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期刊信息/Journal information
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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    抗蛇行减振器服役退化特性对高速动车组动力学性能的影响

    重光霄池茂儒罗赟代亮成...
    1-7页
    查看更多>>摘要：为研究抗蛇行减振器服役退化特性对高速动车组动力学的影响,文中分别测试了不同服役状态下的抗蛇行减振器的服役特性,并研究了该减振器在服役过程中性能退化演变规律;在SIMPACK软件中建立了高速动车组动力学模型,并基于实测退化数据分析对高速动车组动力学的影响.结果表明:不同服役周期下的抗蛇行减振器静态示功图基本无异样,服役后的减振器相比新造状态下的阻尼力均出现大幅度减小,退化率最高可达17.85％;对于动态特性而言,幅值1 mm工况下的抗蛇行减振器动刚度相比新造状态下的最高刚度下降22.06％,动态阻尼最高减小23.71％;抗蛇行减振器的性能退化对车辆稳定性影响显著,临界速度相对新造状态下的最大退化率约为12.33％.随着服役周期的增加,车辆横向平稳性及大半径曲线工况下的曲线安全性指标均有所变差,但小半径工况下曲线通过性略有改善.

    抗蛇行减振器服役特性车辆动力学性能演变规律

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    含移动副及关节偏置的冗余机器人逆解方法

    车航李露张磊杨旭...
    8-15页
    查看更多>>摘要：对于智慧农业采摘机器人来说,具有腕部偏置的传统6自由度协作机器人难以处理藤蔓类植物大高度的操作空间.针对这一问题,文中在其基座底部增加一个移动关节构成一个冗余自由度机器人,采用改进的D-H法建立其正运动学模型,针对其逆运动学问题,提出了一种含移动副及关节偏置的冗余机器人逆解算法.基于蒙特卡洛法分析该机器人近似工作空间,并结合几何投影法求解出冗余参数的限位区间和初始值,采用代数法和优化冗余参数的方法,建立机器人末端位姿与其各关节变量之间的映射关系.为了验证该逆解算法的有效性,设计了离散点误差仿真试验和笛卡尔空间连续轨迹跟踪仿真试验,结果表明:采用该逆解算法的离散点绝对位置误差不超过7×10-13 mm,轨迹跟踪中的运动参数光滑连续,满足实际需求,这对于需要额外增加移动轴的应用领域具有一定的参考价值.

    移动副关节偏置冗余机器人逆运动学

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    旋挖钻机钻杆振动特性研究

    康辉梅李志兵胡帆高婧...
    16-20页
    查看更多>>摘要：为了研究旋挖钻机进行岩石钻进时钻杆的受迫振动情况,采用LS-DYNA软件求解了钻杆的三向动载荷,在ANSYS软件中进行了 4节杆全伸出时钻杆的受迫振动分析,并对仿真分析结果进行了试验验证.结果表明:岩石钻进时,旋挖钻机钻杆所受三向动载荷中的轴向动载荷最大,且呈周期性变化;钻杆振动以横向振动为主,长期的振动使得钻杆加压接触面磨损,导致钻杆因受力状况恶化而损坏.根据分析结果,提出了钻杆结构设计建议.

    旋挖钻机钻杆振动特性LS-DYNAANSYS

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    基于MATLAB的导向轮结构参数优化设计

    王鸿鼎秦甘霖刘洪王强强...
    21-26页
    查看更多>>摘要：基于TVR型双轮缘单轮导向系统,研究以质量轻为目标的导向轮在直线和曲线两种工况下均满足强度要求的最优结构.以导向轮的质量轻为优化目标建立目标函数,以其强度及刚度充足作为约束条件来建立数学模型.在MATLAB软件中编写代码并采用SQP和Interior Point算法对所建立的数学模型进行求解.将不同寻优算法得到的导向轮结构参数建立有限元分析模型,并在有限元分析软件Workbench中进行所述工况下的静力学仿真.结果表明,应用In-terior Point求解得到的优化参数的导向轮刚度及强度均满足要求,验证了所选取的结构优化参数对导向轮的结构优化是有效的,达到了导向轮轻量化的设计要求.

    导向轮结构优化寻优算法MATLABWorkbench

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    面向浮游平台的柔索机械臂设计及运动特性分析

    宋厚毅赵志刚苏程李涛...
    27-33页
    查看更多>>摘要：为克服传统刚性机械臂自重过大而减小了其负载自重比和降低了灵活性等问题,提出一种柔索驱动串并联机械臂,在绘图软件SolidWorks中进行零件的绘制及总体装配,并简述了该机械臂的组成及工作方式.针对此机械臂建立世界坐标系和随体坐标系,采用D-H法对机械臂进行运动学分析,而后采用空间矢量封闭法完成机械臂并联关节的驱动空间到关节空间映射的推导,建立机械臂整体的运动学模型.以此为基础,利用仿真软件对机械臂工作空间进行仿真,结果证明了工作空间的准确性,为后续机械臂的工程应用和相关优化奠定理论基础.

