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    1. 高压输电线路救援机器人结构设计与优化
    田启华;段龙飞;周祥曼;刘勇;孙鹏飞;
    机械设计与研究    2020, 36 (02): 1-5+11.   DOI: 10.13952/j.cnki.jofmdr.a5190
    摘要3423)      收藏
    针对高压输电线路检修人员线上意外事故救援困难,研究提出了一种载人越障救援机器人方案。首先根据高压输电线路救援机器人的作业环境,对救援机器人的越障动作及救援方式进行了规划设计;其次对救援机器人的各个机械结构进行了详细设计;最后对救援机器人的关键承力件进行了静力学分析,并在此基础上对其进行了拓扑优化,实现了该零件的轻量化。本研究为高压输电线路意外事故的机械化救援提供了参考。
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    2. 参考文献格式要求
    机械设计与研究    2020, 36 (02): 5-.   DOI: 10.13952/j.cnki.jofmdr.a5168
    摘要2215)      收藏
    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.
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    3. 基于信息熵与神经网络的供输弹系统早期故障诊断
    高家宝;许昕;潘宏侠;付志敏;
    机械设计与研究    2020, 36 (02): 181-184+188.   DOI: 10.13952/j.cnki.jofmdr.a5175
    摘要564)      收藏
    对于供输弹系统早期故障信息微弱,难以识别诊断的问题,提出一种基于信息熵与Elman神经网络相结合的供输弹系统早期故障诊断的方法。通过合理布置测点采集供输弹系统振动信号,经自适应广义形态滤波后提取近似熵、样本熵为特征参量,分别运用Elman神经网络和BP神经网络对其识别。结果显示:该方法能有效对供输弹系统早期故障进行诊断,诊断正确率高达92.13%,且优于BP神经网络的诊断结果。文中所运用的方法在供输弹系统早期故障诊断中有良好的应用。
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    4. 仿生蝴蝶飞行器设计分析
    冷烨;张卫平;周岁;陈笑行;葛伟;
    机械设计与研究    2019, 35 (04): 32-35+42.   DOI: 10.13952/j.cnki.jofmdr.a4973
    摘要5264)      收藏
    面向仿生飞行器未来在地外探测上的潜在应用,提出了一种仿蝴蝶扑翼飞行器的整体设计与制造方案。构思并设计了一款结构相对简单的舵机驱动式双驱扑翼飞行器,并对其做出一系列优化。首先对研究对象进行了概念设计。为了方便实验探究,基于自由度理论设计了一种结构简单,自由度高的仿蝴蝶扑翼微飞行器,并基于飞行器的飞行原理设计了姿态控制方案。利用一系列自行设计的加工工艺,制造组装出整机后,通过实验平台对扑翼微飞行器的飞行状态进行测试,并结合高速摄像机对比观察升力与翅膀运动规律的关系。该仿蝴蝶扑翼飞行器由舵机直驱,翼展为49.8 cm,机身总长37.9 cm,整机重量为32.2 g。测得该飞行器的升力为0.272 N,拍打频率在1.1 Hz左右,最大拍打角为136°。
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    5. 滚轮黏附式爬壁机器人的附着机理及应用试验研究
    徐杰;吉爱红;胡捷;王伟;沈欢;戴振东;袁吉伟;
    机械设计与研究    2020, 36 (01): 25-31.   DOI: 10.13952/j.cnki.jofmdr.a5132
    摘要530)      收藏
    壁虎依靠脚掌上的纳米级刚毛,可以附着在光滑的壁面甚至天花板上,并且可以以较快的速度自如爬行。以分子间作用力为附着机制的仿壁虎黏附爬壁机器人,在军事和民生领域都有非常迫切和广阔的应用需求。壁虎在壁面爬行时,足端斜向上运动带动脚趾以一定角度旋转脱离接触面,以这种稳黏附、易脱附的爬壁机制为启示,设计了一种滚轮黏附式的仿生爬壁机器人。开展了机器人爬壁状态下的力学原理分析,得到了电机扭矩、机器人自重与黏附力的关系。在采用电机驱动、齿轮传动的四驱结构的基础上,设计了稳黏附、易剥离的四辐条滚轮机构,实现了轮式机器人在光滑壁面的爬行。通过拍摄并分析机器人爬壁的高速视频,得到了机器人爬壁的启动加速度和稳定后的爬行速度。为了进一步测试分析机器人爬行于不同倾角平面时黏附力的变化范围及变化规律,设计了精度为3 mN的二维力传感测试平台,验证了仿壁虎机器人轮式黏附垫的黏附性能,结果显示研制的滚轮黏附式爬壁机器人可以在光滑垂直壁面上实现快速稳定地爬行。
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    6. 异形曲面的逆向设计与五轴加工技术研究
