机械设计与研究

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邹慧君;

2011 (02): 1-7.
DOI: 10.13952/j.cnki.jofmdr.a2622

摘要 ( 302 )

自主创新和具有自主知识产权的设计是各个领域追求的目标,也是超越国际先进水平实现中国创造的重要途径。创新与设计是两个不同的概念,但创新与设计是紧密相联。任何创新均始于设计,通过设计来成就创新、实现创新。同时,创新是设计的灵魂,没有创新的设计不是真正意义上的设计。文中阐明了创新的基本特征,认为创造、发明、开发与创新的基本特征是一致的,它们在不同场合采取不同表述,没有必要加以区分。要实现创新必须通过设计的各个阶段来加以实现,成为实在的人为事物。设计和创新均是广义的,人为事或物均来自于创新和设计。要完成自主知识产权的设计,仅仅具备相关专业知识还是不够的,还应具备创新性思维能力,科学哲学原理、系统科学原理、人文科学知识和美学知识。总之,创新和设计均是文理交叉的产物,值得进一步深入研究。

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参考文献格式要求

2011 (02): 5.
DOI: 10.13952/j.cnki.jofmdr.a2624

摘要 ( 364 )

1.参考文献按正文部分标注的序号依次列出,并在序号中加[]。2.对于常见的各类参考文献标注方法如下:1)著作:作者姓名,题名[M].出版地:出版者,出版年.2)期刊论文:作者姓名.题名[J].期刊名称,年,卷(期):页码.3)会议论文集:作者姓名.题名[C]//论文集名称,会议地点,会议日期.4)学位论文:作者姓名.题名[D].出版地:出版者,出版年.5)专利文献:专利申请者或所有者姓名.专利题名.专利国别.专利号[P].公告日期或公开日期.获取路径.

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变形遗传算法在作业排序决策方面的应用

黄宗南;刘文豪;

2011 (02): 8-10.
DOI: 10.13952/j.cnki.jofmdr.a2618

摘要 ( 275 )

工件排序方案的合理性直接关系着企业的设备资源利用率,从而影响到企业的经济效益。针对作业排序决策方面的问题,在前期研究的基础上,进一步对遗传算法运行参数中的交叉概率和变异概率导入自适应策略。利用FT06典型Job shop问题实例,对变形处理后的遗传算法进行了测试。实验结果表明导入自适应概率策略的算法,整体寻优性能良好,能较快找到优解。

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竖井救援机械装置的创新设计

王茂;司慧;彭文胜;于永洋;吴建云;蔡靖;

2011 (02): 11-14.
DOI: 10.13952/j.cnki.jofmdr.a2625

摘要 ( 156 )

本设计采用缠绕被救对象的方式进行救援,减少了对被救对象造成刚性损伤的可能性,操作适当,还可以救助处于昏迷状态的人员。双盘式棘轮机构、曲柄滑块机构与定滑轮的组合以及管形状杆内部的压簧与柔性绳的结合等机械结构的巧妙运用,使得装置体积小,重量轻,成本低,不需要提供额外动力源,方便操作和野外作业。模拟试验表明,整个救援工作过程安全、可靠,柔性绳的缠绕和松脱迅速,能够节省救援时间,可以提高救援的成功率。

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3-PRR微动操作机器人刚度及工作空间分析

董易;高峰;岳义;

2011 (02): 15-18+21.
DOI: 10.13952/j.cnki.jofmdr.a2619

摘要 ( 312 )

微动操作机器人在精密制造、生物技术和微创医疗等领域中发挥着日益重要的作用。本文对3-PRR微动操作机器人进行了研究,考虑柔性铰链在非功能方向上的变形,利用齐次变换矩阵和材料力学方法,建立3-PRR微动操作机器人输入力和输出位移之间的关系,求出了其刚度矩阵,并在此基础上研究了该微动操作操作机器人的工作空间。最后通过有限元分析,证明本文提出的方法的有效性,为类似的微动操作机器人分析提供了简便精确的方法。

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吸附垫仿生研究及其性能测试

周群;盛莉;袁贵彬;

