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    2010年, 第26卷, 第04期 刊出日期:2020-07-26 上一期   
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    论文
    变形搭接网络技术用于机械运动方案的创新设计
    梁庆华;邹慧君;莫锦秋;
    2010 (04):  7-11.  DOI: 10.13952/j.cnki.jofmdr.a2467
    摘要 ( 160 )  
    设计不仅是计算,更重要的是构思,是创新。但最终创新必须具备一定的可计算性,才能成为一种方法,为广大设计者所应用。论文从可计算性角度对计算机辅助创新设计方法研究现状进行综合分析,并从可计算性和系统创新两个角度分析了机械产品概念设计过程建模方法,深入研究一种能够在系统层次实现机械运动系统创新的设计模型-基于变形搭接网络技术的行为结构建模方法。该模型不仅可以表达功能、行为、结构层次的分层次映射结构模型,而且可以描述功能关系、行为关系以及结构关系;同时网络图的可计算特性使得模型具有很好的可计算性,为在行为结构层次进行机构系统计算机辅助创新提供了新的思路;应用实例验证了模型的有效性,并给出了有待解决的若干关键技术。
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    一般复矩阵特征根和特征矢量求解及运用
    王磊;董文俊;
    2010 (04):  12-14.  DOI: 10.13952/j.cnki.jofmdr.a2457
    摘要 ( 477 )  
    颤振方程在频率内的求解方法是通过状态方程中实矩阵的特征根和特征矢量求解来完成的。通过直接求解颤振方程中的复矩阵来计算颤振频率和颤振速度的,同时详细推导了一般复矩阵的特征根和特征矢量的计算过程。最后利用复矩阵求解特征根和特征矢量的原理,用P-K法解决了颤振方程中颤振问题。
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    基于切片法的管道重构算法及其应用
    孙亮;赵翠莲;施晓磊;荣坚;张艳茹;
    2010 (04):  15-18.  DOI: 10.13952/j.cnki.jofmdr.a2482
    摘要 ( 269 )  
    针对激光扫描测量中广泛存在的各种管道点云数据,提出了一种基于迭代的切片方向优化算法及根据管线方向变化自动寻找新种子点与对应切片的算法,以此获取决定管道结构的特征参数—截面轮廓线半径及中心线点列,并利用CAD软件重构出管路模型。论文还针对管径突变处的数据处理及重构算法进行了研究。论文提出的主要算法分别在理想数据与实测管路数据上进行了验证,达到了预期的效果。
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    模拟退火实参数遗传算法及其工程应用
    阮国靖;
    2010 (04):  19-20+24.  DOI: 10.13952/j.cnki.jofmdr.a2485
    摘要 ( 390 )  
    由于继承性的问题,遗传算法在编码和解码中会花费大量的计算时间;另外,由于缺乏"爬山能力",遗传算法很容易早及局部收敛。提出了一种新的自适应模拟退火遗传算法,具有遗传算法和模拟退火的优点,同时自适应机制的引入,保证了解的质量并提高了收敛速度。将这种方法应用于螺旋弹簧约束优化设计问题中,结果表明,尽管群体规模较小,但在处理复杂问题时,这种混合算法的全局搜索能力和收敛速度显著提高。
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    基于响应面法的主轴系统热特性有限元模型参数修正
    吴佳燕;李郝林;
    2010 (04):  21-24.  DOI: 10.13952/j.cnki.jofmdr.a2486
    摘要 ( 241 )  
    提出了一种运用响应面法建立数控机床主轴系统有限元热特性分析的近似模型的数值方法,并结合实验数据,将主轴系统热特性温度误差与热载荷参数之间的隐性关系用显示函数近似表达出来,代替原有的有限元模型,并在此基础上对有限元模型进行优化修正,提高原有限元模型的准确度。对数控平面磨床主轴系统有限元模型修正的结果表明:基于近似模型的主轴系统有限元模型的热载荷修正方法可以减少有限元分析的计算误差,提高有限元模型修正的效率,热特性分析有限元模型修正结果具有可接受的精度。
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    弹性耦合对大挠度柔性梁变形影响的分析
