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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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    刚柔复合软指夹爪的设计与制作

    雷亚雄高宏力郭亮杨恺...
    323-327页
    查看更多>>摘要：针对当前软指夹爪在水平方向抓取物体时侧向形变量大、负载小的缺点,提出了一种在其软指限制层内复合弹性钢片的方案.分别进行了刚柔复合的单指设计与实物制作、二指集成设计与实物制作、微型气压控制器的设计,搭建了一个简单的测试平台,使用三种不同直径的玻璃杯,对两种二指手爪进行了压强-负载实验和负载-倾斜度实验.对照结果显示:提出的这种方案改善了软指夹爪侧向受力情况、减小了抓取时的软指侧向形变角度,并提高了负载能力,取得了良好的效果.

    软体机器人气压驱动刚柔复合机械爪

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    模糊控制法在电缆机器人视觉定位的应用研究

    刘东省周磊郑杰邹茂青...
    328-333页
    查看更多>>摘要：针对电缆移动机器人螺栓拧紧的操作效率,提出基于模糊逻辑的视觉定位控制方法.根据电缆线路的结构特点,提出了螺栓的自主搜索方法,得出机械手的姿态控制参数,以机械手螺栓螺母的相对姿态和倾斜角度为控制变量,设计了二维模糊机器人视觉定位控制器.通过对控制参数的动态调整,可以得到最优位置运动控制参数,并用于机器人的运动控制.将所提出的模糊控制算法用于螺栓定位控制,并与传统PID控制方法进行了性能比较.仿真结果表明该模糊控制算法大幅提高了实时作业机械手的定位精度和作业效率.

    模糊逻辑电缆机器人螺栓拧紧视觉定位控制

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    滑模观测器耦合模糊补偿器的机械手控制研究

    韩训梅刘凯张奔
    334-337,342页
    查看更多>>摘要：机械手具有结构化和非结构化的不确定性因素,这些不确定性因素导致机械手的性能降低.针对机械手的输出反馈跟踪控制问题,这里采用基于高阶滑模观测器和模糊补偿器的控制器实现机械手的有效控制.建立了机械手简化模型,构造了其运动学和动力学方程.引入了传统计算扭矩控制器,在此基础上用高阶滑模观测器从位置测量值重建速度和不确定性,用模糊补偿器补偿不确定性补偿误差,得到基于高阶滑模观测器和模糊补偿器的控制器.采用数学软件MATLAB对机械手系统进行仿真.同时,与传统计算扭矩控制器的计算结果进行对比和分析.仿真结果显示,采用基于高阶滑模观测器和模糊补偿器控制器的机械手的关节跟踪误差以及末端位置误差波动幅度减少50％左右,收敛速度更快,同时跟踪精度也提高了.采用基于高阶滑模观测器和模糊补偿器的控制器可以提高机械手的跟踪性能.

    高阶滑模观测器模糊补偿器机械手控制仿真

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    狭小空间内输电线金具销钉补装机械系统设计

    彭沙沙龚政雄蒋智鹏邹德华...
    338-342页
    查看更多>>摘要：高压输电线路是电能传输的重要通道,高压输电线路上有悬垂线夹、防震锤、引流板等主要线路金具,这些金具主要通过螺栓与金具销进行联接,可以说金具销联接的可靠性直接关系到输电线路的正常稳定运行,而恶劣的自然环境势必会造成输电线路金具销的锈蚀、松动甚至缺失,这些都严重威胁输电线路的安全稳定运行,因此,对输电线路常见金具销的补插和检修作业显得尤为重要.针对上述问题,这里提出了一种以大荷载无人机搭载机器人上线并通过机器人机械臂携带金具销拔插末端工具完成线路典型金具销钉的补插作业任务,设计了无人机-机器人的复合控制系统,通过对机器人机械臂系统的运动学理论建模分析与运动规划、作业空间仿真分析,验证了在输电线路狭小作业空间内所设计末端工具实现金具销拔插的可行性和有效性,相比于人工作业,该系统大大提高了作业效率和作业可靠性,本文的研究对于输电线路智能运维管理具有重要理论意义和实际应用价值.

    狭小空间机器人销钉补装机械构型协同检修作业

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    流体动压润滑条件下的织构表面摩擦磨损特性

    朱春霞杨晓楠常永祥马文博...
    343-346,354页
    查看更多>>摘要：为探究新型人工髋关节假体材料钛合金Ti15Mo7Zr15Ta1.00Si的耐磨性,基于平均雷诺方程建立圆形和椭圆形织构化关节表面流体动压润滑模型,采用有限差分法对模型进行离散化,利用MATLAB软件对其迭代求解,得到织构化关节在计算区域内的压力分布以及表面摩擦系数.利用激光加工技术在钛合金Ti15Mo7Zr15Ta1.00Si制备面覆率和深度一定表面织构,利用摩擦磨损试验机,模拟人体行走环境,在牛血清润滑状态下,进行摩擦磨损试验.结果表明:具备一定参数的织构阵列的钛合金Ti15Mo7Zr15Ta1.00Si人工髋关节假体表面能够达到一定的减摩效果;长轴竖向排布θ=0°椭圆形微凹坑织构减摩效果最佳.