2011 (02): 19-21.
DOI: 10.13952/j.cnki.jofmdr.a2609

摘要 ( 309 )

动物足掌的吸附系统可分为刚毛型和光滑表皮垫型。相对于刚毛型,对光滑型足垫的形态学以及与湿吸机制有关的功能的研究非常少。以螽斯为研究对象,螽斯足上拥有光滑的吸附垫,靠足垫和足末端的钩子螽斯可以在竖直壁面爬行。为揭开足垫的构造及其力学特性,用原子力显微镜观察其表面的微观形貌,并用纳米压痕仪测试足垫的弹性模量。结果表明螽斯足垫表面和树蛙一样拥有特殊设计的五边形和六边形花纹,花纹之间有相通的细沟槽,沟槽内的黏液腺产生分泌液,从而在接触表面产生湿吸力。足垫非常柔软有弹性,足垫表面的弹性模量大小分布比较均匀,平均有效弹性模量为87 KPa,类似于硅橡胶。足垫的这些特点对产生较大的摩擦力和吸附力是非常重要的。研究结果可为机器人仿生吸附垫的研制提供参考。

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仿生机器鱼研究进展及发展趋势

王扬威;王振龙;李健;

2011 (02): 22-25+32.
DOI: 10.13952/j.cnki.jofmdr.a2620

摘要 ( 1066 )

随着海洋资源开发和利用的深入,仿生机器鱼已成为水下机器人研究的热点问题。文中介绍了仿生机器鱼的分类,分析了各类型的游动特点。对鱼类游动机理和仿生机器鱼的研究现状进行了综述,总结了仿生机器鱼研究的关键技术和未来发展趋势。

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内啮合齿轮传动的弹流润滑

鲍培德;谢俊;尹小琴;杨启志;马履中;

2011 (02): 26-28+32.
DOI: 10.13952/j.cnki.jofmdr.a2626

摘要 ( 275 )

基于弹性流体动力润滑理论,建立了内啮合齿轮传动的弹流润滑模型。针对行星齿轮变速传动的两种工况,求出内齿轮和行星齿轮内啮合时各个啮合点的最小油膜厚度,绘出沿啮合线的弹流油膜厚度分布图。经过对膜厚图的分析得知,在行星轮和内齿轮啮合的节点靠近行星轮齿根处是油膜厚度的最薄弱处,且变速传动时,低速传动的内啮合工况润滑状态较差;经计算对比得出提高润滑油的粘度,可以增大润滑油膜的厚度;增大压力角提高油膜厚度的效果明显。提高齿轮啮合的油膜厚度对改善齿轮的润滑状态,降低齿轮的生产成本,具有实际使用价值。

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一齿差摆线钢球行星传动的设计与分析

陈厚军;居志兰;刘健;

2011 (02): 29-32.
DOI: 10.13952/j.cnki.jofmdr.a2627

摘要 ( 263 )

介绍了一种以钢球为啮合件的一齿差摆线行星传动,针对其基本结构与传动原理进行了讨论;开展了行星轮齿廓的几何学解析,确定出齿廓无干涉、摆线(准线)无自交的前提下变幅系数的选取准则。分析表明,在不改变机构体积和复杂程度的情况下,这种行星传动在传动比范围和承载能力等方面具有竞争性。

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直齿锥齿轮齿向修形研究

崔焕勇;杨东;田希杰;张清萍;

2011 (02): 33-36.
DOI: 10.13952/j.cnki.jofmdr.a2628

摘要 ( 288 )

针对直齿锥齿轮啮合过程中的冲击和载荷集中现象,提出直齿锥齿轮齿向等距修形的方法;基于齿轮几何学理论,从啮合点位置以及转角变化两个方面分析了直齿锥齿轮齿向等距修形对锥齿轮副啮合运动的影响;采用三维模型显式动态分析的方法,对修形锥齿轮副进行有限元仿真分析,该方法克服了二维接触和静态分析精度低,连续性差的缺点,为三维齿轮动力学接触分析提供了新的参考。

