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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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    串并联惯容器-航空发动机转子系统碰摩动力学特性分析

    王彩凤李宇刘博张迎春...
    69-81页
    查看更多>>摘要：为抑制转子系统碰摩,文中提出了采用惯容器吸振方式来抑制碰摩,以提高转子系统的稳定性.首先,基于达朗贝尔原理建立了串/并联惯容器-转子碰摩故障耦合系统动力学运动方程,而后采用4阶Runge-Kutta法对方程进行数值求解,分析了串/并联惯容器-航空发动机转子系统的碰摩振动特性.结果表明:转子系统附加串联和并联惯容器后其振幅均明显的减小,减幅约为50％;转子系统附加串联惯容器后会出现拍振现象,且拍振强度随着惯容系数和飞轮偏心距的增大而降低;转子系统附加并联惯容器后碰摩故障消失,且无拍振现象出现;惯容系数是影响转子系统动力学特性的敏感参数之一.该研究结果为航空发动机转子系统减振提供了一种行之有效的方法.

    航空发动机惯容器振动抑制转子动力学数值分析

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    基于Patran/Nastran的某卫星主承力结构优化设计

    徐欣刘江田宗军施思寒...
    82-88页
    查看更多>>摘要：针对某卫星主体结构采用传统尺寸设计方法后无法满足运载承载刚度要求的问题,文中采用Patran/Nastran的Optimization模块,以结构刚度为设计约束,以整星总质量为目标函数,对卫星主体结构进行了尺寸优化设计,优化后的主结构通过有限元分析与试验验证.结果表明:经优化后卫星总质量为169.4 kg,与优化前质量几乎一致,但优化后主结构1阶固有频率较优化前提高了 30％,达到了 59.87 Hz,与理论分析值57.03 Hz基本吻合,满足运载承载刚度不小于55 Hz的要求;优化后主结构成功通过2.5倍鉴定级的超载载荷考核,达到了预期设计值;卫星已顺利通过地面静力试验、整星系统级振动试验和主动段发射飞行验证,具备高刚度和高强度的结构承载能力.文中的工程经验可为同类型小卫星结构优化设计提供参考.

    卫星结构尺寸优化有限元分析试验验证

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    基于NSGA-Ⅱ的锂电池液冷扁管结构设计与热性能优化研究

    范伟军沈建陈涛汪雅丽...
    89-95页
    查看更多>>摘要：文中提出了一种锂电池模组蛇形液冷扁管空间并行交叉液冷结构,对液冷结构参数进行了优化.以电池最高温度和最大温差为优化目标,以液冷扁管高度为优化变量,采用拉丁超立方法(Latin Hypercube Sampling,LHS)对优化变量建立80组参数化组合样本,以CFD瞬态数值仿真计算,结合Kriging代理模型与NSGA-Ⅱ(Non-dominated Sorting Ge-netic Algorithm Ⅱ)多目标遗传算法对液冷结构参数进行寻优求解,并进一步研究了冷却液入口速度对液冷结构散热性能的影响.结果显示:相对单层蛇形液冷扁管结构,蛇形液冷扁管空间并行交叉结构有更好的冷却性能,在冷却液入口流速为0.02 m/s时,电池1C放电工况下最高温度和最大温差分别下降3.2％和19.3％,电池2C放电工况下最高温度和最大温差分别下降6.4％和18.3％;在冷却液入口流速降低时,蛇形液冷扁管空间并行交叉结构的散热性优势更明显.

    液冷扁管结构CFD瞬态仿真拉丁超立方法Kriging模型NSGA-Ⅱ热性能

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    基于EEMD和LSTM的轴承故障识别模型

    黄聪周军晖董晋明
    96-102页
    查看更多>>摘要：滚动轴承作为列车走行部的核心组成部分,其工作状态直接决定着整个列车的安全性.车辆轴承的异常振动信号多为非平稳非线性信号,针对传统时频分析方法对该类信号处理的局限性,文中提出了 一种基于集合经验模态分解(EEMD)和长短期记忆神经网络(LSTM)的故障识别模型.针对传统HHT中经验模态分解EMD的模态混叠等问题,提出了采用一种改进的集合经验模态分解方法(EEMD),有效地分解原始振动数据,并通过相关系数法剔除趋势项分量,从而更好地识别轴承故障,并有效地预测轴承的故障情况.通过小波阈值法对高频含噪分量去噪,对去噪后的高频分量和低频信息分量进行加权重构,采用Hilbert-Huang变换来优化处理流程,计算出时间-瞬时频率-瞬时能量之间的相互关系.将Hilbert谱输入至长短期记忆神经网络(LSTM)中提取特征,判断车辆轴承的故障模式.文中试验结果表明:该模型可有效实现对轨道车辆轴承振动的特征提取,并对其故障形式给出高置信度的诊断.

    车辆轴承故障诊断经验模态分解希尔伯特-黄变换长短期记忆网络小波阈值降噪

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    新型无磁手动患者转移车的创新设计与试验研究

    桑凌峰王洪波邬静密龚钰之...
    103-107页
    查看更多>>摘要：针对核磁共振室(MRI)患者搬移难、搬移设备环境约束多的问题,文中设计了一款新型的无磁手动患者转移装置.首先,基于患者搬移过程,提出了单层单模块开式带转移工作原理,建立了相应离合机构的实现方法,分析出患者转移车的运动原理;其次,对转移模型的运动结构进行了设计,通过在转移带传动链和移动面板传动链分别增加一级齿轮传动,解决了移动面板-转移带的线速度匹配问题和医护人员的操作力问题;最后,研制了物理样机,进行了性能测试、负载能力测试及环境测试,结果表明:转移车的带载能力为113 kg,能够在核磁共振室正常工作,且转移功能满足医护和患者需求.