    高文杰;
    2010 (04):  25-27.  DOI: 10.13952/j.cnki.jofmdr.a2465
    摘要 ( 337 )  
    考虑了梁纵向、横向和侧向三个方向的位移耦合项,利用Green-Lagrange应变张量建立了梁在大挠度、大转动、小应变条件下的应变-位移关系,并根据Hamilton原理得到了梁运动的有限元方程,研究了静力情况下弹性耦合对柔性梁横向、侧向位移及扭转角的影响。数值结果表明:弹性耦合作用使柔性梁的横向位移变大,侧向位移变小并产生扭转角位移;有限元计算结果与实验数据有很好的一致性;较主曲率变换方法计算结果更为准确。
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    复杂物体快速干涉计算八叉树结构模型生成法
    赵凤强;徐毅;李广强;
    2010 (04):  28-30.  DOI: 10.13952/j.cnki.jofmdr.a2481
    摘要 ( 310 )  
    在基于CAD(如Pro/E)系统卫星舱布局优化设计过程中需解决快速干涉计算问题。常用的干涉计算方法为八叉树法,但是在Pro/E系统中的数据结构为未知(商家保密),当被检测的复杂物体无法用常规数学模型描述时,则无法直接应用八叉树干涉算法。为此利用Pro/E全参数化的特点和所提供的二次开发接口,给出了基于Pro/E实体模型的八叉树结构模型生成的方法,以便在该系统下使用八叉树法实现不同给定精度下的快速干涉计算。经算例验证表明,该方法达到了预期模板,为基于CAD系统的卫星舱布局优化设计提供了有力的技术支持。
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    不完全信息条件下产品方案评价方法
    薄瑞峰;李瑞琴;
    2010 (04):  31-33+37.  DOI: 10.13952/j.cnki.jofmdr.a2487
    摘要 ( 170 )  
    针对指标权重和指标值信息都不完全的方案评价问题,提出了一种基于二次规划的方案决策方法。首先将机械产品方案的评价问题描述为不完全信息条件下的多目标决策问题,然后在对决策矩阵规范化处理的基础上,将不完全指标权重和指标值信息用线性关系式表示并将其视为未知变量构建二次规划模型,经求解得到指标权重和指标值,进而可计算出方案的评价值,选出最优方案。介绍了该方法的基本原理和步骤,最后通过一个机械产品的评价实例证明了方法的实用性和有效性。与其他方法比较,本文的方法简单方便,计算量小,保证了较强的实用性。
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    涡轮减重前后增压器转子动力学分析及试验
    赵俊生;马朝臣;胡辽平;
    2010 (04):  34-37.  DOI: 10.13952/j.cnki.jofmdr.a2478
    摘要 ( 284 )  
    以JP60C型车用增压器涡轮叶轮为研究对象,基于有限元分析的转子动力学分析软件DyRoBeS,对减重前后的增压器转子进行了临界转速分析;采用快速成型技术加工了蜡模,浇铸了减重优化的涡轮叶轮,对装配好的增压器进行了高速动平衡试验。分析及试验结果表明,由于涡轮重量的减轻降低了转子的柔性,减重优化后的轴承-转子系统的临界转速有所降低,但其工作转速仍工作在2阶临界转速和3阶临界转速之间,涡轮减重后增压器工作转速远离转子各阶临界转速,从而说明涡轮减重优化的合理性和有效性。
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    锻造操作机夹持机构最优夹紧力分析
    翟富刚;孔祥东;王林;权凌霄;
    2010 (04):  38-41.  DOI: 10.13952/j.cnki.jofmdr.a2490
    摘要 ( 300 )  
    利用Pro-E、Mechanism/Pro、ADAMS和ANSYS等软件建立了夹持机构的多刚体动力学模型和有限元模型,在考虑摩擦基础上研究了夹持力F0与下倾角φ的关系,分析了不同夹紧力F0夹持额定负载时夹持机构的强度。研究结果表明,综合考虑锻件下倾角φ和关键零件的安全系数n,该夹持机构夹持额定负载时的最优工作夹紧力为240T~250T。研究结果对于提高操作机夹持机构的可靠性以及进一步实现柔性夹持控制具有重要意义。
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    基于虚功原理的Stewart机构逆动力学模型修正
    吕帮俊;朱石坚;邢继峰;彭利坤;
