《机电工程》杂志是中国机械工程学会优秀期刊，《中国学术期刊（光盘版）检索与评价数据规范》（CAD-CJ）执行规范优秀期刊，浙江省精品科技期刊。 中国学术期刊影响因子年报-自然科学与工程技术2011版显示：复合影响因子为0.748，影响因子列机械工程学科第8位（总计86种）。
正式出版
收录年代

    基于大流量止回阀实验系统的快速预测模型

    王江坤赵晶查洒洒王剑...
    659-665页
    查看更多>>摘要：针对传感器在数据获取中的局限性和无法用于对实验系统进行全面的数据收集问题,对大流量止回阀实验系统的快速预测模型技术进行了研究,建立了实验系统的快速预测模型,进行了快速预测模型的结果分析.首先,搭建了实体模型,根据大流量止回阀实验系统的结构,结合实验系统的工作原理对其进行了简化,并进行了有限元分析;然后,利用快速预测模型的关键技术构建了实验系统数据库,进行了实验系统的样本采集;通过比对不同机器学习算法的预测准确率,选择了随机森林算法,并建立了实验系统内压与应力应变的关系;最后,进行了快速预测模型的结果分析,并完成了实验系统整体预测实验和实验系统部件单独预测实验.研究结果表明:采用随机森林(RF)算法建立的快速预测模型,拟合优度(R2)达到了0.99,相较于深度神经网络(DNN)算法和梯度提升树(GBDT)算法,拟合优度(R2)提高了68.97%和51.47%.实验系统整体预测与实验系统部件单独预测的对比试验结果表明:整体预测模型的预测速度更快,且精度可以达到97.43%.

    大流量旋启式止回阀单向阀随机森林算法响应时间深度神经网络梯度提升树决定系数

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    控制棒驱动机构楔形迷宫密封组件设计与密封性能研究

    武铭松魏世军李征姜楚华...
    666-673页
    查看更多>>摘要：控制棒驱动机构(CRDM)与压力容器管座之间通常采用焊接连接,针对堆芯换料导致的拆卸不便以及二次焊接时密封性能变差等问题,对控制棒驱动机构的连接形式进行了研究,提出了一种便于维修和利于拆卸的楔形迷宫密封结构.首先,引入了迷宫密封的设计理念,加入了楔形密封结构,采用钢制压力容器的设计标准,计算了工况下控制棒驱动机构所需的最小壁厚和热压载荷耦合作用下的临界屈服温度;然后,应用有限元方法模拟了C形环工作状态,研究了金属C形环的回弹特性及密封面状态;最后,针对楔形迷宫密封组件开展了泄漏率试验和热循环试验.研究结果表明:工况下的最小壁厚为10 mm,临界屈服温度为72.5℃;C形环尺寸越大,最大线比压值越小,密封面的贴合程度越高;楔形迷宫密封组件的泄露率小于 1.0×10-6 Pa·m3/s,能够满足多次拆卸工况下的密封要求.

    控制棒驱动机构楔形迷宫密封可拆卸密封结构密封性能泄露率最小壁厚临界屈服温度

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    微型涡旋压缩机轴向力曲线匹配吸力足机构优化研究

    吴燕蔡炯炯闻汇陈浩...
    674-682页
    查看更多>>摘要：微型涡旋压缩机的轴向气体力随主轴转角而大幅度变化,存在难以实现良好的轴向密封等问题,为此,提出了一种基于永磁体的轴向磁力平衡轴向气体力的吸力足机构.首先,对微型涡旋压缩机的轴向气体力进行了特性分析,确定了目标轴向气体力曲线;其次,基于JMAG建立了三维仿真模型,采用遗传算法对永磁体的位置进行了优化,由此达到了轴向力变化趋势最大的目标;再次,在永磁体位置优化基础上,提出并对比了4 种不同的吸力足分块方案,改变了分块吸力足的高度来匹配随动涡盘平动而变化目标的轴向力曲线;最终,对选择方案的分块吸力足高度敏感性进行了分析,固定了敏感性低的分块高度,降低了实际制作和装配的复杂性;通过仿真和实验测试,对优化后吸力足机构轴向力的准确性进行了验证.研究结果表明:改变永磁体在静环的位置,轴向力的最大值提升27.56%;在所有分块方案中,分块数越多,吸力足机构平衡效果越佳,且周向切割优于径向切割,周向切割最优结构的积分差相较于径向切割方案减小了42.91%;经实验验证后,优化的吸力足机构的最大误差仅为 6.2%,与仿真结果具有良好的一致性,很大程度上解决了微型涡旋压缩机的轴向密封问题.

