机械设计与研究

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韩建文;方波;简斌;仓公林;陈辉;庄丽丽;

2011 (05): 1-5.
DOI: 10.13952/j.cnki.jofmdr.a2721

摘要 ( 259 )

专利技术推动科学技术进步,工程技术人员必须紧跟专利技术前沿。文中解释了专利技术对技术研发的重要参考价值,以及如何利用现有的专利技术。根据专利的准确分类号和涉及发明点的基础特征作为关键词,二者相与的集合就是本领域重要参考文献集合。再根据其他关键词进一步限定缩小到可浏览的范围,从而检索到重要参考价值的文献,最后通过专利权无效、工程项目查新和产品结构研发三个案例的具体检索技巧和结果分析来说明如何利用现有的专利技术。

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气动系统节能研究的发展现状

周华;杨丽红;

2011 (05): 6-9.
DOI: 10.13952/j.cnki.jofmdr.a2734

摘要 ( 198 )

随着气动技术的广泛应用以及全社会节能减排的大力推行,气动系统的节能研究意义重大。通过分析典型气动系统能量的传递和转换流程,针对压缩空气生产环节、管路与控制元件环节以及执行元件与用气设备环节综述了节能措施的研究现状,并对今后气动系统节能的发展进行了展望。

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产品族配置设计的MC-SPA案例检索方法

徐梓荣;张亦飞;

2011 (05): 10-13.
DOI: 10.13952/j.cnki.jofmdr.a2730

摘要 ( 334 )

对产品族配置设计案例推理方法中产品属性不确定引起的问题进行了研究。为同时考虑产品属性的重要性及顾客偏好,定义加权Euclid距离为目标案例与源案例的相似度。用区间数表征产品属性的不确定性,利用蒙特卡洛模拟(Monte Carle Simulation,MC)方法计算点与区间、区间与区间的Euclid距离,得到相似度概率分布的特征值(均值和方差)。再利用集对分析(Set Pair Analysis,SPA)判定产品属性不确定性对案例检索结果的影响,并最终确定满足客户要求的产品族。油锯配置设计实例应用表明,MC-SPA方法组合了MC方法的直观性、计算的精确性及SPA方法处理不确定性问题的优势,案例检索灵敏度高,检索结果稳定可靠。

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结构拓扑优化参数的正交试验设计

杜义贤;王伟;田启华;

2011 (05): 14-17.
DOI: 10.13952/j.cnki.jofmdr.a2735

摘要 ( 242 )

基于正交试验设计方法,针对结构拓扑优化中体积系数、惩罚因子和控制半径等参数的组合问题,设计了9种不同的试验组合方案,利用MATLAB软件对这9种方案进行了仿真试验分析,采用极差分析法和方差分析法对仿真结果进行了分析,优选出了结构的刚度达到最大、目标函数的迭代步数最少的参数组合方案,该方案在结构拓扑优化设计中具有较强的泛用性。

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Pro/E自顶向下方法在复杂机械设计中的应用

刘钊;付亮;何玉玲;

2011 (05): 18-20+24.
DOI: 10.13952/j.cnki.jofmdr.a2722

摘要 ( 276 )

介绍了自顶向下设计方法的基本概念及技术特点,以Pro/E三维设计软件为平台,55ZJC型支架搬运车为研究对象,采用以"顶层骨架法"为核心的自顶向下方法完成了支架搬运车三维总体设计,分析了关键部件自顶向下开展机械结构设计过程。复杂机械系统采用自顶向下方法进行设计提高了设计效率和产品质量。

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基于图像处理技术的机械故障诊断研究进展

任玲辉;刘凯;张海燕;

2011 (05): 21-24.
DOI: 10.13952/j.cnki.jofmdr.a2723

摘要 ( 377 )

故障检测和诊断已经成为了当今的研究热点之一,图像信息是一类重要的故障信息形式,通过图像处理技术可以快速、准确的提取故障特征信号。文中介绍了基于图像处理的故障诊断方法的国内外研究现状,指出了基于图像处理的机械故障诊断的应用价值和发展潜力,总结归纳了图像的获取方法、故障图像特征的提取研究,展望了基于图像处理的机械故障诊断方法的发展趋势。

