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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。
正式出版
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    基于准零刚度机构与间接力控制的恒拉力系统设计与分析

    杨杰任天华姜与刘英辉...
    1-7页
    查看更多>>摘要：现有的悬吊式微低重力模拟恒拉力系统常采用力传感器数值作为反馈直接控制系统,但实际情况下力作为反馈信号常会产生突变,影响系统控制精度.为了改进刚性控制策略下系统稳定性差与大冲击条件下力误差大的状况,文中设计了包含准零刚度机构的恒拉力系统,通过控制准零刚度机构长度间接对恒拉力系统输出拉力进行控制.对准零刚度机构进行受力分析,明确影响准零刚度机构性能的关键指标和准零刚度机构的工作行程区间,建立恒拉力系统动力学模型,设计控制系统.为了验证系统控制精度与系统抗干扰性能,进行了动力学联合仿真对设计进行验证,仿真结果表明:该恒拉力系统拉力的控制误差可控制在2％以内,且具有较好的鲁棒性.

    准零刚度恒拉力机构微重力模拟重力补偿

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    基于ADAMS的势能驱动车凸轮设计

    李江波吕玉波杨烜豪王海鹏...
    8-14页
    查看更多>>摘要：根据第七届全国大学生工程训练综合能力竞赛的命题要求,介绍一种逆向设计凸轮的方法,采用凸轮控制齿轮齿条机构实现势能驱动车转向功能.设计势能驱动车前轮理论轨迹,对势能驱动车的传动机构和转向机构进行分析设计并确定进行.采用ADAMS建立的势能驱动车转向机构模型,通过规划前轮运动轨迹计算前轮转向所需角度,反推出齿轮齿条与凸轮接触点的位置关系,间接得到理论轮廓,进而通过UG包络处理得到实际轮廓.通过实物模型的制作与运行,势能驱动车全程轨迹重合度较好,验证了此方法的合理性.

    势能驱动车齿轮齿条ADAMS凸轮

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    齿轮齿条复合曲柄连杆机构的长冲程往复泵仿真及分析

    黄启钺侯勇俊蒋锐
    15-21页
    查看更多>>摘要：曲柄连杆往复泵在石油钻采行业中应用广泛,但因为冲程短、冲次高、易损件寿命短等缺陷,限制了其进一步发展.文中针对上述缺陷提出了一种基于齿轮齿条和曲柄连杆的复合机构,将传统往复泵中的十字头结构替换为直齿圆柱齿轮,配合固定的上齿条和移动的下齿条,实现了活塞的长冲程往复运动.建立了活塞的运动方程,使用该复合机构的三缸往复泵动力学仿真模型,探究了在负载下活塞的运动特性和齿轮齿条的动力学特性,并对齿轮进行了疲劳分析.结果表明:新型往复泵活塞冲程比相同曲柄半径的传统往复泵增大了 1倍,流量脉动率不会增大但脉动频率降低1倍,有效减少泵阀的开关次数,能较大地延长易损件的使用寿命;齿轮的疲劳寿命可以达到13 000 h以上.研究结果证明了该复合机构的可行性,为后续产品的开发提供了理论支持.

    往复泵齿轮齿条曲柄连杆复合机构动力学疲劳寿命

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    硬度耦合刚度增强型软体夹持器设计研究

    王玲张驻军吴鑫田辉...
    22-31页
    查看更多>>摘要：软体夹持器具有良好的顺应性、无损伤和安全的人机交互性能等优点,但由于其材料的特性限制,往往存在刚度不足和夹持力小等问题.文中基于传统的快速气动网络结构,提出了一种硬度耦合结构的刚度增强型软体夹持器的结构方案.首先,结合硅橡胶材料的Yeoh本构模型和静力平衡及虚功原理,建立了刚度增强型软体夹持器的运动学和力学模型,描述了夹持器手指弯曲角度和末端接触力与压强之间的关系;其次,运用ABAQUS软件对不同硬度结构的夹持器进行了有限元分析,制作了夹持器实体,搭建实验台测定了夹持器手指实际变形和末端接触力数据,并通过实际抓取对比试验验证了实际抓取效果.结果表明:相较于传统结构,硬度耦合结构在同为20 kPa的驱动气压下,弯曲角度最大可减小120°;极限压力下,末端接触力最大增加0.1 N;最优设计为05HA结构,抓取物的质量是传统型的3.42倍.

    刚度增强硬度耦合弯曲变形末端接触力

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    芦苇笋采收机举升俯仰机构液压系统的设计与研究

    乔志东高自成廖凯李立君...
    32-39页
    查看更多>>摘要：芦苇笋采收机工作过程中需调节采摘工作头与地面之间的距离,文中针对采收机工作头位置调节的问题,设计了一种举升俯仰机构液压系统.通过对整机作业过程进行描述,并对采收机举升俯仰机构的原理进行分析,绘制举升俯仰机构的液压系统原理图,并对关键部件进行理论计算,得出液压执行元件的相关参数与各关键液压元器件的型号和参数.随后在AMESim软件中对液压执行元件在不同工况下进行动态特性研究,并对作业过程进行仿真,得出举升俯仰机构液压缸的流量、速度和位移曲线,最后,对芦苇笋采收机举升俯仰机构的液压系统进行安装调试并在田间运行试验.在田间性能试验过程中,系统运行平稳,通过公式计算可得举升液压缸及俯仰液压缸上升速度偏差分别为11.5％,10％,下降速度偏差分别为9.2％,10.5％,与地面的距离偏差分别为5.7％,7.9％,从实际作业效果上看,系统完全满足芦苇笋采收机作业要求.

