机械设计

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魏朗, 周文财, 田顺, 刘永涛, 巩建强

机械设计. 2020, 37(1): 1-9. https://doi.org/10.13841/j.cnki.jxsj.2020.01.001

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由于传统车辆可靠性试验需要统计大量的车辆使用信息，在车辆可靠性验证上具有一定的滞后性，不利于车辆可靠性试验的发展和汽车的开发优化研究，因此强化试验技术在汽车产品设计和定型过程中得到了更广泛的关注。为了进一步推进车辆可靠性试验研究的发展，根据强化试验技术和车辆故障模式的特点，从整车道路试验、实验室台架可靠性试验及虚拟仿真试验3个方面对强化试验技术在车辆可靠性试验中的应用进行综述。在总结现有车辆可靠性强化试验的研究现状和不足的基础上，指出车辆可靠性强化试验技术的发展趋势，为提升汽车可靠性、优化汽车设计和促进汽车可靠性试验的发展提供参考。

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新型内燃机的创新设计研究

杨勇, 梁尚明, 贺亚博, 陈飞宇

机械设计. 2020, 37(1): 10-13. https://doi.org/10.13841/j.cnki.jxsj.2020.01.002

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将二齿差摆盘式活齿传动技术与已有技术进行对比和结合，以期充分利用二齿差摆盘式活齿传动的诸多优点，对现有内燃机系统进行改进。针对传动机构进行了模态分析，研究其振动特性，求解其固有频率并分析振型，以期规避和预防系统共振。创新性地设计出了一种具有传动效率高、使用寿命长、工作稳定噪声小、结构紧凑体积小等特点的低速大转矩四冲程新型内燃机——槽式两相摆盘凸轮内燃机。最终达到了结构优化、性能提升等目的。

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一种新型5-R柔性并联指向机构的设计与分析

李富娟, 李仕华, 韩朝武, 王佳音, 李天宇, 周亚杰

机械设计. 2020, 37(1): 14-20. https://doi.org/10.13841/j.cnki.jxsj.2020.01.003

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轴漂作为柔性铰链的固有属性对其转动精度有很大影响，基于对称设计思想设计出两种轴漂很小的高精度柔性转动副，并对其进行性能分析及应用研究。首先采用几何方法，从结构上证明了新提出的两种柔性转动副具有轴漂小的特点；然后，分别建立两种新型铰链的伪刚体模型，得到其输入输出数学表达式并进行仿真验证；最后，基于球面5-R并联机构，运用刚体替换法，将新提出的两种柔性铰链替代机构中刚性运动副，综合得到一种新型5-R柔性并联机构。通过有限元软件对其进行分析，证明机构具有较高的承载能力和指向精度，为后续空间柔性指向机构应用方面奠定了理论基础。

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基于侧面碰撞壁障的机械假人损伤分布研究

郄彦朝, 肖森, 陈勇, 陈光, 曲志冬

机械设计. 2020, 37(1): 21-25. https://doi.org/10.13841/j.cnki.jxsj.2020.01.004

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随着汽车工业的迅速发展，汽车碰撞安全问题也越来越受到人们重视。当发生交通事故侧碰撞时，被撞车内留给乘员生存空间较小，因此研究如何减少碰撞中人员受到的损伤成为侧面碰撞研究的核心之一。通过使用简化台车边界设置，模拟侧面碰撞载荷环境，利用机械假人进行侧面碰撞过程的乘员损伤分布分析，研究假人头部、脊柱、肋骨等部位的加速度及受力情况来量化分析被撞侧乘员在不同坐姿状态下头部及躯干的损伤分布特征及分布差异。研究结果表明，乘员向右侧旋转的坐姿状态下，头及躯干各部位的损伤输出结果较小，这些部位损伤相对其他坐姿较低，锁骨处在碰撞中损伤最大。研究结论为汽车侧碰撞安全中的乘员防护相关研究中乘员坐姿与损伤风险研究提供参考。