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基于遍历迭代法的五自由度拟人手臂逆运动学求解

廖波;尚建忠;Ernest Appleton;王晓明;

2011 (05): 25-28.
DOI: 10.13952/j.cnki.jofmdr.a2724

摘要 ( 341 )

机器人拟人手臂要实现确定运动,完成预定任务,必须对其运动学逆解问题进行研究,以得到各输入关节变量值。首先,针对一种五自由度机器人拟人手臂的正向运动学分析结果,对其逆运动学问题进行求解,并将其转化为非线性方程组的求解问题。随后,考虑到方程组的复杂性,将其求解转化为全局优化问题,并提出一种比较简单实用的遍历迭代算法对该方程组进行求解。最后通过实例分析,验证了利用该方法进行逆运动学求解的可行性与有效性,为后续的机器人控制及其功能的实现提供了理论依据。

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基于李群方法的6自由度机器人机构动力学分析

刘会英;杨彩君;刘博宇;

2011 (05): 29-30+34.
DOI: 10.13952/j.cnki.jofmdr.a2725

摘要 ( 379 )

用李群李代数建立了六自由度机器人的机构动力学方程,描述了机器人的位姿及相应的速度和加速度。并对六自由度工业机器人进行了Matlab仿真与Adams验证,应用李群推法得到了关节驱动力矩与根据Adams分析所得的关节驱动力矩具有很好的一致性,误差为5%。说明了李群方法在机器人动力学分析中的适用性。

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含有一个自由关节的机械臂轨迹跟踪实验

刘一宏;余跃庆;

2011 (05): 31-34.
DOI: 10.13952/j.cnki.jofmdr.a2726

摘要 ( 313 )

以含有一个自由关节的三自由度机械臂为研究对象,对其轨迹跟踪问题进行了实验研究。依据模糊控制理论设计了一种简单的模糊控制方法,该方法具有参数调整容易,实时计算量小等优点。搭建了3R欠驱动机械臂实验装置及其控制系统,利用主、被动关节间的动力学耦合作用,在该实验系统上实现了机械臂的圆弧轨迹跟踪任务,结果表明,实验具有较高的控制精度。

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蓄电池板栅连铸系统夹送机设计

李万全;邓力;刘江;谭泽富;

2011 (05): 35-36+41.
DOI: 10.13952/j.cnki.jofmdr.a2743

摘要 ( 208 )

设计了一种可自动调节辊缝和夹送力的蓄电池板栅夹送机,以实现蓄电池板栅连铸过程的夹送功能。根据设计原理,运用理论力学及欧拉公式对夹送辊张力、张力辊张力、夹送压力进行计算。通过带滑块座轴承和弹簧结合的方式控制上夹送辊工作位置进行辊缝调整。蓄电池板栅夹送机双驱动辊结构采用齿轮连杆机构进行动力传送,具有整体结构简单紧凑、运行平稳可靠等优点,可实现上下夹送辊等速率反向旋转的工作要求。

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可调速异步盘式磁力联轴器的多目标优化设计

杨超君;管春松;

2011 (05): 37-41.
DOI: 10.13952/j.cnki.jofmdr.a2736

摘要 ( 281 )

在对可调速异步盘式磁力联轴器引入层模型理论的基础上,以多种结构参数和性能参数(永磁体轴向厚度、气隙长度等)作为设计变量,减少材料成本和提高转矩性能为双优化目标,建立了数学优化模型。基于上述模型,建立了双目标函数各自的隶属函数,采用线性加权求和法将双目标函数转化为单目标函数;然后运用惩罚函数法把多约束问题转化为无约束问题,进而利用遗传算法对联轴器的各参数进行了优化。优化结果表明,联轴器的总体积下降了16.98%,转矩提高了12.82%,该算法具有良好的优化效果。

