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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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    基于语义拓扑结构的井下无人机自主飞行路径规划方法

    颜玮杉陈敏程煌坤梁庆华...
    61-66,73页
    查看更多>>摘要：针对现有无人机室内探索路径规划方法存在的耗时过长的问题,结合井下环境特征,提出了一种基于语义拓扑结构的无人机飞行路径自主探索方法.该方法分为局部路径规划和全局路径规划两个层次.局部规划中,通过地面滤波和Delaunay三角剖分处理环境点云,获取安全性高的局部路径和识别交叉路口.在全局规划中,以路口为节点,通道为边,构建树形拓扑图,并通过深度优先算法实现重规划,确保对所有通道的高效探索.通过基于真实环境的仿真验证,结果显示该算法能够安全地在井下环境中完成探索,并显著缩短单次路径规划时间.

    井下环境自主探索路径规划

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    变压装顺序下空间站太阳电池翼多约束装夹内力预测与分析

    周玉顾彬韩维光杨天豪...
    67-73页
    查看更多>>摘要：多约束下预紧力控制对空间站太阳电池翼折叠压装后长期存放以及发射、在轨展开具有十分重要的意义,柔性电池翼多层复合结构装夹时受多约束压紧变形与装夹顺序的耦合影响,约束机构预紧力难以预测,压装工艺缺乏理论指导.针对柔性电池翼多层结构多约束紧固装夹问题,建立考虑紧固结构交互刚度相互作用的多约束耦合预紧力预测模型,研究不同拧紧顺序下电池翼多约束预紧力的演化规律,分析多约束紧固载荷下各连接位置预紧力相互影响机制.结果表明,加载顺序会影响预紧力变化历程与最终预紧效果,预紧力变化方向和约束所处连接件弯曲挠度的具体区域有关.利用预紧力预测刚度矩阵,能对残余预紧力进行有效预测,设计满足预紧力需求的加载参数,指导实际装夹流程,为空间站太阳电池翼收纳箱夹装工艺提供参考.

    柔性电池翼多约束紧固顺序弹性相互作用预紧力

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    基于PCA和自适应神经模糊网络的风电机组执行器主动容错控制

    黄海峰唐红雨何智明
    74-80,88页
    查看更多>>摘要：风电机组执行器的发电机转矩失效会导致系统无法工作在最大功率跟踪点,严重时甚至会引发机组停机,最终造成严重的经济损失和复杂的维修工作.为此,提出一种基于PCA和自适应神经模糊检测的风电机组执行器主动容错控制策略,以确保执行器故障时的高效运行.首先对风电发电机组进行建模,然后引入Luenberger观测器来估计执行器的转矩值,借助主动抗扰控制来抵消转矩执行器故障的影响.在诊断过程中使用PCA和自适应神经模糊算法来检测和分析执行器转矩测量值和观测值之间的差异,进而实现执行器故障的精确诊断.最后搭建实验样机平台对所提方案进行验证,实验结果表明所提PCA和自适应神经模糊检测算法可以实现整体95.2％的执行器故障诊断n准确率,n并在执行时故障发生时及时实现故障隔离.

    风电机组执行器故障主成分分析自适应神经模糊检测主动抗扰控制主动容错控制

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    双模式水下航行器波浪能发电的模型预测控制

    陈显志冯永君郑崇伟陈卫星...
    81-88页
    查看更多>>摘要：双模式水下航行器在捕能发电模式下的工作原理与振荡双浮子式波能装置相同,为了提高航行器的波浪能发电功率,必须采取有效的控制策略.模型预测控制能有效提高传统波能装置的输出功率,但通常将PTO系统等效简化为对波能装置的作用力,并以PTO力作为控制量,优化系统的机械功率输出.针对双模式水下航行器的结构和功能特点,提出以航行器本体推进器为执行机构的模型预测控制方法,对双浮子的运动状态进行调节,进而实现装置发电功率最大化.为验证控制方法的有效性,建立了双浮子从波浪捕能到电能输出的状态空间模型,在Simulink中搭建了模型预测控制器仿真模型,分别求解了随机波浪激励下有无模型预测控制的装置电功率输出,并对比了模型预测控制提高的能量输出和执行机构的能量消耗.结果表明,提出的模型预测控制方法有效提升了装置的电能输出,平均发电功率增幅可达38.4％.

    双模式水下航行器波浪能发电状态空间模型模型预测控制

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    基于磁驱动的合页接触式摩擦纳米发电机

    韩念春曹凯肖纵纵柳军...
    89-97,103页
    查看更多>>摘要：基于接触起电和静电感应的耦合原理,本文创新性地设计并制作了一种利用磁场驱动的合页接触式摩擦纳米发电机(MDH-TENG),实现了对合页开合过程产生电荷的直接提取.通过深入的理论分析和有限元模拟,搭建了实验平台并得出以下发现:MDH-TENG的输出电压与电极尺寸大小和接触压力成正比,与电极厚度成反比;MDH-TENG输出的电能经整流电路处理后,可实现对电容的快速充电,仅需89 s即可将47 pF的电容充至4.4 V.经过电压衰减电路处理后,MDH-TENG的输出电压可供单片机采集,结合滤波算法与定时器功能,可实现风速的准确测量.该设计为能量收集和自驱动传感领域开辟了新的可能性,展示了其在智能传感时代的巨大潜力.

