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机械设计
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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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    基于多基因遗传规划的注塑过程参数关联预测方法

    蒋小俊战洪飞林颖俊余军合...
    74-82页
    查看更多>>摘要：鉴于传统注塑过程参数选择与设置依赖于人工经验,且过程参数与输出参数之间存在着非线性、强耦合的关系,文中提出了一种基于多基因遗传规划的注塑过程参数关联预测方法.该方法基于数据生成初始多基因树种群,随后迭代进行选择,高、低级树交叉及两类树突变操作,以获得最适应数据的模型,并演化出一个能清晰描述过程参数与输出参数关联的代数方程,确定控制输出的关键参数.在设置选择指标时,针对模型方程的复杂性会影响到实际使用效率的问题,引入复杂性维度作为评估指标进行多目标选择.以注塑过程为例,试验结果表明了所提方法的有效性.此外,参数和灵敏度分析验证了模型的鲁棒性,揭示了参数间隐藏的非线性关系,对后续注塑过程参数设置及优化提供了依据.

    参数关联预测多基因遗传规划多目标选择注塑过程

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    高速列车座椅调节参数对舒适性的影响研究

    郝安娜李银霞呼慧敏姜良奎...
    83-88页
    查看更多>>摘要：为研究高速列车座椅参数对不同身高百分位人群的舒适性影响程度,文中对第5百分位、第50百分位及第95百分位人群在不同调节参数下开展主观舒适性和体压分布的试验研究.针对座椅调节参数对舒适性的影响,选择座面高度、座面深度、座面倾角和靠背倾角4个参数作为因素,设计4因素3水平的正交试验.采用极差法和灰色关联度分析法对正交试验数据进行分析,得到了座椅调节参数对3类百分位人群主观舒适性的影响规律及座椅参数的优化组合,同时得到了体压分布指标与主观舒适性的关联程度.研究发现:座椅调节参数对不同身高百分位人群的主观舒适性影响不同;第5百分位人群舒适性受座椅的靠背倾角和座面高度影响较大;第50百分位和第95百分位人群受靠背倾角、座面倾角影响较大;体压分布指标与不同人群主观舒适性的关联程度不同.研究结果可为高速列车座椅的参数优化和舒适性提升提供参考依据.

    高速列车座椅调节参数舒适性体压分布正交试验

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    基于拓扑优化的井道施工电梯吊笼轻量化设计

    孙佳蔡亚洲吴杰文轲...
    89-93页
    查看更多>>摘要：为了提高井道施工电梯吊笼的力学性能,进一步实现吊笼结构减重的目的,文中采用SolidWorks三维软件对吊笼进行建模,通过拓扑算例对吊笼进行结构拓扑分析,提出一种针对拓扑优化模型的处理方法,将处理后的模型导入到ANSYS中进行静力学分析,计算了 4种极限工况下的总变形量和最大应力.经验证,吊笼最大应力远远小于材料的许用应力,保证了系统结构强度的可靠性,并分析了施工电梯包括优化后吊笼在内的整体激振频率,获取了优化后吊笼前6阶固有频率,通过系统激振频率与吊笼固有频率的对比,得到容易发生共振的运行速度.结果表明:优化后的吊笼结构布局更合理,且满足各项力学性能,达到了轻量化的设计要求,并避免了结构发生共振的可能.

    施工电梯拓扑优化轻量化有限元分析

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    试验环境的盘式制动器NVH特性研究

    黄泽好罗福平张红雷伟...
    94-101页
    查看更多>>摘要：文中采用多体动力学和声学边界元等数值方法,研究某盘式制动器试验条件下的NVH(Noise,Vibration,Harshness)特性.首先,建立试验环境的制动器刚柔耦合模型,从结构、激励源和传递路径3个方面分析制动NVH特性影响因素;然后,运用声学边界元法仿真得到制动振动辐射的噪声,并与台架试验结果进行比较.结果表明:制动盘第2～5阶轴向模态,支架第2～3阶轴向模态,以及制动钳和连接板第1阶轴向模态等模态固有频率与台架试验噪声频率较接近,可能引起共振而产生制动噪声;在不影响制动性能的前提下,改变制动盘与摩擦衬片阻尼系数能改善制动NVH特性;悬架螺旋弹簧下端振动大,减振器与衬套对振动具有显著衰减作用;由仿真声压级云图发现,制动盘与摩擦片接触部位声压级最大,且随频率增加呈先增后减趋势,与台架试验对应测点的噪声结果进行直接比较,两者趋势一致.

    台架NVH试验盘式制动器刚柔耦合制动NVH特性影响因素辐射噪声

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    电磁触发锁紧释放机构设计与试验研究

    黄龙李旭鹏张文会
    102-109页
    查看更多>>摘要：近年来发展的以形状记忆合金驱动、热刀为代表的空间应用低冲击锁紧释放装置,解决了火工品解锁器的冲击和污染等问题,但同时引入了解锁同步性差、温度环境适应性不足等问题.为解决上述问题,提出了一种电磁触发锁紧释放机构设计方案,完成了工程样机的研制,并进行了锁紧力加载、最短加电时间、解锁同步性、解锁冲击及真空热环境下解锁等功能性测试.结果表明:加载10 000 N锁紧力工况下,最短加电时长为0.05 s时可以正常解锁,2 000 Hz范围内解锁冲击加速度不大于100g(g为重力加速度),可以兼容0.104 s星载火工品电源,多台解锁器解锁同步性小于0.02 s,热真空过程中低温为-50℃、常温为28 ℃和高温为90 ℃这3种工况下均可以正常解锁.该产品质量轻、尺寸小、解锁响应快、可重复使用、解锁冲击小、解锁同步性和环境适应性好,具有很大的工程应用潜力.

