机械设计与研究

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设计的哲学思考

邹慧君;

2013 (01): 1-4+9.
DOI: 10.13952/j.cnki.jofmdr.a2997

摘要 ( 387 )

探索设计哲学寻求设计普通规律,可以推动无所不在的设计向更全面更深入的发展。文中对设计在中华文明中重要地位,设计的普遍性,设计推动了人类文明发展,设计与创新相互依存,知识和创造性思维是设计的基石,设计的关键是设定目标提出计谋,设计的系统性,设计的统一性,设计是不断发展变化以及设计的价值性等10个问题进行了阐述,对于设计哲学内涵作了较为全面讨论,可以引起大家对设计科学的重视和推进设计科学的发展。

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参考文献格式要求

2013 (01): 5.
DOI: 10.13952/j.cnki.jofmdr.a3016

摘要 ( 250 )

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平面5R并联机器人轨迹规划与运动学仿真及实验

张立杰;郭志民;李永泉;

2013 (01): 10-13.
DOI: 10.13952/j.cnki.jofmdr.a3006

摘要 ( 369 )

首先运用速度为优化等速函数曲线的轨迹规划方法,在笛卡尔空间对平面5R并联机器人进行了运动学轨迹规划,得到了平滑、连续的输出角位移、角速度和角加速度曲线。其次运用Simulink/SimMechanics对该机构进行了正向运动学仿真,理论上验证了该轨迹规划方法的正确与可行性。最后基于轨迹规划和运动学仿真,对样机进行了运动控制实验研究,发现样机运行平稳,无冲击振动,位置精度较高,达到了轨迹规划的要求。

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断路器电动操作机构弹簧刚度设计

杨超君;邢明强;胡友;刘志刚;

2013 (01): 14-17.
DOI: 10.13952/j.cnki.jofmdr.a3032

摘要 ( 200 )

借助于虚拟样机技术对电动操作机构合闸系统进行动力学仿真分析,得出合闸时间为22.9 ms。同时,得到机构在合闸过程中出现3次回弹振动。通过对机构进行分析,判断出弹簧组对合闸系统的快速性和稳定性有着直接的影响。选取弹簧刚度系数为研究对象,运用虚拟样机技术软件ADAMS对机构进行仿真且得到弹簧组刚度系数的最优值即大、小弹簧刚度系数分别为16.92 N/mm和5.23 N/mm,此时合闸时间缩短至19.5 ms。

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柔顺机构拓扑图提取

牛小铁;李兆坤;张宪民;史利娟;

2013 (01): 18-21.
DOI: 10.13952/j.cnki.jofmdr.a3017

摘要 ( 275 )

柔顺机构拓扑优化所得机构是非光滑锯齿状跳跃边界的几何图像,不能直接应用于工程实际,因而研究柔顺机构拓扑图提取就显得十分必要。基于此,给出了一种柔顺机构拓扑图提取的新方法。首先,对柔顺机构拓扑所得灰度图像进行二值化处理,找到满足目标函数的罚值,得到只有0和1密度分布的锯齿跳跃边界图像。然后,采用密度等值线方法,求节点密度,对锯齿跳跃边界进行光滑近似。第三,针对柔顺机构性能特点,选择适合形状优化的变量参数,用样条曲线对光滑边界进行曲线重构,得到CAD系统可以识别的参数化模型。最后,通过算例说明以上方法的正确性和有效性。

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一种低功耗径向磁轴承的结构及磁力研究

孙传余;肖林京;李洪宇;丁鸿昌;

2013 (01): 22-24+34.
DOI: 10.13952/j.cnki.jofmdr.a3018

摘要 ( 281 )

针对磁悬浮轴承电流消耗大且难于调节的问题,提出了一种新型的低功耗径向磁轴承结构,采用永磁上吸下斥作用力抵消转子重力,再通过电磁排斥力动态调节转子位置。在分析磁路的基础上,进行磁力计算,使用MATLAB绘制磁力曲线,得到转轴半径和抵消重力的关系,得到电磁调节力与控制电流的关系,为磁轴承的设计研究提供新的角度和方法。