    2010 (04):  42-44+53.  DOI: 10.13952/j.cnki.jofmdr.a2492
    摘要 ( 246 )  
    针对Stewart机构动力学模型传统推导中没有考虑分支角速度及角加速度轴向分量的问题,采用虚功原理对Stewart机构的动力学模型进行修正,加入轴向分量的影响,并与未考虑轴向分量时的模型进行了比较和误差分析。从仿真结果可以看出,当机构低速运动或者分支轴向惯量较小时,误差较小,可以近似忽略,这也是传统建模方法在大多数情况都能够适用的原因,但在机构高速运动以及分支轴向惯量较大时,应对传统模型进行修正以满足现今对机构运动高速性和定位精确性的更高要求。
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    冗余机器人锁定故障关节的运动及力矩分配
    杜滨;赵京;
    2010 (04):  45-48.  DOI: 10.13952/j.cnki.jofmdr.a2491
    摘要 ( 269 )  
    冗余度机器人关节发生故障后,启动关节制动装置将故障关节锁定。为保持机器人末端路径不变,机器人关节位形发生重构,这一重构将引起剩余关节速度、加速度及力矩突变。对机器人故障关节发生故障前后的速度、加速度及力矩进行研究,结果表明冗余度机器人容错是通过对故障关节的速度、加速度及力矩再分配来实现的。采用最小范数控制算法使关节速度、力矩突变极小化,从而提高机器人关节运动的稳定性。
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    多自由度磁悬浮球形主动关节机理及悬浮控制
    王军;曾励;张丹;
    2010 (04):  49-53.  DOI: 10.13952/j.cnki.jofmdr.a2488
    摘要 ( 245 )  
    提出一种新型多自由度磁悬浮球形主动关节,分析了关节产生磁悬浮力和电磁转矩的机理,基于状态重构原理实现转子的状态同步悬浮控制和无传感自检测反馈控制。通过仿真试验可知,状态同步悬浮控制精度高,抗干扰性强。
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    一种新型旋转伸缩机构的设计与分析
    冯庆涛;潘存云;高富东;
    2010 (04):  54-57.  DOI: 10.13952/j.cnki.jofmdr.a2476
    摘要 ( 495 )  
    通过空间剪叉机构与旋转机构的运动特征分析,组合二者提出了一种新型的旋转伸缩机构,并阐述了其工作原理与驱动原理。根据空间剪叉机构的运动特点,采用坐标变换方法,分析了杆件节点的运动变换关系,建立了该旋转伸缩机构展开过程运动学模型。通过计算,可得到展开过程中结构上节点位置、速度和加速度的变化规律。研究结果为其动力学研究和机构运动控制提供了理论指导和技术支持。
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    Ti-Ni记忆合金驱动的感温自动控制器设计
    杨军;贺志荣;王芳;王启;刘艳;
    2010 (04):  58-60.  DOI: 10.13952/j.cnki.jofmdr.a2458
    摘要 ( 263 )  
    介绍了一种采用形状记忆合金(SMA)作为驱动元件的温敏装置的设计方法。与传统装置相比,该装置具有结构简单、使用寿命长、无电耗、稳定性好的优点;文中对温敏装置的结构,SMA的相变温度、应力-应变曲线测定,以及对SMA弹簧和偏置弹簧的设计进行了研究和分析,指出了设计中应注意的问题。
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    微型压电振动能量采集器的研究进展
    唐刚;刘景全;马华安;柳和生;
    2010 (04):  61-64+70.  DOI: 10.13952/j.cnki.jofmdr.a2489
    摘要 ( 253 )  
    微型压电振动能量采集器具有结构简单、能量密度高、寿命长等优点,使其在无线传感器网络自供电方面具有较广阔的应用前景。着重介绍压电振动能量采集器的关键技术及围绕其关键技术国内外在压电振动能量采集器方面的研究现状和最新进展,以及未来的发展趋势。
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    履带车辆转向功率机械回流的差速机构研究
    李宏才;闫清东;韩立金;
    2010 (04):  65-70.  DOI: 10.13952/j.cnki.jofmdr.a2477
    摘要 ( 316 )  