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基于JACK的工业搬运车驾驶室人机工程仿真分析

周艾, 张建敏, 杨勤, 张达敏, 王卫星

机械设计. 2020, 37(1): 26-34. https://doi.org/10.13841/j.cnki.jxsj.2020.01.005

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工业搬运车作为生产工具，设计工业搬运车必定要考虑提高生产效率和保障作业人员的安全性与舒适性，工业搬运车在搬运货物时，安全因素是主要考虑和保证的，安全的工作环境是保障工作效率的前提。在工业搬运车作业过程中，安全性影响因素有：驾驶室视野、驾驶室舒适性因素、驾驶座椅设计、操纵杆位置。项目以JACK为主要仿真工具，对工业搬运车虚拟模型仿真分析，并结合人机工程学原理分析驾驶员所处的人-机-环境系统。分析座椅H点和座椅设计、可视域仿真、双手可达域仿真、人体脊椎受力仿真、关节舒适度分析，再对驾驶员作业静态强度进行预测，最后基于人机工程学原理的工业搬运车作业环境分析、设计优化和建议。

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基于RomaxDESIGNER的行星传动边频带分析

罗召霞, 王新超, 张冰冰

机械设计. 2020, 37(1): 35-42. https://doi.org/10.13841/j.cnki.jxsj.2020.01.006

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分析了行星传动中产生边频带的主要原因，在RomaxDESIGNER中建立了不同模型研究相位对行星齿轮传动边频带分析的影响，包括同相位、顺序相位和反相位；考虑了制造误差对行星齿轮传动边频带分析的影响。通过分析显示，配齿不同会引起相位发生变化从而影响出现在振动频谱上的边频，制造误差也会引起频移。最后，通过实际的项目案例对比了不同行星轮个数和齿数引起的相位不同及振动降低，阐明了在行星齿轮传动设计时考虑设计参数和误差等可以达到降噪的目的，同时经过对比验证了边频带分析在仿真分析中的重要性。

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极大望远镜光谱仪准直镜调节机构误差分析

许明明, 胡中文, 彭元镜, 侯永辉, 王磊, 季杭馨, 胡企千

机械设计. 2020, 37(1): 43-47. https://doi.org/10.13841/j.cnki.jxsj.2020.01.007

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针对极大望远镜宽视场光谱仪准直镜位姿调整机构的位姿机构调节误差问题，采用多体运动学理论分析机构运动学关系，利用矩阵微分法建立该调节机构误差模型，分析加工和装配误差对准直镜调节位姿误差的影响，并通过统计学软件SPASS对调节机构误差进行仿真研究。分析计算结果表明，根据现有设计和导轨滑台的选型及装配工艺，机构的装配和定位精度可以满足准直镜调节精度的需求。利用运动学原理对光学系统姿态调节系统误差分析方法可对镜面调节机构误差进行预判，提前获取调节机构调节精度，对光学仪器后期动态调节等工作具有指导意义。

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基于Kriging的岸边集装箱起重机有限元模型修正

张文丰, 秦仙蓉, 赵书振, 潘杰

机械设计. 2020, 37(1): 48-52. https://doi.org/10.13841/j.cnki.jxsj.2020.01.008

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为了提高岸桥有限元模型修正的效率，采用基于替代模型的方法修正岸桥有限元模型。首先进行岸桥的有限元建模和振动响应实测，分别获得岸桥模态信息的有限元分析值和试验值；然后，在合理的修正参数选取和试验设计的基础上，拟合得到岸桥有限元模型的二次多项式替代模型和Kriging模型；最后，基于所构造的替代模型对有限元模型进行修正，并对比了不同替代模型的精度和修正效果。结果表明：利用替代模型进行有限元模型修正可以极大地提高修正效率和修正精度；同时，对于岸桥结构，Kriging模型和二次多项式模型的修正计算效率和修正精度非常接近，各自的优劣不明显。

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超声铣削螺旋锥齿轮变幅器装置的设计

王延广, 韩佳颖, 张亦敏

机械设计. 2020, 37(1): 53-57. https://doi.org/10.13841/j.cnki.jxsj.2020.01.009

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将超声加工应用在螺旋锥齿轮的铣削加工中，得到具有表面微观纹路的齿轮，滑油储存在纹路间隙中，能够增加油膜厚度，减小齿轮摩擦力转矩、表面温度、磨损率，降低齿轮啮合噪声。基于细长杆的一维纵振理论，对阶梯形变幅杆与铣刀盘进行整体设计。由变幅器每段的位移函数、应力函数及边界条件，建立变幅器的频率方程。根据实际要求设计了1/2波长超声变幅器实例，并运用ANSYS对其进行了动力学分析和频率优化。有限元分析结果表明：变幅器的谐振频率与理论设计频率的误差为2.15%，在误差允许范围内，验证了变幅器频率方程的正确性。运用APDL语言优化设计对变幅器的频率进行优化，使优化后的结构频率更加接近目标频率。最后，变幅器的阻抗特性试验和装置的雾化试验结果证明装置能够产生谐振，该装置可以进一步应用于齿轮的铣削。