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高压往复泵曲轴疲劳强度分析及设计改进

徐志伟;李大永;任强;刘玉文;耿鹏广;

2011 (02): 37-39+43.
DOI: 10.13952/j.cnki.jofmdr.a2629

摘要 ( 372 )

对某型号三缸单作用往复泵各机构进行运动和受力分析,得到曲轴载荷变化规律;选取两种最危险工况对曲轴进行有限元分析,得到曲轴的应力分布情况,并对曲轴进行疲劳强度校核;结果表明该曲轴疲劳强度安全系数未满足要求,从理论上验证了曲轴发生断裂的实际情况;基于有限元分析,提出两种改进设计方案,并验证其满足疲劳强度要求。

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星载电子设备加筋板优化设计

范文杰;李宁;

2011 (02): 40-43.
DOI: 10.13952/j.cnki.jofmdr.a2634

摘要 ( 265 )

星载电子设备动力学性能对于卫星工作可靠性具有重要意义。本文以某卫星星载电子设备为研究对象,采用拓扑优化与尺寸优化相结合的方法研究了该电子设备机箱加筋板的结构设计。建立了两层实体单元的板结构,以一阶频率最大为目标,通过拓扑优化得到加强筋结构的拓扑分布;之后在拓扑构型基础上,以结构质量最小为目标,一阶频率作为约束条件进行尺寸优化得到加筋板的详细结构。

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钢制车轮弯曲疲劳寿命的影响因素

李忱钊;郭永进;朱平;孟瑾;石磊;

2011 (02): 44-47+51.
DOI: 10.13952/j.cnki.jofmdr.a2637

摘要 ( 270 )

弯曲疲劳寿命是钢制车轮的一项重要性能指标,但制造过程中的过盈配合和轮辐板厚变化对车轮疲劳寿命的影响规律尚不清楚。本文通过测定轮辐板厚变化规律,并建立考虑过盈配合和轮辐板厚变化的钢制车轮弯曲疲劳有限元模型,比较了是否考虑这两种因素对车轮疲劳热点位置应力水平的影响,最后采用比例双轴疲劳方法预测车轮疲劳寿命。结果表明,过盈配合及轮辐板厚变化均会带来车轮弯曲疲劳寿命的下降,在有限元分析中不可忽略。

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仪表板头部碰撞仿真分析

练朝春;周利辉;成艾国;

2011 (02): 48-51.
DOI: 10.13952/j.cnki.jofmdr.a2638

摘要 ( 190 )

通过hyperm esh对国产某微型车仪表板头部碰撞模型建模,利用DYNA计算得到仿真结果进行后处理分析,并和试验数据进行比较验证本模拟方法是否准确有效;在保证了仿真精度的基础上,对安全气囊盖下结构做了优化改进,对比前后两种结构形式下仪表板性能,为同种情况下减小仪表板本体开裂提供了参考。

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轮罩拉深成形稳健优化设计

王云;于忠奇;候波;

2011 (02): 52-56.
DOI: 10.13952/j.cnki.jofmdr.a2612

摘要 ( 265 )

轮罩拉深成形过程中,随机因素波动对质量波动产生较大的影响。当材料性能产生波动时往往会导致成形质量对工艺设计变量的波动极为敏感,从而使设计失效。在初始阶段就考虑随机因素的影响,通过回归分析,挑选出对拉深成形影响最大的可控工艺因素和噪声因素。利用响应面模型,建立工艺与材料变量因素与质量指标之间的函数关系。采用蒙特卡罗法对目标函数进行优化,得到了工艺稳健解,大幅提高了轮罩产品的合格率。通过传统优化和稳健优化的对比,验证了所采用的优化方法具有良好的优化效果。

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运行状态理论在机械零件可靠性分析中的应用

何成铭;吴纬;孟庆均;

2011 (02): 57-60.
DOI: 10.13952/j.cnki.jofmdr.a2608

摘要 ( 335 )

