极低标记比下基于NLP-RGCN的半监督故障诊断方法
马奔驰， 章翔峰
新疆大学智能制造现代产业学院
【摘要】针对齿轮箱状态监测数据中标记样本有限、标签信息挖掘不足以及节点信息缺乏等问题，提出一种基于节点级路径图和鲁棒图卷积网络(NLP-RGCN)的半监督故障诊断方法。通过构建无向节点级路径图，灵活表示节点间的连接关系，细化信号特征，从而充分利用有限的标记样本信息。引入鲁棒图卷积网络（RGCN），通过吸收高斯分布方差的图结构和节点属性的微小故意扰动变化，增强模型的鲁棒性和特征提取能力。此外，设计基于半监督学习的故障诊断框架，利用有限的标记样本挖掘未标记样本所包含的信息，增强模型的泛化能力。最后，在0.5%极低标记比的齿轮箱数据集诊断案例上验证了所提方法的有效性和优越性。实验结果表明：NLP-RGCN的平均诊断准确率达99.85%，显著优于其他对比方法（如MLP、GAT、GCN、SGCN、LPS-DGAT等）；通过混淆矩阵和t-SNE可视化技术，进一步验证了NLP-RGCN在不同健康状态下的特征区分能力。该方法能够有效学习故障特征表示，并在极低标记样本下实现高精度的故障诊断。
电动缸用滚珠丝杠结构优化与可靠性评估
渠晓刚１ ， 王远１ ， 卫钟可２ ，
原海芳２ ， 杜建国２
１. 太原科技大学机械工程学院
２. 山西航天清华装备有限责任公司
【摘要】电动缸受载时，其内部滚珠丝杠存在轴向接触变形，对电动缸的定位精度和传动质量产生一定影响。针对此，以某型电动缸用单螺母滚珠丝杠为研究对象，进行参数优化与可靠性评估。分析影响接触变形的关键因素，并选取滚珠半径、滚道截面半径、接触角为设计变量，将轴向接触变形设为目标函数，结合有限元仿真构建响应面代理模型并对其进行优化；最后针对加工工艺的不确定性对接触变形的影响，对其进行可靠性评估与分析。结果表明：所求最优结构参数相比原始设计滚珠丝杠的轴向接触变形降低12%，可靠度由原来的96.97%提升至99.98%；此外相较于传统优化及可靠性评估方法，该方法避免了有限元模型的高频调用，有效提高了计算效率，可为相关厂家提供一定参考价值。
计入齿廓修形的斜齿轮啮合刚度模型研究
廖志平１ ， 张程斌２ ， 罗冬华１
１. 桂林信息科技学院机电工程学院
２. 广西大学机械工程学院
【摘要】针对斜齿轮齿廓修形对传动系统的动态特性，提出一种新的齿廓修形斜齿轮副啮合刚度模型。基于切片原理，根据齿轮的几何特性，将斜齿轮分为4种类型。在此基础上，通过将齿廓修形直齿轮副的啮合刚度与斜齿轮的接触线进行积分，得到4种齿廓修形斜齿轮副的单齿轮啮合刚度，并对其进行齿形修形。所提方法简单方便，无需计算啮合状态中每个切片齿轮副的刚度和齿形误差。将单个斜齿轮的啮合刚度添加到同时啮合的齿轮副中，得到了齿廓修形的斜齿轮副总啮合刚度。结果表明：齿廓修形降低了平均啮合刚度，且随着接触比的增大，啮合周期时啮合刚度的变化逐渐减小。 通过与其他典型啮合刚度模型的计算结果进行对比，证明了所提解析方法对齿廓修形斜齿轮时变啮合刚度的计算准确高效。
赵华通， 王宇钢， 陆宗浩， 王涛
辽宁工业大学机械工程与自动化学院
【摘要】针对样本不足导致数据驱动能耗模型预测精度低、泛化性差的问题，提出一种基于元学习的数控车削能耗预测方法。根据元学习训练策略设计试验方案，采集能耗数据，生成能耗训练元任务。然后针对已知工况元任务，通过模型无关元学习（MAML）算法对基于BP神经网络的基模型进行参数寻优；通过添加损失权重梯度函数，对元任务进行梯度归一化处理，最终构建了基于改进的MAML-BP车削能耗预测模型。结果表明：改进的MAML-BP模型在多工况下的车削加工能耗预测中能够获得较高的预测准确度和良好的泛化性。
１. 武汉软件工程职业学院通识学院
２. 华中科技大学数学与统计学院
陈超１ ， 许琦１ ， 宋正华２ ， 高虎２
１. 盐城工学院机械工程学院