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鼠笼异步磁力联轴器三维温度场有限元分析

杨超君;周曰华;李志宝;

2013 (01): 25-28+34.
DOI: 10.13952/j.cnki.jofmdr.a3019

摘要 ( 255 )

为得到鼠笼异步磁力联轴器工作时内部温度分布情况,首先通过理论计算确定了该联轴器的热源、导热系数和散热系数,然后借助ANSYS软件对其进行三维温度场模拟分析,得到磁力联轴器整体和各部分的温度分布,并通过场分析法,将温度场沿定义的路径进行映射,得到不同路径下的温度分布规律。结果表明:导条的最高温度为82.42℃,永磁体的最高温度为51.47℃,远小于永磁体的居里温度。沿径向由内转子轴孔到外转子外边界,温度分布是先高后低,具有明显的区域性,导条区域的温度最高且温差最小,气隙区域的温差最大;沿导条周向的温度分布呈周期性变化,其曲线近似为正弦曲线,周期为导条数。分析结果对大功率下的鼠笼异步磁力联轴器的温度场分析具有指导意义。

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基于遗传算法圆渐开线涡旋齿位置度、线轮廓度的测量

王俊亭;刘国平;金伟;肖根福;

2013 (01): 29-30+34.
DOI: 10.13952/j.cnki.jofmdr.a2999

摘要 ( 341 )

针对涡旋齿精度要求较高,曲面形状复杂,且加工后基本参数无法测量的难点,利用遗传算法全局寻优的能力,求得涡旋齿的基本参数,根据基本参数求出涡旋齿的位置度、线轮廓度,获得了较为理想的测量结果。

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固定式端面弧齿连轴节的设计

黄登红;曾韬;

2013 (01): 31-34.
DOI: 10.13952/j.cnki.jofmdr.a3020

摘要 ( 286 )

对固定式端面弧齿连轴节的几何参数设计方法和强度校核方法进行了研究。根据固定式端面弧齿连轴节的调整计算卡,给出了端面弧齿连轴节的外径、齿面宽、端面模数、齿数、压力角、全齿高、齿顶间隙等基本几何参数的确定方法;基于弧齿连轴节的基本几何参数及其承载特征,给出了轮齿承载强度的校核方法,并建立了轮齿剪切应力、表面应力以及考虑螺栓固紧力的当量表面应力的计算公式;最后根据某实际产品的设计要求给出了设计实例,并在国产数控螺旋锥齿轮磨齿机上进行了实际的磨齿加工,对几何参数的设计方法进行了验证。

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随机共振消噪和EMD分解在轴承故障诊断中的应用

张超;陈建军;

2013 (01): 35-38.
DOI: 10.13952/j.cnki.jofmdr.a3021

摘要 ( 256 )

针对实际机械故障诊断中强噪声背景下难以提取故障特征的情况,提出了一种基于随机共振消噪(stochastic resonance,SR)和经验模态分解(Empirical Mode Decomposition,EMD)的轴承故障诊断方法。首先,将轴承振动信号进行随机共振消噪,利用噪声增强振动信号的信噪比;然后,将消噪的信号再进行EMD分解,通过求取本征模函数(Intrinsic Mode Function,IMF)幅值谱,从而发现轴承故障频率。实验结果表明,该方法可以提高信噪比,实现微弱信号检测,更有效地应用于轴承的故障诊断。

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耐压试验时薄壁内压容器静强度的可靠度

刘小宁;张红卫;韩春鸣;吴元祥;刘兵;袁小会;

2013 (01): 39-40+45.
DOI: 10.13952/j.cnki.jofmdr.a3022

摘要 ( 191 )

在概率模型的分布参数为区间限定时,建立了钢制薄壁内压圆筒与球形容器静强度可靠度范围的计算方法;在最苛刻耐压试验时,对其静强度的可靠度范围进行定量分析。

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面向复杂产品的集成开发平台研究与实现

陆春月;虞国军;王宗彦;

2013 (01): 41-45.
DOI: 10.13952/j.cnki.jofmdr.a3007

摘要 ( 257 )