    张晨亮;潘俊兵;
    机械设计与研究    2020, 36 (02): 87-90.   DOI: 10.13952/j.cnki.jofmdr.a5148
    摘要425)      收藏
    不规则曲面的设计与加工技术一直是工程领域探索的重要课题。以结构复杂的"双头狼"模型为研究对象,运用三维扫描仪及Geomagic Wrap软件采集模型数据,并通过Geomagic Design X软件完成逆向参数化建模;由于该模型结构复杂,难以在三轴及四轴机床上完成加工;因此,通过数控编程软件Hypermill编写五轴加工程序,并进行了机床仿真加工,对仿真结果进行了机床实际加工试验。试验表明,加工样件与研究模型误差不超过0.06 mm,满足工程需求,同时表明,Hypermill软件编写的五轴数控程序具有加工精度高、安全性好的优点;逆向工程与五轴技术的融合,对工程中不规则曲面的创新设计具有积极意义。
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    7. 线性压缩机电磁场仿真与磁轭结构参数优化
    陈洪月;赵志群;王鑫;宁海岩;陈洪岩;
    机械设计与研究    2020, 36 (02): 169-174.   DOI: 10.13952/j.cnki.jofmdr.a5191
    摘要345)      收藏
    电磁系统是影响线性压缩机效率的关键,以一种动磁式线性压缩机的E型电磁结构为研究对象,首先推导了等效磁路方程和电磁力表达式,然后采用有限元软件建立了电磁系统仿真模型,分析了磁通密度和磁力线分布状态,求得了不同电流、位移下的电磁力变化规律,并通过实验对电磁力表达式和有限元模型进行了验证,证明了有限元模型的准确性,在此基础上,对磁轭的结构参数进行了优化,研究结果对提高线性压缩机效率具有实际价值。
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    8. 基于PLC的太阳能自防盗汽车防护装置设计
    牟如强;李乐;
    机械设计与研究    2019, 35 (02): 12-15+21.   DOI: 10.13952/j.cnki.jofmdr.a4873
    摘要309)      收藏
    汽车露天停放现象日趋普遍,汽车因雨雪、尘土、烈日暴晒导致车体表面脏污、内部高温等问题愈发严重,继而影响汽车的使用寿命。针对以上问题,设计了一种采用太阳能供电的汽车防护装置,首先采用AutoCAD软件对防护装置进行结构设计,利用ANSYS Workbench软件仿真出防护装置对汽车模型的变形和应力,仿真结果验证了防护装置结构设计的合理性;然后对防护装置的控制系统进行电路设计和PLC程序设计;最后对防护装置进行实验,实验结果表明,防护装置可有效解决汽车被暴晒等问题,具有操作简单,安全可靠,自防盗,节能环保等优点。
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    9. 五自由度PICC精密细微静脉穿刺机械臂的运动分析与控制策略
    王凯迪;郭克友;谭梦玲;
    机械设计与研究    2020, 36 (01): 102-106+110.   DOI: 10.13952/j.cnki.jofmdr.a5138
    摘要340)      收藏
    医护人员的经验对PICC静脉穿刺置管手术的成功率有关键的影响,对于血管条件不好的患者,人工操作很难保证穿刺成功率。设计了一套高精度的五自由度机械穿刺装置,利用超声图像、力传感器、陀螺仪作为传感模块,形成闭环控制,使得机械装置能准确定位并精准穿刺。阐述了机械穿刺装置的运动分析和控制策略。系统由三自由度并联机械手臂实现针尖在三维空间中的定位,末端执行器为串联机械臂有两个自由度,一个自由度由丝杆电机控制针穿刺皮肤进入血管,另外一个自由度由旋转电机控制留置针针芯与软管的分离。经过实验表明,静脉穿刺系统能在给定目标位置后准确到达目标点,找到目标进行穿刺,完成静脉穿刺置管。
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    10. 人体散乱点云数据的区域分割算法
    王希;陈晓波;习俊通;
    机械设计与研究    2020, 36 (01): 1-6.   DOI: 10.13952/j.cnki.jofmdr.a5130
    摘要602)      收藏
    正确的人体点云数据分析不仅是人体3D测量的必要手段,更是未来服装数字化设计的基础,也是服装定制化智能生产的数据来源。人体散乱点云数据相比规整数据拥有更多的噪声及不规则性,这使得提取轮廓以及提取分割特征点更加困难。为了解决人体散乱点云数据分割难题,提出了基于移动最小二乘的切割算法。首先使用主成分分析法进行点云数据的调整,并使用夹角分析法提取投影到特定平面的二维轮廓。在此基础上,采用移动最小二乘法对部分二维数据点进行局部拟合并根据导数信息提取分割特征点。最后,利用VT K作为点云显示平台,对不同人体点云数据进行算法验证。实验结果表明,该分割方法实用可靠。
