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期刊信息/Journal information
机械工程学报
机械工程学报

宋天虎

半月刊

0577-6686

jme@cmes.org cjme@263.net

010-88379907

100037

北京百万庄大街22号

机械工程学报/Journal JOURNAL OF MECHANICAL ENGINEERINGCSCD北大核心CSTPCDEI
查看更多>>本刊进登机械工程方面的基础理论、科研设计和制造工艺等方面的学术论文，报道自然科学基金项目论文和国外学者的论文反映本学科的最新发展和最新科研成果。在国内外机械科技领域享有很高声誉，并有较大影响。曾荣获“中国期刊奖”，在中国科协、北京市和全国科技期刊评比中均获得奖励。在国内已成为机械类和力学类核心期刊。已被美国工程索引（EI）等国内外20余种文摘刊物和数据库收录。
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    液压装载机工作装置的构型综合与优选

    黄鹏李长硕丁华锋陈子明...
    220-234页
    查看更多>>摘要：研究11杆2自由度液压装载机工作装置的构型综合与优选.首先,介绍平面多环运动链单色与双色拓扑图的表达方法与平面多环机构多色拓扑图的建立方法;其次,基于平面11杆2自由度运动链图谱库,提出液压装载机工作装置构型综合方法,综合得到35个单铰液压装载机工作装置构型和35个复铰液压装载机工作装置构型,并绘制符合液压装载机工作装置结构特征的平面多环机构简图;第三,提出液压装载机工作装置的优选原则,优选得到18个可用于液压装载机工作装置的构型;最后,针对优选的液压装载机工作装置构型建立虚拟样机,模拟液压装载机实际作业工况,验证液压装载机工作装置创新构型的实用性.该机构构型综合与优选方法研究为具有自主知识产权的新型工程机械装备的研发提供了新思路.

    液压装载机工作装置构型综合与优选多色拓扑图平面多环机构

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    对称超冗余驱动6RPS并联机构运动性能分析与优化

    刘晓飞万波陈冉袁徽铭...
    235-247页
    查看更多>>摘要：提出了一种全对称两转一移三自由度超冗余驱动6RPS并联机构,采用螺旋理论对该机构自由度进行了分析,建立了机构运动学反解并进行了仿真验证,结合局域指标与全域指标分析了机构运动/力传递性能,采用性能图谱与无量纲化结构参数对机构传递性能进行了优化,获取了机构6RPS的最优结构尺度与最优传递性能分布,研究了最优结构尺度下机构的全部优质姿态空间,并采用雅可比矩阵与运动/力传递性能分析了机构的运动奇异性.研究成果对于两转一移类并联机构研究与应用,提供了一定的理论基础.

    超冗余驱动并联机构运动传递奇异性分析性能优化

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    轮足式磁吸附越障爬壁机器人设计与分析

    张小俊吴亚淇刘昊学钟道方...
    248-261页
    查看更多>>摘要：针对现有爬壁机器人负载能力弱、复杂障碍地形下适应能力差以及运动柔顺性不足等特点,提出了一种基于轮足复合式运动与非接触变间隙永磁吸附的柔顺越障爬壁机器人.在分析石化储罐、船舶等非结构化设备作业环境特点和功能需求的基础上,融合构型主被动理念,设计了机器人移动本体并对主被动越障步态进行了规划;对机器人在不同工况下的稳定性进行分析,建立了机器人安全吸附的数学模型;建立了机器人直行与转向下的动力学模型,分析了机器人的转向灵活性;结合机器人金属立面智能控制需求,对机器人的智能控制系统进行了设计.通过样机平台实验表明,机器人能够实现灵活的主被动越障,具有自适应柔顺运动以及大负载的能力.

