现代机械

Modern Machinery


现代制造、工艺装备

  • 基于多关节机械臂的物流机器人设计

    李晨铭;姜博;关文娜;刘庆俊;马国涛;宋宏铃;

    面向工业物流自动化升级需求,针对传统配送系统存在的转向受限、人工干预多、环境适应性差等问题,设计了一种智能物流机器人。该机器人集成麦克纳姆轮全向移动平台、基于动态视觉识别的定位抓取系统、模块化机械臂及空间优化存储模块,通过集中式智能控制单元实现多系统协同结构作业。实验表明,该机器人可实现±1 mm物料定位精度,抓取成功率达98.7%,可实现10 h连续稳定作业,空间利用率高。该成果为工业物流自动化提供了高适应性解决方案,结合5G与数字孪生技术将加速工业4.0智能物流系统建设。

    2025年05期 No.249 1-6页 [查看摘要][在线阅读][下载 1118K]
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  • 基于MPC的四轮分布式驱动移动机器人运动控制

    刘超;秦涛;

    为提高四轮分布式驱动滑移转向移动机器人(4WSSMR)在复杂地面环境下的轨迹跟踪能力,提出一种基于模型预测控制(MPC)的运动控制方法。首先,通过分析四轮分布式驱动滑移转向机器人的运动特性,建立了考虑滑动率与侧滑因子的非对称运动学模型,突破了传统同侧车轮等速假设的局限性;其次,基于位姿误差微分方程设计线性时变MPC控制器,通过滚动优化与反馈校正机制显式处理多变量耦合、驱动约束等非线性问题,实现轨迹跟踪。在MATLAB仿真环境下,通过典型轨迹跟踪试验验证了所提方法的有效性。结果表明,系统在参考轨迹任务中均能快速收敛跟踪误差,验证了控制策略的鲁棒性与适应性。

    2025年05期 No.249 6-12页 [查看摘要][在线阅读][下载 1237K]
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  • 基于改进型APF算法的叉车产线AGV路径规划研究

    孙崇昆;索超;叶志祥;万周杰;

    针对某叉车生产车间的静态环境下的背负式AGV小车进行路径规划研究,提出了一种改进型APF算法。该改进型APF算法通过改进引力模型,改进斥力模型,优化目标点难到达和AGV可能撞击较远目标点周边障碍物的缺陷,同时,再结合引入临时障碍物优化局部极小值合力为0的缺陷。通过和主流APF算法进行对比仿真实验,实验结果验证了改进型APF算法能够快速、高效的规划出合理路径,并能够解决目标点难到达和AGV小车可能撞击较远目标点周边障碍物的问题,以及能够避免陷入局部极小值的陷阱区,最终顺利行驶至目标点。

    2025年05期 No.249 13-17+34页 [查看摘要][在线阅读][下载 1035K]
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  • 某车型动力总成悬置系统路谱载荷采集与分析

    蒋斌文;林尚锦;覃臻;

    基于整车结构耐久的悬置载荷谱采集与分析技术,采用2个三分力传感器和应变传感器,在整车试验场的13个标准路面采集某车型的悬置主要结构载荷,并对左右悬置及后悬置的载荷数据进行时域及频域分析。结果表明:在同一路面上,左右悬置X/Z向上的最大载荷及方向具有相似特征;后悬置在比利时路上的载荷最大,左右悬置在过方坑时载荷最大;悬置主要激励频率在10 Hz以下时,在同一路面上的左右悬置的载荷激励频率基本相似;除中等比利时路外,后悬置主要激励频率低于2 Hz,在中等比利时路上,悬置载荷主要激励频率最高。

    2025年05期 No.249 18-21页 [查看摘要][在线阅读][下载 1447K]
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  • 用于高粘度流体的电磁驱动喷射阀的动态特性

    陈莉莉;

    提出了一种用于高粘度流体的带放大机构的电磁力驱动的喷射方法,研制了新型电磁力驱动喷射阀,建立了多物理场耦合的喷射阀动力学特性数值仿真模型。喷射实验表明,通过调节胶瓶中的供料压力、喷射阀的开阀时间、撞针行程和弹簧预压力,可以在无需预热的情况下喷射4 Pa·s的高粘度流体。喷射阀动力学特性的实验结果与仿真结果的一致性证实了数值仿真模型是可靠的,它将为高粘度流体喷射的多参数控制应用提供一个仿真平台。

    2025年05期 No.249 22-30页 [查看摘要][在线阅读][下载 1583K]
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设计、研究、分析