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基于超磁致伸缩材料微进给刀架磁热特性与仿真

余震;陈定方;陈天沛;梅杰;

2011 (05): 42-45.
DOI: 10.13952/j.cnki.jofmdr.a2713

摘要 ( 288 )

超磁致伸缩材料(Giant Magnetostrictive Material,简写GMM)具有良好的微伸缩特性,开发基于GMM的微进给刀架,可以应用于微细加工领域。由于温度影响GMM棒的磁致伸缩特性,在研究GMM驱动的微进给刀架时,首先需要进行微进给刀架在微驱动过程中的磁热特性分析,分析热对其微进给特性的影响,并利用有限元技术对微进给刀架的磁热特性进行仿真,得到GMM棒温度沿轴向分布与作用电流之间的关系,为微进给刀架的实际应用提供理论基础。

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一种新型消防快速出警设备的设计

李贵;

2011 (05): 46-47+52.
DOI: 10.13952/j.cnki.jofmdr.a2742

摘要 ( 214 )

设计了一种便于消防快速出警的设备。设备主要由轮轴、滑索及弹簧等部件构成。该设备在确保消防队员及时出警的同时,也克服了传统的消防滑竿的种种安全缺陷。该设备造价低廉,制造工艺简单,不仅可以应用在消防站,也可以应用在石油化工等需要替代滑竿的企业场所。设备具有较强的市场推广应用价值。

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无侧隙包络环面蜗杆计算机辅助建模

邓星桥;王进戈;张均富;向中凡;

2011 (05): 48-52.
DOI: 10.13952/j.cnki.jofmdr.a2727

摘要 ( 304 )

应用啮合原理建立了无侧隙双滚子包络环面蜗杆齿面接触螺旋线方程,并基于蜗杆齿面接触螺旋线方程,提出了两种环面蜗杆三维实体建模方法;第一种为利用MATLAB软件计算生成的*.ibl文件导入Pro/E软件生成蜗杆啮合齿面的方法,第二种为利用Visual C++和Pro/Toolkit接口对无侧隙双滚子包络环面蜗杆进行三维实体精确造型的方法。研究结果表明两种方法都能简捷、高效地获得蜗杆的实际啮合齿面但但第一种方法变更参数复杂,未实现蜗杆的参数化设计,应用对象单一;第二种方法实现了环面蜗杆的完全参数化设计且造型方法适用于所有环面蜗杆。

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基于EEMD能量熵和支持向量机的轴承故障诊断

董文智;张超;

2011 (05): 53-56+63.
DOI: 10.13952/j.cnki.jofmdr.a2737

摘要 ( 205 )

提出了一种基于总体平均经验模态分解(Ensemble Empirical Mode Decomposition,EEMD)和支持向量机(Support Vector Machine,SVM)的轴承故障诊断方法。首先通过EEMD方法将非平稳的原始加速度振动信号分解成若干个平稳的本征模函数(Intrinsic Mode Function,IMF);轴承发生不同的故障时,信号在不同频带内的能量值会发生改变,故可通过计算不同振动信号的EEMD能量熵判断是否发生故障;从包含有主要故障信息的IMF分量中提取出来的能量特征作为输入建立支持向量机,判断轴承的工作状态和故障类型。实验结果表明,文中提出的方法能有效地应用于轴承的故障诊断。

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基于响应面法的高温高压染色机筒体壁厚优化设计

孙要兵;刘德顺;杨书仪;孙世新;

2011 (05): 57-59+79.
DOI: 10.13952/j.cnki.jofmdr.a2719

摘要 ( 207 )

使用响应面法取代高精度工程模拟可以减少设计周期和成本,同时是解决复杂结构优化设计的有效途径。将有限元法和响应面法相结合,建立了染色机筒体壁厚与高温高压染色机最大主应力的函数表达式;并以染色机质量最轻为目标函数,对染色机筒体壁厚进行了优化设计;最后通过有限元仿真对优化结构进行了验证。优化后染色机的质量减轻了0.061 t,并且满足应力要求。结果表明,基于响应面法的染色机筒体壁厚优化设计具有很好的应用价值。