２. 江苏昆仑互联新能源集团有限公司
【摘要】行星齿轮箱的工作环境复杂、转速和载荷多变，而常规故障诊断算法模型仅适用于单一工况，在多工况下诊断效果不佳。针对此问题，提出一种结合深度学习和迁移学习的故障诊断算法模型，用于多工况下行星齿轮箱的故障诊断。建立卷积神经网络（CNN）和长短期记忆网络（LSTM）为主体的模型框架，融入通道注意力机制（CAM）和自注意力机制（Self-Attention）完成模型的搭建。将传感器采集的数据划分为源域和目标域，采用数据充足的源域样本训练模型并保存，采用少量带标记的目标域样本对预训练模型进行微调。为了防止样本数量过少造成模型过拟合、分类效果不佳等问题，通过生成一定长度的随机噪声数据替换微调样本上部分数据点，达到扩充微调样本数量的目的。结果表明：所提方法能够较好地完成变工况下行星齿轮箱的故障诊断任务，在定工况下的诊断精度接近100%，在跨工况下的故障诊断精度均达99%以上，证明了采用所提方法时模型整体更加稳定，为齿轮箱的故障诊断提供了新的方法和思路。
伍贤洪１ ， 巫瑞智２
１. 南宁职业技术大学智能制造学院
２. 哈尔滨工程大学材料科学与化学工程学院
【摘要】为了提高数控加工中心可靠性优化分配的准确性，结合改进的成本函数，提出一种基于波搜索算法的数控加工中心可靠性优化分配方法。利用云模型定量表示专家的决策语言，降低决策过程中随机性和模糊性的影响，并利用TOPSIS 方法得到子系统的综合复杂度系数。利用DEMATEL法分析子系统之间的相互影响关系，得到子系统的综合影响度系数，并对可靠度-成本函数进行修正，得到改进成本函数。然后，建立整机系统的可靠性优化分配数学模型，并利用波搜索算法进行求解，得到子系统的可靠度分配值，实现了整机系统可靠性的合理分配。最后，将文中所述方法与传统方法进行对比，证明了文中方法具有较高的收敛速度和计算精度的优势。
电液伺服加载系统改进自抗扰控制方法
张均利１ ， 陈传俊２ ， 李正洋２ ， 陆宝春１
１. 南京理工大学机械工程学院
２. 扬州市江都永坚有限公司
【摘要】为了提升电液伺服加载系统的控制精度并解决自抗扰控制器参数调节的难题，提出一种基于新型的fal函数的改进自抗扰控制器，并利用遗传粒子群优化算法解决自抗扰控制器参数难以调节的问题。为了验证改进自抗扰控制器的性能，建立电液伺服加载系统的AMESim/Simulink联合仿真模型，并采用遗传粒子群算法调节改进自抗扰控制器的参数，通过对目标信号进行性能仿真，验证改进自抗扰控制器的性能。仿真结果表明：改进自抗扰控制器相较于自抗扰控制器、PID控制器具有响应速度快、加载精度高、抗干扰能力强等优势。
周翔１ ， 毛良杰１ ， 张乐凡２ ， 谷长雄３
１. 西南石油大学石油与天然气工程学院
２. 中油测井西南分公司 ＥＩＳＣ 西南分中心
３. 中国石油集团西部钻探工程有限公司玉门钻井分公司
【摘要】为了解决油气井中后期套管开窗效率低、刀具损耗大的技术难题，验证有限元仿真对切削行为预测的可行性，基于有限元分析软件建立套管锻铣器的三维仿真模型，研究锻铣过程中锻铣量、应力、扭矩和温度的变化规律，模拟刀具磨损历程，并分析各因素对锻铣过程的影响，从而优选出最高效的锻铣作业参数组合，为现场应用提供指导。结果表明：钻压和进尺的增大可以明显增大锻铣速率，转速的增大对锻铣速率的影响较小，合理范围内应尽量保持高钻压；锻铣器的扭矩波动较为缓和且在安全范围内，可推断正常锻铣过程中不会发生切削齿断裂与钻柱磨损断裂现象；仿真应力值在刀齿与材料发生切削行为处达到最大值1 636 MPa；锻铣器切削齿面的温度随着时间的增加不断累积，导致材料表层硬度和强度降低。基于锻铣参数优选方案，结合现场实际情况进行锻铣作业，优化后锻铣速率最高达到0.48 m/h，刀片利用率最高达到90%，显著提升了锻铣效率。
柔性制造加工单元控制系统设计