    为提高履带车辆电传动系统电机功率在全行驶工况的利用程度,降低电机功率,分析了履带车辆双侧独立电传动方案的优缺点,按照行星传动连接关系提出了可实现履带车辆转向功率机械回流的六种电传动方案。建立了这些方案的运动学、动力学数学模型,并进行了运动学、动力学及部件功率需求特性仿真分析,绘制了不同转向工况下的功率流图,并分析了各种方案的可行性。提出的行星差速机构可以有效地降低履带车辆对电机的功率需求。采用齿圈和行星架两种连接方式的差速机构方案是可以满足系统要求的。研究成果对履带车辆电传动的方案选择有一定的启发和指导作用。
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    一种新型正弦型非圆齿轮副的设计分析
    张瑞;赵凤霞;吴序堂;
    2010 (04):  71-74.  DOI: 10.13952/j.cnki.jofmdr.a2468
    摘要 ( 199 )  
    通过将正弦函数进行适当的变换,并将变换后的函数作为非圆齿轮副的转角关系,生成了一种新型的具有封闭、全凸、光滑性质的非圆齿轮副——正弦型非圆齿轮副。讨论了这种新型齿轮副的特征参数确定方法,节曲线的设计,传动比关系,以及节曲线周长计算方法。在此基础上,对正弦齿轮的变阶与变性形式的生成机理与设计方法进行了研究,得到了相应齿轮副的设计结果。通过在插秧机分插机构中的应用表明,该非圆齿轮副形式具有较高的理论与实际研究价值。
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    凸、凹齿同时加载双圆弧齿轮齿根应力分析
    黄利银;胡仲勋;
    2010 (04):  75-78+97.  DOI: 10.13952/j.cnki.jofmdr.a2469
    摘要 ( 309 )  
    根据任意转角位置的双圆弧齿轮齿廓数学模型,运用Pro/E软件构建了双圆弧齿轮精确模型,首先分析比较了仅在凸齿处加载和在凸、凹齿处同时加载两种不同加载方式的区别,然后对一系列不同参数的双圆弧齿轮在轮齿的凸、凹齿处同时加载,进行了有限元分析,得出了双圆弧齿轮齿根弯曲应力与螺旋角、模数、齿数的关系曲线。其分析结果将为双圆弧齿轮设计和制造等提供参考依据。
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    基于EASY5的液压机械无级传动排量控制机构仿真分析
    游永忠;贾庆;刘爱博;
    2010 (04):  79-81+97.  DOI: 10.13952/j.cnki.jofmdr.a2470
    摘要 ( 280 )  
    液压流传动机构对排量控制电流信号的响应特性在液压机械无级传动速比调节过程中极为重要,采用目前先进的仿真软件EASY5分析了排量控制机构对控制电流的响应特性。分析结果表明排量控制机构对控制电流的响应存在明显的死区和迟滞效应,节流孔直径对其响应特性有很大影响。在适当的范围内采用较大直径的节流孔和改变控制策略能有效减小死区和迟滞。这一结果对分析液压机械动态特性,优化系统有着重要的意义。
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    三轴数控机床定位误差检测分析及其补偿
    余德忠;卢干;
    2010 (04):  82-84.  DOI: 10.13952/j.cnki.jofmdr.a2493
    摘要 ( 309 )  
    在阐述数控机床定位误差检测和分析基本原理的基础上,采用MCV100激光干涉仪对XK5032数控机床X/Y/Z轴定位误差进行检测,利用最佳匹配算法进行了定位误差分析,并应用带定位误差值编程进行补偿,最后通过加工实验验证了理论正确性和可行性。
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    表面形貌的3D-Motif方法及其算法实现
    黄长辉;邹文栋;肖新元;颜乐先;
    2010 (04):  85-87.  DOI: 10.13952/j.cnki.jofmdr.a2483
    摘要 ( 270 )  
    论述了3D-Motif方法的定义、基本表征参数,对于分水邻算法得到最初三维粗糙度Motif的合并问题,提出了一种基于变化树基础上的阈值动态邻接表区域合并算法。利用该3D-Motif评定方法对微动磨损痕迹表面三维形貌进行特征数据提取及表征分析,用MOTIF的深度、宽度、面积等七个参数对磨损痕迹表面三维形貌进行了参数表征及分析,证明了该算法的合理性和优越性。
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    基于蒙特卡罗法的气门弹簧制造精度分析
    张蕾;董恩国;