    摩擦纳米发电机合页结构微风能收集风速传感器

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    基于动态离散元的机头卸载效率提升方法

    张鑫媛杨欢王波苏乐...
    98-103页
    查看更多>>摘要：针对当前大负载工况下交叉侧卸式刮板输送机卸载过程中拉回煤、效率低、能耗大等问题,本文综合考虑煤流速度、煤流质量及结构磨损等因素,基于动态离散元方法,提出了适用于大负载工况的卸载机头部件线性结构最优匹配策略.研究了交叉侧卸式刮板输送机煤流运动机理,分析了卸载机头犁煤板弯板、底板和s活动中板的多结构组合优化方案,搭建了大负载物料特征信息数据库,提出了动态离散元的刮板输送机卸煤效率分析模型.试验结果表明:在同一卸载口监控位置与体积状态下,弯板曲率半径R、入煤角α及底板关键设计坐标点配合关系的优化设计,可有效提升卸载口物料流动平均速度;所提出的卸载机头部件结构最优匹配策略有效提升卸载效率9.4％,对刮板输送机机头卸载效率提升设计具有重要指导意义.

    侧卸式刮板输送机离散元卸煤效率最优匹配

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    基于深度学习的商用车前轴结构拓扑优化应用

    张东东张乐迪李亮亮姬晨阳...
    104-110页
    查看更多>>摘要：汽车轻量化是促进节能减排最重要的手段之一.前轴作为商用车的簧下零部件,轻量化设计的节能减排效果尤为明显,对提升整车的市场竞争力具有重要意义.以商用车前轴为对象,利用深度学习技术进行拓扑优化,实现轻量化设计.首先,确定前轴轻量化设计目标,并借助Optistruct平台进行拓扑优化可行性分析;然后,基于Unet网络,构建适用于多工况输入的Res-CB-Unet卷积神经网络;接着,考虑前轴载荷、尺寸变化,以静力学分析结果构建网络输入数据集,以对应的拓扑构型构建标签数据集;最后,采用Adam算法训练得到用于预测前轴拓扑构型的网络模型.算例模型评估结果表明,提出的方法能够快速有效地生成前轴的拓扑构型,可获得比传统拓扑结果更优的构型,计算效率显著提升.该方法可为汽车典型结构的快速轻量化设计提供技术支持和实施路径.

    前轴轻量化设计深度学习拓扑优化Res-CB-Unet网络

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    伺服机械压力机主传动机构多目标优化设计研究

    马敏海吕涛
    111-116页
    查看更多>>摘要：伺服机械压力机主传动机构决定了其工作性能的优劣,本文针对企业某型号伺服机械压力机曲柄三角肘杆机构的各项参数要求,提出了一种设计方法.首先,在通过运动学对曲柄三角肘杆机构进行解析环节中使用了复数矢量法;其次,根据设计变量和约束条件在MATLAB(Matrix Laboratory)中求解传动机构基础尺寸.然后,确定设计变量、约束条件及目标函数.最后,采用层次分析法(Analytic Hierarchy Process)确定线性加权和法的权重系数并通过惩罚函数法以及遗传算法的融合,对最终目标函数进行计算.通过研究证明,对比经常应用的权重系数来说,通过AHP法,对权重系数进行优化后,在公称压力行程中,曲柄三角肘杆机构的滑块速度降低了 6.3％,行程速比系数提高了 19.8％,传动机构的高度降低了 1.3％.

    伺服机械压力机多目标优化设计复数矢量法层次分析法遗传算法

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    桥式起重机吊装过程电能消耗分析及实验研究

    沈舒杰戚其松王静张宇乐...
    117-122,129页
    查看更多>>摘要：针对在复杂服役因素影响下的起重机电能消耗难以客观量化的问题,基于能量转化的原理及电能耗散的特征开展理论研究,推导出了电机效率与电机负载率之间的关系式.在上述研究的基础上,分别针对起重机的大、小车运行机构以及起升机构在服役过程中的能耗组成进行了理论分析,推导出了在不同工况下各机构的能耗评价公式,并通过实验验证了各机构能耗量化计算公式的准确性;最后对起重机在固定路径下多机构运动的综合能耗进行了研究,理论结果与实验数据的一致性证明了文中所提方法的准确性.文中研究结果将为起重机能耗评价提供新的客观量化方法、为起重机结构设计和运行模式提供指导方向.

    起重机能耗评价多机构运动

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    噪声干扰下的轨道车辆信息估计方法研究

    孙效杰代晨曦陶强许聪...
    123-129页
    查看更多>>摘要：准确、可靠的车辆状态信息和线路信息是轨道车辆主动控制系统的关键输入信号,也是轨道车辆故障检测的重要技术手段之一.针对轨道车辆主动控制所需信息获取这一问题,基于噪声扰动下的独立车轮车辆,研究其车辆状态和未知输入估计的新方法.首先,为排除测量噪声扰动的影响,重新构造系统测量输出,设计新型降维观测器.其次,基于上一步估计的状态信息,对未知输入进行重构,完成未知输入即线路曲率的估计.然后,在MATLAB/SIMULINK中搭建轨道车辆模型,并通过在信号中添加噪声扰动来进一步模拟实际信号.最后,通过不同噪声类型、等级下的车辆状态估计结果与实际状态进行对比,完成估计方法的仿真验证.研究结果表明:在可测/随机噪声的干扰下,该估计方法能够较好地估计车辆状态信息和线路曲率信息;相较于其它信息估计技术,该方法仅需测量左右车轮转速,所需传感器数量少且基本已覆盖安装,对轨道车辆的主动控制有一定的价值.

    轨道车辆状态估计降维观测器噪声干扰线路曲率

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