张道德１ ， 谢静１ ， 张超勇１，２ ， 肖御风１
１. 湖北工业大学机械工程学院
２. 华中科技大学数字制造装备与技术国家重点实验室
【摘要】当前大部分制造加工单元仍依赖人工调度与控制，制造模式刚性较强，难以有效适应多品种、小批量的柔性生产需求，智能化水平有限，制约了智能制造的转型升级过程。针对这一问题，基于制造加工单元硬件平台，设计一种柔性制造加工单元控制系统。该系统的设计主要包括控制系统与通信网络的搭建、上位机与PLC控制系统的设计等。完成控制系统设计后，通过硬件与网络系统的协同测试验证系统性能。结果表明：该系统运行稳定可靠，能够有效减少人工干预，实现制造加工单元的柔性控制，显著提升了其智能化水平和工作效率。
基于多物理场耦合分析的电解加工阴极设计与优化
袁奎１ ， 付恒勋２ ， 李荣２ ， 秦东２ ，
谌立贵２ ， 钱龙宇２ ， 吴怀超１
１. 贵州大学机械工程学院
２. 贵阳险峰机床有限责任公司
【摘要】电解加工（ECM）技术可有效解决难磨材料（如高速钢）传统磨削加工的弊端，但电解加工的极间间隙受电场、流场和温度场等多个物理场的影响，加之物理场之间的耦合机制较为复杂，现有阴极优化设计方法大多基于简化模型开展。为了有效解决高速钢电解加工阴极设计问题，以轧辊用M42（W2Mo9Cr4VCo8）高速钢为研究对象，基于多物理场耦合模型提出了一种电解加工成型阴极迭代优化设计方法，并进行高速钢电解加工工艺实验，以提高电解加工阴极的设计精度和效率。结果表明：相较于传统阴极设计方法，优化后阴极的加工稳定性较好，加工后工件表面的平均圆度误差为13.67 μm，验证了该优化方法的可行性和科学性。
永磁同步电机伺服系统平坦控制研究
曹生志， 王洪希， 段炼， 禹天凤， 王蔼祥
北华大学电气与信息工程学院
【摘要】为了提升永磁同步电机（PMSM）伺服系统的轨迹跟踪动静态性能，提出一种基于微分平坦的伺服系统三闭环新型控制策略。对永磁同步电机数学模型进行分析，并证明其平坦性。为了进一步增强系统的自适应性和鲁棒性，引入扩展卡尔曼观测器来估计转子位置，并将其作为平坦控制器的反馈部分，以实现系统有效补偿；基于伺服系统的三闭环微分平坦控制结构，设计其电流、速度及位置控制器；最后，搭建系统仿真模型，与传统PI控制方法进行对比，通过仿真验证所提控制策略的有效性和优越性。结果表明：与传统PI控制相比，采用平坦控制策略在控制伺服系统过程中具有更快的响应速度和更高的位置跟踪精度,显著提升了伺服系统的动态性能，同时对外部负载扰动具有良好的鲁棒性。
微结构铣刀加工镍基高温合金过程切削性能试验研究
任仲伟１ ， 田初春２ ， 蒋宏婉１，２ ， 袁森１，２
１. 贵州理工学院机械工程学院
２. 贵州大学机械工程学院
【摘要】以Inconel 718镍基高温合金为研究对象，搭建试验平台，使用测力仪采集铣削过程的铣削力。采用自主研发的微结构涂层刀具和普通铣刀分别进行加工，设计合理的试验方案，对比两铣刀在相同工况下铣削镍基高温合金的铣削力和加工表面粗糙度，并探究微结构铣刀切削过程中不同铣削参数对切削力及加工表面粗糙度的影响规律。结果表明：与普通铣刀相比，自主研发的微结构铣刀切削力降低了9.66%~19.09%，而加工表面粗糙度降低了27.4%~47.03%，微结构铣刀具有更好的切削性能;在一定的切削速度范围内，切削力随着切削速度的增加先增加后降低，随着每齿进给量、切削深度和切削宽度的增加而增加。所建立的切削力多元回归预测模型具有较好的预测效果，总体误差小于20%;表面粗糙度随着切削速度的增加而降低，随着每齿进给量和切削深度的增加而增加，而随着切削宽度的变化，加工表面的粗糙度变化不明显。
蔡德鑫， 王宪伦， 李松梅
青岛科技大学机电工程学院