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起重机回转机构冲击损伤仿真方法研究

王贡献, 余彬彬, 孙晖

机械设计. 2020, 37(1): 58-64. https://doi.org/10.13841/j.cnki.jxsj.2020.01.010

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紧急启制动等冲击载荷存在的普遍性导致起重机回转机构频繁出现断齿断轴等损伤现象，影响回转支承传动系统的可靠性。文中以起重机回转机构减速器输出轴小齿轮和回转支承外齿圈齿轮的啮合过程为研究对象，采用刚性单元和绑定等技术建立了包含轴承、轴和齿轮花键连接、齿轮啮合等精细有限元动力学仿真模型，分析了回转驱动轮齿和输出轴在起重机回转启制动下的冲击动态响应。仿真分析结果与某船厂起重机回转机构的损伤失效形式非常吻合，表明文中回转机构的冲击损伤有限元模型有效可行，建模方法和技巧可用于预测启制动的冲击对回转机构整体的影响，为回转机构减速器输出轴及回转齿轮的冲击损伤评估提供了依据。

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仿鹰扑翼飞行器设计及多飞行模式的实现

高颖, 侯宇, 华兆敏, 朱建阳

机械设计. 2020, 37(1): 65-71. https://doi.org/10.13841/j.cnki.jxsj.2020.01.011

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现有仿生扑翼飞行器大多针对单一飞行模式进行设计与研究，无法实现复杂多变的飞行姿态。文中根据鹰的飞行特性，以空间RSSR机构和多连杆机构为出发点，设计了一种扑动-折叠-扭转的仿鹰扑翼机构，以实现多飞行模式。首先，通过鹰的仿生学研究，根据总体设计目标提出多飞行模式扑翼飞行器功能设计要求；其次，基于XFLR5建立了多飞行模式扑翼的气动力模型，分析了起飞、巡航、降落3种典型飞行模式下的翅翼气动力的变化规律；最后，根据飞行参数建立了机构的运动学模型，通过仿真分析得到扑翼在不同飞行模式下的运动变化规律及翼尖轨迹曲线。证明该扑翼机构具有良好的仿生运动特性和气动特性，为多飞行模式微型扑翼飞行器提供了设计参考。

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菠萝采摘装置手持切力机构动力学分析

王月, 王建港, 齐绪平, 魏亚博, 高兴华

机械设计. 2020, 37(1): 72-76. https://doi.org/10.13841/j.cnki.jxsj.2020.01.012

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为了减少菠萝采摘人员的劳动强度，提高采摘效率，研制了一种集杠杆和曲柄滑块机构于一体的轻量便携、结构简单的菠萝采摘装置。该装置将手持力与下压力通过传力机构带动夹持及切力机构实现切割功能，文中对传力机构进行了理论计算、仿真及试验测试，优化得出了样机参数。试验结果表明机构的传力、切割性能良好，并验证了切割运动轨迹的可行性。

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双边加载驱动桥整体传动误差测试分析技术

郭栋, 石晓辉, 黎洪林, 焦立伟, 郭凯, 赵应强

机械设计. 2020, 37(1): 77-83. https://doi.org/10.13841/j.cnki.jxsj.2020.01.013

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为对双边加载模式下汽车驱动桥装配状态下整体传动误差进行检测评价，依据驱动桥的双边加载特征对驱动桥的传动误差测试计算方法进行了改进，接着采用交流电封闭技术研发出一种模拟驱动桥实车工况的台架测试装置，然后对测试装置本身的误差进行分析并提出对应的误差控制方法。采用3个高精度角位移传感器同时测得驱动桥输入端和两个输出端的角位移信号，并在上位机软件上运用改进的驱动桥整体传动误差计算方法进行测试数据的计算分析。以某款乘用车驱动桥为测试分析对象，分别在同一转速下的200，400，600 N·m等不同转矩下测试其整体传动误差，并对数据进行对比分析，发现了该款驱动桥整体传动误差的变化规律，对驱动桥整体传动误差测试技术、分析方法提供了参考，同时对驱动桥质量评价提供了借鉴。