    爬壁机器人越障步态规划稳定性分析转向灵活性智能控制系统

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    六棱柱模块化可展开天线索网结构设计与分析

    田大可石祖玮金路郭宏伟...
    262-273页
    查看更多>>摘要：为更好地研究天线索网结构对展开态形面精度的影响机理,针对六棱柱模块化天线构型,提出一种六边形索网结构高精度几何设计方法.首先,根据支撑结构特点、工作波段及天线形面方程等参数,开展了天线索网构型设计,建立了形面精度与索长、索段等分数间的参数化模型,并基于机器人学齐次坐标变换理论,建立了考虑悬垂效应的边界节点数学模型;其次,以实际应用工程案例作为比较,对上述模型进行了验证,并在六棱柱单模块样机上对索网结构进行了实物研制,对误差进行了分析与研究;最后,开展了多参数影响分析,研究了展开口径、抛物面方程、网格密度等参数对形面精度的影响规律.研究结果表明:索段实测绝对误差均值约为4.9 mm,相对误差均值约为3.38％,实测值与理论值吻合良好;索网形面误差减小的趋势随着索段密度的增加相对变缓;采用增大反射面焦距、降低天线口径等方式可有效改善索网精度.该研究可为后续索网结构找形分析、形面精度调整及同类天线索网结构的研究等提供借鉴与参考.

    可展开天线模块化结构索网结构结构设计形面精度

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    空间双层过约束可展机构的设计与分析

    牟德君王雅静陆鹏程王童辉...
    274-283页
    查看更多>>摘要：折展机构以其优越的折展性能,广泛应用于航空航天以及建筑等领域.以基于等边Bennett机构拓展得到的6R机构与三重对称Bricard机构巧妙结合,得到了一种可折展的环状机构,建立了多种过约束机构的几何模型并改进了环状机构的理论模型.利用D-H参数法对改进组合机构进行了运动学分析,得到其运动特性.以可折展环状机构为基本组网单元搭建了大尺度单层空间折展机构;以拓展6R机构衍生的7R机构结合Sarrus机构设计了可折展的连接单元,与单层折展机构复合构建空间双层可展机构,并提出了空间多层折展机构的可能性.

    空间折展机构过约束机构拓展6R机构组网

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    非完整约束大负重比六足机器人多机动态协同编队避障控制策略

    庄红超王柠董凯伦李卫华...
    284-295页
    查看更多>>摘要：在多机器人编队任务的现实环境中,不可避免会遇到队形变换的动态编队问题.为提高非结构环境多机器人编队的动态协同避障能力,以大负重比六足机器人的多机器人系统为例,利用非完整约束移动机器人轨迹跟踪的领航者-跟随者编队思想,提出多领航机器人分群一致性编队控制的动态队形变换避障策略.基于代数图论数学基础,设计大负重比六足机器人多机通信拓扑图与拓扑图分析矩阵,建立多领航者分群一致性编队系统的全局动态关系与一致性数学模型,提出多领航机器人分群一致性编队控制的动态队形变换避障策略,基于MATLAB软件实施仿真实验,仿真结果显示虚拟领航机器人发布控制指令使多机系统完成队形变换并顺利通过障碍物环境,验证多机动态协同编队避障控制策略的有效性和泛化能力.所提出的大负重比六足机器人多机动态协同编队避障控制策略,有助于提高非结构环境多机器人系统的地形通过能力.

    非完整约束大负重比六足机器人分群一致性协同编队队形变换

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    提高年循环效率的永磁同步发电机-齿轮传动系统机电协同设计