    2010 (04):  88-90.  DOI: 10.13952/j.cnki.jofmdr.a2471
    摘要 ( 218 )  
    以气门弹簧质量最小以及防共振性能最好为目标,以钢丝直径、弹簧直径、弹簧圈数为设计变量,以弹簧指数、弹簧强度、弹簧稳定性、弹簧尺寸等为约束条件,建立了某内燃机气门弹簧数学模型,并应用遗传算法求解了优化结果。考虑制造误差的影响,应用蒙特卡罗方法对气门弹簧的目标函数、约束条件的概率分布特征等进行稳健性分析。分析表明在给定的制造精度下气门弹簧稳健性差,合格率低。重新修正制造精度后,气门弹簧的稳健性能得到了极大的提高。这种方法为气门弹簧制造精度的确定提供了准确的依据。
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    任意不规则非匀质物体质心的测定方法
    卢菊洪;陈志平;桑建;
    2010 (04):  91-93.  DOI: 10.13952/j.cnki.jofmdr.a2459
    摘要 ( 320 )  
    基于光学悬丝吊架试验台提出了一种运用丝牵引并联机构标定非匀质不规则形状物体质心位置的新方法。该方法首先对光学悬丝吊架试验台的工作原理进行简化建立基准数学模型,形成质心标定数学模型,随后针对质心标定数学模型进行静力学分析,通过坐标变换与矩阵运算方法获得在全局坐标系与局部坐标系下的解析解。并且针对此测量方法进行了测试试验,并对测量方法的主要误差来源进行了分析,最终提出了提高测量精度的有效措施。
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    基于双节点插值的刀具干涉检查算法
    李艳霞;
    2010 (04):  94-97.  DOI: 10.13952/j.cnki.jofmdr.a2484
    摘要 ( 183 )  
    介绍了基于双节点插值的刀具干涉检查的算法。首先构建数字化模型,利用离散三角片代替原始曲面,通过数字化网格节点的竖直线与三角片的刀位面和保护面求交,并取Z值最大的交点为无干涉刀位点;然后再用双节点插值检查因走刀步长不合适而产生的干涉问题,保证生成的刀位轨迹是无干涉刀位轨迹。该算法完全采用几何求交运算,过程简单且精确度高。
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    精轧区带钢热轧热力耦合有限元仿真
    刘声宏;潘良明;张丁非;
    2010 (04):  98-101.  DOI: 10.13952/j.cnki.jofmdr.a2460
    摘要 ( 282 )  
    根据实际生产工艺,借助MSC.MARC有限元分析软件,建立宽带钢多道次热连轧有限元模型,对宽带钢的轧制过程的温度场、轧制力特性等进行了仿真研究。仿真结果与实测值误差非常小,终轧温度与实测温度误差在±13°C以内,各道次轧制力与实测值误差在±10%以内。在此基础上,讨论不同工艺参数对带钢温度场,轧制力的影响,为优化轧制工艺提供理论依据。
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    焊接金属波纹管的动态特性分析和计算
    穆塔里夫·阿赫迈德;木合塔尔·吾买尔哈里;程伟;
    2010 (04):  102-104.  DOI: 10.13952/j.cnki.jofmdr.a2475
    摘要 ( 178 )  
    采用ANSYS的参数化功能建立了S型焊接金属波纹管的三维实体模型,然后利用其动力学分析模块,对波纹管进行了有限元模态分析,计算出了波纹管的低阶固有振动频率和主振型以及各阶对应的最大变形量和振动应力,得到了各阶振型云图及振动应力和变形曲线,并与实验值进行了比较,研究结果为S型焊接金属波纹管的结构优化设计、动态响应计算以及疲劳寿命分析等提供了相关数据和理论依据。
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    基于层次灰关联分析模型的RPM分层方向决策
    彭安华;王智明;
    2010 (04):  105-107.  DOI: 10.13952/j.cnki.jofmdr.a2461
    摘要 ( 206 )  
    快速成型制造中零件分层方案选择中存在许多不确定的知识和信息问题,并且评价因素具有多目标、多功能、多层次的特点。针对评价因素的特点,建立了层次灰关联分析模型,并将该模型成功地用于快速成型技术分层方向的决策。实践证明,利用该方法能得到符合主客观实际的评价结论,增强了决策的科学性。
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    振动筛侧板及筛框动态设计
