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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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    一种双工位旋转式上甑机器人设计

    徐进友邢恩宏张磊李彬...
    76-83页
    查看更多>>摘要：上甑是白酒酿造的关键工序,为解决传统白酒酿造上甑过程中劳动强度大、酒质及产酒率不稳定等问题,依据上甑过程的工艺要求及标准,设计了一种双工位旋转式上甑机器人.该机器人采用3个旋转关节和撒料器实现上甑铺料的平面定位,平移关节实现撒料高度的控制.对机器人的正、逆运动学进行了解析求解和验证,采用Monte-Carlo法模拟了上甑机器人的工作空间;基于有限元方法对关键部件进行了强度及模态分析.通过物理试验样机的现场测试,表明样机上甑相比于人工上甑的出酒率提高了 10％左右,尾酒度数降低了 5°～7°,有效提高了上甑的效率,验证了设计的可行性.模拟仿真与样机测试结果表明:文中上甑机器人的结构及功能满足设计要求,可为上甑机器人的设计及后续性能优化提供参考.

    上甑机器人结构设计运动学分析工作空间模拟有限元分析

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    基于响应曲面法的轴承密封圈增效设计

    刘向阳杜学芳张帅张占立...
    84-89页
    查看更多>>摘要：为解决轴承密封圈漏脂失效问题,文中建立了密封圈的热-结构耦合有限元模型,分析了高速脂润滑深沟球轴承密封圈的油侧唇角、油侧唇厚、油侧唇圆角半径和过盈量对密封圈密封性能的影响.通过拉丁超立方采样法采样,结合最小二乘法构建系统最大接触压力和最大等效应力的响应曲面,采用多目标遗传算法对密封圈进行增效设计,并加以试验验证.结果表明:在研究的参数范围内,密封圈最大接触压力随油侧唇角的增大先增大后减小,当油侧唇角取值在55°附近时取得最大值,随着油侧唇厚、过盈量的增大而增大,随着油侧唇圆角半径的增大而减小.优化后,密封圈最大接触压力的仿真结果偏离目标+3.98％,满足设计要求;密封圈增效设计后未发生明显漏脂.研究结果为轴承密封圈的增效设计提供了技术支持.

    轴承密封圈接触压力响应曲面法多目标优化

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    一种适于脉动条件的气液分离器的设计与研究

    杨蕊杨贤呈吕超朱宝锦...
    90-96页
    查看更多>>摘要：文中针对在流量脉动条件下,无罩、圆柱状、"柱+锥"状稳涡罩对气液分离器的分离性能及流场特性产生的影响,进行了数值模拟和试验研究,提出了旋流场脉动衰减程度评价指标——脉动衰减率(ηp),其值大小与脉动衰减性能成反比.研究结果显示:在流量脉动条件下,"柱+锥"状稳涡罩对于提高旋流场稳定性的能力最为显著,脉动衰减率为0.010 28,分离效率最高可达95.15％;同时,运用高速摄像技术对两相流场中气核运动及变化形态进行可视化观测,掌握了基于流量脉动条件下,旋流场内气核的运移规律,并将其划分为4个阶段(断续阶段、汇聚阶段、融合阶段、最终阶段),发现"柱+锥"状稳涡罩旋流器的气核向中心轴线聚集趋势显著,形成具有向上运动形态的空气柱,对旋流场内脉动流有明显的抑制作用.

    脉动气液分离稳涡罩效率气液两相流

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    空间折展结构热响应研究现状与展望

    金路曹全宇田大可张飞扬...
    97-107页
    查看更多>>摘要：中国航天正面向世界科技前沿和国家重大战略需求飞速前进,航天事业已成为我国整体发展战略的重要组成部分.近年来,随着航天核心技术的逐渐提升和突破,高精度、大尺度和轻量化的新型空间折展结构逐渐得到广泛应用,然而,其柔性大、刚度小,尤其是受空间极端环境显著影响等问题也备受关注.例如,空间折展结构中的典型应用——空间可展开天线,该新型结构作为航天和国防领域传递与获取信息的核心装备,在轨服役期间受空间热交变环境影响,其形面精度和网面稳定性问题凸显,甚至干扰航天器及其附件在轨工作姿态,从而导致航天器失效.为满足应用需求,文中归纳总结了伸展臂、太阳翼及可展开天线等空间折展结构的热致变形和热致振动等热响应研究进展.基于研究现状,从热-结构耦合情况、非线性因素、新型结构组合、结构连接及热控措施优化等方面展望空间折展结构热响应研究发展趋势,为我国空间折展结构的优化设计和防护方案提供理论依据及应用参考.

    空间折展结构结构热响应热致变形热致振动太阳翼可展开天线

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    基于改进ACO-SOA的低碳物流选址-路径问题研究

    颜克旭朱玉杰彭万超武星宇...
    108-114页
    查看更多>>摘要：乳制品行业是全球温室气体排放量增加的主要行业之一,同时我国又是乳制品消费大国.为了降低乳制品配送中心冷链物流系统总成本和碳排放,响应国家"低碳经济"号召,文中将乳制品配送中心选址问题与路径问题相结合,建立由固定成本、运输成本、制冷成本、货损成本和碳排放成本共同组成的优化模型.此外,设计并运用融合蚁群算法的改进海鸥算法进行求解,在编解码操作中加入个体修复方案,避免在进化过程中因基因序列错乱导致个体基因失效;同时引入3-opt算子,优化局部搜索能力且不会降低程序运行效率.通过MATLAB对算例进行仿真试验,将改进蚁群-海鸥(ACO-SOA)算法与传统海鸥算法、蚁群算法和遗传算法进行对比,结果表明:改进ACO-SOA算法相对于传统算法具有巨大优势,验证了算法的有效性.

