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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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    基于形体特征层次分析的概念设计原型评价与演化方法

    徐敬华王林轩陈前勇张树有...
    1-12页
    查看更多>>摘要：为对概念设计原型进行定量评价,实现具有形位公差需求的机械零件成形时间与制造质量之间的均衡,提出一种基于形体特征层次分析(Shape Feature Hierarchical Analysis,SFHA)的概念设计原型评价与演化方法.针对概念设计形体的孔和轴的形态特性,采用最大内切圆柱和最小外接圆柱构建特征模型,计算由分层策略所导致偏移的实际轴线位置,推算圆柱度误差大小.进行基于形位公差的自适应分层,在保证圆柱度等公差满足设计需求的情况下尽可能减少所需层数.通过改进粒子群算法进行非凸优化求解,遴选出最优的分层序列.计算特征层次化模型向正平面V(XOZ)和侧平面W(YOZ)的平行正投影面积及绝对梯度变化,实现基于SFHA的概念设计原型特征定量化描述与动态演化.以典型支座零件为例进行验证,采用熔融沉积成形设备进行物理试验,基于高精度结构光三维扫描仪获取原型零件的圆柱度误差,相较于均匀分层方法,所提出的SFHA方法制造时间可减少26.97％.

    形体特征层次分析形位公差概念设计原型圆柱度公差非凸优化

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    基于Isight的可变角度主轴刀柄机构设计与优化

    李晏张明宇陈辛波
    13-20页
    查看更多>>摘要：为实现基于三轴数控加工中心的四轴数控加工功能,文中提出了 一种可变角度主轴刀柄机构,其具有低成本的多轴化数控功能升级技术优势.首先,完成可变角度主轴刀柄机构的结构设计,并建立该机构的运动学模型;其次,基于ADAMS/View建立可变角度主轴刀柄机构的参数化模型,并通过Isight平台搭建多目标优化设计流程,以主动臂平均扭矩、主动臂转角及连杆总长度为优化目标,采用NSGA-Ⅱ算法进行多目标优化设计.数值算例的结果表明:相较于原始方案,优化后主动臂平均扭矩减小了 15.5％,连杆总长度减小了 11.3％,且机构内各部件在运动中不发生结构干涉.因此,基于Isight平台对可变角度主轴刀柄机构进行多目标优化设计的方法是可行的,优化后的机构具有更加合理的尺寸参数,可最大限度地发挥可变角度主轴刀柄机构的动力性和经济性.

    多轴数控加工中心参数模型多目标优化Isight

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    蜗杆斜齿轮传动副时变啮合刚度计算及非线性动力学特性分析

    刘斐冯婕陈永洪
    21-28页
    查看更多>>摘要：蜗杆斜齿轮传动副作为一种交错轴点接触传动形式,掌握其时变啮合刚度及啮合侧隙与误差等引起的非线性动力学行为是减振降噪的核心.文中基于势能法修正并求解蜗杆斜齿轮传动副理论时变啮合刚度,建立考虑齿侧间隙-综合误差及时变啮合刚度的动力学模型,采用4～5阶Runge-Kutta法对系统动力学方程进行数值求解,得到蜗杆斜齿轮传动副动力学特性曲线.结合时域图、Poincare图及FFT频谱图,分析齿侧间隙、阻尼比及载荷等因素对传动副振动和冲击状态的影响,结果表明:较小的误差幅值及较大的阻尼比可使系统处于稳定的周期运动状态.研究结果对优化蜗杆斜齿轮传动系统的振动噪声有指导意义.

    渐开线蜗杆斜齿轮时变啮合刚度非线性动力学

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    基于ANSYS Workbench稳定性分析的大型真空容器优化设计

    段成红吴港本罗翔鹏
    29-33页
    查看更多>>摘要：真空容器是石油、化工等行业中常见的设备之一,与内压容器不同,真空容器往往发生的是稳定性破坏.文中首先采用有限元软件ANSYS Workbench对DN22 000 mm的真空容器进行了特征值屈曲分析,结果表明:其外压承载系数为17.427,远大于外压安全系数2.5.进而采用Response Surface Optimization模块对该真空容器进行优化设计,分析了外压承载系数、容器质量随穹顶壁厚和筒体壁厚的变化规律,以及外压承载系数、容器质量、应力随穹顶辐射筋数量的变化规律.最终确定穹顶壁厚取20 mm、筒体壁厚取22 mm、穹顶辐射筋取16个,优化后结构较最初结构质量减小了 83 140 kg,减小了 17.02％,并且稳定性满足ASME规范要求,实现了容器轻量化的设计目标,从而显著降低制造成本.