    周磊;刘建慧;
    2010 (04):  108-110.  DOI: 10.13952/j.cnki.jofmdr.a2462
    摘要 ( 236 )  
    以自同步香蕉形振动筛侧板及筛框为算例,采用有限元的理论和方法,在Pro/E软件中建立三维模型,导入到ANSYS软件中对其进行了模态分析,得到了自同步香蕉形振动筛侧板及筛框的动态特性分布规律,求出固有频率和固有振型,找出侧板及筛框结构上不合理的部位并进行了动力学结构改进,使其固有频率远离工作频率10%以上,证明改进后的设计是合理的,有效地提高了振动筛性能,并可推广应用到类似产品的结构改进。
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    自旋成型装置的设计与数值模拟
    马春生;张治民;吴立波;师艳平;
    2010 (04):  111-114.  DOI: 10.13952/j.cnki.jofmdr.a2463
    摘要 ( 220 )  
    基于旋压和惯性自旋压原理,设计出精密成型装置,应用有限元分析方法,数值模拟了非均匀壁厚工件成型的工艺过程,重点分析了金属变形区的等效应力和等效应变的变化情况,结果表明,单次多道自旋成型工艺合理,精密成型装置设计可行,具有一定的推广价值。
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    高速单张纸胶印机停转辊凸轮廓线优化设计
    李爱平;付文鹏;刘忠荣;刘雪梅;
    2010 (04):  115-118.  DOI: 10.13952/j.cnki.jofmdr.a2464
    摘要 ( 263 )  
    为降低单张纸胶印机停转辊平行分度凸轮机构中的冲击与振动,提高机构的工作精度和平稳性,在跃度连续的通用简谐梯形运动规律基础上,结合停转辊装置的工作要求,研究了从动转盘运动规律优化设计数学模型的建立方法,并使用Matlab对其进行了求解。利用Adams的运动仿真及轨迹线绘制技术,研究了平行分度凸轮廓线的快速精确获取方法,提高了设计的效率和质量。
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    不锈钢血管支架设计及性能分析
    邵长飞;董何彦;马宗民;
    2010 (04):  119-121.  DOI: 10.13952/j.cnki.jofmdr.a2480
    摘要 ( 225 )  
    当前,血管支架因其具有优异的治疗血管疾病的功能而被广泛研究,但其制作成本较高,许多研究工作还只是停留在计算机软件模拟阶段。文中用有限元法分析了两种不同设计方案的不锈钥支架,并进行了相应的扩张和弯曲实验,对影响支架两大性能的支架杆尺寸参数进行了分析和研究。结果表明,增加支架杆的长度可以提高支架的柔顺性能,增加支架杆的数量可以提高支架的支撑性能,通过改变这些因素,设计者可以优化设计方案,得到具有不同力学性能的支架。
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    可调式节能燃气灶的设计关键
    麻建国;杜继涛;罗娟;甘屹;
    2010 (04):  122-124.  DOI: 10.13952/j.cnki.jofmdr.a2479
    摘要 ( 274 )  
    分析了目前燃气灶热效率低的原因和设计中存在的问题,设计了一种可以随时控制火焰与锅体距离的新型节能燃气灶,以达到燃气能量充分利用的目的,并给出了其工作原理、结构总图和主要关键技术。该结构为充分利用燃烧热能和节约能源提供了一种行之有效的策略。
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    一本有利于培养创新设计能力的课程设计教科书——邹慧君、张青主编《机械原理课程设计手册》(第二版)
    庚欣;
    2010 (04):  125-126.  DOI: 10.13952/j.cnki.jofmdr.a2472
    摘要 ( 322 )  
    由邹慧君、张青主编的《机械原理课程设计手册》(第二版)2010年6月正式出版。本次修订在第一版基础上根据机械产品创新设计研究进展和加强对机械类本科学生自主创新能力培养的需要对体系和内容进行了进一步完善,对机械运动方案设计方法有较大的扩充,有利于创新设计新机器;首次引入F-W-P-A-M功能求解模型,有利于解决机械产品创新设计问题;在结构编排上做了较多的调整,整体水平有了显著提高。
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