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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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    林地多功能作业车臂架升降机构铰点优化

    高龙邓旻涯李科军张明月...
    79-88页
    查看更多>>摘要：为提高林地多功能作业车升降臂系统的起升稳定性,文中采用响应面法对双平行四边形升降机构连杆铰点位置进行优化设计.采用动力学仿真软件Simcenter 3D建立升降臂起升工况的动力学模型,以铰点二维坐标为试验因素,升降臂在起升过程中的上下连杆转角差ITAE值、起升油缸油压和活塞杆伸缩量变化率的响应规律三者的熵权重评价模型得分为响应值,采用Box-Behnken Design(BBD)设计响应面试验进行建模,最后使用遗传算法对模型进行参数优化.优化试验结果表明:优化后的臂架上下连杆机构转角差ITAE减小32.2％,起升油缸伸缩量变化率减小1.2％,但起升油缸油压仅增大了 0.5％,提高了臂架垂直升降直线度和起升运动平顺性,为后续作业车臂架机构优化提供参考.

    变幅平顺性铰点位置响应面试验设计ITAE

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    基于VWM-GRA的新型Fuzzy-FMEA复杂装备风险评估方法

    程永波刘晓张巧可万良琪...
    89-98页
    查看更多>>摘要：失效模式和影响分析(Failure Mode and Effect Analysis,FMEA)是一种识别和预防复杂装备潜在故障模式的风险评估方法,然而,现有FMEA方法采用等权重和精确数表征不确定情形下的风险因素评估信息,导致风险优先数(Risk Priority Number,RPN)难以准确评估复杂装备故障模式的风险优先级.针对这一难题,文中提出了 一种基于变权方法-灰色关联分析(Variable Weight Method-Grey Relation Analysis,VWM-GRA)的新型 Fuzzy-FMEA 复杂装备风险评估方法.在风险因素权重分配方面,在模糊熵值法的基础上,考虑风险评估信息对风险因素权重的影响,构建风险因素变权综合模型以动态调整风险因素权重值,据此确定风险因素的客观变权重;在风险优先数排序方面,在模糊语言变量表征风险因素评估信息的基础上,考虑风险因素评估信息不确定性量化对故障模式排序精度的影响,构建故障模式模糊灰色关联分析模型,以获取评估信息数据序列间的相对关联度,据此评估故障模式的风险优先级.最后,通过航空发动机主轴轴承的故障模式风险实例,分析验证文中方法的有效性.案例分析表明:该方法能够有效解决不确定情形下准确评估复杂装备故障模式风险优先级的难题.

    失效模式和影响分析变权综合模型模糊灰色关联分析风险评估

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    基于往复弯曲的焊点可靠性测试装置设计

    张怀权黄春跃廖帅冬龚锦锋...
    99-105页
    查看更多>>摘要：针对因机械外力造成微电子器件焊点连接缺陷导致整个焊点失效,进而影响电子产品正常工作的现象,文中设计了一款基于往复弯曲的焊点可靠性测试装置,用于元器件焊点机械性能的可靠性测试.首先,根据测试装置功能设计了装置机械结构,并采用SolidWorks软件建立三维模型,验证了设计方案的可行性;其次,通过分析装置传动结构的运动学方程,从运动学上验证了传动机构设计结构的合理性;最后,采用ADAMS软件建立传动结构动力学模型进行仿真,从动力学上验证了传动机构的合理性,采用ANSYS软件建立夹持、施压机构模型对印制线路板进行静弯曲仿真,验证了弧形夹持机构和弧形施压机构的合理性.

    微电子器件焊点失效机械性能可靠性测试

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    废气涡轮增压器压气机流场特性分析

    刘克铭李弘焘李国威袁鑫...
    106-113页
    查看更多>>摘要：为提高某废气涡轮增压器工作性能,文中对压气机流场特性进行理论与试验研究,通过Fluent软件对不同工况下压气机的性能参数进行仿真,得到流体的压强、流速和温度云图,通过增压器性能试验测试压气机流量、效率及压比,并对压气机进行结构优化.结果表明:仿真结果与试验结果相对误差小于5％,结构优化后的压气机叶轮对流力的利用率提高32.8％,流场压力极值增大5.83％,蜗壳割舌部位压力集中减弱,蜗壳背部最大流速降低2.89％,最高温度提高20.06％,为增压器压气机结构的进一步优化提供依据.

    增压器压气机流场特性结构优化

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    基于DEM-FEM耦合的环锤式破碎机反击板可靠性分析

    杨硕闫军刘志勇
    114-120页
    查看更多>>摘要：由于环锤式破碎机破碎物料的过程是一个极其复杂多变的过程,且与反击板所受的碰撞力是不连续、无规则的,因此,无法使用公式推导或使用单一软件对反击板受力进行计算,为了能够更好地确定破碎机破碎过程中反击板的载荷大小、分布和寿命,文中提出了 一种基于离散元(DEM)和有限元(FEM)耦合计算的环锤式破碎机反击板可靠性分析方法,通过EDEM建立环锤式破碎机破碎物料仿真过程,并提取出破碎过程中反击板的载荷分布,与ANSYS Workbench建立耦合计算通道,计算得到在正常工作参数下反击板的受力大小和位置,在此基础上采用nCode Design Life疲劳分析软件对反击板进行寿命分析,得到反击板的受力云图和损伤云图,研究转子转速、反击板倾角、转子与筛板距离等不同因素下对反击板可靠性的影响,结果表明:转子转速为1 000r/min时反击板的最大受力值为247.9 MPa、反击板角度为60°时应力最大值为206.48 MPa、转子与筛板距离为530 mm时受力最大值为268.37 MPa.