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京津线弓网动态仿真模型的建立及验证

胡艳, 黄盼盼, 马然

机械设计. 2020, 37(1): 84-88. https://doi.org/10.13841/j.cnki.jxsj.2020.01.014

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基于有限元方法分别建立了京津城际铁路接触网系统和SSS400+受电弓系统的有限元模型。接触线及承力索采用铁木辛柯梁单元模拟，吊弦等效为仅可承受拉力的非线性弹簧单元。受电弓等效为三质量块-刚度-阻尼系统。弓网间的耦合作用通过罚函数法引入，采用Newmark积分法对弓网系统振动方程进行求解，进而分析弓网间的相互作用情况。在瞬态动力学分析前，进行了接触网系统的静态找形分析，符合安装规范要求；随后将得到的动态仿真结果与相关标准及线路实测结果做了对比，验证了仿真模型的有效性。

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甘蔗刮板输送装置的动态仿真及尺寸优化

赵峯, 金隼, 徐武彬, 李冰

机械设计. 2020, 37(1): 89-92. https://doi.org/10.13841/j.cnki.jxsj.2020.01.015

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对切断式联合甘蔗收获机的刮板输送装置进行动态仿真，得出在运输状态中甘蔗段对刮板输送装置的动态力谱，为刮板输送装置的分析提供了更为准确地约束工况。为减少机器能耗，提高工作效率，基于产品轻量化思想对刮板输送装置的构件厚度进行尺寸优化。以输送装置构件加权特征值最小为优化目标，刮板输送装置质量和甘蔗段质量为约束，采用规划法进行优化设计，得到结构厚度的最优尺寸。通过尺寸优化设计，输送装置质量在原来的基础上减少了312 kg，达到轻量化的目的，可为甘蔗收获机输送装置的同类优化设计提供参考。

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高海拔地区输电线路典型施工机械能效试验与改进措施研究

夏拥军, 赵飞, 张亚迪, 张荣旺

机械设计. 2020, 37(1): 93-96. https://doi.org/10.13841/j.cnki.jxsj.2020.01.016

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高海拔地区输电线路建设的低压、低氧环境特点导致输电线路施工机械降效严重。为研究典型输电线路施工机械在高海拔地区的降效规律，提出整机输出功率的测量方案，于海拔3 000~5 000 m的高原地区测试输电线路施工机械的有效输出功率。根据试验结果分析施工机械关于海拔高度的降效规律，为高海拔地区输电线路施工机械的设计与使用提供参考依据。

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基于多传感器融合的电梯导轨性能检测方法研究

王玉军, 杨逸峰, 郭炜, 卢文秀

机械设计. 2020, 37(1): 97-100. https://doi.org/10.13841/j.cnki.jxsj.2020.01.017

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为了高效地测量电梯导轨的直线度、垂直度、接头台阶偏差等多项参数，提出了一种基于多传感器信号分析的方法，并依据该方法设计了一套拖曳小车一体化智能检测装置，该装置由动力系统、测量小车、主控电脑3个部分组成。测量小车搭载加速度传感器和倾角传感器，在动力系统的牵引下沿电梯导轨上下运动。将传感器测得的数据传回主控电脑，根据加速度信号计算电梯导轨的接头台阶偏差，根据倾角信号计算直线度和垂直度，并实时显示在显示器上。试验结果表明，此方法比传统的吊线尺量方法效率更高，且精度符合要求。

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落震试验中摩擦力的标定方法研究

王小锋, 党井卫, 汪赵宏, 王慧锋

机械设计. 2020, 37(1): 101-104. https://doi.org/10.13841/j.cnki.jxsj.2020.01.018

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落震试验是起落架的主要力学特性试验之一，其参数测量和分析的准确与否直接影响起落架的力学分析与设计，对优化起落架缓冲参数、改变结构缓冲形式有理论指导作用。文中结合落震试验中力学参数测量的现状，对测力平台的三向力标定方法进行了研究，重点对摩擦力的影响因素进行了分析，提出一套摩擦力载荷标定方法。通过试验结果的对比验证，表明摩擦力对参数测量的影响是显而易见的，也从载荷分析上充分验证了摩擦力标定方法的正确性和可行性。