    采收机液压缸AMESim液压系统

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    石墨烯纳米颗粒润滑性能分子动力学分析

    冷岳峰张福生王嵩博
    40-46页
    查看更多>>摘要：文中为了研究基础油液蓖麻油中加入石墨烯纳米颗粒后蓖麻油的润滑性能改变情况,运用分子动力学知识和LAMMPS仿真软件进行了粒子数密度、粒子径向分布势函数及热导率分析,同时探究了混合石墨烯的蓖麻油对切削加工后材料表面的形貌影响.仿真和试验结果表明:石墨烯纳米颗粒具有亲油性,蓖麻油分子在石墨烯周围呈层状分布,形成润滑油膜,此油膜具有良好的导热性和抗压性,以及良好的润滑效果,石墨烯的加入改善了蓖麻油的润滑性能.

    石墨烯纳米颗粒热导率润滑油膜润滑性能

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    带式输送机水平转弯段的自动纠偏系统设计

    孙晓霞王永琪李琦孟文俊...
    47-55页
    查看更多>>摘要：长距离带式输送机在自然转弯过程中容易出现输送带跑偏等问题,主要纠偏方法是对转弯段托辊架的角度进行调整,但目前调整多为人工调整.文中通过设计一种可调整托辊架槽角和抬高角的自动纠偏系统,对机械结构设计、控制系统设计和传感器选型进行研究.机械结构设计方面进行了托辊架支撑体、推进装置与起升装置的结构设计和计算,控制系统设计方面进行了控制流程设计、驱动设计和传感器的设计与选型,最后进行了关键零部件的有限元分析和强度校核,分析了关键零部件在不同抬高角和不同槽角下的等效应力变化情况,为转弯段纠偏装置的设计提供了理论参考.

    带式输送机水平转弯段纠偏装置有限元分析

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    基于NSGA-Ⅱ算法的制动盘通道内回流区散热优化

    李杰陈颖陶龙
    56-65页
    查看更多>>摘要：为提高通风式制动盘通道内回流区的对流散热性能,以通风式制动盘内部直叶片为研究对象,并基于遗传算法来进行结构优化.首先,采用最优拉丁超立方法进行数据采样,拟合响应面代理模型并验证代理模型的准确性;其次,在直叶片模型的基础上,选取3个结构参数:槽的宽度、槽的倾斜角度和叶片数量为优化变量,以质量流量和对流换热系数最大为目标,对制动盘内部进行优化设计,得到Pareto最优解;最后,比较优化前后两种制动盘通道内流体流动和散热效果.结果表明:优化后的槽叶片有效削弱了通道内的回流区域,使气流分布更加均匀;相较于直叶片制动盘,槽叶片制动盘的泵送质量流量能力提高了 12％,通道内散热率提高了 5.6％,总体散热高了 9％.

    通风制动盘槽叶片回流区NSGA-Ⅱ散热优化

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    新型媒介点啮合弧面凸轮分度机构设计与分析

    吕静刘艳秋孟祥毅冯怡然...
    66-71页
    查看更多>>摘要：采用圆锥滚子轮齿创成弧面分度凸轮廓面,与球形滚子齿实现点接触共轭,构建一种新型的点啮合式弧面凸轮分度机构装置,文中给出了该机构的技术实施方案,通过改变球形滚子齿的球体半径来实现可控点啮合,能够提高此机构对制造和安装误差的适应性.运用媒介共轭的原理与方法,分析了此种间歇运动机构的啮合原理,运用给出的媒介曲面(圆锥滚子轮齿廓面)方程获取其创成的分度凸轮廓面方程的基础上,利用圆锥滚子轮齿廓面与球形滚子轮齿廓面间的线接触关系,推导出分度凸轮廓面与球形滚子廓面间的点啮合条件下的接触迹方程及其诱导曲率方程,以此来确定获取此种高副机构最佳点啮合性能情况下共轭轮齿的运动几何参数.

    弧面凸轮分度机构媒介共轭点啮合圆锥滚子轮齿球形滚子轮齿

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    小样本情况下基于深度学习的设备健康状态识别研究

    陈佳宁刘勤明谢世锐
    72-80页
    查看更多>>摘要：针对工业生产中难以大量获取已标注设备状态数据的问题,文中提出了一种基于深度学习的设备健康状态识别模型,以实现小样本情况下的状态识别.首先,通过离散小波变换去除一维振动信号的噪声,通过格拉姆角场(GAF)将其转换为二维图像,并进行灰度化处理,以简化矩阵并提高深度学习的运算效率;其次,提出了一种深度学习模型,该模型运用Siamese架构,将深层残差结构作为子模块,并采用SimAM自注意力机制对残差结构进行改进,以SRes-Si-mAM205进行模型指代;最后,为了更快更准确地找到最优值以获得更高的精度,使用OneCycleLR函数自适应调整学习率,为了验证所构建方法的有效性,选择使用中南大学提供的齿轮数据集进行算例分析.试验结果表明:所提出的方法可以更好地提取特征并获得99.9％的识别精度,具有良好的泛化能力和适应性.

    状态识别深度学习孪生架构残差结构注意力机制

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