【摘要】机械臂执行清洁任务时，环境位置通常是较为复杂的曲面，采用传统的阻抗控制无法很好地实现力跟踪，且在接触环境的瞬间存在较大的力超调，导致机械臂难以很好地完成非结构环境下的清洁任务。针对此问题，通过非线性跟踪微分器对期望力进行平滑处理，以减小力超调；设计一种基于模糊控制的自适应变阻抗控制器，采用模糊控制对自适应变阻抗控制中的更新率进行动态调整；自适应变阻抗控制是在传统阻抗控制的基础上引入PID控制，在更新率处引入比例(P)控制，通过自适应控制律对阻尼系数和刚度系数进行自适应调整，并得到了自适应变阻抗控制器在稳定时的约束条件。最后，通过Simulink对平面、斜面、正弦面以及复杂曲面进行仿真实验。结果表明：所设计的基于模糊控制的自适应变阻抗控制器在恒力和正弦力跟踪过程中可以缩短机械臂达到稳态的时间，且在力跟踪过程中几乎无超调，稳态误差非常小；另外，在变刚度和变期望力的情况下，该控制器也具有较好的力跟踪性能。
王永协１ ， 陈永奎１ ， 李辉１ ， 郑鹏２
１. 郑州机电工程研究所
２. 郑州大学机械与动力工程学院
【摘要】主动式测量磨削加工技术可提升磨削加工效率和智能化程度，但实际应用中，具有非连续表面工件（如键槽、花键）的磨削加工会影响主动式测量的控制过程。针对此，提出一种非连续表面工件几何特征主动式测量新方法。针对尺寸在线测量，在粗加工阶段采用记忆法测量方式，根据非连续表面设定触发时间，实现对无效数据的替换，以保证数据连续输出；在精加工阶段，结合非连续表面的几何特征和磨削加工状态参数，构建了基于深度学习LSTM模型的尺寸预测模型，提出非连续表面的在线尺寸精确预测测量方法，通过大量历史加工数据对LSTM模型参数进行优化，使得模型的预测结果符合磨削加工尺寸的变化趋势。最后，通过实验验证了所提方法的可行性和正确性，并有效提高了非连续表面工件的磨削加工几何精度及效率，改善了工件的加工质量。
祁天军， 李富荣， 黄绪山， 王飞， 赵钰峰
中国石油天然气股份有限公司玉门油田分公司
【摘要】针对液压作动器(HA)位置跟踪，设计一种基于奇异扰动理论的复合控制方法。从时间尺度分离的角度，将HA分解为慢速机械子系统和快速液压子系统，并采用奇异扰动理论进行复合控制。设计了一种基于障碍李雅普诺夫函数的带观测器反推控制器，提出一种类似滑模面的误差变量，将二阶机械子系统转化为一阶误差子系统，由此将HA的位置跟踪误差约束分解为一阶误差子系统的输出约束和一阶液压子系统的稳定性问题。通过奇异扰动理论的稳定性分析，证明通过合理选择控制参数，所提方法能够实现位置跟踪误差约束和所需的稳定性能。最后，通过仿真和实验验证了所提控制方法的有效性和实用性。结果表明：所设计的复合控制器能够有效抑制液压作动器系统中的不确定性影响，确保位置跟踪误差在规定范围内；与传统的降阶模型非线性控制器（RNC）和反步设计控制器（BDC）相比，所提方法在位置跟踪精度和稳定性方面具有显著优势。
刘宝青， 曹洪奎， 郭振刚， 刘毅
辽宁工业大学电子与信息工程学院
【摘要】为提高永磁同步电机全速域无传感器控制的运行稳定性和动态性能，针对传统滑模观测器法在永磁同步电机中高速域控制中存在的抖振问题，提出一种基于新型改进等速趋近律的滑模观测器法，探究该方法的性能并证明其收敛性。结果表明：基于新型改进等速趋近律的滑模观测器法一定程度上加快了系统响应速度，增强了抗干扰性，减弱了系统抖振，提高了PMSM中高速域的运行稳定性。针对传统加权系数法速度过渡区间不能实现平滑过渡、转速跟踪效果差、转子位置估计精度差的问题，在零低速域采用高频方波注入法，在中高速域采用基于新型改进等速趋近律的滑模观测器法，在速度过渡区间设计模糊非线性加权系数切换法进行加权复合控制，以提高PMSM整个升速过程的运行稳定性。仿真结果表明：相比传统加权系数法，所设计的模糊非线性加权系数法实现了速度过渡区间的平滑切换，转速跟踪效果好，转子位置估计精度高，实现了PMSM全速域的无传感器控制。
李富松１ ， 赵海宾１ ， 胡瑞雪１ ，
沈炳振１ ， 董宏刚２，３