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基于代理模型的低速电动车车架多目标优化

刘越, 蒋荣超, 李雪峰, 宋夫杰, 刘大维

机械设计. 2020, 37(1): 105-109. https://doi.org/10.13841/j.cnki.jxsj.2020.01.019

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为进行低速电动车车架的轻量化研究，采用有限元分析软件HyperMesh建立低速电动车车架有限元模型，并进行模态、强度和弯扭刚度分析。结合径向基神经网络（RBF）代理模型和粒子群优化算法，综合考虑质量、模态、强度和弯扭刚度等性能指标，对低速电动车车架进行轻量化多目标优化。结果表明，低速电动车车架质量降低了27.6 kg，同时其1阶模态频率、强度和弯扭刚度均满足设计要求，取得了较好的轻量化效果。

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挖掘机斗杆模拟加载试验研究

周利东, 韩亮亮, 王雷, 韩刚, 陈向辉, 曹雪芹

机械设计. 2020, 37(1): 110-115. https://doi.org/10.13841/j.cnki.jxsj.2020.01.020

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为了研究挖掘机斗杆的动态应力应变特性，设计并制造加工了工装台，利用实际工况下的现场实测油缸的数据导入有限元模型获得斗杆与挖斗铰点处垂直和水平等效载荷历程；利用电液伺服疲劳试验台，对固定在工装台上的斗杆进行工装台模拟加载测试，获得应力应变状态响应历程；分析对比了挖土工况下工装台模拟加载测试、现场实测和有限元仿真3种方法所得数据，说明了工装台模拟加载测试试验方案的可行性和正确性；为后续疲劳分析奠定了试验基础。

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高耸结构低频振动控制装置及其运动微分方程与减振效果研究

王诚辉, 李学旺, 张维庆, 郭彪, 周名军, 彭恒

机械设计. 2020, 37(1): 116-120. https://doi.org/10.13841/j.cnki.jxsj.2020.01.021

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针对高耸结构尺寸特点及振动特性，文中介绍了一种低频摆式振动控制装置。该装置可实现超低频控制，具有摩擦阻力小，反应灵敏，吸振能力强的特点。文中首先根据拉格朗日方程建立该装置的近似运动微分方程，然后在Workbench软件中对该装置的自由衰减振动进行仿真。结果表明：微分方程频率特征项与仿真数据吻合很好，阻尼项比仿真结果大25.4%。最后，文中使用预应力谐振响应分析方法，确定了该装置最优调谐频率与最优阻尼比，并指出该装置（质量460 kg）能减小风电机组1阶弯曲振动（模态质量130 t）46.4%的共振振幅，相当于能提供1.72%的模态阻尼比。

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感性工学设计方法研究现状与进展

丁满, 程语, 黄晓光, 赵菱颖

机械设计. 2020, 37(1): 121-127. https://doi.org/10.13841/j.cnki.jxsj.2020.01.022

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生产力水平的不断提高使得工业设计的重点由满足产品功能逐渐转变为满足用户情感需求。通过对国内外相关文献的研究，归纳了感性工学的概念，总结了感性工学中意象获取、模型建立和模型优化的设计流程，并基于各阶段列举了相关技术。在应用方面，着重分析了感性工学中针对产品造型、色彩及其他属性的研究方向。根据感性工学和信息技术融合发展的趋势，准确获取用户的多感官意象及提升模型精确程度将会成为未来研究的热点。

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基于RAMSIS仿真的高速列车驾驶界面人机工效评估

王洪宝, 王金, 支锦亦, 王超

机械设计. 2020, 37(1): 128-134. https://doi.org/10.13841/j.cnki.jxsj.2020.01.023

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为保证高速列车驾驶界面设计方案符合人机工效要求，提出基于虚拟仿真分析的高速列车驾驶界面评估方法。采用CATIA软件构建列车驾驶室数字模型，导入RAMSIS虚拟仿真软件，从人机尺寸、舒适性、可达性、视野4方面分析驾驶界面的人机特性，将仿真结果和行业标准作为评估准则，用于高速列车驾驶界面的人机工效评估。将该方法运用于某标准动车组驾驶界面设计方案的人机工效评估。结果表明：该型驾驶界面符合标准，满足第5百分位到第95百分位驾驶者的人机工效要求。该虚拟评估方法便捷可行，为高速列车驾驶界面设计方案的筛选和改进提供了有效手段。

