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期刊信息/Journal information
机械设计
机械设计

王庆禹

月刊

1001-2354

jxsj@chinajournal.net.cn

022-27343427

300232

天津市河北区南口路40号

机械设计/Journal Journal of Machine DesignCSCD北大核心CSTPCD
查看更多>>本刊是中国机械工程学会机械设计会会刊，中文核心期刊，中国科技论文统计用刊，研究生教育指定中文重要期刊。国内外公开发行。本刊为月刊，每月20日出版，平均传递信息量100万字，是学术与技术相结合的综合性技术性刊物。本刊办刊宗旨认真执行期刊的标准化、规范化。努力做到理论与实际相结合侧重实际应用；普及与提高相结合，侧重知识增新与补缺。杂志多次评为天津市一级期刊、天津市优秀期刊，并获期刊整体设计奖。
正式出版
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    基于脊线自修正的蛇形机械臂逆运动学求解

    张鸿洋李虎王书亭谢远龙...
    1-8页
    查看更多>>摘要：绳索驱动的蛇形机械臂具有超冗余的运动特性,提高了自身的灵活性及避障能力.但由于机械臂存在大量的自由度,这使得其逆运动学求解变得非常复杂,导致难以实现实时运动规划.因此,文中提出了一种新型的蛇形机械臂逆运动学求解方法,通过优化脊线及关节角度求解,实现了机械臂高效和实时的运动规划.首先,搭建了蛇形机械臂运动学模型,建立了蛇形机械臂关节空间与工作空间的映射关系;之后,提出了基于多种群蚁群优化的参考脊线求解策略,并设计了移位修正法确定多任务点脊线的空间构型,减少了脊线复杂求解的计算.此外,通过考虑拟合信息和关节约束,设计了一种结合并行趋近式规则的关节优化调整方法,推导出了蛇形机械臂的关节角度,实现了关节的连续性变化.结果表明:所提出的逆运动学求解方法可以有效降低计算复杂度,保证关节角度的有效性和连续性,以及末端位姿信息的精确性.

    蛇形机械臂逆运动学超冗余脊线

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    运载火箭段间连接螺栓组设计方法

    郭祖华
    9-14页
    查看更多>>摘要：运载火箭形体非常大,为了制造、存储和运输的方便,往往需要将火箭箭体沿特定的面分割开来,分段制造,然后安装使用.各段之间的连接采用螺栓组,但现有螺栓组设计方法大多考虑机器底座的安装和法兰连接,对运载火箭段间连接设计并不方便.文中详细推导了火箭箭体在受弯和轴向拉/压载荷作用时,螺栓最大拉力计算公式和预紧力计算公式,并详细分析了压溃条件,最后,通过实例对文中提出的设计方法进行了验证.

    运载火箭螺栓组设计螺栓预紧

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    曲轴连杆颈圆度在线测量机构设计与运动分析

    周怡君胡慧远费嘉铖
    15-20页
    查看更多>>摘要：曲轴随动磨削时,连杆颈的偏心旋转运动导致其中心位置不断变化,使得常规方法无法直接用于目标连杆颈圆度测量.为解决这一难题,文中提出了一种采用机械臂与V形测量机构相结合的设计方案,将V形块作为机械臂末端执行器,通过控制机械臂改变测量机构位置,抵消因连杆颈偏心转动导致的位置变化,实现连杆颈的圆度在线测量.基于D-H法,对所设计的曲轴连杆颈圆度在线测量机构的正逆运动方程进行了推导与分析,并通过Simulink软件验证推导运动方程的正确性.最后,采用图形法分析了机构工作空间,结果表明:所设计的机构完全满足使用要求.

    运动学圆度测量Simulink工作空间

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    助力外骨骼机器人结构设计与运动学建模分析

    乔俊淋郑德维胡梓惟李想...
    21-27页
    查看更多>>摘要：为了实现日常生活助力功能,文中设计了轻型柔性助力外骨骼机器人的结构,下肢关节采用了主动驱动与被动储能元件相结合,膝关节设置驱动模块,髋和踝关节采用被动储能元件,根据仿生学原理设计人机绑缚装置,并对被动关节进行了节能验证,仿真结果验证了助力外骨骼机器人结构设计的可行性与助力功能的有效性.使用D-H方法建立了外骨骼机器人下肢运动学模型,以Opensim内的正常行走的关节角步态数据作为输入进行了正逆运动学的求解分析.建立外骨骼机器人的三维模型,添加行走时与地面的约束,进行物理模型的运动学仿真,结果证明了外骨骼机器人运动分析的可靠性.

    助力外骨骼结构设计运动学建模运动学分析

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    高精度的动态加载系统建模与控制算法试验研究

    程海鹰范康康张文志石头...
    28-35页
    查看更多>>摘要：为设计全程静态精度小于0.05％FS、动态精度小于1％FS的动态力加载装置,文中在缺乏匹配的压力型电液伺服阀的情况下,采用流量型电液伺服阀设计了动态加载装置的液压系统,并对高精度动态加载的控制算法进行了试验研究.试验结果表明:采用传统PID控制加载力,其静态精度可达0.041％FS,动态精度可达2.5％FS,均超过动态加载装置的控制要求;采用自适应PID控制加载力,其静态精度可达0.039％FS,施力中间阶段的加载力动态精度可达1％FS,但在施力初始阶段和施力结束阶段,加载力动态精度高达8％FS,考虑加载力在施力过程中呈现阶段性特点,提出采用分段自适应PID控制算法,经动态加载力试验论证,分段自适应PID算法能够有效解决加载力动态精度超差问题,加载力的静态精度可以控制在0.018％FS,动态控制精度可以控制在1％FS,完全满足高精度动态加载装置的控制要求.