  • 一种车载供配电用耐高压大电流水密连接器的设计与应用研究

    周斌;

    结合装甲车车载平台供配电用耐高压大电流水密连接器的需求(600 A大电流传输、耐2700 V高电压和1 m水密等),从大电流接触件传输技术、耐高压结构及水密结构对产品技术进行研究。以耐高压大电流水密连接器的研制作为切入点,解决上述关键技术难题,并给出相应的解决方案和结构设计,采用研制的产品进行性能试验,验证合格,可以满足用户使用要求。

    2025年05期 No.249 31-34页 [查看摘要][在线阅读][下载 1012K]
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  • 基于COMSOL Multiphysics的景观地埋式箱变散热数值模拟

    吴伟;戎云浩;栾晓鹏;刘阳;程子龙;

    为提升景观地埋式箱变散热性能,运用COMSOL Multiphysics中CFD模块中的非等温模块对景观地埋式箱变散热进行数值分析。研究了不加风罩时不同进风口速度对散热的影响,并在此基础上进一步分别探究了不同土壤温度和两种通风罩方案各自参数在不同进风口速度下对散热的影响。通过对比两组加风罩方案的计算结果,发现方案一要明显优于方案二,并在此基础上确定了系统最佳散热参数,为变压器散热方式设计提供一定的参考依据。

    2025年05期 No.249 35-41页 [查看摘要][在线阅读][下载 1322K]
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  • 基于运动学模型的搬运工业机器人运动控制优化分析

    余娜;

    随着机器人技术和算法的不断进步,传统的路径规划方法往往在复杂环境中面临收敛速度慢、精度差等挑战。为此,提出一种结合遗传算法与梯度下降法的优化方法,旨在提高机器人在动态环境下的运动控制性能。实验结果显示,GA与GD结合的优化方法在收敛时间、精度和能量消耗方面具有显著优势。GA+GD的平均收敛时间为89.4 s,迭代次数为160次,轨迹误差仅为5.7 mm,能量消耗为12.8 Wh。与其他常见优化算法对比,GA+GD方法不仅在路径规划精度上领先,而且表现出更高的效率和稳定性。GA+GD优化方法可以有效提高工业机器人在复杂环境中的运动控制性能,并在路径规划中展现出更高的精度和效率,具有较强的实际应用潜力。

    2025年05期 No.249 41-44页 [查看摘要][在线阅读][下载 1004K]
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  • 覆冰地线张力变化及局部冲击除冰仿真分析

    毛先胤;邹雕;任孝东;杨柳青;刘硕;鲁彩江;

    通过力学仿真分析,得到覆冰地线在张力极限状态下对应的覆冰厚度;对小型气动锤作用下的局部除冰过程进行模拟,从径向脱冰率和覆冰破坏长度两个方面描述除冰效果,分析除冰效果随覆冰厚度以及冲击力大小变化的规律,得到不同覆冰厚度适合的冲击力大小,指导气动锤的选型;为了分析覆冰对地线固有频率的影响,对不同覆冰厚度的地线进行模态分析。使用ANSYS有限元软件建立覆冰地线仿真模型,以最大拉应力准则作为覆冰破坏判断准则,使用索单元模拟地线、梁单元模拟覆冰,以研究地线内部张力;另使用实体单元模拟覆冰以研究冰内部应力。研究发现,刚度增大对模态的影响小于覆冰质量增加带来的影响;对于30 mm以内的覆冰,200 N以上的冲击载荷可完全除去;随着覆冰半径的增加,单次冲击除冰效果逐渐减弱。

    2025年05期 No.249 45-49页 [查看摘要][在线阅读][下载 1125K]
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  • 基于Arduino和OpenMV的智能物流搬运小车

    王占坤;杨学霖;

    针对2025年中国大学生工程实践与创新能力大赛“智能+”赛道中智能物流搬运赛项,设计了一款基于Arduino和OpenMV的智能物流搬运小车。设计了小车的机械结构、软硬件系统,采用Arduino UNO R3和Mega 2560模块、OpenMV模块、CNC电机驱动模块、LM2596稳压模块、Emm42闭环控制模块、OLED显示模块、舵机等,实现小车的精准识别,能够在给定的工业场景内行走与避障,并按照要求完成物料的智能化搬运和摆放。其中创新性地利用OpenMV自带的get_regression()函数来实现ROI(感兴趣区域)的线性回归,从而实现车身姿态的精准矫正。测试结果表明,智能物流搬运小车扫描二维码后,能够按照规定的路线,平稳并快速地完成物料的识别、夹取、存放和投送等工作。