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模糊综合评价法在产品设计方案决策中的应用

胡珊, 刘晶

机械设计. 2020, 37(1): 135-139. https://doi.org/10.13841/j.cnki.jxsj.2020.01.024

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为合理运用模糊综合评价法对设计方案进行评估与确定，对评价过程进行修正，得出更加客观的结果，以导盲杖设计为例，通过文献查阅和小组讨论，构建了导盲杖设计方案评价体系；利用模糊综合评价法对方案进行评估与选择，在确定各评价指标的权重时，引入熵权法修正层次分析法在确定评价指标权重时的主观性，从而选择出最佳方案；通过将模糊综合评价法运用于具体的设计评价中，得出设计方案的评价结果。在产品初步设计中运用模糊综合评价法能有效帮助决策者对设计方案进行整体评价，从而更好地把握产品开发方向；引入熵权法可有效改善确定评价指标权重时的主观性问题，得出客观的评价结果。该方法同样适用于多个设计方案的评估与优选。

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居家型多功能跑步机结构设计与有限元分析

由文华, 王利超, 王旭, 牛玉芝, 陈美玲, 薛汶君, 魏姣

机械设计. 2020, 37(1): 140-144. https://doi.org/10.13841/j.cnki.jxsj.2020.01.025

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为设计一款符合家庭体育需求的健身器材，以跑步机的基本造型为基础，结合居家产品的特点，综合运用健身器材人体工学理论和工业设计领域知识对居家型多功能跑步机结构进行设计。利用Solid Works软件构建居家型多功能跑步机的三维模型，通过仿真模拟确保结构的合理性；嵌入PLC单元进行工作模式控制，实现各模式间的自由转换；采用有限元仿真软件对居家型多功能跑步机的零部件进行静力学分析。结果表明：居家型多功能跑步机结构强度合格。将健身器材与居家产品的功能进行融合，可为家庭体育健身器材开发提供参考。

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子母式概念垃圾清扫车造型设计

李美, 付茜

机械设计. 2020, 37(1): 145-145. https://doi.org/10.13841/j.cnki.jxsj.2020.01.026

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铰接式卡车造型设计

李光亮, 孟庆勇

机械设计. 2020, 37(1): 146-146. https://doi.org/10.13841/j.cnki.jxsj.2020.01.027

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WBT-81沥青路面养护机造型设计

赵建国, 马龙华

机械设计. 2020, 37(1): 147-147. https://doi.org/10.13841/j.cnki.jxsj.2020.01.028

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信息安全视域下基于SDN技术的校园网络可靠性优化研究——评《计算机网络安全防护技术》

宋凯, 高冬冬, 姜勇

机械设计. 2020, 37(1): 148-148. https://doi.org/10.13841/j.cnki.jxsj.2020.01.029

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经管概率统计中的数学建模思想研究——评《经管与财税基础》

于长生

机械设计. 2020, 37(1): 149-149. https://doi.org/10.13841/j.cnki.jxsj.2020.01.030

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校企合作机制下试论高职院校机械设计专业学生工学结合人才培养模式——评《机械设计实践与创新》

林启德

机械设计. 2020, 37(1): 150-150. https://doi.org/10.13841/j.cnki.jxsj.2020.01.031

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公共信息技术背景下机械设计及自动化理论课程人才培养模式研究——评《机械基础知识——企业新型学徒制培训教材》

张磊

机械设计. 2020, 37(1): 151-151. https://doi.org/10.13841/j.cnki.jxsj.2020.01.032

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自动化技术在现代汽车机械加工控制系统中的应用——评《机械设计实用机构运动仿真图解》

谈剑

机械设计. 2020, 37(1): 152-152. https://doi.org/10.13841/j.cnki.jxsj.2020.01.033

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刊出日期：2020-01-20

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