针对生命周期长、复杂的产品设计过程中重复劳动多、信息共享程度低、层次集成度低的问题,提出了一种基于MCSSMW(Multi Client Single Server Multi Workstation)的面向复杂产品的网络化协同设计方法。深入探讨了复杂产品的分解机理及分布式协同设计的通讯机制,提出了基于PDMWorks Workgroup网络化协同设计平台的构建方法。结合铸造起重机的结构特点,将参数化变型设计和网络化协同设计有机地结合起来,开发了面向多用户的铸造起重机集成开发平台,并以主小车架设计为例进行了验证。

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SaaS模式下的产品快速设计系统

吴淑芳;王宗彦;陈梅;郭星;陆春月;

2013 (01): 46-50+54.
DOI: 10.13952/j.cnki.jofmdr.a3008

摘要 ( 325 )

为了给中小型企业提供低成本、易获取的在线产品快速设计服务,研究了SaaS理论、产品快速设计理论、快速报价理论方法,将产品快速设计系统构建于SaaS服务模式下。以系列产品桥式起重机为实例,完成了SaaS模式下系列产品快速设计与报价系统开发。实现了多租户单实例的桥式起重机快速设计,可以以较低的成本加快中小型起重机企业信息化、数字化、快速化步伐,同时提升其产品设计和制造水平。

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新产品开发的公共知识管理框架及系统设计

夏若冰;明新国;吴振勇;宋文燕;王琪;

2013 (01): 51-54.
DOI: 10.13952/j.cnki.jofmdr.a3009

摘要 ( 227 )

企业为了将知识资源转化为市场竞争优势,越来越多地采用新产品开发"团队"的组织方式,利用科学的新产品开发过程,结合短期的快速开发方法,获得可以盈利的新产品。公共知识管理作为一种新型的知识管理方法,提供了有效的知识整合及分享方式,基于公共知识管理方法提出的实施框架将极大提升新产品开发的效率和质量,加强新产品开发团队成员之间的知识分享,逐步将开发过程中的知识积累存储于企业的知识库中。最后介绍了给予该框架的公共知识网络管理系统在企业中的应用示范情况。

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模块化产品开发中的客户选项规划技术

左怀亮;明新国;孔凡斌;何丽娜;朱保廷;

2013 (01): 55-57+63.
DOI: 10.13952/j.cnki.jofmdr.a3023

摘要 ( 317 )

选项是当前复杂产品研发和管理中的重要问题。作好选项规划是实现产品研发多样化的关键。选项以模块化产品结构为基础,文章提出了客户选项的规划流程;给出了选项初步规划的方法;理清了传统选项,产品属性与客户需求之间的关系;并以实例对理论方法进行了验证。本文提出的方法对于形成一套完整的选项规划理论具有很大的参考价值和指导意义。

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面向零件族的柔性生产线构形设计及优化

李爱平;李丽媛;谢楠;段建国;

2013 (01): 58-63.
DOI: 10.13952/j.cnki.jofmdr.a3024

摘要 ( 180 )

针对柔性生产线可适应多品种、中等批量产品需求的特点,提出一种面向零件族的柔性生产线构形设计方法。以投资最少、生产线空闲时间最短和生产线上的加工任务重现度最大为优化目标,综合考虑空间约束、节拍约束和加工任务先后顺序约束,建立柔性生产线构形设计的多目标线性混合整数规划模型;根据该模型的特点,给出基于分支定界的优化算法,求得模型的最优解。以缸盖柔性生产线为实例,验证该设计模型和优化算法的有效性。

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浅析旅游纪念品的开发设计

于炜;潘登;季禾;倪瑜;

2013 (01): 64-65+74.
DOI: 10.13952/j.cnki.jofmdr.a3010

摘要 ( 334 )

旅游纪念品是旅游业的重要组成部分,发展旅游纪念品不仅能对经济起到推进作用,更能对旅游地起到推广、宣传作用。文章主要从旅游纪念品的现状问题谈起,并从造型、功能、情感、地域等多个角度阐述了未来的发展方向。

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求解单向环型布局问题的一种禁忌搜索算法

黄玉真;张则强;石茂渝;谭思捷;