提出了用运行状态来描述机械产品工作能力的概念;建立了机械产品运行状态与可靠性之间的联系,给出了利用运行状态进行机械产品可靠性分析的原理;以某型主战坦克变速箱换档同步器特型孔磨损失效模式为例,说明了运行状态理论在机械零件可靠性分析中的具体应用。结果表明运行状态理论为机械产品可靠性分析提供了新的有效途径。

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桁架结构有限元及试验模态分析

聂勇军;廖启征;

2011 (02): 61-64.
DOI: 10.13952/j.cnki.jofmdr.a2630

摘要 ( 369 )

在ABAQUS软件中分别用梁单元和壳单元建立了桁架有限元模型,并利用有限元模态分析得到其低阶固有频率和振型。同时采用锤激法对中间节臂架进行了试验模态分析,利用LMS PolyMAX分析方法对试验结果进行了处理,并与有限元模态分析结果比较。结果表明:两种简化模型的有限元模态分析与试验结果相吻合,频率误差均在10%以内,验证了有限元模型的正确性和可靠性,确保了臂架系统有限元分析的准确性。

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汽车品牌造型基因提取及可视化研究

胡伟峰;陈黎;刘苏;赵江洪;

2011 (02): 65-68+79.
DOI: 10.13952/j.cnki.jofmdr.a2639

摘要 ( 199 )

引入产品品牌造型基因的概念,从品牌造型特征和品牌语义特征两个层面对汽车品牌造型基因进行研究。运用口语分析、访谈和草图分析等方法针对不同角色群体提取了汽车品牌造型基因,并利用贝塞尔曲线、情景板以及语义分化量表等对汽车品牌造型基因进行可视化表达和定量描述。最后以奥迪汽车品牌造型基因提取与表达作为应用案例,证明了该方法的合理性和可行性。

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海上风机安装阀控软着陆系统的动力控制

颜红亮;朱昌明;张鹏;张梁娟;

2011 (02): 69-71+86.
DOI: 10.13952/j.cnki.jofmdr.a2631

摘要 ( 244 )

结合海上风机安装特点,以被动式软着陆系统为基础,建立了海上风机安装阀控软着陆系统的数学模型;按照吸收给定能量时峰值载荷最小的准则设计了模糊PD控制器。仿真结果表明,相对被动式海上风机安装软着陆系统,阀控软着陆系统能有效抑制海上风机的着陆时的加速度峰值,使得风机在恶劣海况下也可安全平稳地安装。

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接触力约束下的焊头机构快速启停控制

吴小洪;刘金保;杨志军;曹占伦;

2011 (02): 72-74+86.
DOI: 10.13952/j.cnki.jofmdr.a2613

摘要 ( 280 )

为了实现对高速粘片机的接触力控制,提出了基于机构动力学—控制系统协同仿真和优化的速度规划方法。首先,建立焊头机构运动控制系统模型,目标函数是在最大接触力约束下运动时间最短。其次,引入位移状态变量,将接触力控制转化为位移无超调的最速控制问题,获得无超调约束下运动时间最短的控制系统参数和速度,并通过位移偏置量调整来实现对接触力的控制。仿真结果表明,优化后的运动曲线可以在高速时保持软着陆,实现对接触力的控制。

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薄壁零件铣削加工稳定性极限分析

黄娟娟;汪永超;王小兵;张群;

2011 (02): 75-79.
DOI: 10.13952/j.cnki.jofmdr.a2614

摘要 ( 221 )

针对薄壁零件铣削加工颤振稳定性问题进行了分析研究。综合考虑刀具子系统和工件子系统动态特性,采用三自由度弹性-阻尼系统,建立了适合薄壁零件的三维动态铣削力模型,求出了高速铣削稳定性极值解析解。根据模态锤击实验获得的频率响应函数(FRF frequency response function),绘出了铣削加工颤振的稳定性图形,并通过实验证实了稳定性图的有效性和准确性。

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飞机起落架作动筒剩余行程偏差建模与容差优化

郑小翠;金隼;陈伟;卢鹄;陈磊;

2011 (02): 80-82+90.
DOI: 10.13952/j.cnki.jofmdr.a2635

摘要 ( 281 )