１. 河北交通职业技术学院汽车工程系
２. 河北工业大学机械工程学院
3. 潍柴动力股份有限公司内燃机可靠性国家重点实验室
【摘要】针对电动汽车永磁同步电机故障诊断中信号复杂多变和特征提取困难的问题，提出一种结合CNN和Transformer的故障诊断方法。该方法并行执行CNN和Transformer架构，在CNN编码器中嵌入一种MSCA机制，加强模型对局部空间信息的学习能力。同时，采用重叠图像块合并策略和高效自注意力机制改进Transformer的编码层，提高模型对全局时序特征的提取能力。然后，设计一种轻量化交叉编码器融合模块，将CNN和Transformer提取的局部和全局特征融合。最后，将CNN-Former应用于永磁同步电机的故障诊断中，测试所提方法的诊断性能。结果表明：CNN-Former实现了6种电机故障或状态的准确预测分类，准确率达到了97.86%，优于LSTM、2D-CNN、CNN-LSTM、Transformer和Swin Transformer故障诊断方法，同时模型实现了轻量化。
肖浩１，２，３ ， 李涛１，２，３
１. 中交第二航务工程局有限公司
２. 长大桥梁建设施工技术交通行业重点实验室
３. 交通运输行业交通基础设施智能制造技术研发中心
【摘要】电液伺服控制是典型的非线性时变系统，常规PID控制结构简单，但难以取得理想的控制效果。为了提高脉冲试验台电液伺服系统的控制精度和稳定性，提出一种基于改进的粒子群算法优化的自适应模糊PID控制策略。根据流体动力学原理，建立了阀控非对称缸的数学模型，设计了模糊PID控制器，并通过PSO算法对模糊PID控制器的量化因子与比例因子进行寻优。利用MATLAB/Simulink搭建控制系统模型，联合AMESim中搭建的液压系统模型进行联合仿真。结果表明：与常规PID控制和模糊PID控制相比，脉冲试验台采用粒子群优化模糊PID作为控制策略时对压力指令信号的跟踪精度显著提高，且对于不同类型、脉冲频率、压升速率的压力脉冲信号，液压系统都具有较好的动态特性和鲁棒性。
磁流变阻尼器混合模型建立及其控制研究
类维政， 胡国良， 喻理梵， 方冰
华东交通大学机电与车辆工程学院
【摘要】磁流变阻尼器具有强非线性特点，难以精确建模。针对此问题，提出一种磁流变阻尼器Hammerstein模型和改进双曲正切模型的混合模型。对磁流变阻尼器进行力学性能仿真测试，并将测试所得数据用于训练和建立Hammerstein模型以及改进双曲正切模型。将Hammerstein模型作为磁流变阻尼器逆模型，将改进双曲正切模型作为磁流变阻尼器正模型，并将二者结合，形成兼具非参数化与参数化优势的磁流变阻尼器混合模型。利用Simulink搭建半主动悬架仿真平台，对混合模型进行控制仿真。结果表明：磁流变阻尼器混合模型的拟合精度高、误差小，在半主动悬架系统中的控制效果良好；混合模型能够根据控制器的信号得到稳定的电流脉冲信号和准确的期望阻尼力信号，进而有效抑制车辆悬架的振动。
非牛顿流体阻塞效应的研究
郑伟， 赵雪峰， 杨海， 陈曦， 刘勇
贵州大学机械工程学院
【摘要】为了研究非牛顿流体剪切阻塞效应中阻塞区域的形成和发展，制备了两种不同分散相质量分数的非牛顿流体，通过流变测试获得黏度-剪切速率关系以确定材料特性；利用有限元仿真软件Fluent建立冲击器非牛顿流体的仿真模型，获得冲击过程中非牛顿流体的应变率和黏度。对比分析不同分散相质量分数和冲击速度下的应变率和黏度变化规律，研究非牛顿流体分散相质量分数、冲击速度对阻塞区域的影响。通过高黏度-高应变率区联合表征法界定阻塞区域，最终构建可预测STF冲击过程中剪切阻塞区域发展的数值模型。结果表明：分散相质量分数和冲击速度越大，阻塞区域面积越大，阻塞区域传播速度越快；分散相质量分数越大，冲击速度越小，非牛顿流体的黏度松弛越快。
一种考虑圆柱度影响的均压槽开设方法