2013 (01): 66-68.
DOI: 10.13952/j.cnki.jofmdr.a3011

摘要 ( 235 )

单向环型布局在柔性制造系统中得到广泛应用,在分析该布局特点的基础上,提出了一种改进的禁忌搜索算法来求解该布局优化问题。基于总零件重新载入次数最小的原则,建立数学模型。设计禁忌搜索算法时,采用插入法产生初始解,以两台设备的交换作为禁忌对象构建禁忌表,采用2-opt方式产生邻域结构,在此基础上编写相关程序实现模型计算。通过对算例和实际问题进行求解验证,说明了该算法的有效性。

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冷喷涂Cu-Zn-Al_2O_3修复斯太尔发动机水道腐蚀区域的涂层性能分析

陈利修;陈铭;

2013 (01): 69-74.
DOI: 10.13952/j.cnki.jofmdr.a3000

摘要 ( 292 )

采用冷气体动力喷涂技术,喷涂超细Cu-Zn-Al2O3复合粉来修复斯太尔发动机水道腐蚀区域,并对冷喷涂层的显微结构、物相组成和力学性能进行了表征。实验表明,超细Cu-Zn-Al2O3复合粉经超音速冷喷涂制备的涂层可与发动机缸体基体结合牢固,显微组织致密,测得的涂层抗拉强度值达到28.87 MPa,涂层表面硬度均值143.6HV0.05,耐磨性是斯太尔发动机基体的5.035 5倍,延长了设备服役期。

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汽车发动机缸孔珩磨轨迹重构与精度控制

高罗辉;张雪萍;姚振强;

2013 (01): 75-79.
DOI: 10.13952/j.cnki.jofmdr.a3001

摘要 ( 304 )

通过对汽车发动机缸孔珩磨头的运动轨迹的跟踪分析与重构,确定了珩磨头旋转速度、往复运动速度、下端停留时间、上下越程等主要运动参数的变化对珩磨头周向相位角的影响规律,重构磨粒运动轨迹轮廓,建立珩磨头运动参数与磨粒轨迹分布的映射关系模型。基于该模型,探索了控制珩磨轨迹分布的均匀性的看法,改善了缸孔珩磨精度。

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细长轴开式砂带磨削试验研究与精度分析

李虹;王纵坤;

2013 (01): 80-82+90.
DOI: 10.13952/j.cnki.jofmdr.a3002

摘要 ( 289 )

根据砂带磨削的原理、特点、设计一台砂带磨削装置,并将其应用于细长轴的加工,实验中以尺寸精度和圆度误差为研究对象,重点研究砂带磨削后尺寸精度和圆度误差的变化,分析影响砂带磨削加工精度的因素,指出提高砂带磨削精度的措施。实验表明在车床上采用砂带磨削装置进行细长轴磨削,能有效地提高加工精度。

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恒功率轴向柱塞泵建模及动态性能优化

高珊;郭勇;程敬敬;管伟;

2013 (01): 83-86+90.
DOI: 10.13952/j.cnki.jofmdr.a3025

摘要 ( 341 )

为了研究恒功率变量泵控制系统的动态特性,提高变量泵的响应性和稳定性,该文以A11V系列变量柱塞泵为研究对象,建立并分析了变量柱塞泵的动态数学模型,并得出结论:要改善系统应主要增加一阶惯性环节的转折频率。基于AMESim搭建了变量泵主体及恒功率控制机构的物理仿真模型,并进行了台架试验验证,利用AMESim批处理功能探讨了主要参数对响应性和稳定性的影响规律。结合理论及仿真分析,提出了一种结构优化方案,优化后的仿真结果表明:在同等阶跃负载下较原来系统调整时间缩小了41%,超调量由原来的46.1%降到3%,变量泵控制系统响应性和稳定性得到了明显的改善。

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定子齿数为偶数时的摆线马达理论排量及流量脉动率分析

周常飞;韩建文;路潞;

2013 (01): 87-90.
DOI: 10.13952/j.cnki.jofmdr.a3026

摘要 ( 352 )