    大型真空容器特征值屈曲响应面优化轻量化ANSYSWorkbench

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    耳膜激振式压电作动器的设计与测试

    寇寅欣贺志恒韩浩强刘稳...
    34-41页
    查看更多>>摘要：为解决传统助听器高频增益受限及中耳植入物需侵入性手术的问题,文中设计、制作和测试了 一种直接驱动耳膜的压电作动器.该作动器是一种新型的听觉假肢,融合了完全耳道式助听器的放置方式与中耳植入物的音质.作动器的前端直接激励耳膜,补偿患者的听力损失.针对压电叠堆存在输出位移不足的问题,引入了复合二级位移放大器,并采用多目标遗传算法对其位移放大比进行了优化.为优化作动器的频率特性,建立了作动器-人耳耦合力学模型,通过有限元分析确定了作动器的最佳结构参数.制作出作动器样机,并进行了测试试验,评估其听力补偿性能.结果表明:该作动器具有工作频带宽(0.1～10 kHz)、谐波失真度小(THD≤0.12％)、无需侵入性手术及高频性能优异的优点.因此,该作动器适用于耳膜激振的听损补偿,为感音神经性听力损伤的临床治疗提供一种新的方案.

    助听器耳膜激振压电作动器有限元分析优化设计

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    考虑关节摩擦力的打捆机构动力学建模

    芦泽鹏张金柱王涛姜力...
    42-47页
    查看更多>>摘要：为了减小钢铁生产的能量消耗,文中提出了一种基于折展机构的打捆机器人以降低打捆作业能耗.首先,基于棒材打捆轨迹设计了一种新型的打捆机器人,分别建立了打捆机构的位置正反解模型,并通过算例对其进行验证;基于牛顿-欧拉法对打捆机构各组成单元进行动力学分析,建立了整个打捆机构考虑关节摩擦力的动力学模型;采用AD-AMS软件对打捆机构进行动力学仿真.理论和仿真结果表明:在考虑关节摩擦的情况下驱动力的差值明显大于理想状况,揭示了实际打捆工序中考虑摩擦力的必要性.所建立的动力学模型可为整个机构的能耗优化设计提供了理论基础.

    打捆机器人折展机构动力学关节摩擦力

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    平衡式振动输送机动力学特性分析

    孙菲璠陶友瑞安玉民裴佳星...
    48-53页
    查看更多>>摘要：文中以某型平衡式振动输送机为研究对象,建立了振动输送机虚拟样机模型,并进行了试验验证.基于已验证的虚拟样机,讨论不同参数对振动输送机动力学特性的影响.结果表明:振槽加速度不受摇杆橡胶弹簧扭转刚度及阻尼系数的影响,曲轴偏心距增加、摇杆数量减少会提高振槽加速度;摇杆橡胶弹簧阻尼系数与曲轴偏心距减小都会使驱动扭矩降低,摇杆橡胶弹簧扭转刚度设计值为13 N·m/(°)或摇杆数量为8对时,驱动扭矩最小,说明此两种情况下激振频率接近振动系统共振频率,符合振动输送机利用共振原理工作的特点.

    振动输送机虚拟样机动力学特性驱动扭矩共振

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    港口重载AGV驱动防滑设计

    孙凌宇王子航刘璇张桐瑞...
    54-59页
    查看更多>>摘要：针对港口重载自动导引运输车(AGV)工作中遇到的过度滑转危险,文中提出一种基于最佳滑转率控制的驱动防滑设计.该设计根据港口环境特点建立路面附着特性模型;选用T-S型模糊控制器进行港口路面模糊识别设计,对峰值纵向附着系数及最佳滑转率进行识别,并将识别结果用于最佳滑转率控制中,进而提升港口 AGV驱动防滑性能.通过单一路面与对接路面识别试验,验证了港口路面模糊识别器具有准确识别能力.

    港口重载AGV驱动防滑设计T-S型路面模糊识别器最佳滑转率

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    3-SRR腿履式调姿救援机器人优化设计与试验

    啜佳帅赵延治单煜于海波...
    60-69页
    查看更多>>摘要：为实现在复杂环境下对处于不同位姿伤员的精准施救及稳定转运,文中提出了一种3-SRR腿履式调姿救援机器人机构,并进行运动学分析、机构优化设计及试验研究.首先,基于闭环矢量法对其进行运动学分析,得到救援机器人运动学反解;然后,基于迭代搜索算法,得到其救援作业空间与姿态空间,并基于单一变量法分析救援机器人机构尺寸参数对救援作业空间的影响;然后,以救援作业空间最大、姿态能力最强为优化目标函数,基于差分进化算法对机构尺寸参数进行优化;最后,研制原理样机并进行调姿能力试验,试验结果证明了方案的可行性与理论分析的正确性,为灾难救援提供一种可行的解决方案.

    并联机构腿履式运动学分析救援作业空间差分进化算法

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    大棚用蔬菜移苗栽种一体机设计

    侯晓莉胡胜
    70-75页
    查看更多>>摘要：蔬菜钵苗自动化移栽技术可以解放生产力,提高效率,进而获得更大的经济收益.为适应我国新疆区域大棚蔬菜种植的情况,文中提出了一种钵苗移栽装置原型机方案.整机采用X-Y横纵向移动机构实现带动仿手指形夹板有效运动从而完成夹取苗过程,并采用杠杆原理设计双鸭嘴式定点竖直打孔下苗结构.该装置实现了取苗、打孔和栽苗的一体化操作,集成度较高.

    蔬菜机械化移栽装置取苗机构打孔下苗机构运动仿真

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