飞机起落架放下和收起状态作动筒的剩余行程是起落架装配准确度的重要指标,起落架舱内定位孔的制造误差是影响剩余行程的重要因素。以某国产飞机起落架为例,将直接线性法(DLM)用于剩余行程对定位孔的敏感度分析,提出了基于主成分分析法(PCA)的剩余行程偏差建模与容差优化方法。通过偏差模型预测剩余行程偏差分布,根据偏差模型对定位孔进行容差优化将剩余行程的偏差分布集中在原点附近,提高起落架装配准确度。

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一种新的螺旋面加工刀具的CAD生成方法

马田军;张琳娜;张瑞;赵凤霞;

2011 (02): 83-86.
DOI: 10.13952/j.cnki.jofmdr.a2615

摘要 ( 254 )

基于刀具与螺旋面工件之间的关系及基本加工原理,提出了一种新的基于离散点的圆柱螺旋面成形刀具廓形的CAD生成方法——薄片法。采用VB对SolidW orks进行二次开发给出了薄片法的实现程序,并与CAD实体布尔运算法进行了比较。结果表明:该方法不仅精度高,而且具有直观、简单,内存占用小,生成文件小等优点。

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深度混合动力合成箱液压系统集成设计

韩兵;张彤;蔡忆昔;王延芸;

2011 (02): 87-90.
DOI: 10.13952/j.cnki.jofmdr.a2640

摘要 ( 196 )

研究功率分流式深度混合动力合成箱的液压系统设计方法。首先根据混合动力系统的控制策略,确定液压系统的设计流量及工作压力。采用机械油泵和电机油泵的双液压源方案满足动力系统在各种驱动模式下的流量需求。设计制动器闭合高压调节油路,实现制动器闭合压力的自适应控制。通过理论计算确定液压阀的结构尺寸。通过建立整个液压系统的动态仿真模型,分析系统流量及压力动态特性。台架试验结果表明液压系统原理方案正确可行,系统流量及压力控制基本达到设计要求。

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基于改进型BP网络的油管接箍加工圆度误差预测

唐喜强;时轮;庄光法;许开州;

2011 (02): 91-93+106.
DOI: 10.13952/j.cnki.jofmdr.a2616

摘要 ( 273 )

基于人工神经网络所体现出的良好的非线性逼近特性,运用遗传算法优化BP网络的权值和阈值,避免BP网络陷入局部极小点,同时通过灰色关联分析优化网络的结构,使网络具有更好的泛化性和收敛速度。运用改进的BP网络发掘油管接箍加工中各个加工参数对最终加工圆度误差的潜在关系,从而实现对油管接箍加工圆度误差的预测。结果表明改进型BP神经网络具有较快的收敛速度和较好的泛化性能够准确预测油管接箍加工圆度误差。

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计入加工误差的无返回力矩钟表机构虚拟试验系统

姚智勇;陆静;王炅;方治森;

2011 (02): 94-97.
DOI: 10.13952/j.cnki.jofmdr.a2633

摘要 ( 228 )

加工误差的存在使得以设计尺寸建立的引信虚拟样机不能反映引信产品实际性能。针对这个问题,基于数据库和CAD二次开发技术,以无返回力矩钟表机构为研究对象,对钟表结构的加工误差进行统计,设计了随机尺寸生成模块,开发了计入加工误差的引信钟表机构虚拟试验系统,极大缩短了引信钟表机构的研究开发时间。

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孔径对铆接连接件疲劳寿命影响的试验

陈福玉;朱如鹏;蒋红宇;王宇波;余路;靳广虎;韦红余;

2011 (02): 98-101.
DOI: 10.13952/j.cnki.jofmdr.a2636

摘要 ( 233 )