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    11. 矿井救援机器人可变形行走机构设计
    杨东山;魏晓华;邱来奇;吴福晓;翟建华;
    机械设计与研究    2020, 36 (02): 41-46+52.   DOI: 10.13952/j.cnki.jofmdr.a5194
    摘要835)      收藏
    针对灾变后矿井下的非结构化环境,以提高机器人的越障能力与增强机器人对地形适应能力为目标,设计出一种矿井救援机器人可变形行走机构。通过对机器人跨越垂直障碍过程的分析建立了机器人越障过程的动力学模型。在此基础上,通过ADAMS进行运动仿真,模拟机器人在平面行走的情况以及爬越台阶的运动情况。仿真结果表明:本救援机器人可变形行走机构具有良好的越障能力,同时建立机器人3D打印样机并进行实验验证,实验表明:机器人具有良好的越障能力、较强的环境适应能力、结构紧凑、转向灵活等特点,进一步验证了机构的可行性和越障原理的正确性,为矿井救援机器人的进一步研究提供了理论依据。
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    12. 基于粒子群优化算法的五自由度机械臂轨迹规划
    江鸿怀;金晓怡;邢亚飞;奚鹰;
    机械设计与研究    2020, 36 (01): 107-110.   DOI: 10.13952/j.cnki.jofmdr.a5139
    摘要490)      收藏
    为了让机械臂的工作时间达到最优,以自主研发的抛光机器人样机为研究对象,针对手表表壳表耳部分的抛光过程,提出PSO算法对五自由度机械臂轨迹规划进行优化,并通过MATLAB软件进行机械臂的仿真与分析。仿真结果表明,基于PSO算法的轨迹规划使机械臂在工作过程中加加速度不会产生突变,运动轨迹精度高,机械臂工作时间达到最优。
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    13. MEMS技术及应用
    蒋庄德;
    机械设计与研究    2020, 36 (02): 220-.   DOI: 10.13952/j.cnki.jofmdr.a5170
    摘要743)      收藏
    出版时间:2018年11月定价:69. 00元对微机电系统(MEMS)的精微剖析和系统阐述。20年MEMS教学与科研历程的总结;蒋庄德院士的倾心力作。让我们跟随作者的脚步,将"芯"的革命进行到底!内容简介:"先进制造科学与技术丛书"的首本。本书讨论的主题是微机电系统(MEMS)这一前沿交叉学科。作者对MEMS技术的主要方面:结构、材料、工艺、设计、测量等进行了系统的论述,并随之对MEMS的典型应用进行了分类介绍,为读
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    14. 基于激光跟踪仪的大型薄壁贮箱环缝装焊在位测量技术
    张阳洋;王玉坤;崔凡;徐奎;宋学成;陈晓波;习俊通;
    机械设计与研究    2019, 35 (04): 144-150.   DOI: 10.13952/j.cnki.jofmdr.a4975
    摘要215)      收藏
    航天产品制造过程中的在位测量是数字化制造领域的研究热点。为解决现有的液氧贮箱环缝装焊在位测量过程中可测量的关键形位公差较少、测量准确性和一致性较差、缺乏对测量过程的管理等问题,研究了基于激光跟踪仪的大型薄壁贮箱环缝装焊的在位测量方法。提出了基于遗传算法的激光跟踪仪工作位置和ERS点布局优化方法,并将该方法应用到实际的测量项目中。为提高在位测量的效率,开发了基于Visualization Toolkit可视化工具和Qt平台的在位测量软件系统。最后通过对液氧贮箱的现场应用测试验证了在位测量策略的有效性。
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    15. 面向太空碎片抓取的人工卷绕纤维驱动3指灵巧手设计
    孙振川;何俊;陈龙海;
    机械设计与研究    2019, 35 (01): 7-13.   DOI: 10.13952/j.cnki.jofmdr.a4795
    摘要288)      收藏
    针对太空碎片抓取任务对抓捕机构的工作空间及灵活性等方面的要求,设计出1种采用人工卷绕纤维驱动的串并混联3指灵巧手。通过对手指的运动学分析,确定了每只手指的运动空间,并根据雅克比矩阵,采用条件数研究了其灵巧工作空间。利用人工卷绕纤维的温度-应变数据,设计出其温度控制模型。经计算验证,该灵巧手具有较大的工作空间及良好的灵活性,可以满足太空碎片抓取任务对抓捕机构的诸多要求。
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    16. 面向性能需求的系统问题分析及确定方法研究
    冯雁霞;杨伯军;高雨;冯学文;
    机械设计与研究    2020, 36 (01): 11-16+21.   DOI: 10.13952/j.cnki.jofmdr.a5103