    串并联机械臂柔索驱动运动学工作空间

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    基于EDEM的固态有机肥运施机装撒肥装置的设计与仿真分析

    宋阳王泽河弋景刚
    34-40页
    查看更多>>摘要：针对固态有机肥装撒肥过程主要靠人工完成,存在机械化程度低、劳动强度大、效率低且施肥不均匀等问题,极大地限制了设施农业机械的发展,特别是设施蔬菜产业链过程中有机肥装撒肥环节,其中有机肥的施用时间较短,而肥料所需要的装载和运输时间较长.为提高工作效率,文中在固态有机肥运施机的基础上,设计了一种装肥、运肥及撒肥一体式的装撒肥装置,并采用离散元法对其过程进行仿真分析.采用SolidWorks软件建立好三维模型后,导入到EDEM软件进行仿真,为获得装置的最佳抛撒参数,以撒肥均匀性为响应,以装置的前进速度、螺旋转速和螺旋叶片个数为因素,采用Design-Expert软件设计试验,根据Box-Behnken试验结果建立并优化响应值与各因素间的2阶回归模型,得到各个参数的最佳组合:装置移动速度为0.2 m/s、螺旋抛撒转速为202 r/min、螺旋叶片数为4片,为固态有机肥运施机的结构设计与优化提供参考.

    设施农业机械装撒肥装置离散元仿真试验设计参数优化

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    带限位隔振系统的主共振响应及隔振性能研究

    刘海超闫明金映丽孙自强...
    41-47页
    查看更多>>摘要：针对舰船设备带限位隔振系统中普遍存在的非线性特性,文中建立包含分段线性刚度和分段线性阻尼的限位隔振系统数学模型,采用平均法对主共振响应进行解析求解,推导出系统力传递率方程,综合分析了限位器各参数对系统幅频特性和隔振性能的影响规律,通过扫频试验进行验证.结果表明:限位器阻尼对系统振动性能具有积极意义,大阻尼限位有效减小了幅频响应峰值,降低了力传递率,减小甚至避免了跳跃和滞后现象的产生;对于任意一组系统参数都存在一个最优刚度比,使得相对位移幅值最小、隔振性能最好,同时保证了跳跃区间相对较小;适当增大限位间隙可以减小跳跃区间,进一步改善系统的振动性能.

    非线性振动主共振响应力传递率跳跃与滞后扫频试验

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    V形TBM小曲线转弯半径适应性研究

    王小永邓立营杜立杰全永威...
    48-57页
    查看更多>>摘要：针对V形TBM在小曲线转弯掘进过程中存在操作困难、掘进精度低等问题,文中对V形TBM主机结构机理及运动学进行研究.以某抽水蓄能电站排水通道工程为依托,首先通过建立V形TBM转弯调向模型,分析了影响V形TBM最小转弯半径大小的因素;其次,对φ3 530 mm的V形TBM主机进行改进设计,并基于蒙特卡洛法求解了两种推进系统下刀盘的可达工作空间;最后,通过ADAMS软件分析了 TBM在直线掘进工况和小曲线转弯掘进工况下,刀盘与推进油缸之间的位移和速度变化关系.研究结果表明:当TBM直径相同时,6-SPS推进系统刀盘中心点的工作空间小于8-SPS推进系统的;6-SPS推进系统在直线段的掘进效率更高;8-SPS推进系统更适合复杂多变的小曲线转弯工况掘进.

    V形TBM小转弯半径推进系统工作空间ADAMS分析

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    基于拓扑优化的多栖无人飞行器机身结构轻量化设计

    姚正康龚鹏姬书得
    58-65页
    查看更多>>摘要：文中以设计的一款多栖无人飞行器的机身受力框架结构为研究对象,在ANSYS软件中分析该机身在3种典型工况下的静态特性.根据分析结果对其结构中起主要支撑作用的上下支撑结构进行静态特性分析和预应力模态分析,得到其前6阶固有频率及对应振型.基于优化准则法采用拉格朗日函数推导出优化的数学模型,并以SIMP为插值模型对其进行了拓扑优化.通过静、动态特性的分析对比,优化后的上下支撑结构最大应力处的应力值分别降低了2.04％和2.51％,总质量减小了 19.2％,且优化后结构的固有频率高于优化前的固有频率,在工作中不会发生共振现象,该方法对多栖无人飞行器机身结构轻量化设计具有重要指导意义.

    多栖飞行器上下支撑结构模态分析拓扑优化轻量化

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    考虑突发状况下预期调配的多能工配置问题

    任慧王东宇
    66-74页
    查看更多>>摘要：单元分散的Seru生产系统易遭遇多能工短缺的突发状况,为了尽快恢复受损单元的运营能力,需从正常单元调配多能工.针对这种情况,文中研究了考虑未来突发状况下预期调配的多能工初始配置问题.根据初始分配人数和短缺人数,制定预期调配准则,构建以运营效率和预期调配成本为目标的多能工优化配置模型,设计改进的非支配遗传算法(NSGA-Ⅱ)获得Pareto解集.以某个大型电动汽车企业在6个城市构建生产基地为例,确定不同等级多能工的分配决策,验证了文中模型和算法的有效性,并对多能工短缺事件概率进行灵敏度分析.结果表明:多能工短缺事件概率对预期调配成本影响显著,极端追求预期调配成本最低的方案会导致部分多能工闲置,应根据实际情况合理地设定运营效率的下界约束.

    多能工配置运营效率预期调配准则改进的非支配遗传算法

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