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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。
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    基于超声波衍射时差法的管道探伤机器人设计及运动仿真

    王红敏王牧天于深王韵棠...
    84-90页
    查看更多>>摘要：为了实现管道内壁的无损探伤,采用超声波衍射时差法,结合轮式和履带式行走装置的优点,设计了一种新型管道探伤机器人.基于衍射时差法理论对机器人的探测装置进行分析,对机器人穿过管道弯道的姿态进行运动学分析,建立D-H模型,求解机器人的运动学方程,并使用MATLAB Robotics工具箱进行仿真,生成了机器人的位移、速度和加速度曲线,仿真结果表明:机器人穿过管道弯道部分时行进过程平稳无冲击,机器人结构设计合理.

    管道探伤机器人结构设计超声衍射时差法运动学仿真

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    基于非支配解优选的自卸车车厢轻量化设计

    龚青山吴东雨孙章栋张光国...
    91-99页
    查看更多>>摘要：为设计出性能优良且满足轻量化需求的自卸车车厢,基于响应面法对自卸车车厢进行多目标优化设计,文中提出一种混合灰色关联与熵权法的非支配解(Pareto解)优选方法作为最优解决策.首先,对车厢进行有限元仿真分析,发现原车厢结构在满足现有设计需要下具有一定优化空间;然后,采用Plackett-Burman试验方法求出车厢厚度输入变量对输出响应影响敏感程度(Pareto图),进而选出优化设计变量,采用拉丁超立方试验方法进行样本点采集,通过最小二乘法拟合响应面近似模型并进行精度检验;最后,运用响应面模型对车厢进行多目标优化并混合灰色关联与熵权法对Pareto解进行优选,求得全局最优解.结果表明,在满足自卸车车厢性能要求下,整体质量减小24％,模态频率上升了0.2％,具有较好的轻量化效果.

    灰色关联法熵权法轻量化响应面模型多目标优化

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    基于互信息-贝叶斯-案例推理的智能制造零部件特征识别与自动匹配模型

    沈江胡月李晋
    100-108页
    查看更多>>摘要：智能制造过程被认为是多系统联合决策的过程,尤其是在装备制造过程中,需要在众多零部件供应商中做出选择,迅速完成采购任务.针对这一问题,文中在智能采购决策单元中,引入基于案例的推理机制(CBR),而CBR数据集通常存在特征冗余,使得推理效率和准确度较低.传统的基于贝叶斯网络案例推理特征的选择模型(BN-CBR)对先验知识利用效率不高,且不能选择出消除冗余的特征子集.为此,文中提出了采用互信息的贝叶斯-案例推理(MI-BNCBR)特征选择模型,采用特征冗余度和互信息计算出案例特征的综合权重,以改善BN-CBR模型对先验知识的利用效率不高的问题,并且该模型采用的互信息方法可消除数据集中的冗余特征并得到最优特征子集.最后,采用基于远端最近距离计算的K-D树方法进一步提高基于互信息的贝叶斯-案例推理的效率,并利用基准数据集进行试验.结果表明:所引入的方法提高了案例推理的准确度和推理效率.

    智能制造案例推理贝叶斯网络零部件互信息

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    基于有限元法的汽车零件回弹补偿模具模面设计与仿真

    林福
    109-115页
    查看更多>>摘要：针对东风雪铁龙汽车中央地梁的成形工序和回弹问题,完成了该零件工序设计和回弹补偿模具模面设计.通过优化板料形状和尺寸实现无修边工序设计;通过分析零件冲压结束后的主应变分布确定塑性变形区域,根据回弹机理提出圆弧顶面补偿方法构建回弹补偿模面,并完成回弹补偿模面的成形仿真和回弹分析.分析结果表明:零件整体成形质量较好,最大减薄率为13％,最大增厚率为0.6％,最大位移回弹量为0.855 mm,最大回弹角为0.27°,4个评价指标均在设计范围内,表明文中方案的有效性.

    模面设计回弹补偿工序设计质量控制

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    变参数曲柄摇杆机构的传动特性分析

    张芹朱毅凌潘金龙杨枝...
    116-122页
    查看更多>>摘要：针对现有曲柄摇杆机构的研究,主要关注参数变化时单个曲柄摇杆机构的变速等传动特性,而少有针对多个曲柄摇杆机构组合的相关研究,特别是杆长变化对复合曲柄摇杆机构摇杆输出角度的影响少有学者涉足.而杆长变化的对象及变化量的正确选择,有利于得到宽范围的变速比与传动角度,有助于曲柄摇杆机构的结构优化设计.因此,文中建立了复合曲柄摇杆机构的运动学模型,揭示了杆长变化对曲柄摇杆机构传动特性的影响,仿真分析了杆长变化对摇杆摆动角度的影响,提出了通过改变杆长实现多种变速模式的可行方案.仿真结果表明,改变曲柄摇杆机构中两种杆的长度时,可获得更大的极点区间,相比改变其他杆长的组合变化,改变曲柄及连接杆的长度更有利于实现较大的摇杆摆角,该结论对复合曲柄摇杆机构的结构设计与传动系统优化设计具有一定的指导意义.

