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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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    面向光学装置高精加工的并联机器人同步误差控制策略研究

    杜晓坤
    84-89页
    查看更多>>摘要：光学加工机器人是加工超高精光学器件的主要仪器,但其在超高精加工中存在明显的同步控制误差,限制了光学器件精密度的进一步提升.为了提高光学加工机器人的加工精度,该研究对其并联模块进行了动力学分析,并进行了改进优化.结果显示:经过误差补偿后,光学加工机器人的末端误差可减小至0.05 mm以下,横向误差可减小至0.015 mm以下,纵向误差可减小至0.005 mm以下.研究提出的光学加工机器人控制策略有效减小了加工过程中的误差,提高了光学器件的精密度,有助于设计制造精度更好的天文望远镜,促进天文学领域的发展.

    机器人误差控制光学加工动力学并联模块

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    稀土超磁致伸缩骨传导微型振子创新设计

    闫洪波于均成汪建新付鑫...
    90-94页
    查看更多>>摘要：针对现有电磁式和压电式骨传导振子技术方案凸显的能量损耗大、发声强度不足和响应频带窄等问题,设计了一款采用稀土超磁致伸缩材料(GMM)的骨传导振子.研究依据现有骨传导振子性能参数指标,参考稀土磁致伸缩换能器技术方案,创新性地设计稀土超磁致伸缩骨传导微型振子,设计计算GMM棒的几何参数,求解绘制该GMM棒磁致伸缩曲线,优化匹配最佳的偏置磁场和预应力施加方案;以磁场均匀性、电磁转换效率和磁场强度为设计原则,实现对激励线圈的优化设计,创新设计了一款稀土超磁致伸缩骨传导微型振子.测试结果表明:单振子的最大输出力和最大输出位移达到当前主流压电振子的性能指标,设计的激励线圈模组尺寸为φ5.5 mm×7.14 mm,GMM振子总体轮廓尺寸小至φ 17 mm×19 mm,符合骨传导振子微型化设计需求.

    超磁致伸缩微型驱动器骨传导听觉装置振子结构设计

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    水下无人移动装置的水动力外形设计与仿真

    王同刚杨嵩李佳宸
    95-101页
    查看更多>>摘要：为水下无人移动装置设计合理的水动力外形,以减小阻力,提高滑翔效率,利用CFD软件分析水下无人移动装置的4种水动力外形,发现各种外形的阻力中均以摩擦阻力为主,且潜艇外形的总阻力最小.进一步对不同攻角的水下无人移动装置进行CFD计算,发现压差阻力受攻角的影响较大,随着攻角的增大,压差阻力逐渐占据主导地位,在攻角为10°时,压差阻力占总阻力的80％.研究还发现:水下无人移动装置的升阻比随着攻角的增大先增大后减小,在6°左右达到最大值.水下无人移动装置水动力外形的设计方法和相关研究结论,可为同类研究提供借鉴方法和技术指导.

    水下无人移动装置水动力CFD升阻比

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    一种考虑排屑力影响的钻削力解析模型

    季业益陆宝山李强伟
    102-109页
    查看更多>>摘要：文中建立了一种考虑不同钻孔深度下受排屑力影响的钻削力解析模型.将麻花钻的切削刃与横刃分为多个元素,通过对钻头几何分析,依据斜交切削理论建立随不同切削半径的下刀倾角与剪切角的关系式;配合测量不同钻孔深度下的切削比,将排屑力影响加入正交切削理论中计算不同加工参数下各元素钻削时剪切面的切应变、切应变率,代入材料构成方程式计算各元素剪切面上的切应力;再结合刀尖犁切效应依斜交切削理论求得3轴向6个比切削系数,以数值积分方式计算钻削时扭力及轴向推力.最后,采用6061-T6铝合金进行干式钻孔及扩孔试验,收集不同钻孔深度切屑量并计算排屑力,经试验验证该模型在不同加工条件下具有良好的准确性.

    排屑力钻削力模型刀尖犁切效应扭力与轴向推力

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    基于改进北方苍鹰优化算法的工业机器人几何参数标定

    劳淞潘亚娟胡义华
    110-116页
    查看更多>>摘要：为保证工业机器人的工作性能,提高其末端定位精度,文中将北方苍鹰优化算法(NGO)应用于工业机器人几何参数标定中,并针对NGO存在的不足提出了改进北方苍鹰优化算法(INGO).INGO在NGO的基础上,在勘探阶段引入Levy飞行策略,在开发阶段引入柯西变异策略,增强了算法的寻优性能.将INGO应用于RB1200型工业机器人几何参数标定实例中,结果表明:INGO能够快速标定机器人几何参数,经标定后的绝对定位精度与标定前,以及经NGO标定的结果相比有大幅提高,体现了改进算法的优势.

