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期刊信息/Journal information
机械设计与制造
机械设计与制造

张义民

月刊

1001-3997

mdm1963@163.com

024-86899120

110032

沈阳市北陵大街56号

机械设计与制造/Journal Machinery Design & Manufacture北大核心CSTPCD
查看更多>> 本刊为月刊，1963年创刊，中文核心期刊，中国期刊方阵双效期刊，中国科技核心期刊，国内外公开发行。期刊为大16开国际版本，彩色塑封封面，每期发行量万余册，读者人数超百万。几十年来多次受到国家机械部、中国机械工程学会、新闻出版局、科委等主管部门的表奖，是我国机械行业最有影响的专业刊物之一。
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    挖掘机时间最优与脉动最优轨迹规划

    孙志毅刘松王银李虹...
    304-307,313页
    查看更多>>摘要：为了在提高挖掘机工作效率的同时减小各个关节的振动,提出了一种使挖掘机关节运行时间和关节脉动达到某种综合最优的轨迹规划方法,在同时考虑挖掘机动臂、斗杆、铲斗的运动学约束以及动作时间约束条件的前提下,采用五次非均匀B样条曲线对离散序列点进行插值,然后运用自适应粒子群优化算法(ASPO)对目标函数进行优化求解得到一条动作时间较短且脉动连续关节轨迹,最后对优化后得到的关节轨迹进行仿真实验,结果表明,该方法最终可以得到比较理想的运动轨迹,从而验证了该方法的有效性.

    挖掘机轨迹规划非均匀B样条曲线自适应粒子群

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    考虑Miner线性累计损伤的卷绕头疲劳寿命预测

    张曦刘金涛王基月范锐冰...
    308-313页
    查看更多>>摘要：纺织机卷绕头长期振动会产生零件损伤,这种振动损伤会形成线性积累,当前方法对卷绕头的疲劳损伤以固定阈值为主,未考虑损伤积累问题,所以难以准确预测卷绕头的疲劳寿命.因此提出基于Miner线性累计损伤的纺织机卷绕头疲劳寿命预测方法.分析纺织卷绕头的主要结构,并从轴段单元、刚性盘、机匣、支承部件四方面出发,构建卷绕头整体的动力学方程.构建振动方程明确卷绕头的振动受力,结合Miner线性累计损伤理论,构建高速卷绕头的疲劳寿命预测函数,完成纺织机卷绕头疲劳寿命的预测.实验结果表明:这种估计方法的疲劳强度损失值与实际值更为接近,振动位移分析结果更加精准,且疲劳寿命预测误差降低,平均误差仅为1.475%.

    Miner线性累计损伤纺织机卷绕头疲劳寿命预测轴段单元动力学方程

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    基于傅里叶变换的振动切削刀具振幅测量方法

    于保军胡锋郝兆鹏贾志远...
    314-317,326页
    查看更多>>摘要：振动切削在当今时代的制造业越来越普遍,而振动切削的关键参数刀具振幅又因能量损失而无法避免,为了能保证良好的切削效果,需要知道实际切削过程中的刀具振幅.目前普遍使用激光测振仪测量振动切削的刀具振幅,但设备较为昂贵.为了实现对振动切削刀具振幅经济有效的测量,提出了一种利用加速度传感器测量振动切削刀具振幅的测量方法.利用加速度传感器获得刀具振动方向的加速度,通过傅里叶变换和频域二次积分以及傅里叶反变换,将加速度信号积分为振幅信号.根据实验结果可知,本测量系统的测量误差低于0.8%.

    振动切削加速度传感器傅里叶反变换频域二次积分振幅测量

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    基于镜面反射算法的机械产品结构稳健优化设计

    戚其松徐航董青辛运胜...
    318-326页
    查看更多>>摘要：为提高机械产品的质量和可靠性,降低制造成本,以箱形截面的悬臂结构为研究对象,采用智能优化领域中的最新研究成果-镜面反射算法,综合结构优化设计和稳健设计两种先进的结构分析方法,对悬臂梁结构进行稳健优化设计研究.在对机械产品结构进行轻量化研究的前提下,探究实际环境中某些具有非确定设计特征的参数的影响,保证设计目标不会因设计变量的微小变化而产生较大波动,提高产品的稳健性.在结构优化模型中引入灵敏度指标的概念,构建能够同时满足结构轻量化和稳健性的多目标优化问题.考虑环境及制造条件的影响,将设计变量参数离散化,采用MATLAB编写专用优化程序对悬臂梁结构进行稳健优化分析,数值算例的计算结果表明,镜面反射算法适合于求解结构稳健优化设计问题,镜面反射算法是一种方便、实用的结构设计工具,这里的研究为金属结构的设计提供了新思路.

    镜面反射算法结构优化稳健优化多目标

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    ANSYS和ADAMS在菌落挑取机器人结构设计中的运用

    李体仁周小琦杨文林黄超...
    327-331页
    查看更多>>摘要：针对现有菌落挑取机器人挑取速度低、集成自动化程度低、挑针重复利用率低等问题,设计出一种多针同时操作的转盘式挑取机器人.首先,为保证主要受力部件(气缸安装版与转盘)的应力、应变在误差范围内,运用有限元分析软件ANSYS Workbench分别对其校核了Z轴定位精度和平面定位精度,由静力学分析结果确定其强度可靠且精度满足设计要求,准确挑取;其次,为保证菌落挑取过程平稳,利用仿真软件ADAMS对菌落分度挑选机构(弧面分度凸轮)进行动力学分析,研究分度挑选机构的动态特性及其运动规律,发现各运动参数的仿真结果与理论相吻合,保证新型机器人在挑取过程中可以避免冲击和振动的发生.该结果表明:挑取机构的强度、刚度及运动的平稳性均满足要求,有效验证了设计的合理性.

