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期刊信息/Journal information
机械设计与研究
机械设计与研究

邹慧君

双月刊

1006-2343

jofmdr@126.com;jsyy@chinajournal.net.cn

021-62932023

200030

上海市华山路1954号（上海交通大学内）

机械设计与研究/Journal Machine Design & ResearchCSCD北大核心CSTPCD
查看更多>>本刊为机械类期刊，集学术性、技术性于一体。本刊宗旨是提高学术水平，密切联系生产，立足实际应用。稿源丰富，录用稿件水平较高。编委会由国内外著名的专家、教授组成，有较大的影响和权威性。本刊由邮局公开发行，订户遍及国内外。全国中文核心期刊，中国科技论文统计源期刊，美国工程索引（EI）收录期刊。
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    基于动态设计域的结构基频拓扑优化方法

    赵强威王冲王强龙左同星...
    1-6页
    查看更多>>摘要：在基于变密度法的传统结构基频拓扑优化中,会遇到局部模态的现象.根据实体材料阈值提取实体材料区域,有限元分析被限制在实体材料中进行,避免了局部模态的出现.利用图形学的膨胀算子扩展出实体材料的虚拟边界,并利用滤波器将实体材料的敏度延拓至虚拟边界,根据敏度实现被移除材料的重现.动态设计域由实体材料和虚拟边界构成,并在迭代过程中根据背景网格信息动态重构设计域和有限元模型.此外,对于优化过程中可能出现的孤岛和非流形点等不稳定结构,通过火烧法识别并将其从实体材料中删除,进而稳定优化过程.所提方法被集成到COMSOL软件中,并通过几个数值算例,证明了所提方法的有效性.结果表明,所提方法能够有效的避免局部模态问题,获得稳定的收敛解.

    拓扑优化基频局部模态实体材料动态设计域

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    2PRU-PRUPc并联机构的动力学分析

    马慧欣许添旗叶凡叶培涛...
    7-11页
    查看更多>>摘要：针对一种空间3自由度并联机构(2PRU-PRUPc),基于拉格朗日方程法建立其动力学模型,进而对该并联机构进行动力学分析.首先,对该机构的结构组成进行了详细地阐述;其次,基于螺旋理论分析了该机构的自由度,确定了动平台的运动规律为两转一移;然后,基于变换矩阵对机构进行运动学分析,建立其约束方程;进一步,基于拉格朗日方程法对机构的动能和势能进行了分析,结合约束方程,进一步建立了该并联机构的动力学模型;最后,运用Maple软件对并联机构的动力学进行计算,绘制了广义驱动力的变化曲线,并将计算结果与ADAMS虚拟样机仿真结果进行对比分析,验证了所建动力学模型的正确性.

    并联机构螺旋理论运动学拉格朗日方程动力学

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    基于位移控制法的被动恒力夹持机构非线性有限元求解

    梁展沛苗玉彬
    12-17页
    查看更多>>摘要：无需驱动控制的被动式恒力夹持机构对果蔬的无损采摘具有重要意义.恒力夹持机构设计困难,采用拓扑优化方法可以降低设计盲目性.而此类设计依托非线性有限元分析.考虑机构大变形引入的几何非线性,以及采用超弹性材料而引入的材料非线性,建立了二维网格模型以及受位移载荷输入的平衡迭代方程,并给出了针对此类问题的位移控制法求解方法,并与基于微分方程求解的类比算法进行比较.计算表明本算法流程对此类位移输入的非线性问题求解具有较高的效率和精确性,并可为后续的恒力夹持机构的拓扑优化设计提供数值计算基础.

    恒力机构非线性有限元分析超弹性材料位移控制法

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    基于NMPC和Q学习的多隔振单元并联系统控制研究

    张磊廖仁杰张龙苏家昌...
    18-24,30页
    查看更多>>摘要：在工程中,大型设备和精密仪器在运行时,产生的振动通常会对周围环境造成影响;因此,研究抑制振动的隔振系统及控制方法具有重要意义.为了扩大隔振范围以隔振大型物体,设计了具有多个电磁隔振单元的并联电磁隔振系统,并提出了 一种融合Q学习的非线性模型预测控制(Nonlinear Model Predictive Con-trol,NMPC)方法实时调控该多隔振单元系统,以提高系统的隔振性能.基于电磁力、线圈电流和电磁铁间距三者的非线性关系建立了并联电磁隔振系统的动力学方程及状态方程,在此基础上设计了 NMPC控制器.其中,利用Q学习方法确定了预测范围,从而避免计算量过大或预测模型不准确的问题;同时,Q学习方法能够优化NMPC方法的目标函数中的权重矩阵V和R.仿真和实验结果表明,在所提出的融合Q学习的NMPC方法控制下的多隔振单元并联系统在外界扰动下,振动幅度显著减小,系统平稳性大大提高.

    非线性模型预测控制方法Q学习主动控制隔振参数优化

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    装配成功率可控、面向成本优化的尺寸链容差设计

    杨宇龙韩彪洪巾钧杨洪...
    25-30页
    查看更多>>摘要：采用蒙特卡罗法求解、遗传算法优化来进行尺寸链容差设计,设计目标是在装配成功率真实可控的前提条件下尽量优化机械加工的成本.通过深入分析,装配成功率经成本优化后会极限接近合格线,这样会导致两个问题:(1)经重复多次采样,装配成功率的值分布在及格线上下,其中大量不合格;(2)遗传算法每代最优个体无法长久保存,导致优化效率低下.文中采用二次采样蒙特卡罗法将装配成功率的采样波动纳入考虑,有效解决了上述两个问题,得到的结果更符合设计目标的要求.