张君１ ， 李海龙１ ， 任芸２ ， 刘文平３ ， 王伟１
１. 重庆理工大学机械工程学院
２. 空装成都局驻贵阳地区第三军事代表室
３. 贵州枫阳液压有限责任公司
【摘要】滑阀阀芯同时存在偏心和倒锥时会产生加剧卡紧的径向不平衡力，发生液压卡紧。结合实际加工圆柱度要求，分析其与倒锥和偏心的关系，针对阀芯所受径向不平衡力最大情况进行开设均压槽设计。结果表明：对于开设单条均压槽的情况,当均压槽深度达到一定值时，径向不平衡力减小效果不再变化；均压槽越宽，径向不平衡力减小效果越好，但泄漏量越大；均压槽开设位置距离高压端越近，泄漏量越大。根据泄漏量要求确定了开设均压槽的尺寸和条数，采用响应曲面法拟合阀芯所受径向不平衡力与两条均压槽开设位置和槽间距的关系，采用MATLAB求出径向不平衡力最小时均压槽的最佳开设位置和槽间距，并进行仿真分析。结果表明：开设均压槽后，阀芯所受径向不平衡力由24.77 N减小到1.87 N，减小了92.5%，为均压槽设计提供参考。
基于数字孪生的电液阀设计/制造/运维一体化技术
韩栋梁１ ， 刘彬１ ， 葛磊２
１. 太原学院工程训练中心
２. 太原理工大学机械工程学院
【摘要】为了推动电液阀及电液比例控制技术加速向数字化、网络化、智能化发展，实现电液阀多模式、高精度、高可靠的智能调控以及实时状态监测、在线故障诊断以及预测性维护等功能，结合数字孪生技术，提出一种电液阀数字孪生五维模型，系统研究了基于数字孪生的电液阀设计/制造/运维一体化运行模式及各个阶段的关键技术。根据所提技术对电液阀展开研究，构建了虚拟电液阀多学科联合仿真模型，验证了该电液阀结构及控制原理的正确性和可行性；建立了虚实融合双向映射电液阀平台，能够实现可视化虚拟仿真运行、数据驱动的在线监测等功能，为完善电液阀数字孪生五维模型及实现智能诊断及维护功能等关键技术的后续研究提供理论和技术支撑。
双柱掩护式液压支架底座比压特性分析
何磊１ ， 张鑫１ ， 兰勇剑１ ，
张飞龙１ ， 武红刚１ ， 袁祥１，２
１. 太原向明智控科技有限公司
２. 太原科技大学机械工程学院
【摘要】液压支架作为井下核心支撑部件，在不规律的老顶来压下容易造成失稳，最终影响支架的使用。针对此，分析液压支架的顶梁与顶板的耦合状态，进一步研究底板比压特性的分布规律。通过融合Denavit-Hartenberg理论，建立MATLAB环境下的数学模型，对底板与底座在不同耦合状态下的比压响应特性进行分析，研究了立柱和平衡千斤顶在不同工作压力下底座比压特性的分布规律。结果表明：立柱工作压力越大，底座前端比压和后端比压越大，加重了抬底或扎底现象；平衡千斤顶工作压力增大时，对底座前端比压和后端比压的影响较小,特别是在平衡千斤顶的受压工作区;在平衡千斤顶受拉工作区有所缓解，减轻了抬底或扎底现象。
特种装备液压油箱回油气泡扩散运动及影响因素研究
刘浩１ ， 米江２
１. 中国航发控制系统研究所
２. 中国航发西安动力控制科技有限公司
【摘要】针对特种装备油箱中回油气泡的扩散与聚并问题，建立液压油箱的可视化实验系统和CFD仿真模型，采用高速摄像技术捕捉气泡扩散运动规律，同时结合Eulerian模型和群体平衡模型（PBM）探究气泡扩散运动的影响因素。结果表明：油箱回油气泡的扩散运动呈现显著的区域化特征，回油区的射流冲击导致气泡破裂，漩涡作用使小气泡滞留、大气泡上浮并发生聚并；隔板区气泡主要源于中下层，经三角槽后受浮力上升；吸油区气泡在负压作用下向吸油口聚集。实验与仿真结果一致，验证了仿真方法和模型的准确性。吸油管中心截面气泡直径分布受回油速度和油液黏度显著影响：当回油速度由0.5 m/s 提升至3 m/s，气泡平均直径增加至2倍以上，分布不均性显著增强；而降低黏度可有效抑制聚并，减小气泡尺寸，使气泡分布更加均匀。
现代农机静液传动一体式泵马达的特性研究
王文林１ ， 严凯１ ， 吴龙玮１ ，