    2025年05期 No.249 50-55页 [查看摘要][在线阅读][下载 1204K]
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  • 基于刚柔耦合动力学分析的岸边起重机疲劳寿命预测

    高登进;马思群;詹健;

    为确保岸边起重机工作的安全性与可靠性,对岸边起重机的前大梁进行疲劳分析。基于模态应力恢复法计算前大梁寿命,首先利用SolidWorks对某型号岸边起重机进行三维建模,采用Ansys联合ADAMS将变形较大的前大梁建立成柔性体模型,并完成岸边起重机刚柔耦合模型的装配。开展了在典型工况下的动力学仿真,得到岸边起重机前大梁的最大变形和最大应力。依据模态应力恢复法原理建立疲劳分析流程图,结合疲劳相关理论,计算得出岸边起重机前大梁的使用寿命为32.6年,岸边起重机的疲劳寿命满足设计要求。研究为岸边起重机结构设计以及优化提供参考依据。

    2025年05期 No.249 56-61页 [查看摘要][在线阅读][下载 1231K]
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  • 基于随机载荷谱的风电机组齿轮疲劳寿命预测

    崔云烁;孙成虎;杜健;

    为提高兆瓦级风力发电机组传动系统的可靠性,以2MW风力发电机组中的行星齿轮系为研究对象,开展了基于随机载荷谱的疲劳寿命预测研究。通过建立威布尔(Weibull)分布的随机风速模型模拟风况;使用雨流计数法和载荷图谱对齿轮组随机循环载荷进行统计处理;结合材料的P-S-N曲线与修正Miner法则对齿轮组进行疲劳寿命预测。结果表明,在随机载荷作用下风电机组齿轮的寿命符合GB/T 18451.1—2012的要求,并验证了该方法在行星齿轮系统的可靠性优化与维护决策中的工程适用性。

    2025年05期 No.249 61-65页 [查看摘要][在线阅读][下载 1150K]
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  • 2000 Nm3碱性电解槽结构研究及制备方法

    马潮;房利利;

    氢能被视为未来能源体系中的重要组成部分。碱性电解水制氢技术因技术成熟、制氢成本较低,相对于其他制氢技术,更加适合当前阶段大规模制氢。通过对碱性电解槽结构设计及制备方法进行分析,针对电解槽关键部件,包括极板、电极、隔膜、垫片等部件的工作原理及设计方法进行研究,完成一套2000 Nm~3碱性电解槽的设计方案,同时确定了一种新的电解小室数量计算方法,总结了电解槽制备中的关键要点,为电解槽持续优化设计提供部分依据。

    2025年05期 No.249 66-71页 [查看摘要][在线阅读][下载 1282K]
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  • 双轴运动方舱电动旋锁装置连杆机构设计与分析

    黄娟;覃范树;蒋家慧;

    连杆机构是双轴运动方舱电动旋锁装置的主要传动部件,采用合理的连杆机构可以实现多个旋锁装置同时锁定,不仅加大了方舱的机动性,更增强了其稳定性。通过对两种方舱旋锁装置的连杆机构进行设计与运动学分析,并运用SolidWorks motion进行了运动仿真,仿真结果进一步确定了该装置的稳定性能。

    2025年05期 No.249 71-76页 [查看摘要][在线阅读][下载 1379K]
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自动控制

  • 乌鸦搜索算法的改进及其工程应用

    陈文梅;陈永进;岑钊华;

    在工业生产应用中,工程约束优化问题求解困难,为此,提出一种改进的乌鸦搜索算法(PCSA)。针对传统乌鸦搜索算法(CSA)在求解约束优化问题时收敛较慢且易陷入局部最优的问题,该方法引入分段非线性动态感知概率调整策略、莱维飞行策略以及引导更新策略,以增强算法的多样性并提升全局搜索能力。在压力容器优化设计案例中,与4个算法做比较,实验结果表明所用方法能实现最低建造成本,证明了方法的有效性。

    2025年05期 No.249 77-83页 [查看摘要][在线阅读][下载 1355K]
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  • 三编组智轨列车全轴转向系统硬件在环测试

    刘栋青;陈李杰;王震霆;朱绍鹏;殷玉明;