    曲柄摇杆机构运动学模型杆长参数变化传动角极点

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    基于DAE-BiLSTM-CNN的滚动轴承故障诊断方法

    王英杰朱景建龚智强何彦虎...
    123-129页
    查看更多>>摘要：滚动轴承作为机械设备中的核心组件,其运行状态直接影响系统的安全性与可靠性.由于轴承运转过程中的噪声干扰,传统故障诊断方法存在识别不准确、模型泛化有限等不足.为解决此问题,提出了一种基于DAE-BiLSTM-CNN 的滚动轴承故障诊断方法.通过去噪自动编码器(DAE)提高模型去除噪声干扰能力、采用双向长短时记忆网络(BiLSTM)提取轴承运转过程中的时序特征,再采用卷积神经网络(CNN)提取显著特征进行故障判别与分类.采用已公开数据对模型进行训练及超参数优化,并比较了提出的故障诊断模型与现有模型的准确性、精度、召回率及F1分数等性能评价指标.结果表明:相比于现有的故障诊断模型,所提方法具有更高的精度及召回率,验证了该故障诊断模型的准确性及可靠性,同时也说明该诊断方法对于实际工业应用中的滚动轴承故障诊断具备一定的理论参考价值.

    滚动轴承故障诊断去噪自动编码器双向长短时记忆网络卷积神经网络

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    基于输入受限的不确定机械臂的自适应模糊动态面控制

    程佳张国玲徐鹏跃王涛...
    130-135页
    查看更多>>摘要：文中针对一类输入受限和外部扰动的n关节机械臂系统提出了一种自适应模糊动态面控制方案.首先,利用模糊逻辑系统来估计机械臂系统的不确定性;然后,基于双曲正切函数tanh性质与平均值定理,在backstepping法中的每一步加入动态面控制的方法设计自适应模糊控制器.文中所提出的控制方法不仅可以确保机械臂的跟踪误差最终收敛到原点的一个小邻域,而且还能保证闭环系统中的所有信号均为半全局一致最终有界.最后,提供了一个两关节机械臂的数值仿真以展示所提出的控制方法的有效性.

    不确定机械臂模糊逻辑系统动态面控制输入受限

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    基于组合代理模型的汽车座椅性能多目标优化

    阮志新陈超詹腾吴海琴...
    136-143页
    查看更多>>摘要：基于响应面和神经网络法的组合代理模型,以模态和最大应力为优化目标,研究某款汽车主驾座椅骨架关键部件厚度的最优设计方案.首先,建立主驾座椅系统的靠背强度和模态的仿真模型,并通过标准试验对仿真模型进行精度标定;然后,选取10个座椅的关键部件厚度作为设计变量,采用最优拉丁超立方方法生产空间样本点,运用响应面和神经网络组合代理模型对样本点进行拟合预测,以1阶模态最大和最大应力最小为目标,采用NSGA-Ⅱ算法对多目标优化问题进行求解,得出关键部件厚度的最优设计方案.结果表明:在质量不增大的前提下,通过壁厚优化座椅,1阶模态提升0.19 Hz,座椅最大应力减小6.64 MPa,实现了对座椅骨架的综合性能的提升.

    汽车座椅多项式响应面神经网络多目标优化

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    基于联邦深度网络的设备跨域协同运维方法

    李威李健俊单宇翔李俊杰...
    144-151页
    查看更多>>摘要：设备的运维方法对于提高制造系统的安全性和可靠性至关重要,尽管现有的基于深度学习的方法在复杂设备的状态监测模型构建中得到了广泛应用,但是这类方法依赖于海量有标签的高质量数据.在实际运维过程中,不同设备间的数据隔离与数据孤岛问题阻碍了智能运维模型的协同建立.因此,文中提出了一种基于联邦深度网络的设备跨域协同运维方法,通过基于联邦学习的分布式训练及集中式聚合方法,实现了在数据安全前提下不同设备的跨域协同运维;在本地模型训练过程中,结合自注意力(Self-Attention)机制和双向长短期记忆(BiLSTM),一种基于Self-Attention-BiL-STM的特征提取方法被设计用于潜在特征的提取,能够提取时间序列数据的双向时间特性和注意力表达能力.此外,通过考虑本地训练模型的差异性,设计了一种自适应聚合策略以改善全局模型聚合的权重.最后,以某工业设备为例,进行故障诊断试验,结果表明:所提方法能够有效协同各个设备的模型,实现高效准确的设备跨域协同运维.

    信息安全联邦学习故障诊断自适应

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    10 kW·h磁悬浮储能飞轮的转子设计

    梁志宏黄漪帅张峰蔡晓科...
    152-160页
    查看更多>>摘要：以10 kW·h磁悬浮储能飞轮转子为研究对象,详细地阐明了转子结构组成及各部件的连接方式和功能,提出了 7项转子设计准则,并给出了转子的设计参数.采用ANSYS有限元软件分析了最高转速和极限转速下的轮体应力,结果均超出材料的许用强度.通过对转子各个配合零部件在静态与极限转速下的过盈量分析,所有零部件均未超过自身材料强度,且过盈接触面均未发生分离.通过对转子临界转速与不平衡响应分析得出,转子的工作转速内不存在临界转速,且稳定性良好.文中通过对储能飞轮转子设计的研究,从多个方面分析了飞轮转子的性能,为其他规格的储能飞轮转子的结构设计提供了设计方法及参考依据.

    储能飞轮转子设计强度分析过盈量分析临界转速不平衡响应

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