推导了定子齿数为偶数时的摆线马达的理论排量和流量脉动率公式,并与定子齿数为奇数时摆线马达的理论排量和流量脉动率进行定量对比。分析表明,定子齿数为偶数时摆线马达的流量脉动率比定子齿数为奇数时的摆线马达大得多。而当k1、k2和BR2Z值相同时,不论定子齿数是奇数还是偶数,只要齿数相近,其理论排量相差不大。分析结果可为摆线马达的设计开发提供理论依据。

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数字液压缸的新型控制理论和方法

李文华;韩健;任兰柱;

2013 (01): 91-93.
DOI: 10.13952/j.cnki.jofmdr.a3027

摘要 ( 267 )

提出数字液压缸的一种新型控制理论和方法,它将油缸、控制阀组和反馈机构集于一体,以多个高速电磁开关阀集成的模块作为控制流量的机构,由磁致伸缩位移传感器和CPU控制器构成的反馈机构实时反馈活塞的位移和速度,通过产生高频振动的PWM信号控制多个高速电磁开关阀集成的模块进行输出,对输出流量进行比例调节和对流速进行变速控制,从而实现对数字液压缸活塞位移和速度的精确控制。最后说明了它在现在以及将来的应用。

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润滑油粘度对单盘柔性转子振动特性影响的实验

马小晶;买买提明·艾尼;穆塔里夫·阿赫迈德;闫亚岭;

2013 (01): 94-96+103.
DOI: 10.13952/j.cnki.jofmdr.a3028

摘要 ( 268 )

采用INV1612型单盘柔性转子实验台,通过改变负重盘的位置和润滑油膜的性质进行了大量实验。结果显示,在转子的轴向中心位置有周向均匀负重时,临界转速和最大振幅出现峰值;增大润滑油运动粘度,可降低转子的最大振幅,提高临界转速;随着润滑油高温粘性指数增大,转子的最大振幅减小,临界转速近似不变;低温粘性指数对转子振动特性影响的规律较不明显,还有待进一步研究。实验结果为研究影响转子系统稳定性因素提供了依据。

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起重机远程监控及故障诊断数据库系统

崔英;杜文辽;李根;孙旺;李彦明;

2013 (01): 97-103.
DOI: 10.13952/j.cnki.jofmdr.a3012

摘要 ( 272 )

为了满足对起重机进行远程监控及故障诊断的需要,提出了融合远程监控、专家系统、智能诊断功能要求为一体的数据库系统。在需求分析的基础上,基于UML的面向对象建模思想,建立了整个系统的功能模型,完成了系统E-R图的设计。分别建立了起重机运行数据数据库,本征数据库,专家系统知识库,故障诊断模型库等,并依据各部分的数据关系有机组合在一起。最后给出了系统主要模块的实现结果。

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基于气固两相流场的袋式除尘器钢结构优化

潘伶;刘菲;杨沛山;

2013 (01): 104-106.
DOI: 10.13952/j.cnki.jofmdr.a3003

摘要 ( 347 )

除尘器内流场分布对除尘器的运行阻力、滤袋寿命以及除尘效率有较大的影响。采用计算流体动力学方法数值模拟袋式除尘器内部气固两相流场,用多孔跳跃介质边界模拟滤袋。为了改善箱体内部气流速度分布,提出在进气通道内加装不同角度导流板的改进方案,并对模拟结果进行分析比较。得出加装45°导流板后气流分布均匀性改善最好,气室综合流量不均幅值降低。研究结果为除尘器的结构优化设计提供理论依据。

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打印机进纸胶辊摩擦系测试与分纸效果研究

刘会英;黄海忠;孙文霞;

2013 (01): 107-109+113.
DOI: 10.13952/j.cnki.jofmdr.a3013

摘要 ( 330 )

胶辊通过摩擦影响分纸效果,文中基于摩擦学理论对打印机进纸胶辊进行研究分析。建立胶辊与纸张接触力学模型;搭建胶辊摩擦系数测试平台;利用Matlab软件将实验数据拟合成为线性组合函数;利用RecurDyn仿真软件进行分纸效果仿真研究,分析了胶辊摩擦系数对分纸效果的影响。