梁若霜２ ， 王起新２
１. 东莞理工学院机械工程学院
２. 广州市新欧机械有限公司
【摘要】针对我国现代农机静液传动(HST)一体式泵马达产品技术尚未成熟、相关高端试验装备匮乏的现状，以某现代农机HST一体式泵马达为研究对象，通过数学建模方法建立了系统的闭环传递函数模型，并基于AMESim软件构建了其动态特性仿真模型。研制了一套新型综合试验装备，该装备采用比例溢流阀实现自动程序加载，应用模糊PID算法实现油温控制，能够为多种型号HST一体式泵马达产品开展包括出厂和型式试验在内的各种性能试验，特别是在高温、高转速条件下的连续冲击和耐久性能试验。采用所研制的试验装备进行了综合性能试验，对比分析试验结果与仿真结果可知：二者具有较高的吻合度，最大相对误差为8.9%，验证了所建立理论和仿真分析模型的正确性。
煤矿防冲钻孔机器人负载敏感钻进系统特性分析
顾进恒１，２ ， 冯可楠１ ， 闫海峰１，２ ，
王忠宾１，２ ， 司垒１，２ ， 谭超１，２
１. 中国矿业大学机电工程学院
２. 智能采矿装备技术全国重点实验室
【摘要】煤矿防冲钻孔机器人钻进系统是实现钻孔卸压作业与防治煤矿冲击地压的关键机构，需适应不同煤岩条件下的钻进负载要求，而负载敏感变量泵为钻进系统提供了重要的钻进负载流量保障。为此，提出一种负载敏感钻进系统方案，通过液压马达和给进油缸执行钻进作业，充分考虑不同煤岩条件下的钻进负载特性;建立AMESim与MATLAB/Simulink联合仿真模型，对负载敏感钻进系统的跟随特性进行分析，结合钻进负载变化特性确定负载敏感系统的动态性能，并进行仿真验证。结果表明：钻进回转转矩和轴向力均随着钻进煤岩条件的变化而变化，且呈非线性关系；所提的负载敏感钻进系统可在0.3~0.6 s响应钻进负载，并可跟随钻进负载的变化而变化，且钻进负载补偿压力约为1.5 MPa；当钻进负载缓慢和阶跃变化时，负载敏感钻进系统具有良好的动态响应特性，可满足不同煤岩条件下的钻进作业稳定性需求。
复材蜂窝消声帽智能制备及植入系统设计
张超， 李洋， 樊楚一， 艾士博， 李扬， 孙鼎昀
北京航空精密机械研究所
【摘要】为了实现航空发动机用复材蜂窝板中消声帽的自动批量植入，开发了基于机器人视觉识别的蜂窝消声帽制备技术。通过集成转盘式裁切单元、机器人、末端执行机构、视觉识别系统等，搭建一套复材蜂窝消声帽智能制备及植入系统。其中，采用加热与隔热设计末端执行机构，提高了制备过程的自动化和智能化水平；视觉系统集成高精度相机，通过标定和校正确保图像准确无误，实现了亚像素级识别精度，为精准定位和操作提供了保障；同时，应用手眼标定技术将相机获取的图像信息准确转化为机器人坐标系下的位置与姿态信息，进一步提升了自动化操作的精度和效率。实验结果表明：该制备系统提高了制备精度和效率，降低了人工成本，为消声材料的自动化生产制备、植入提供了新方案。
苗洋１，２ ， 牛雪梅１，２ ， 沈晔湖１，２
１. 苏州科技大学机械工程学院
２. 江苏省智能共融机器人工程研究中心
【摘要】为了解决现有运动物体检测方法在退化以及透视场景表现不佳的问题，提出一种基于语义引导的多模型融合运动物体检测方法。针对实际运动物体检测中运动数量未知的问题，采用轮廓系数估计运动数量。在传统多模型融合的基础上引入几何约束，以增强多模型间融合的一致性；进一步利用语义信息引导几何约束的生成，降低几何约束下模型融合的错误率，提高多模型的融合效果。结果表明：相比传统多模型方法，文中所提方法在平均分类误差上降低了13.5%。对于运动物体数量的估计正确率提高了11.1%，在复杂环境中具有更好的鲁棒性。
杜贤震１ ， 李家鹏１ ， 侯杰２ ，
李玉胜１ ， 李致远１ ， 王好臣３
１. 山东理工大学机械工程学院
２. 山东万斯达科技股份有限公司
３. 山东工智科技有限公司