    DEM-FEM耦合仿真反击板可靠性

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    倾覆力耦合的大兆瓦风机主轴-齿轮箱法兰结构疲劳寿命研究

    宁可王奇陈纪光王建梅...
    121-127页
    查看更多>>摘要：大兆瓦风机主轴-齿轮箱法兰连接受倾覆力及其他交变载荷的作用,极易产生疲劳破坏.文中建立了考虑倾覆力耦合作用的法兰连接有限元数值模型,分析了特定工况下法兰连接各部件应力场分布规律;通过GH-Bladed获得主轴实际转矩变化数据,根据雨流计数法计算得到了主轴和螺栓多种工况下载荷-时间历程曲线,基于Brown-Miller准则并结合材料的S-N曲线,使用FE-SAFE给出了不同预紧力条件下主轴和螺栓的疲劳寿命,疲劳分析结果表明:随着预紧力的减小,主轴的疲劳寿命大于螺栓的,螺栓在风机运行过程中更容易发生疲劳破坏.基于VDI2230规范,结合法兰界面涂层增摩工艺,得到了法兰界面摩擦因数、螺栓预紧力与法兰结构疲劳寿命的理论模型.该研究对于大兆瓦风机主轴-齿轮箱法兰连接结构设计和疲劳寿命提升具有一定的指导意义.

    风电法兰有限元模型疲劳寿命分析摩擦因数高强度螺栓

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    基于权重比的风力机底座优化设计

    舒杰傅晓锦
    128-135页
    查看更多>>摘要：风力发电机底座是风力机的重要组成部分,不仅要承受轮毂、齿轮箱及发电机的质量,在工作中还时刻受到复杂工况下产生的动态载荷,因此,在底座的拓扑优化设计时,必须考虑多个工况下的优化结果,不同工况权重比的分配,往往是建立更加合理拓扑结构的关键.针对这个问题,文中首先采用基于变密度法与折衷规划法建立底座刚度拓扑优化综合目标函数,然后通过构建径向基函数代理模型,结合多岛遗传算法找寻不同极限工况下的最佳权重因子,按照各个工况的最佳权重对底座进行拓扑优化设计.针对拓扑优化后底座局部应力过大的问题,对其进行形状优化,最后对优化后的底座验证分析.试验结果表明:优化后的底座质量大大减小,刚度得到提升,局部应力集中问题得到改善,满足加工要求,为风力机底座的设计提供了参考.

    折衷规划法多目标函数径向基函数多岛遗传算法拓扑优化形状优化

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    高强度安全型柱塞式氮气弹簧优化设计与仿真

    蒋权
    136-142页
    查看更多>>摘要：为解决氮气弹簧缸筒由于损伤破坏导致的安全隐患问题,文中采用有限元仿真方法找到了与实际损伤一致的关键隐患点,并优化设计出一种新的高强度安全型柱塞式氮气弹簧结构.仿真结果表明:仿真可有效地反映出安全问题关键所在;优化后的氮气弹簧结构与原结构相比,柱塞杆上最大应力从501.36 MPa减小至183 MPa,大大提高了柱塞杆结构强度;新结构中端盖应力最大,且柱塞杆的两级凸台具有应力差,可在危机时实现卸压保护和多级防脱功能;该新结构满足实际工作要求,并具有较高的强度及更好的安全性.

    安全型高强度氮气弹簧优化设计仿真分析

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    1Cr17Ni9Ti/Q235复合板矫直过程数值模拟与压下参数分析

    孟贺李秋鹤付颖廖桂兵...
    143-149页
    查看更多>>摘要：双金属复合板会受到材料间产生不同程度的热残余应力的影响,导致板型缺陷,需要进行矫直.为了研究不同压下倾角参数对复合板矫直效果的影响,文中采用数值模拟方法研究了在0.43°,0.33°和0.23°这3种不同压下倾角矫直方案下,1Cr17Ni9Ti/Q235复合钢板矫直过程中各方向的应力极值情况,以及矫直后的复合板纵向残余应力分布、平直度及等效塑性应变情况.结果表明:在矫直过程中复合板的纵向应力极值最大且其差值也是最大;在压下倾角1,2,3矫直方案下,复合板的平直度值分别为0.19％,0.30％及0.23％;在3种不同压下倾角矫直方案下,对1Cr17Ni9Ti/Q235复合钢板进行现场矫直试验,得到的复合板平直度结果与数值模拟结果几乎一致.在3种压下倾角矫直方案下1Cr17Ni9Ti/Q235复合钢板等效塑性应变值分别为0.14,0.23及0.17.可见压下倾角的大小影响复合板矫直后的平直度,压下倾角方案1的复合板的矫直效果最好.

    复合板矫直数值模拟压下倾角残余应力

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    小蚕饲育切桑机结构设计与性能分析

    常青青陈坚陈益辉程国栋...
    150-155页
    查看更多>>摘要：针对小蚕饲养过程中桑叶切割效率低下问题,文中设计了一种集自动切割、自动清理等功能于一体的自动切桑机.文中采用SolidWorks建立了切桑机的模型,介绍了传动系统、切割机构和清理机构等主要结构的设计,并从桑叶切割大小、桑叶切割质量和桑叶切割效率3个方面对切桑机的性能进行分析,提出了一种通过控制刀具转速切割不同规格大小桑叶的方法,得出了切割1 cm×2 cm,1.5 cm×2 cm和2 cm×2 cm三种规格大小的桑叶所需的刀具转速、相对速度和切割效率,最高切割效率可达624 kg/h.

    小蚕桑叶切割刀具自动清理

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