    涡旋压缩机吸力足机构永磁体位置吸力足分块轴向力控制遗传算法

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    基于DE-VMD和GMDE的往复压缩机轴承间隙故障诊断方法

    李彦阳蔡剑华曲孝海
    683-690页
    查看更多>>摘要：针对往复压缩机轴承间隙故障特征提取困难、识别准确率不高等问题,提出了差分进化算法优化变分模态分解方法和广义多尺度散布熵相结合的往复压缩机间隙故障诊断方法.首先,采用差分进化算法对变分模态分解算法的两个核心参数进行了优化,并利用优化后的变分模态分解方法对轴承间隙振动信号进行了信号分解和重构处理;然后,研究了多尺度散布熵的粗粒化过程,通过将方差粗粒化代替均值粗粒化,进行了多尺度处理,构建了广义多尺度散布熵算法,利用广义多尺度散布熵算法对重构信号进行了故障特征提取分析;最后,设计了核极限学习机模型对故障特征向量集进行了分类识别,完成了往复压缩机轴承间隙不同故障状态的智能诊断研究.研究结果表明,该故障诊断方法的识别准确率高达97%,高效地实现了轴承不同种类故障的智能诊断目的.

    往复压缩机轴承故障诊断变分模态分解广义多尺度散布熵核极限学习机差分进化算法

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    基于数字孪生的桥式起重机自主运行系统研究

    李辉惠延波王瞧王宏晓...
    691-700页
    查看更多>>摘要：为了提高桥式起重机的智能化水平和数字化水平,借助数字孪生技术,对一桥式起重机的安全自主运行系统进行了仿真和实验研究.首先,采用数字孪生思想构建了起重机自主运行系统整体架构,根据桥式起重机的实际运行情况,采用四模型(即虚拟模型、物理动力学模型、行为控制模型和规则计算模型)的方法,构建了起重机的孪生模型;然后,在起重机孪生实验平台上进行了起重机路径规划和大小车轨迹跟踪仿真实验,采用了变论域模糊PID控制器,对起重机大小车轨迹跟踪进行了控制;最后,对该数字孪生系统进行了互联互通实物验证实验.研究结果表明:在起重机数字孪生系统中可以同步进行虚拟仿真和实物实验;在起重机大小车轨迹跟踪实验中,使用所提变论域模糊PID控制方法时,大车跟踪误差在±7cm内,小车跟踪误差可达±6 cm,表明该控制方法的先进性;同时,该系统初步达成数字孪生技术虚实同步、虚实融合、虚实对照的目标,并且具有良好的三维可视化效果,可为推动机电装备的数字化进程提供一种思路.

    起重机数字孪生系统孪生模型跟踪控制虚拟仿真变论域模糊PID控制器

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    电梯限速器测试用提绳装置及提绳方法研究

    卫小兵李大勇杨伟高应荣...
    701-708页
    查看更多>>摘要：针对目前将钢丝绳从限速器轮上脱离普遍存在夹不牢、易伤绳、难提起等问题,通过对电梯限速器结构形式及其钢丝绳的受力分析,提出了一种基于增力机构的提绳脱离方法.首先,设计制造了由定位钳、提绳钳、支承轴、支座和单向锁组成的提绳装置,该装置采用台虎钳的螺旋增力原理制成的定位钳和提绳钳对钢丝绳进行了夹紧式固定,采用杠杆的增力原理制成的提绳钳、支承轴和支座对钢丝绳进行了提起,采用基于棘轮机构制成的单向锁对提起钢丝绳进行了定位;然后,通过单轴拉伸试验确定了钢丝绳与提绳钳之间的摩擦系数,通过性能测试确定了提绳装置夹紧和提起钢丝绳的能力;最后,通过现场试验,针对钢丝绳的柔性变形特性,对提绳脱离方法进行了优化.研究结果表明:在电梯静止的情况下,采用该提绳装置,仅需单人施加很小的力,便可将钢丝绳夹紧并提起脱离到满足限速器测试所需的位置,且整个提绳时间不大于1 min.

    电梯限速器增力机构提绳脱离方法提绳钳摩擦系数单向锁

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    航天复杂薄壁零件加工工艺知识图谱构建及其应用

    彭仕鑫肖彪赵正彩徐宝德...
    709-719页
    查看更多>>摘要：针对航天复杂薄壁零件加工工艺数据结构化程度低、难以重用等问题,将知识图谱引入工艺设计领域,提出了一种典型的复杂薄壁零件加工工艺知识图谱构建方法.首先,自顶向下定义工艺知识层次结构,利用本体建模构建了模式层;其次,利用知识抽取、知识融合及本体关系建立的方法自底向上构建了数据层,通过Neo4j图数据库完成了模式层与数据层的映射,并实现了工艺知识的可视化表征和快速检索;然后,在构建完成的工艺知识图谱基础上,结合零件属性和特征拓扑关系的相似度实现了工艺路线推荐;最后,搭建了复杂薄壁零件加工工艺知识图谱可视化系统,并以框段类零件为例展示了工艺知识检索与工艺路线推荐功能.研究结果表明:对基于知识图谱和相似度计算的工艺路线推荐模型进行了500 次测试,有94.7%的推荐列表中存在与目标零件相符的工艺路线.这证明了该工艺知识图谱的构建方法是可行的,并且其对工艺设计工作起到辅助决策作用,可以有效提高工艺查询和设计的效率.