基于疲劳试验研究了孔径对铆接连接件疲劳寿命的影响。分析试验件破坏形式发现,疲劳破坏存在多个疲劳源,最先发生疲劳裂纹的铆钉位置可通过比较裂纹长度和宽度判定。比较该铆钉孔孔径对应的试验件的疲劳寿命试验结果表明:在较高应力水平作用下,不同孔径对应的疲劳寿命差异较小;在较低的应力水平作用下,对于凸头铆钉铆接件,孔径在4.07~4.08 mm范围内的试验件疲劳寿命较优;对于沉头铆钉铆接件,孔径在4.07~4.10 mm范围内的试验件疲劳寿命较优。为此,建议将5/32 in的铆钉对应的孔径控制在4.07~4.10 mm范围内,通过控制孔径的方法可以达到提高铆接连接件疲劳寿命的目的。

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堆垛机金属结构三维变型设计研究与实现

秦慧斌;王宗彦;吕明;孙卫东;

2011 (02): 102-106.
DOI: 10.13952/j.cnki.jofmdr.a2632

摘要 ( 319 )

针对堆垛机金属结构设计现状,提出了面向设计重用的堆垛机金属结构三维变型设计原理。研究了形状特征、零件、部件、产品四种层次的产品变型设计,阐述了设计过程和设计文档两类重用设计方式。分析企业已有产品设计实例,利用Visual Basic6.0、Access2003、SolidWorks2010开发设计工具,开发了堆垛机金属结构的产品设计平台,可以实现堆垛机金属结构的系列产品三维变型设计;经企业设计使用,提高了设计效率三倍。

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新型游梁式多井抽油机的设计与性能分析

刘玉华;张青;高峰;

2011 (02): 107-110.
DOI: 10.13952/j.cnki.jofmdr.a2611

摘要 ( 325 )

从节能高效的角度出发,研究设计了一种新型的游梁式多井抽油机,该抽油机结构是按照"一机多井"、"系统互平衡"、"节能高效"的设计理念,并在技术成熟的游梁式抽油机基础之上进行组装和改进而研制的一种新型多井机结构。详细阐述了该新型多井机设计构想的提出、结构设计要求、构型提出、工作原理以及性能分析。将几个游梁式抽油机曲柄轴通过某种装置固结在一起形成一个总轴,曲柄之间错开一定的相位,均衡系统间的载荷和扭矩,达到系统间的互平衡。

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荣威750FCV后悬架上摆臂的轻量化设计

陆慧叶;冯奇;凌天钧;张建武;

2011 (02): 111-113+118.
DOI: 10.13952/j.cnki.jofmdr.a2641

摘要 ( 221 )

依据荣威750轿车后悬架上摆臂的载荷谱以及结构特点,将钢制上摆臂改为铝合金材料制作,并进行结构的优化设计,以达到轻量化的目的。利用ANSYS结构分析软件对轻量化后的上摆臂进行强度、模态以及疲劳寿命的分析,确保轻量化的可行性。结果表明,新的铝合金上摆臂的各项性能指标满足实际工况使用要求。

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张衡候风地动仪新探

曹励华;

2011 (02): 114-118.
DOI: 10.13952/j.cnki.jofmdr.a2610

摘要 ( 386 )

从历史文献与机械感震技术融合理解的角度探索了张衡候风地动仪的感震机制。在候风地动仪的全部组成件中,"都柱"是接收地震信息的第一感应件。"候风"二字取与地震相关的释义,是对古老的捕捉地震信息经验的总结和提升;在地震的时候,地震"风"一定会打击预先妥善设定的"候"。在这个理解基础上的复原构造,可以表达候风地动仪的感震机制和应有功效,本文称之为"候风机制"。

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第二届ASME/IFTOMM可重构机构与可重构机器人国际大会

2011 (02): 120.
DOI: 10.13952/j.cnki.jofmdr.a2621

摘要 ( 311 )

第二届ASME/IFTOMM可重构机构与可重构机器人国际会议(2nd ASME/IFTOMM International Conference on Reconfigurble Mechanisms and Robots,ReMAR 2012)拟于2012年7月8-11日在天津大学召开。会议由ASME、英国伦敦大学国王学院和天津大学主办,IFToMM协办。会议将从多角度展现国内外可重构机构含变胞机构及可重构机器人技术的开发和利用状况,并提供创新理论与设计技术的展示平台以促进国际交流,共同探讨可重构机构与机器人技术的发展。

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