    患者转移车转移模型离合机构链传动齿轮传动

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    基于残差BP神经网络的机器人目标定位

    苏克闫人滏谢文宇崔倩雯...
    108-114页
    查看更多>>摘要：为解决深度信息未知条件下的单目视觉机器人目标定位问题,文中基于相机的成像模型,提出一种基于三残差神经网络的三维坐标自解耦目标定位方法.首先,将YOLOv5s进行轻量化改进,实现目标的初步定位;然后,使用OpenCV提取目标的尺寸特征;接下来,根据相机的成像模型,将目标的尺寸特征与相机成像模型相融合,推导世界坐标系与像素坐标系和尺寸特征的函数关系;最后,采用残差网络避免梯度消失的优势,使用3个残差BP神经网络映射坐标转换函数,减小单个神经网络的工作量,获取目标的三维坐标信息.试验结果表明:该方法定位最大相对误差为0.747％.

    目标定位图像处理深度学习BP神经网络

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    意象驱动的产品造型智能设计方法

    苏建宁鱼宝银李雄张志鹏...
    115-120页
    查看更多>>摘要：为更准确地挖掘用户情感偏好,采用人工智能技术辅助设计满足需求的产品方案,提出一种意象驱动的产品造型智能设计方法.对产品在线评论数据进行筛选,应用词频-逆文件频率技术(Term Frequency-Inverse Document Fre-quence,TF-IDF)提取描述产品造型的代表性感性意象词汇,经聚类分析后获得目标意象,并结合语义差分量表获得样本意象评价值;采用GoogLeNet卷积神经网络构建意象回归模型,预测其余样本评分,获得意象评价数据;针对不同意象进行样本构成元素解构,依据重要度排序设置训练提示词;最后通过微调稳定扩散模型(Stable Diffusion XL,SDXL),构建低秩适应(Low-Rank Adaption,LoRA)意象造型生成模型.以吹风机为例实现目标感性意象的创新设计方案生成,验证了方法的可行性与合理性,可有效指导产品的创新设计.

    产品造型感性意象智能设计词频-逆文件频率技术GoogLeNetLoRA

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    直觉交互流:复杂人机协同任务分配认知环路

    徐江缪绮阳黄子沅孙凌云...
    121-126页
    查看更多>>摘要：人工智能技术的快速发展,催生从人机交互(Human-Machine Interaction,HMI)到人机协同(Human-Machine Collaboration,HMC)的根本性转变.在人机协同的框架下,核心目标即充分发挥人类智慧和机器智能的互补优势,以实现任务执行的最大化效率.从哲学及神经科学视角探讨人类与机器在智能表现上的根本差异,定义人机交互中人类的两种典型行为模式:基于技能的直觉行为与基于知识的智性行为.结合人类的直觉优势与机器类人智能优势,定义交互流的概念,并据此构建复杂人机任务分配认知环路模型.通过神经生理学试验,测量并比较专家与新手在特定任务执行时的脑电图(Electroencephalograph,EEG)活动,总结人机交互过程中人类行为模式及对应神经模式差异,初步验证所构建模型合理性.

    人机协同任务分配交互流脑电具身认知

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    数控机床操作面板的界面布局设计研究

    刘琳李哲林夏琴香
    127-133页
    查看更多>>摘要：为优化数控机床操作面板布局设计,结合客观测量和主观评估,探讨8个基础功能区位置布局对操作面板可用性的影响.统计102种操作面板上8个基础功能区的位置信息,运用K-Means聚类算法获得4种操作面板布局方式;为评估4种布局方式的可用性,开展可用性测试,采集人机交互过程中的任务绩效、眼动数据和主观评价数据,并对评价指标完成单因素方差分析;最后采用层次分析法确定评价指标权重,加权计算4种布局方式的得分,对比分析8个基础功能区位置布局的差异.结果表明:高频功能区集中置于操作面板右侧,优于左侧;急停键置于操作面板左下方,优于左上方;基础功能区横跨操作面板上两个及以上分区的可用性较差.研究结果为提升操作面板界面布局设计的可用性提供了参考.

    人机交互界面设计眼动追踪可用性测试数控机床操作面板K-Means聚类

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    产品概念设计结构优化的裁剪组件确定方法

    白仲航毕珈宁李嘉李林洋...
    134-139页
    查看更多>>摘要：在现有优化概念方案中,裁剪方法的确定组件环节存在欠缺,提出以理想度优化为目标的裁剪组件确定方法.根据概念方案确定产品完成主要功能的流程,采用可拓表达构建功能事元.通过拓展分析进行潜在问题分析,将关键潜在问题的相关组件作为待裁剪组件.通过模糊故障模式影响分析(Failure Mode and Effects Analysis,FMEA)计算负面功能值,基于CRITIC权重法确定影响因素的权重值,计算待裁剪组件的优先权,提出产品概念设计结构优化的裁剪流程.对温室穴盘苗移栽机进行优化,验证此方法的可行性.研究结果表明:改进的裁剪方法可在概念设计阶段优化产品结构,提高方案理想度.

    概念设计裁剪组件确定可拓工具模糊FMEA

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