    李峥琪刘长钊宋健王磊...
    296-308页
    查看更多>>摘要：为实现永磁同步风力发电机组轻量化、高年循环效率的设计目标,提出了一种永磁同步发电机-齿轮传动系统机电协同参数优化设计方法.首先建立风轮计算模型,以风电场实测的年风速工况作为风力发电机组的运行工况.接着建立齿轮传动系统的损耗模型,并基于有限元建立永磁同步发电机饱和磁链模型、转矩模型和损耗模型.在此基础上,为最大限度地发挥各参数下发电机组的效率潜力,采用非线性效率最优电流分配策略对发电机的控制电流进行优化.最后在发电机电磁约束、齿轮几何和强度约束、连续传动约束条件下,以发电机和齿轮的参数作为优化变量,以永磁同步发电机-齿轮传动系统的总质量和年循环风速工况下的总损耗作为目标函数,利用NSGA-Ⅱ算法对目标函数进行优化.该过程优化中嵌套优化,整个过程通过脚本自动化运行,最大程度地降低了系统的损耗和质量,减少了时间成本.基于上述方法对8MW永磁同步发电机-齿轮传动系统进行优化,优化后系统总质量降低了 40.2％,系统年循环损耗减少了 461 562.53 kW-h,表明该方法有效地降低了系统的质量且提高了年循环效率.

    永磁同步风力发电机组轻量化年循环效率机电协同设计参数优化

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    复杂技术系统隐性冲突求解路径规划方法

    普雪洁张建辉李建勇张健楠...
    309-328页
    查看更多>>摘要：针对复杂技术系统中隐性冲突数量多、隐性冲突参数间存在复杂关联性,导致求解过程繁琐的问题,提出了一种复杂技术系统隐性冲突求解路径规划方法.首先,基于需求分析和功能失效分析方法进行隐性冲突的系统化识别,并将识别出的隐性冲突应用元素-名称-量值模型(Element-name-value,ENV)进行标准化表达.其次,将隐性冲突分为两类,针对第一类隐性冲突,基于层次分析法(Analytic hierarchy process,AHP)计算隐性冲突的权重,从而确定其求解路径;针对第二类隐性冲突,通过建立复杂技术系统的功能-行为-结构网络,应用PageRank算法计算网络节点重要度并排序,确定该类隐性冲突的求解路径.最后,综合两类隐性冲突的求解路径,规划获取隐性冲突的最优求解路径,并应用发明问题解决理论(Theory of inventive problem solving,TRIZ)工具快速解决.以TZG 9 3/4-140S铁钻工为工程案例,验证所提方法的可行性和有效性.

    复杂技术系统隐性冲突识别求解路径规划TRIZ隐性冲突求解

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    基于EQA和AD的产品仿生创新设计方法

    陈亮张活刘晓敏林章敏...
    329-342页
    查看更多>>摘要：针对分布式资源环境下仿生学与创新方法集成应用于产品创新设计问题,提出一种基于抽取式问答(Extractive question answering,EQA)和公理化设计(Axiomatic design,AD)的产品仿生创新方法.首先,构建基于知识挖掘的生物文本及工程设计信息数据库,实现生物及工程数据的处理与储存.其次,构建基于EQA的问答系统并提出一种生物参数获取方法,从设计功能的角度匹配合适的生物参数.然后,以融合EQA和AD的产品仿生创新设计流程为基础,实现从用户需求到设计方案的转换,获得可行的产品设计方案.最后,开发了相应的仿生创新设计辅助软件系统,辅助设计者进行产品创新设计,并以紫外线消毒车设计为例,验证了所提出的产品仿生创新设计方法的可行性与有效性.

    EQAAD仿生设计创新设计紫外线消毒车

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    减速器滞回曲线的形态特性研究

    石照耀程慧明
    343-351页
    查看更多>>摘要：滞回曲线被用于反映减速器的滞回现象,但工程实践中,滞回曲线的形态特性被忽视并默认具有加载速率独立性.基于对减速器滞回曲线的解构分析,证了减速器滞回曲线具有加载速率依赖性,并分析了具体影响;提出了表征滞回曲线形态特性的四个参数,给出了各参数的物理含义;通过试验研究,验证了减速器滞回曲线形态的加载速率依赖性,厘清了不同材质减速器的四个形态特性参数在不同加载速率下的变化;最后,指明了滞回曲线的形态特性在理论和工程应用方面的价值.

    减速器滞回曲线加载速率依赖性形态特性参数

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