    为了快速有效地对智轨列车整车控制器进行合格性测试,基于NI平台搭建硬件在环测试系统,结合TruckSim软件实现了三编组全轴转向智轨列车路径跟踪控制问题的实时仿真测试。为验证全轴转向自动循迹控制算法的路径跟踪性能,搭建了三编组全轴转向智轨列车动力学模型与信号转发模型,设计了整车的CAN通讯协议,搭建了硬件在环测试仿真环境,将控制算法部署到车载控制器上进行了硬件在环测试。在直角转弯、环岛行驶和双移线三种工况下,其结果满足多编组智轨列车全轴转向系统路径跟踪精度要求,并模拟了信号丢失的故障场景。测试结果表明,该硬件在环测试平台搭建成功,能为智轨列车系统测试提供便捷有效的验证方式。

    2025年05期 No.249 83-88页 [查看摘要][在线阅读][下载 1521K]
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现场经验

  • 风电主齿轮箱齿轮与齿轮轴组装工艺可行性研究

    聂国林;裴巍;刘贤超;顾浩;

    针对风电机组主齿轮箱齿轮与齿轮轴组装的结构特点和承载要求,提出了一种经济、可靠的齿轮与齿轮轴组装工艺方案,从结构设计到有限元分析计算,再到试验验证,证明了组装工艺方案是切实可行的。

    2025年05期 No.249 89-93页 [查看摘要][在线阅读][下载 1373K]
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  • 钢带冷压成型机组拆卸工装的设计与应用

    蔡志远;

    针对钢带冷压成型机组在检修或更换模具时不易拆卸的问题,设计了一种用于钢带冷压成型机组的拆卸工装,介绍了该拆卸工装的结构和工作原理,并给出了该拆卸工装的使用方法。应用这一拆卸工装,可以在不损伤其他零部件寿命的前提下,实现钢带冷压成型机的拆卸要求,验证了该拆卸工装设计的合理性和可靠性。

    2025年05期 No.249 93-95页 [查看摘要][在线阅读][下载 1212K]
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  • 免酸洗ML40Cr盘条工艺实践

    杨有成;龙跃;陈开顺;袁顺金;

    ML40Cr盘条在拉拔过程中机械除鳞性不佳,通过研究氧化铁皮结构及产品性能后,提高吐丝温度和加快冷却速度,增加氧化铁皮厚度与FeO占比,大幅改善了机械除鳞性,同时减小盘条通条力学性能极差,提升拉拔性能。

    2025年05期 No.249 96-99页 [查看摘要][在线阅读][下载 1031K]
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  • 超声滚压对2195铝锂合金腐蚀性能的影响

    孙伟凇;安雪阳;窦忠宇;

    为使经不同超声滚压道次的2195铝锂合金表面获得更优异的耐腐蚀性能,利用超声滚压技术,在300 N静压力、28 kHz频率与500 mm/min的进给速率下,分析了不同的滚压道次对2195表面耐腐蚀性能的影响,采用XRD、HV-1000维氏显微硬度计、电化学工作站等进行表征测试。随着超声滚压道次的增加,试样表面粗糙度先减小后增大,经XRD分析可知,2195铝锂合金的择优取向发生了变化,但没有新的物相生成。随着超声滚压道次的增加,2195铝锂合金表面的耐腐蚀性先提升后下降,滚压3道次的耐腐蚀性最好。结果表明,超声滚压技术可以有效改善2195铝锂合金表面的性质,提升合金的耐腐蚀性能,说明滚压道次是影响合金腐蚀性能的重要因素之一。

    2025年05期 No.249 99-102页 [查看摘要][在线阅读][下载 952K]
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  • 征订启事

    <正>《现代机械》1974年创刊,由贵州省机电研究设计院与贵州省机械工程学会联合主办,贵州装备制造职业学院协办,为贵州省机械工程学会会刊,贵州省装备制造业协会会刊。本刊为专业技术刊物。主要发表国内外现代制造及工业装备、计算机应用、机械设计与加工、机械传动、设备维修、机电一体化、物料搬运、电加工、材料与工艺、仪器仪表、热加工、工业设计、技术经济管理和现代科学管理等十几个专业学科的论文。

    2025年05期 No.249 2页 [查看摘要][在线阅读][下载 847K]
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  • 征稿启事

    <正>《现代机械》为全国公开发行机械、仪表类科技期刊,创刊于1974年,贵州省机电研究设计院主办,是贵州省机械工程学会会刊,贵州省装备制造业协会会刊。本刊设有现代制造、工艺装备,设计、研究、分析,计算机应用,专题论坛及综述,现场经验,材料科学,管理科学等栏目,刊登机械设计与加工、机械传动、设备维修、机电一体化、物料搬运、材料与工艺、仪器仪表、热加工、工业设计、技术经济管理和现代科学管理等十几个专业学科的论文。

    2025年05期 No.249 103页 [查看摘要][在线阅读][下载 866K]
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