    空间应用低冲击电磁触发分瓣螺母测试试验

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    基于响应面分析的风力发电机主轴优化设计

    欧栋王建梅宁可管永强...
    110-116页
    查看更多>>摘要：针对高兆瓦风力发电机组质量大可能导致的隐患和失效,文中以风机主轴为研究对象,进行参数化建模,建立对应的有限元模型,根据主轴的极限工况对其进行强度和刚度分析;基于Spearman-Rank(史皮尔曼等级)相关系数,进行DOE试验设计,得到主轴尺寸参数之间的灵敏度图谱,获得对主轴性能影响较大的5种结构尺寸参数;最后,针对主轴结构尺寸参数进行响应面分析,采用MOGA多 目标遗传算法进行优化,获得主轴最佳的优化方案.优化结果表明:优化后模型与原模型相比,主轴系统减重6.28％,且满足主轴强度、刚度设计要求,为以后风力发电机主轴的优化设计提供了理论支撑和参考.

    风力发电机主轴灵敏度响应面优化设计

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    芳纶纸蜂窝材料超声波振动切割刀的设计研究

    应杰殷振张鹏张坤...
    117-122页
    查看更多>>摘要：采用传统的铣削方式对芳纶纸蜂窝材料加工时,芳纶纸蜂窝材料会产生蜂窝坍塌、撕裂和纤维拉毛等质量问题,而采用超声波振动切割方式加工蜂窝材料时,可以避免传统铣削加工中出现的问题.文中首先对芳纶纸蜂窝材料超声振动切割刀进行总体结构设计,使用ANSYS有限元软件进行模态分析和谐响应分析,并根据分析结果优化超声波振动切割刀振子结构,确定其谐振频率,并分析其振动特性;然后对超声波振动切割刀样机进行阻抗测试和振幅测试,验证芳纶纸蜂窝材料超声波振动切割刀设计的合理性及可行性;最后观察芳纶纸蜂窝材料切割表面形貌,发现随着振幅的增大,样件切割表面成形更加完好,验证了超声波振动切割加工蜂窝材料能够提高芳纶纸蜂窝材料的加工质量.

    超声波振动Nomex蜂窝复合材料有限元分析超声波切割谐振频率

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    NSSs结构拓扑优化及抑爆性能对比分析

    于洋洋刘民杰刘云飞么大锁...
    123-130页
    查看更多>>摘要：阻隔抑爆结构-球形非金属隔片(Nonmetallic Spherical Spacers,NSSs)填充于密闭空间中,能够减缓火焰的冲击,削弱火焰传播能量,防止发展为更为严重的爆炸,用于解决易燃易爆危险化学品的爆炸或"二次爆炸"的工程难题,从而解决了可燃气体及液体的生产、存放、运输和使用中的问题.但NSSs的置换率(体积指标)过大,严重制约NSSs的广泛使用.文中以最小化柔度为 目标,采用变密度法拓扑优化NSSs结构,降低NSSs的置换率;通过用40 mm破片炸药燃烧弹进行(Fragmentation Explosive Incendiary Shells,FEIS)射流引燃试验,对比分析射流引燃的火焰形态和变化、油桶破坏程度、火球最高温度和高温持续时间,验证优化后的NSSs抑爆性能,为易燃易爆化学品的抑爆技术发展提供重要参考.

    球形非金属隔片拓扑优化破片炸药燃烧弹抑爆

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    基于改进鼠群优化算法的起重机主梁轻量化设计

    林伟朱豪洋
    131-139页
    查看更多>>摘要：为提高元启发式算法求解桥式起重机主梁优化问题的寻优精度与效率,文中提出一种改进的鼠群优化算法(IRSO).该算法采用Hénon混沌随机反向学习初始化种群,提高算法的初始寻优性能;在追逐行为中,引入随机反向学习和高斯变异混合策略对鼠群进行逐维学习,增强算法的全局搜索能力;在搏斗行为中,采用翻筋斗搏斗搜索策略更新鼠群位置,增强算法的局部搜索能力;在算法中引入自适应余弦控制因子,实现算法控制参数之间的动态平衡,提高算法的整体寻优能力.仿真结果表明:与其他算法相比,IRSO算法寻优能力更优、收敛精度更高、稳定性和鲁棒性更强;同时,IRSO算法可高效地解决桥式起重机主梁轻量化设计问题,减重效果可达20.72％,具有较好的工程实际应用能力.

    鼠群优化算法Hénon混沌随机反向学习翻筋斗搏斗策略自适应余弦控制因子主梁轻量化设计

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    四肢联动卧式健身车的结构设计与仿真分析

    石森邢家麒
    140-146页
    查看更多>>摘要：为了提高健身车的锻炼效果,文中设计了一种四肢联动卧式健身车,并通过解析法建立了其运动方程,一方面获得脚踏点J与扶手点S的轨迹,并据此确定各杆件的最优长度,另一方面获得点J与点S的速度与加速度,并通过运动仿真进行验证,从而确保健身车的运动平稳性;另外,在一个运动周期内对健身车进行静力学仿真,从而确保满足强度要求;最后,对机架、扶手连杆进行模态仿真,从而避免共振.结果表明:点J与点S的轨迹、速度和加速度的解析值和仿真值吻合,验证了运动方程的准确性;当l1=180 mm,l2=300 mm,l0=600 mm时,点J与点S的轨迹最优,其速度和加速度的波动也较小;在一个运动周期内,当θ1=-35°或145°时脚踏板所受应力最大,为了保证此时最大应力小于屈服强度,轴A直径须不小于15 mm;机架与扶手连杆的前4阶固有频率均高于健身车的工作频率,因此,不会发生共振.

    四肢联动卧式健身车运动特性最大应力仿真分析

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