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基于SolidWorks的工程视图智能生成技术与应用

王欣;李末;许滨;朱以松;

2011 (05): 60-63.
DOI: 10.13952/j.cnki.jofmdr.a2728

摘要 ( 260 )

针对设计人员在使用SolidWorks进行机械产品设计过程中,二维工程图投图工作比较繁琐的现象,采用SolidWorks提供的API接口,以及图形变换中齐次变换原理,借助三维模型与二维工程图之间的联系,研究实现了基于SolidWorks二维工程视图的智能生成方法,该方法使产品研发人员的工作压力减轻,设计周期缩短,设计成本降低,并且避免了人为错误产生,保证产品质量,使产品更具竞争力。

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网络制造资源的评价与选择

郑立斌;顾寄南;张鹏飞;

2011 (05): 64-66.
DOI: 10.13952/j.cnki.jofmdr.a2729

摘要 ( 208 )

在网络化制造环境中,针对分布在不同地域的制造资源评价和选择问题,在建立制造资源评价指标体系的基础上,结合层次分析法、比较判断法和模糊理论提出了一种制造资源评价模型。该方法解决了评价指标较多时候的权重处理,增强了评价的科学性和可靠性。结合具体应用进行了实例分析,证明了该方法的有效性。

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中小企业研发设计创新能力的评价指标体系

朱保廷;明新国;宋文燕;何丽娜;左怀亮;

2011 (05): 67-71.
DOI: 10.13952/j.cnki.jofmdr.a2720

摘要 ( 295 )

在产业分工不断细化和深化背景下,中小企业的研发设计创新能力提高是中国可续发展的保障。文中从企业内部研发设计创新能力和企业外部研发设计创新环境两个方面提出了中小企业研发设计创新评价模型,它不仅关注企业内部的研发设计创新能力,也强调社会、国家和研发设计创新集群对企业研发设计创新能力提高的重要性。基于该模型,并设计出具有时效性和针对性强、具有全面性、实用性和指导性强的评价指标体系,以期对中小企业的研发设计创新过程进行有效评价。

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基于工艺需求驱动的可重构机床配置设计

李爱平;孟庆东;谢楠;曾法力;

2011 (05): 72-75+108.
DOI: 10.13952/j.cnki.jofmdr.a2714

摘要 ( 269 )

客户需求的日益个性化使得企业需通过缩短产品的生命周期来提高市场竞争力,合理配置出满足工艺需求的可重构机床是解决这一问题的关键之一。在可重构机床配置与工艺规划并行设计的基础上,以得到最大的工艺需求与可重构机床性能相关度为目标,建立配置结果数学优化模型,通过MATLAB计算得到最优配置设计方案。最后给出一个案例详细说明该方法在可重构机床配置设计中的应用,表明该方法的合理性和有效性。

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模拟月球车复杂路面的可拓自适应控制方法

刘海兰;李小平;芮延年;

2011 (05): 76-79.
DOI: 10.13952/j.cnki.jofmdr.a2739

摘要 ( 232 )

由于月球复杂的地形环境,月球车对于复杂路面自适应控制有很多问题有待解决。文中利用自适应控制善于处理不变和慢时变问题,可拓控制善于处理时变和突变问题的特点,将自适应控制与可拓控制二者结合起来,构建了一种新的智能方法——"可拓自适应控制"。设计了可拓自适应控制器。并对其进行了初步实验。实验表明,采用可拓自适应控制方法对模拟月球车驱动进行控制,较传统的自适应控制具有更好的环境适应性。

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两端小中间大异形深孔零件的镗削工艺

赵荣;庞俊忠;彭小明;吴伏家;

2011 (05): 80-83.
DOI: 10.13952/j.cnki.jofmdr.a2715

摘要 ( 432 )