    人工关节表面织构钛合金摩擦磨损流体动压润滑

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    大鼠动态减重训练实验跑台的研制

    李肖甘畅谭家浩蒯波...
    347-354页
    查看更多>>摘要：目前的大鼠减重训练实验跑台多采用弹簧一端固定的减重模式,由于该减重模式下大鼠重心的上下浮动会引起弹簧力的周期性变化,这种周期性变化的冲击力会对大鼠造成二次伤害.因此,本研究提出了一种弹簧两端均可自由伸缩的动态减重模式,保证了减重力在很小的范围内波动,为开展大鼠步行训练实验提供先进的实验平台.首先,利用Solidworks软件进行跑台三维模型的建立,并用ANSYS软件对跑台的主要零件进行静力学分析,验证了跑台结构的稳定性.其次,通过动态减重控制系统的PID控制算法获取大鼠步行训练过程中的减重值并进行弹簧伸长量的实时调节,以减小系统减重值的波动,同时利用跑步机控制系统对跑带进行速度调整和采集.最后,对大鼠进行步行训练实验,验证了该大鼠减重训练实验跑台的有效性.

    动态减重PID控制算法静力学分析步态康复训练

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    基于韧性断裂准则的板材冲压破裂预测

    张恒张晓东赵富强牛志刚...
    355-358,363页
    查看更多>>摘要：为了预测板材冲压是否发生破裂和破裂产生的位置,在万能材料试验机上对SS316L不锈钢板材试样进行单轴拉伸试验,根据体积不变原理得到真实应力应变曲线,并使用Origin拟合曲线得到SS316L不锈钢的各项性能参数.编写了基于Hill'48-Normalized Cockcroft & Latham损伤断裂模型的VUMAT子程序,导入到Abaqus中二次开发.通过杯突仿真与试验,对比得出使用Hill'48-Normalized Cockcroft & Latham损伤断裂模型能够准确地预测板材是否破裂与破裂位置.因此,Hill'48-Normalized Cockcroft & Latham损伤断裂模型可以指导冲压工艺的设计,并对实际冲压中的破裂预测有较大的帮助.

    Hill'48-NormalizedCockcroft&Latham损伤断裂模型板材冲压VUMAT子程序有限元仿真SS316L

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    复杂环境中改进RRT算法的路径规划研究

    葛超王北辰姚征刘刚...
    359-363页
    查看更多>>摘要：针对传统快速搜索随机树(RRT)算法在复杂环境中路径规划存在冗余节点过多以及规划成功率低等问题.本文提出一种基于入口检测策略以及启发式动态圆采样策略相结合的改进RRT路径规划算法ED-RRT.首先,该算法提出范围寻找策略,在存在复杂环境中快速寻找到可以通行路径.同时采用启发式策略,优化随机点的选取,加快有效规划速度,减少冗余分支的产生.其次,该算法引入贪婪算法来优化路径,解决冗余点过多的问题.仿真实验表明,本文所提算法相对于传统RRT算法和bias-RRT算法,在迭代时间、迭代次数、路径长度、路径规划等方面有着明显的优势.

    路径规划快速搜索随机树入口寻找策略启发式策略

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    马蹄足截骨方案的生物力学数值计算及评估

    于天翔海几哲杨清炜王丽红...
    364-367,373页
    查看更多>>摘要：背景:僵硬性马蹄的畸形情况十分复杂,使用CT影像等常见的临床诊断手段无法精确地描述足部畸形情况,很难依据其畸形的特点制定截骨方案.目的:根据僵硬性马蹄足患者CT数据,创建三维僵硬性马蹄内翻足有限元模型,对患者截骨进行数值模拟并分析术后的跖骨应力状况、跖骨下方深层软组织的高应力区和内侧足弓的位移,为截骨方案的选择提供依据.方法:利用志愿者足部的CT断层扫描数据对双足进行拟向重构得到结构完整的、几何高相似度的有限元模型,对胫骨根骨角分别为0°、外翻3°、外翻5°三种截骨方案进行数值模拟,使用上述生物力学特性量化评估术后效果.结果与结论:当截骨方案中胫骨根骨角度由0°增加到5°时,应力集中同足承载重心逐渐由第4、5跖骨向第2跖骨转移,更符合正常足的受力情况,在外翻5°时骨组织应力分布及软组织应力集中情况最佳;但内侧足弓位移先增大后减小,在3°达到时最大值4.2mm,考虑减少患者病痛、增强治疗效果外翻5°为最佳截骨方案.

    马蹄足逆向工程生物力学有限元分析

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    改进多目标模糊粒子群的经编机优化调度研究

    潘子茜郗欣甫李硕季诚昌...
    368-373页
    查看更多>>摘要：经编车间的生产调度存在大规模、非线性、强耦合等复杂特性,属于NP-Hard(Non-Deterministic Polynomial Hard)问题.将其类化为无关并行机问题(Unrelated Parallel Machine Scheduling Problem,UPMSP),以最小化最大完成时间(Makespan)和最小提前/延迟惩罚成本为优化目标,提出一种改进的多目标模糊粒子群算法(f-MOPSO).依据经编车间的实际订单情况,针对性设计了粒子的编码和解码,并且对算法的初始化、粒子飞行的惯性权重、粒子群多样性三个方面进行优化.通过工厂实测数据进行分析,证明了其在经编车间调度问题上的有效性,解决了实际生产中的降本增效需求.

    经编车间调度优化模糊粒子群多目标无关并行机

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