    加载装置流量型电液伺服阀动态精度分段自适应PID

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    非圆面齿轮限滑差速器的设计方法与锁紧特性

    李冰冰刘大伟傅章磊
    36-42页
    查看更多>>摘要：文中提出了一种基于非圆面齿轮的新型变传动比差速器,具有互换性好、容错性能强的突出优势,针对该差速器的构型设计与转矩分配特性展开研究.在阐明非圆面齿轮传动机理的基础上,给出了非圆面齿轮的传动比函数与齿数配比方法;结合非圆面齿轮的传动特性和变传动比差速器的机构原理,给出了非圆面齿轮差速器的构型设计方法,并推导出非圆面齿轮差速器锁紧系数表达式,仿真结果表明:增大非圆面齿轮的偏心距有利于提高非圆面齿轮差速器锁紧系数,但考虑非圆面齿轮差速器的体积及轮齿缺陷,需要对非圆面齿轮差速器偏心距进行限制;最后,根据非圆面齿轮设计方法完成了样机研制,测得实际锁紧系数为2.32,与理论计算结果基本吻合.

    非圆面齿轮差速器节曲线锁紧系数

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    基于响应面法和粒子群算法的电机轴多目标优化

    杜遵汪朝晖徐文侠王俊士...
    43-50页
    查看更多>>摘要：为满足新能源汽车电机轴的轻量化设计需求,文中提出了一种基于响应面法和粒子群算法相结合的多目标优化方法.以电机轴的内径为设计变量,在满足强度约束的条件下,将电机轴质量、多危险截面处等效应力和1阶临界转速作为设计目标构建了多目标优化模型.建立Box-Behnken试验设计得到4因素3水平的有限元分析试验方案,采用最小二乘法拟合了各子目标的高精度响应面方程,并根据各子目标的重要程度引入影响因子,建立了统一的全局优化目标函数.最后,结合惯性权重线性递减的粒子群算法对全局目标函数进行了寻优.优化结果表明:电机轴的质量减小了4.8％,1阶临界转速提升了 8％,且两处危险截面的等效应力分别减小了 2.9％,2.5％.

    电机轴多目标优化响应面法粒子群算法

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    一种新型组合式弯曲型金属阻尼器性能研究

    吴子英李永越户哲韩明雨...
    51-56页
    查看更多>>摘要：为解决U形阻尼器承载能力低、耗能性差的问题,文中提出了由U形金属板与X形金属板组成的一种新型组合式弯曲型金属阻尼器,基于随动强化模型对阻尼器进行静力循环模拟加载,采用ABAQUS软件进行仿真研究,发现组合式金属阻尼器滞回性能和承载能力均有提高,比U形阻尼器承载能力提高了 24％,根据材料屈服强度的理论分析,当X形金属板的材料屈服应力大于307.38 MPa时,组合式金属阻尼器可实现双级屈服效果,仿真中选用Q235B钢U形板和Q345B钢X形板,组合式金属阻尼器取得了较好的双阶段屈服效果.

    组合式金属阻尼器有限元分析滞回曲线骨架曲线双阶段屈服

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    非规整几何图形柔软物抓取绷展机械手的设计

    桓源任工昌刘书磊王乐...
    57-62页
    查看更多>>摘要：近年来,随着机器人技术的高速发展,各种操作机械手层出不穷.但是现有大多数机械手只能进行简单的夹取动作,对于其形状多变、平展面积大及厚度小的柔软物并不能有效抓取和绷展.文中在充分研究皮革物理特性的基础上,提出了一种非规整几何图形柔软物抓取绷展机械手的设计方案.机械手整体采用八爪鱼仿生机构配合滚轮式末端执行器的设计来实现皮革的抓取功能,通过与八边形绷板的配合实现皮革的绷展功能.该机械手为皮革搬运和绷展作业提供了有效解决方案,对推进皮革工业的自动化发展具有积极意义.

    柔软物机械手仿生抓取自动化

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    基于CFD-DEM的物料转运过程诱导风流场与产尘因素分析

    汤亮陈全龚发云刘洁...
    63-69页
    查看更多>>摘要：为了揭示颗粒物料在皮带机转运过程中的粉尘运移规律问题,推导了含有水平初速度的颗粒物料转运过程中的诱导气流方程,并采用CFD-DEM耦合方法对转运过程中的颗粒分布与诱导风流场特性进行了研究,分析了颗粒物料的落料高度、质量流量和初速度对颗粒逸散与诱导气流的影响.结果表明:颗粒在弧形下落阶段速度逐渐提高,挤压碰撞阶段颗粒速度先降低后提高,最后趋于稳定,部分颗粒出现逸散现象;含尘气流在颗粒物料弧形下落阶段和挤压碰撞阶段扩散较为明显;诱导气流速度与颗粒物料质量流量和初始速度呈正比关系,颗粒物料质量流量与诱导气流速度呈幂函数关系,拟合曲线幂指数为0.6～0.74.

    CFD-DEM颗粒物料转运诱导风流场分析

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