    工艺设计复杂薄壁零件加工工艺知识融合工艺路线推荐知识抽取可视化系统

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    某型复杂工程机械变速箱体复合工艺约束机加工线平衡研究

    金初云胡俊逸陈勇王一鸿...
    720-731页
    查看更多>>摘要：为解决机加工生产线平衡问题所包含的加工任务刀具需求、机床类型需求、加工方位约束、"紧密"型和"或"型约束等复杂条件,建立了机加工生产线平衡数学模型,并采用含多重筛选机制的粒子群算法进行了求解.首先,建立了满足此复杂实际约束条件的机加工生产线平衡问题数学模型;然后,采用粒子的位置坐标作为粒子群搜索的权重信息,进行了加工任务、集中任务的选取,并设计了多重筛选机制构造启发式任务集生成规则;采用此规则对待分配加工任务进行了多重筛选,以得到可供直接分配的加工任务集合,粒子群算法(PSO)从此集合中依次选取了加工任务,构成了完整的解,并形成了具体的任务分配方案;最后,为提高程序的实用性和可视性,设计了加工任务的甘特图生成模块,通过对某复杂工程机械变速箱体零件的实际案例研究,将简化后的任务信息代入算法进行了求解.研究结果表明:该方法实现了多组平衡率高于90%的优化结果,在节拍时间为1120s时,得到94.66%的较高平衡率,排产方案表格内容与甘特图显示一致;算法推演结果满足设定的多种复合约束条件,通过与人工排产对比说明了该算法的有效性并具有较好的经济性、实用性;对柔性生产案例进行探讨,证明该算法运算结果具备一定的生产柔性.

    机械加工工艺粒子群算法生产线平衡数学模型箱体类零件约束关系矩阵启发式备选任务集生成规则

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    考虑结合面特性影响的机床整机有限元静力学分析模型

    王豪黄为彬方兵
    732-738页
    查看更多>>摘要：针对机床数字化设计中典型结合面建模精度误差较大的问题,提出了一种采用虚拟材料等效结合面静力学特性的方法,建立了考虑结合面特性影响的机床整机有限元静力学分析模型,并完成了相应的静刚度测试实验.首先,综合考虑了弹塑性变形机制和摩擦力的影响,提出了一种新的结合面法向和切向刚度的分析模型;其次,根据不同类型结合面的特点,采用虚拟材料模拟结合面的刚度特性,建立了刚度特性与虚拟材料弹性模量和泊松比的关系,并将其应用于精密数控机床整机的静刚度分析;最后,开展了整机工艺系统的静刚度测试实验,得到了主轴末端X、Y、Z三个方向的刚度分别为 26.60 N/μm、41.87 N/μm和 40.17 N/μm,并将其与仿真数据进行了对比.研究结果表明:不考虑结合面影响的模型相对误差将近17%,而考虑结合面影响的模型相对误差在5%以内,验证了考虑结合面特性影响的机床整机有限元静力学分析模型的有效性;采用虚拟材料等效结合面静力学特性的方法可作为机床数字化设计的一种可行的方法.

    机床数字化设计虚拟材料法结合面静力学特性静刚度测试有限元静力学分析模型弹塑性模型

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    基于仿生水母的水下机器人结构设计与试验研究

    张冬冬江一行范云杰孙垒...
    739-746页
    查看更多>>摘要：针对水下探测机器人隐蔽性好的需求,设计了一种仿生水母机器人.首先,进行了水母机器人的仿生设计,通过生物特征提取及功能耦合确定了机器人的功能设计要求,基于机构原理图,进行了三维模型设计;其次,对多杆推进机构进行了运动学求解,获得了两个闭环求解方程,并以此为依据,给定了一个尺寸设计案例;然后,采用ANSYS软件对设计案例进行了刚柔耦合分析和模态分析,对关键结构的强度和刚度进行了验证,获得了结构的低阶模态频率及振型,并为声学驱鱼装置的选择提供了依据;最后,根据设计模型制作了实物样机并进行了水下调试,获得了试验参数并验证了机器人的功能.研究结果表明:多杆推进机构在运动过程中最大等效应力约为4.92 MPa,最大变形量约为3.89 mm,该结构满足强度和刚度要求;通过实物样机制作与试验,实现了仿生水母机器人的水下游动和转向等功能,初步验证了方案的可行性;机器人在主驱动电机初设转速的驱动下,直线运动速度约为58.3 mm/s,转向速度约为22.5°/s.

    水下探测机器人多杆推进机构运动学求解刚柔耦合分析特征提取功能耦合

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