对现代深孔加工技术领域中一类孔径两端小中间大且中间带有圆柱面、锥面或球面等异形曲面的难加工深孔零件深入研究,开发设计了具有防振和自导向功能的高效伸缩式单刃镗刀,详细介绍了伸缩式单刃镗刀结构特点、设计原理、装配连接,并提出了新的镗削加工工艺原理,在实践应用中取得了极好的加工效果。

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凸轮切点跟踪磨削过程振动分析

姚振强;张满朝;龚春鸣;黄海涛;徐汉新;樊启泰;

2011 (05): 84-87.
DOI: 10.13952/j.cnki.jofmdr.a2716

摘要 ( 293 )

切点跟踪磨削是提高汽车凸轮制造精度的一种重要加工手段。某型号凸轮磨削时发现砂轮架切点跟踪时机床振动噪声较大,并且对凸轮磨削质量有很大的影响。本文针对该磨床工作过程中出现的砂轮架振动过大、噪声较大等问题通过对砂轮架模态测试、响应测试、砂轮架各工况下振动测试等原型试验方法,探明砂轮架非正常工作的根本原因与解决方案。

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基于变量几何法的两种并联机床法向加工自由曲面仿真

叶勇;

2011 (05): 88-91.
DOI: 10.13952/j.cnki.jofmdr.a2717

摘要 ( 264 )

采用CAD变量几何法,用两种新型5自由度3SPS+RRPU和2SPS+RRPRR并联机床对任意3D自由曲面进行法向加工。通过CAD几何约束和尺寸驱动技术,首先建立两种并联机床的模拟机构,再在并联机构动平台上构造任意3D自由曲面和刀具轨迹的引导平面,与并联机构合成,得到模拟并联机床。保持刀具与自由曲面垂直关系,给定加工路径,各驱动杆长和动平台的位置能自动求解和动态显示。结果表明:CAD变量几何法不仅简单直观,而且省去了大量的编程计算。

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开式砂带磨削参数对表面粗糙度影响的分析与优化

李虹;

2011 (05): 92-94.
DOI: 10.13952/j.cnki.jofmdr.a2718

摘要 ( 325 )

根据砂带磨削的原理设计了开式接触轮式砂带磨削装置,并将其应用于普通车床,对机械加工中较难加工的细长轴进行砂带磨削试验。通过试验分析了砂带转速、工件转速、磨削深度等因素对工件表面粗糙度的影响,并对磨削参数进行优化。结果表明在车床上采用开式接触轮式砂带磨削装置对细长轴进行精加工,能有效地降低表面粗糙度。在工件转速nW=1 000 r/min、砂带转速nS=3 r/min、磨削深度ap=0.07 mm、纵向进给速度f=0.02 mm/r条件下,能获得最优的表面粗糙度Ra0.48μm。

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高速永磁电机转子护套过盈配合量计算及应力分析

丁鸿昌;肖林京;张华宇;孙传余;

2011 (05): 95-98.
DOI: 10.13952/j.cnki.jofmdr.a2744

摘要 ( 443 )

高速永磁电机的永磁体抗拉强度很小,不能承受转子高速旋转产生的离心力,因此需要一个过盈配合的高强度防护套对永磁体进行保护。主要分析了转子护套和永磁体间过盈配合量及应力的计算方法,对一台额定转速60 000 r/mim的高速永磁电机,计算了过盈量的值以及护套和永磁体的应力,并根据计算的过盈量采用ANSYS Workbench12.1分析了护套和永磁体的应力。结果表明,理论计算值与ANSYS的仿真结果接近,能够满足高速下保护永磁体的要求。

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挖掘机液压系统建模仿真及能耗分析

陈桂芳;郭勇;刘锋;

2011 (05): 99-103+108.
DOI: 10.13952/j.cnki.jofmdr.a2731

摘要 ( 325 )