    工业机器人几何参数标定北方苍鹰优化算法Levy飞行策略柯西变异策略

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    电动工具工况模拟平台研发与性能测试

    汪中民戴欣平张建荣丁肇...
    117-121页
    查看更多>>摘要：针对人工进行电动工具工况试验时准确度低、测试环境差、作业强度及重复性高的问题,文中研发了一款通用型的电动工具工况模拟试验平台,能够按照所设定的电动工具工况试验标准,自动完成不同类型电动工具的工况试验,并对试验过程参数进行实时采集与监控,以替代人工作业过程.利用所开发的电动工具工况模拟平台进行了往复类及旋转类两种电动工具的工况试验,对试验平台的性能进行测试.测试结果表明:工况模拟平台可自动辨识工作负载控制参数,并自动加载到稳定状态,测试所得到的电动工具工作电流与所加负载电流基本一致,满足试验所需的测试精度及稳定性要求.今后的研究方向为增加工况模拟平台对电动工具工作电流、机械进给动力等参数的柔性控制,以提高模拟人工试验的真实性和有效性.

    工况模拟试验平台电动工具性能测试

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    梯度吸能盒耐撞性研究

    周志宏马娇彭金艳康睿超...
    122-128页
    查看更多>>摘要：为了提升车辆吸能盒的耐撞性,设计了厚度梯度、材料梯度及材料厚度双梯度变化的吸能盒.建立了吸能盒的有限元模型,采用非线性动力学有限元分析软件LS-DYNA进行仿真分析,并通过试验验证了有限元模型的可靠性.结果表明:厚度对耐撞性的影响较大.与匀质吸能盒相比,最优的厚度梯度吸能盒的比吸能(SEA)提高了 53.37％,而其初始峰值力(PCF)仅增大了 4.08％.提出两种双变梯度吸能盒,与匀质吸能盒相比,最优双变梯度吸能盒的SEA值提升了 143.18％,但是其PCF值仅仅增大了 3.9％.

    吸能盒非线性有限元双变梯度耐撞性能变形模式

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    共享多镜面反射优化算法及其在机械优化设计中的应用

    马兵吕彭民韩红安刘永刚...
    129-138页
    查看更多>>摘要：为克服镜面反射优化算法(SRA)存在种群多样性弱、易陷入局部最优、收敛速度较慢等缺点,文中提出了一种共享多镜面反射优化算法(MSRAS).首先,通过引入种群策略,将SRA算法扩展为多镜面反射优化算法(MSRA),丰富了算法的种群多样性,扩大了搜索区域和提高了算法的收敛速度;其次,将共享节点引入到多镜面反射优化算法中,使得算法的镜面反射系统转换为含共享节点的多镜面反射系统,进一步提高算法的全局收敛能力和逃逸局部最优解能力.采用6个测试函数和3个机械结构优化设计例子验证了共享多镜面反射优化算法的有效性和实用性.试验结果表明:共享多镜面反射算法寻优性能优于其他算法,可有效地处理机械结构优化设计问题,具有较好的稳定性、鲁棒性和实际应用性.

    镜面反射优化算法种群策略共享节点结构优化

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    盾构机主轴承接触性能有限元计算研究

    陈全征程永龙吴元科董炳武...
    139-144页
    查看更多>>摘要：为提高计算效率及解决不收敛的问题,文中针对盾构机主轴承的结构特点提出了一种弹簧代替滚子的有限元接触性能计算方法,采用全弹簧代替滚子建立盾构机主轴承有限元模型,计算出主轴承滚子载荷分布,通过主轴承滚子切片数值方法验证了该计算方法的准确性.将受载最大弹簧单独还原成实体滚子模型,研究不同修型方式对滚子滚道接触应力、滚道次表面应力和硬化层深度的影响规律.结果表明:对数修型方式滚子滚道接触应力效果最佳;对数修型次表面应力最小,全凸修型硬化层深度最小.

    主轴承有限元修型方式接触应力次表面应力硬化层深度

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    一种可溶剪切式管柱安全接头设计分析与应用

    李宁任刚伟孟令祥陈亚丽...
    145-151页
    查看更多>>摘要：针对油田注水井管柱遇卡后,管柱提起困难和打捞卡点以上油管效率低的问题,文中设计了一种快速断开管柱的可溶剪切式管柱安全接头.通过理论计算和有限元仿真校核了 3 000 N-m扭矩下所设计安全接头的强度,结果表明:最大应力出现在可溶锁块上,并且小于所选材料铝合金6061的屈服强度,能够满足强度要求.首先,模拟注水井井下环境,对密封性能进行了分析,通过计算得到的最大接触应力大于介质压力,能够满足密封性要求;然后,在高压釜内进行了 3组可溶锁块溶解试验,得到了安全接头可溶锁块的平均溶解速率为15.49 mm/a,完全失效时间大约为4个月,能够保证工期内正常工作;最后,将其在现场试验两井次,已顺利下入管柱完成封隔器旋转和打压坐封.通过以上研究表明,可溶剪切式管柱安全接头作为管柱的配件,能够满足下入管柱时的拉压、扭转、密封要求和遇卡断开功能.

    安全接头可溶锁块强度校核密封性溶解速率

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