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基于组合式改进BP神经网络的矿用空压机故障诊断

张强;张书会;张楠;

2013 (01): 110-113.
DOI: 10.13952/j.cnki.jofmdr.a2998

摘要 ( 338 )

矿用空压机是煤矿现代化安全生产的重要组成设备,针对目前矿用空压机经常出现的故障,收集了矿用空压机故障征兆和其对应的故障类型,将故障样本数据和模糊神经网络相结合,并根据改进BP神经网络确定网络的输入和输出向量,对矿用空压机进行组合式故障诊断,诊断结果与实际情况比较吻合。运用MATLAB实现神经网络故障诊断仿真,仿真结果表明诊断误差较小,输出向量与实际故障矩阵结果接近。

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液压挖掘机制动能量的回收系统

吴文海;郑辉;邓斌;刘桓龙;

2013 (01): 114-117.
DOI: 10.13952/j.cnki.jofmdr.a3031

摘要 ( 307 )

针对传统液压挖掘机回转系统能量损失严重的问题,提出并设计一套液压挖掘机回转制动能量回收系统。分析该系统工作原理,以及液压蓄能器的参数匹配,通过AMESim软件建立模型,并进行仿真分析。仿真结果表明:该回转制动能量回收系统使挖掘机回转系统的节能效率达到50%左右,蓄能器进行能量回收的效率达到66.9%,回收能量再利用效率为50.3%,实现了节能减排的目的。

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基于变密度法的大型天线系统支撑结构优化设计

袁镭;余海东;赵勇;王皓;

2013 (01): 118-122.
DOI: 10.13952/j.cnki.jofmdr.a3029

摘要 ( 304 )

大型天线支撑结构的合理设计对满足系统刚强度、轴系精度具有十分重要的意义。基于变密度法的拓扑优化方法根据约束条件和目标函数确定结构内材料最优分布,是合理进行支撑结构内部加强筋设计的一种行之有效方法。推导了以位移为约束,结构质量为优化目标变密度拓扑优化模型;针对某大型天线系统的支撑结构原设计方案中质量较大、结构内加强筋设计不合理出现局部应力集中等问题,设计该结构的三维拓扑优化域,运用该模型以天线系统允许的最小变形为约束条件,以质量最轻为目标进行三维支撑结构的拓扑优化设计,结合载荷传递路径,提出大型天线系统支撑结构内部加强筋设计方案,并采用尺寸优化方法对支撑结构外表面的上支架、底座等位置的板筋厚度进行优化,确定了支撑结构的最终优化方案。经验证,该结构在原方案的基础上减重12.5%,且有效地改善了力传递特性,消除了应力集中现象。

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基于ADAMS对一种新型消防车臂架工作空间分析

张蕊华;杨松;朱银法;

2013 (01): 123-125.
DOI: 10.13952/j.cnki.jofmdr.a3030

摘要 ( 247 )

基于ADAMS软件利用图解法求解一种新型的五节折叠式消防车臂架端点的工作空间。当仿真受到多个输入变量影响,无法直接描绘出臂架端点的整个工作空间时,此时创造性的运用积分法来求得端点的轨迹,具体的将其中的某些输入变量离散化,分别求得局部范围内的工作空间,然后将离散的轨迹逐渐的叠加,得到整个范围的工作空间。最终得到这种新型的五节折叠式消防车臂架端点在二维和三维内的可达空间和有限灵活工作空间。

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基于伺服冲床运动控制算法的RCP开发方法

王晓琳;

2013 (01): 126-129.
DOI: 10.13952/j.cnki.jofmdr.a3014

摘要 ( 285 )

运动控制器作为一个独立的工业自动化控制产品,已经被越来越多的产业领域所接受。运动控制器传统的开发方法存在周期长、成本高、算法实现难等缺点,已经成为制约运动控制器发展的技术瓶颈。文章以伺服冲床为平台,采用的快速控制原型(Rapid Controller Prototyping,RCP)的开发方法来进行运动控制器控制算法的研究与开发,对提高开发效率以及设计阶段的验证有着重要意义。

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