    菌落挑取机器人挑取机构有限元分析动力学仿真

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    排球机器人机械臂关节空间轨迹自适应跟踪

    夏铁牛刘锋李亚卫
    332-336,341页
    查看更多>>摘要：为了解决现有排球机器人机械臂关节空间轨迹跟踪过程中,跟踪耗时较高、受干扰影响大、跟踪误差大的问题,提出一种排球机器人机械臂关节空间轨迹自适应跟踪方法.D-H法构建排球机器人坐标系,建立排球机器人机械臂的动力学方程,获取机械臂关节之间的关系;通过牛顿下山法求解运动学逆解集,求解最短路径跟踪过程,通过样条插值函数对排球机械臂运动轨迹展开分段跟踪,利用三次样条插值建立转角函数,确定多跟踪段区间中多个节点的约束条件,实现机械臂关节空间轨迹的自适应跟踪.实验结果表明:跟踪时间始终不超过在2s,在10N/m的力矩干扰下轨迹曲线偏移较小,仅用时18s即可回归到稳定跟踪状态,对多节点跟踪的误差为(+15～-25)cm,并且在1s内就可以修正跟踪误差,跟踪效果较好.

    排球机器人机械臂运动轨迹自适应跟踪动力学方程

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    多机器人协同路径的时域协作-势场A*规划

    吴静莉
    337-341页
    查看更多>>摘要：为了减小多机器人协同工作路径长度并提高路径平滑度,提出了基于时域协作-势场A*算法的多机器人协同规划方法.建立了机器人工作环境的栅格模型,分析了传统A*算法辅助信息不充分的问题.为了充分利用环境中的障碍物和目标点位置等先验信息,基于势场法将障碍物和目标点信息引入到A*算法辅助信息中,提出了基于势场A*算法的单机器人路径规划方法.使用三维时空图代替二维平面图,可以有效判断出多机器人碰撞问题,并根据碰撞类型制定了避撞策略.经验证,势场A*算法规划的路径长度和平滑度均优于传统A*算法、文献[11]蚁群算法;在多机器人协同路径规划中,在规划出各机器人最优路径基础上,可以有效解决机器人之间的碰撞问题.实验结果验证了时域协作-势场A*算法在多机器人协同路径规划中的有效性和优越性.

    多机器人协同规划时域协作势场A*算法三维时空图

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    移动机器人导航路径的异构串行蚁群算法规划

    蒋泽艳郭林炀廖军周正平...
    342-346页
    查看更多>>摘要：为了减少机器人工作路径长度和拐点数量,提出了基于异构串行蚁群算法的路径规划方法.介绍并改进了栅格模型的投影、膨化和编码过程;以减少工作路径长度和拐点数量为目标,建立了机器人导航路径的优化模型.分析了标准蚁群算法原理,依据起点和目标点位置的先验知识,引入了信息素非均匀初始化方法;在概率公式中添加了角度启发因子;并在蚁群中加入具有全局通视能力的蚂蚁,提出了异构蚂蚁串行策略.在(10×10)和(20×20)规模栅格中,将异构串行蚁群算法用于机器人路径规划,与标准蚁群算法和文献[12]超强启发算法相比,异构串行蚁群算法规划路径长度最短,且拐点数量远小于另外两种算法.仿真结果表明异构串行蚁群算法在机器人路径规划中具有优越性.

    移动机器人路径规划栅格模型异构串行蚁群角度启发因子

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    机械臂环境三维重建与避障算法研究

    陈新度徐学高萌孔德良...
    347-352,358页
    查看更多>>摘要：为了解决机器人在未知环境中的避障规划难题,提出了一种基于视觉的三维重建与避障规划方法.通过深度相机(RealSense D435i)与机械臂组成手眼系统,首先,根据目标物体与ArUco码的相对关系,通过相机获取的ArUco标记上的特征点坐标,求解出目标物姿态;然后,改进三维重建方法,通过融合机械臂工具末端位姿和多帧点云数据,对环境进行较高精度的三维重建,作为后续规划的障碍空间;最后,应用了快速扩展随机树(RRT)的改进算法进行机械臂的避障运动规划.研究搭建了仿真及控制平台,来进行验证.实验表明:环境三维建模的精度维持在8mm以内,避障成功率为96.5%,平均规划时间为1.2s,验证了方法的可行性.

    工业机器人视觉定位三维重建避障规划ROS

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    工业机器人六自由度装配序列规划下避障研究

    李林峻李坤全王旭辉刘洋...
    353-358页
    查看更多>>摘要：由于六自由度机器人在装配序列规划中存在顶角叶片重力矩差难以保证、叶片重力矩分布不够均衡的问题,以至于避障过程中出现碰撞.为此,提出工业机器人六自由度装配序列规划下避障研究.通过分析六自由度机器人装配序列中,顶角叶片重力矩差和叶片重力矩分布产生的干涉关系,将装配平稳性、方向调整次数及更换装配工具的频次作为约束条件,设置干涉关系矩阵和适应度函数,以判断装配序列方案是否达到最佳;在装配方案达到最佳后,通过离散化萤火虫算法获取六自由度机器人装配序列最优解;根据该结果检测六自由度机器人碰撞结果,并采用优化随机树节点扩展控制及扩展能力检测的改进快速搜索随机树算法(Rapidly-exploring Random Tree,RRT*)来对所得装配序列进行调整修正,实现工业机器人六自由度装配序列规划下避障研究.实验结果证明:该方法可获取装配效率高、成本小的六自由度机器人装配序列;可以快速规划出最佳六自由度机器人避障路径,有效地避开障碍物,且精度较高、误差较小、实用性较强.

    顶角重力矩差装配序列六自由度工业机器人智能避障萤火虫算法RRT*算法

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