    容差设计遗传算法蒙特卡罗法尺寸链装配成本优化

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    基于正多面体的点面等效耦合机构设计方法与分析

    曹亚柯田东明刘凯赵娟...
    31-36,43页
    查看更多>>摘要：以正多面体的五种结构特征为依据,以正多面体为基础,提出点面等效耦合机构的设计方法.首先,通过研究空间正多面体的结构特点,选择动、定平台及择优选择对称轴;定义了 一类耦合顶点和二类耦合顶点,通过将一类耦合顶点和二类耦合顶点顺次连接在一起,从而形成各种耦合支链.其次,设计几何元素的替换构件,根据替代原则,一类耦合顶点和二类耦合顶点可以用正多边形替代构件代替,而耦合框架中的每条棱边则可以用二副杆代替.正多边形替代构件和二副杆替代构件之间通过使用转动副(R副)连接,且R副的两端轴线相互平行,从而构成耦合机构基础模型.另外,判断综合出的耦合机构的可动性.最后,将一类耦合顶点和二类耦合顶点的替代构件从正多面体扩展到非正多面体,从而设计出拟二十面体耦合机构并对其动平台进行了运动轨迹分析.

    正多面体点面等效耦合机构机构设计轨迹分析

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    基于IWAO-SVDD的工业机器人异常检测研究

    何成刚朱润智向珍琳汪晓鑫...
    37-43页
    查看更多>>摘要：针对工业机器人运行数据的非平稳性与信号特征提取困难等问题,提出了一种基于集合经验模态分解与离散小波分解、连续均方误差结合的信号去噪方法,再对去噪信号进行时域特征提取,并使用改进鲸鱼优化算法(IWOA)优化支持向量数据描述(SVDD)参数与特征,形成多目标优化异常检测算法.首先对高维度数据进行集合经验模态分解,根据连续均方误差寻找到纯净模态分量与含噪音模态的临界点,使用离散小波对噪音模态去噪进行信号重构后再提取时域特征.然后利用改进鲸鱼优化算法(IWOA)对多模态特征与SVDD核参数进行寻优,进而构建异常检测模型.利用该模型对工业机器人运行中的反馈电流,反馈力矩等信号进行异常检测.结果表明该模型能有效的判断出工业机器人的异常情况,精确度能达到97％-99％,相较其他方法精确度能提升4％-5％.

    工业机器人特征提取异常检测IWOASVDD

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    二维码定位和惯性导航融合的机器人定位技术

    王景举孟彩茹赵义鹏孟欣佳...
    44-48,55页
    查看更多>>摘要：床椅一体化机器人研究中,传统的多传感器融合定位算法无法有效处理时变噪声而导致定位精度较低.据此基于QR二维码和IMU惯导融合定位进行研究,提出一种自适应模糊推理无迹卡尔曼滤波算法,可实时调节无迹卡尔曼滤波的噪声,以实现床椅模块的精准定位.通过模拟传感器数据仿真,并进行机器人小车实验验证.结果表明:在传感器定位误差较大的情况下,该算法仍能得到最优的定位结果,相较与传统无迹卡尔曼滤波算法,均方误差减少了 38.94％,最大误差减少了 21.6％.

    多传感器融合二维码定位无迹卡尔曼滤波模糊推理系统

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    泊车机器人气动悬架与举升系统设计与仿真分析

    廖忠骏韦宝琛岳义张栋...
    49-55页
    查看更多>>摘要：针对超低底盘的抱轮式泊车机器人无悬架系统和无举升机构的问题,设计了气动悬架与气动举升机构,将气动悬架与气动举升机构通过车架连接构成联动系统,使该联动系统具有安装高度低、能自适应不同负载工况和改变举升高度的优点.为提高泊车机器人搬运过程中的平稳性和安全性,建立了气动悬架与气动举升机构联动系统的动力学模型,并设计了车身高度自适应模糊PID控制策略,通过仿真实验结果表明,自适应模糊PID控制策略对负载垂向加速度的改善相较于被动控制达到了 40.21％,对气动悬架动位移和负载动位移的改善分别达到了 23.28％、14.22％,增强了气动悬架与气动举升机构联动系统对负载的缓冲效果,提高了负载的平稳性和安全性;验证了自适应模糊PID控制策略对该气动悬架与气动举升机构联动系统的有效性.

    泊车机器人气动悬架气动举升囊式空气弹簧自适应模糊PID控制

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    基于空间RCSCR机构的仿生扑翼驱动机构设计与分析

    张瑞坤何畏曾小义
    56-60页
    查看更多>>摘要：为了提高扑翼飞行器的飞行性能,以鹰为仿生设计对象,基于空间RCSCR摆杆机构,设计了一种新型仿鹰扑翼驱动机构.首先,通过对鹰的结构和飞行姿态进行仿生学研究,对仿鹰扑翼飞行器的驱动机构进行了仿生设计.然后通过运动学分析,建立了扑翼飞行器RCSCR驱动机构的运动学模型.最后利用ADAMS仿真软件对扑翼驱动机构进行运动学仿真分析,对其理论分析进行验证.结果表明:所设计的空间RCSCR扑翼驱动机构输出运动与鹰的翅翼相同,能够同时实现扑动-扭转-折叠运动,其中扑动幅度为-38.66°～40.05°;扭转幅度为-14.9°～15.05°;折叠角为42.21°～77.32°;并且输出的"8"字型轨迹与鹰的翼尖运动轨迹相同,具有良好的气动性能.

    扑翼飞行器RCSCR运动学分析ADAMS

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