    摘要375)      收藏
    问题分析和问题确定是问题解决的前提基础,而性能需求是产品设计的起点和终点,是设计产品不断升级的驱动力,因此将性能需求应用于系统问题分析过程中,以功能作为桥梁建立性能需求与产品结构的对应关系,确定系统未满足的功能需求,并通过构建系统的局部功能关系模型,结合根原因分析确定系统的问题结构;构建了产品创新的系统问题分析及确定过程模型,并应用该模型进行大蒜去皮设备的创新设计,验证了该方法的有效性和实用性。
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    17. 无奇异双向犁翻转机构运动学分析与性能优化
    畅博彦;张转;金国光;
    机械设计与研究    2020, 36 (02): 27-32+40.   DOI: 10.13952/j.cnki.jofmdr.a5193
    摘要585)      收藏
    翻转机构是翻转式双向犁的核心工作部件,翻转过程中如何避免或越过奇异位置是此类机构设计和应用时必须要解决的问题。根据机构学理论,将冗余自由度引入双向犁翻转机构的设计中,得到一种新型2自由度运动冗余翻转机构。首先,通过建立机构的位置和速度约束方程,得到机构的输入、输出雅可比矩阵,以输入、输出雅可比矩阵的行列式不等于零为判定条件,推导出犁架实现无奇异往复翻转运动时,机构应满足的几何约束条件。其次,基于力传递矩阵和速度雅可比矩阵,对机构的力传递性能、刚度性能和承载力性能进行分析,总结机构设计参数对各项性能指标的影响规律,得到了机构综合性能优选时的参数设置范围。所得结论可为新型特别是重型双向犁的研发提供设计思路和参考依据。
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    18. 尾翼对微型ROV运动稳定性的影响
    王晓鸣;冯森;
    机械设计与研究    2019, 35 (02): 30-35.   DOI: 10.13952/j.cnki.jofmdr.a4889
    摘要280)      收藏
    为了提高微型ROV水下运行时的稳定性,通过在ROV本体上增加不同的尾翼来达到调节运动稳定性的目的。对微型ROV的动力学方程进行了简要的分析。采用Fluent仿真软件对未安装尾翼时的ROV运动稳定性进行分析,在此基础上分析不同斜度,不同安装位置以及不同高度的尾翼对整个ROV运动稳定性的影响,通过ROV运动稳定性判定的指标,比较不同情况下运动稳定性指标的计算值,筛选出最优尾翼方案,最终为流线型微型ROV尾翼设计给出指导性意见。
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    19. 基于卷积神经网络的水果图像分类识别研究
    曾平平;李林升;
    机械设计与研究    2019, 35 (01): 23-26+34.   DOI: 10.13952/j.cnki.jofmdr.a4797
    摘要1392)      收藏
    为了解决传统水果图像分类识别算法人工提取特征的缺陷,将卷积神经网络应用到水果图像识别上,基所创建的数据集,参照经典的卷积神经网络模型Le Net-5结构,提出更适合本数据集的卷积神经网络结构,首先对水果数据集进行分类标签,将苹果、梨、橙子、橘子、桃子分别标记为0、1、2、3、4,然后将图片分批次投入模型训练,该模型构建了一个输入层、两个卷积层、两个池化层、两个全连接层和一个输出层。卷积神经网络通过底层提取特征,再进一步更深层次提取特征,最后得到目标的分类。实验结果表明,所提出的卷积神经网络结构不仅在数据集上取得了较高的识别准确率,而且与传统的水果图像分类识别算法相比较,卷积神经网络避免了人工提取特征的繁琐过程。
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    20. 扫描路径对选择性激光熔化成形质量的影响
    刘兴鹏;武美萍;魏建锋;
    机械设计与研究    2019, 35 (01): 133-137.   DOI: 10.13952/j.cnki.jofmdr.a4810
    摘要275)      收藏
    基于选择性激光熔化技术,研究了不同扫描路径对Ti6Al4V成形试样的表面粗糙度、残余应力、翘曲变形的影响。结果表明:无论是长边扫描还是短边扫描,上表面的粗糙度值要明显小于侧表面的粗糙度值,和扫描方向相平行的侧表面的粗糙度值要小于和扫描方向相垂直的侧表面的粗糙度值。采取短边扫描的成形件和基板之间的残余应力值更小,且成形件和基板的最大翘曲变形相较于长边扫描减小了约35%。在SLM成形前,采取对基板进行适当预热的方式可以减小成形过程中成形件和基板之间的温度梯度,从而达到减小残余应力的目的。采取短边扫描且基板预热温度为300℃的成形件达到了99.4%的近全致密,采取短边扫描的成形件的致密度要高于采取长边扫描的成形件的致密度。实验结果表明,采取短边扫描的SLM成形件的成形质量更好。
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