为研究挖掘机液压系统能耗分布,寻找节能途径,本论文在深入分析负流量控制挖掘机液压系统的基础上,采用AMEsim仿真软件建立一台通用型液压挖掘机负流量控制液压系统的数学模型;采用Adams仿真软件建立了该型液压挖掘机工作装置动力学模型;利用两者进行联合仿真分析,获得该通用型液压挖掘机空载装车工作循环能量消耗分布曲线图,结果表明节流损失是能量损失的主要方式,文中的研究对于挖掘机节能优化问题具有一定的理论意义和实用价值。

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岸桥门框连接斜撑布置研究与优化

刘炜;丁晓红;陈叶林;杨东升;

2011 (05): 104-108.
DOI: 10.13952/j.cnki.jofmdr.a2732

摘要 ( 313 )

针对某型号岸边集装箱桥式起重机门框斜撑进行优化设计。首先应用结构拓扑优化技术,建立斜撑拓扑优化设计的模型;通过拓扑优化设计,得到三种斜撑的布置方案。然后基于斜撑的抗风振要求对斜撑进行尺寸优化,得到满足设计条件的质量最轻的优化结果。通过对优化后的斜撑结构在岸桥整机上的刚度和强度校核,验证了提出方法的有效性。

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手动换档试验台的虚拟设计与试验

肖巍;潘毓学;何大志;

2011 (05): 109-111+115+122.
DOI: 10.13952/j.cnki.jofmdr.a2740

摘要 ( 181 )

介绍了一个虚拟换档试验台的实时模型,用于手动换档的虚拟设计。该试验台使工程师能够即时体验设计上的变化对换挡舒适性产生的影响。实时模型由一个完整的动力传动系统和包含外部换档联杆机构的变速器详细建模而成;分析了在实时仿真环境下,主要设计参数的变化对舒适性的影响,为了缩减计算时间以便在dSPACE平台上实时运行,进行了模型简化。

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新型压力脉冲试验台的设计分析

刘世红;赵高晖;童正明;刘福群;

2011 (05): 112-115.
DOI: 10.13952/j.cnki.jofmdr.a2738

摘要 ( 308 )

针对耐高温压力脉冲试验中实际最小压力值无法达到0表压的问题,在深入研究液体压力脉冲形成和控制原理的基础上,采用工控机和PCI板卡控制,以VB为编程环境,研究设计了一种新型的高性能压力脉冲试验台。经试验证明,本试验台在实际使用工况下卸载压力值可达到0,这不仅提高了耐高温压力脉冲实验的可靠性,同时也进一步保证了产品的测试效果及合格度。

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汽车碰撞冲击脉冲波形数学建模

倪维宇;陈道炯;付大成;邵友林;王海华;

2011 (05): 116-119.
DOI: 10.13952/j.cnki.jofmdr.a2741

摘要 ( 316 )

对汽车碰撞过程中,加速度冲击脉冲问题进行了研究。为解决汽车碰撞中冲击能量和复杂冲击加速度曲线难以表达的问题,文章通过对汽车碰撞冲击脉冲的时域与频域分析,提出一种构造复杂冲击加速度曲线的方法,建立了相关数学模型,并给出了构造生成的加速度冲击脉冲与实际碰撞加速度冲击脉冲波形精度评估公式。经实验证明:该方法能够从能量的角度来分析冲击加速度时域与频域上的参数,对比碰撞的冲击能量大小,便于仿真分析,也能够评价碰撞的冲击过程与特征。该方法为汽车实际碰撞的冲击加速度曲线的产生与控制,以及汽车碰撞有限元仿真分析提供了很好参考价值。

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基于MATLAB的物料运动分析

杨忠义;翟之平;张海军;

2011 (05): 120-122.
DOI: 10.13952/j.cnki.jofmdr.a2733

摘要 ( 262 )

通过分析叶片式抛送装置工作时出料直管中物料与气流的相互作用及关系,在建立物料流经出料直管运动方程的基础上,采用计算机分析软件MATLAB对物料经过出料直管的运动进行数值模拟,并通过与相关文献试验值的比较,检验了数值模拟的可靠性。为进一步优化出料直管几何参数、合理选择抛送叶轮的转速,降低抛送装置功耗,提高抛送效率提供依据。

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