【摘要】针对手术钳坯料落料效率低、劳动强度高且对其自动化生产研究较少的情况，通过分析其落料工艺过程，基于模块化设计方法在SolidWorks中设计手术钳落料工作站。结合数字孪生技术设计了工作站的数字孪生系统架构，并在Visual Components中建立了工作站的数字孪生模型。基于OPC UA技术设计了工作站数字孪生系统的通信架构，实现了工作站物理实体与孪生模型的实时通信和数据交互。通过手术钳落料工作站数字孪生系统的运行测试，验证了数据通信的可行性和稳定性。结果表明：所设计的数字孪生系统弥补了传统工作站不具备可视化功能的缺陷，实现了工作站的虚拟调试、全息监控、碰撞预警和数据分析等功能，并使生产效率提高了45%。
周宁１，２ ， 吴华伟１，２ ， 祝小元３ ，
李智１，２ ， 彭建平４
１. 湖北文理学院湖北隆中实验室
２. 湖北文理学院， 纯电动汽车动力系统设计与测试湖北省重点实验室
３. 东南大学机械工程学院
４. 东风电驱动系统有限公司
【摘要】为了提高车用驱动电机冷却系统的整体性能，以某40 kW车用永磁同步电机为研究对象，设计一种特斯拉阀结构电机冷却流道，基于传热学和流体力学理论，建立电机流道传热和流体流动模型。在此基础上，引入不同体积分数的乙二醇溶液和不同种类和体积分数的纳米流体作为冷却介质，以电机最高温度和流道压降作为评估指标对电机冷却系统进行整体性能评估。结果表明：对比传统螺旋流道，特斯拉阀结构冷却流道能够降低电机的最高温度，但流道压降升高；同一雷诺数下，随着乙二醇溶液体积分数的增加，电机最高温度降低，但整体性能比使用纯水作为冷却介质时更差；同一种纳米流体，增加雷诺数或纳米颗粒体积分数都会增加传热系数，且电机最高温度下降，但流道压降升高；当雷诺数为10 000时，体积分数为1%的CuO纳米流体作为冷却介质时整体性能最优，整体性能提高了1.5%。
张泽坤１ ， 孙渊２ ， 王寻１，３，４
１. 上海电机学院凯撒斯劳滕智能制造学院
２. 上海电机学院机械学院
３. 中国科学院声学研究所， 声场声信息国家重点实验室
４. 南京大学， 近代声学教育部重点实验室
【摘要】为了解决采球机调试成本高、周期长、效率低和风险大等问题，提出一种基于三维仿真平台NX MCD的采球机虚拟调试方法。基于NX MCD平台搭建机电一体化概念模型，定义机械、电气和自动化等属性，完成了平台内部的仿真序列调试；集成NX MCD、TIA博图V16和S7-PLCSIM Advanced V3.0实现软件在环调试；最后，结合S7-1200 PLC和KTP700 Basic PN HMI等实体设备完成硬件在环调试，实现了采球机的虚拟仿真设计与运行。验证了NX MCD在机电产品概念开发阶段的可行性和优越性，提出的“仿真序列-软件在环-硬件在环”三层次虚拟调试框架为复杂机电设备的开发提供了高效、安全的调试新范式。
苏晓岩１ ， 孙长军２ ， 张建１ ，
曾红丰１ ， 付丙勤１
１. 北京机械设备研究所
２. 北京跟踪与通信技术研究所
【摘要】为了探究造成某型起重机卷扬液压系统溜钩故障的原因，介绍卷扬液压系统的组成及工作原理，结合故障树分析可能造成卷扬溜钩故障的因素。基于AMESim建立卷扬液压系统仿真模型，并对比例换向阀、卷扬执行机构等仿真模型进行概述。利用仿真模型对正常作业工况和溜钩故障工况进行仿真分析，仿真结果表明：液压马达起升侧的建压时间大于制动器的完全开启时间，制动器完全打开时液压马达还未建立起足够支撑负载的压力，导致出现卷扬溜钩故障。针对卷扬溜钩故障原因提出在制动器前增加电磁阀的改进方案。结果表明：所提液压系统改进方案可有效解决卷扬液压系统微动调节时的溜钩故障问题。
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《机床与液压》杂志
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