    乳制品低碳选址-路径蚁群算法海鸥算法

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    基于全向轮的无人供包装置设计与研究

    阮学云陈迎冬龚莹李佳静...
    115-120页
    查看更多>>摘要：近几年来,快递公司对物流装备技术的依赖日渐增长,自动化分拣等装置在物流企业中迅速普及,但在供包环节无论是半自动化还是自动化作业中仍以人工上包为主,供包效率低、人力成本居高不下.因此,针对物流行业供包环节,设计一款能够实现无人供包的装置具有较大的工程应用价值.在查阅大量资料的基础上,确定方案的可行性并采用SolidWorks软件进行三维建模,针对无人供包装置中的全向轮平台,以单个全向轮模块为研究对象进行分析,建立运动学方程,分析无人供包装置的运动特性.采用SolidWorks motion软件仿真工具对货物在全向轮平台进行运动仿真分析,采用ANSYS Workbench对单个模块进行模态分析,通过对全向轮的各阶模态固有频率分析,避免共振影响.最后,制作出基于全向轮的无人供包装置的试验样机.

    快递分拣运动学方程运动仿真模态分析

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    一种复合驱动并联机构的设计与运动学分析

    吴孟丽吕东洋林玉飞王旭浩...
    121-130页
    查看更多>>摘要：提出了一种新型的5自由度复合驱动并联机构,并对其进行了运动学分析.首先,根据复合驱动并联机构的构型特点,开展了伴随运动分析,推导得到了位置逆解计算公式;其次,通过分析动平台上一组点的线速度分量与驱动速度间的映射,推导出5×5齐次量纲的雅可比矩阵;采用离散法计算机构的可达工作空间,根据灵活度指标,即条件数的倒数在可达工作空间的分布情况,确定了许用工作空间位置;然后,通过分析最大压力角在机构许用工作空间中的分布情况和驱动力与机构末端受力之间的映射关系,完成了并联机构的奇异性分析;最后,基于MATLAB和ADAMS软件进行了运动学仿真验证.所述工作为下一代样机的优化设计提供了理论基础.

    复合驱动并联机构运动学分析奇异性分析

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    基于支持向量机和证据理论的复杂系统可靠性分析方法

    曹亮龚曙光陈国强董丽君...
    131-137页
    查看更多>>摘要：针对复杂系统中存在极限状态方程为隐式情况及参数为认知不确定性的问题,文中提出了一种基于支持向量机和证据理论的高效可靠性分析方法.首先,基于贝叶斯方法和最大熵原理将焦元上的基本概率分配平均分配到焦元中每一个元素以实现证据体精确化;其次,面对多学科系统中极限状态方程为隐式情况,采用支持向量机(SVM)进行显式化处理.在该方法中提出了 SVM训练样本抽取策略,并对SVM通过引入马尔可夫蒙特卡洛模拟法(MCMC)进行改进,使其能适用于多学科系统的隐式极限状态方程小失效概率的求解;最后,通过算例分析,表明该方法的精度和计算效率具有较大优势,相比于MCS,该方法抽样2 000个样本点精度相对误差仅为3.05％,为复杂系统的可靠性分析提供了一定的参考价值.

    支持向量机证据理论马尔可夫蒙特卡洛模拟法复杂系统

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    一种放射性环境下的叉取装置设计

    陈玉涛黄顺利张学舟王海龙...
    138-143页
    查看更多>>摘要：文中基于放射性物料在手套箱与转运通道之间运输方式现状的分析,开展了放射性物料转运装置的技术研究,旨在提高物料转运效率,规避操作人员受辐射伤害.通过分析使用需求确立了研制方向,对装置的结构原理、关键部件受力和性能要求进行了设计,并对关键部件进行了模块化、耐辐照设计,最终确定了装置设计方案.通过首检运行考核试验,重点验证了装置长期运行重复定位精度和连续运行丝杠螺母温升问题.根据试验结果,对装置存在的问题进行了优化整改及验证.该装置的成功研制和验证,为后续工艺过程的自动控制和远程化操作提供了技术支撑.

    叉取装置物料转运极限受力耐辐照设计模块化

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    基于博弈理论组合权重的工业机器人可靠性指标分配研究

    白斌周策曾省忠李林...
    144-152页
    查看更多>>摘要：针对工业机器人可靠性指标分配存在认知不确定性问题,文中提出了一种基于博弈理论组合权重的工业机器人可靠性指标评估方法.该方法考虑有效数据资料不完整和主观影响因素的不确定性,结合犹豫模糊集与灰色关联理论,将工业机器人影响较大的因素进行细化分析,建立了二层影响因素分配数学模型.首先,分析了一层影响因素之间的关联性,避免了由于独立考虑各指标给计算结果带来偏差;在此基础上引入基于离散正态分布的有序加权(OWA)评价法,避免了个别决策者不公正或者评价不准确的主观因素对决策结果造成的负面影响;最后,采用博弈论的组合赋权思想计算出分配的综合权重,进行可靠性分配,为工业机器人的设计及可靠性评估提供参考依据.

    工业机器人可靠性分配多层综合因子分配方法灰色关联OWA博弈理论

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