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  • 2021年第49卷第14期文章目次
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    • 基于抗蛇行减振器动态模型的高速列车曲线通过性能研究

      2021, 49(14):1-6. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2021.14.001 CSTR:

      摘要 (41) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:为解决传统油压减振器模型不能反映其动态特性对高速列车动力学性能影响的问题,运用Simulink仿真软件建立了一种包含压力缸、常通孔、储油缸、回油阀、卸荷阀的抗蛇行减振器动态模型。结合动力学仿真软件SIMPACK,分析了时速350 km/h动车组曲线通过性能。结果表明:相比传统分段线性模型,采用抗蛇行减振器动态模型计算的阻尼力涵盖了黏性阻尼力和油液被压缩产生的回复力,仿真计算的示功图与试验结果吻合良好,能够准确描述抗蛇行减振器动态行为过程。动力学联合仿真结果表明:增大曲线外轨超高度和曲线半径均能有效提高列车在曲线上的蛇行失稳临界速度;列车运行速度一旦超过曲线路段所对应的临界速度,其脱轨系数、倾覆系数和磨耗指数均会急剧增大,严重影响行车安全;时速350 km/h动车组的蛇行失稳临界速度在半径分别为3 000、5 000、7 000 m的曲线上分别为220~260 km/h、280~340 km/h、335~400 km/h。

    • 基于AMESim-Simulink联合仿真的直驱式容积控制系统模糊PID控制研究

      2021, 49(14):7-12. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2021.14.002 CSTR:

      摘要 (43) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:为解决直驱式容积控制系统存在的电机时滞性、系统死区非线性、系统超调以及差动缸转换过程压力波动等问题,搭建了基于AMESim和Simulink联合仿真的直驱式容积控制压力模型。设计了模糊PID控制器,与传统PID控制进行对比,通过仿真研究,验证了模糊PID控制器在解决电机时滞、系统死区影响、系统超调以及压力波动等问题中具有良好的效果。

    • 基于免疫萤火虫算法的轧制负荷分配研究

      2021, 49(14):13-16. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2021.14.003 CSTR:

      摘要 (12) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对带钢冷连轧精轧机组中负荷分配的优化问题,提出一种免疫萤火虫算法。该方法利用免疫算法中抗体对抗原敏感性强的特点,在目标函数的激励下迅速大量产生可行域中适应度高的解,解决基本人工萤火虫算法中因观察范围内高亮度的萤火虫发现率低导致的算法初始迭代缓慢问题。为提高萤火虫算法的精度、避免陷入局部极值,根据免疫算法中抗体浓度与激励度的关系,提出新的萤光素更新公式。仿真分析免疫算法、人工萤火虫算法和免疫萤火虫算法,结果表明了免疫萤火虫算法在收敛速度和精度上的优越性。

    • 高速圆柱滚子轴承保持架动态性能影响因素分析

      2021, 49(14):17-23. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2021.14.004 CSTR:

      摘要 (16) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:建立圆柱滚子轴承保持架的动力学模型,分析圆柱滚子轴承的外圈油沟尺寸、滚子倒角尺寸、径向游隙、引导间隙参数对保持架动力学特性的影响。结果表明:轴承外圈油沟尺寸过大或过小会使保持架转动的稳定性降低,使得保持架打滑率偏高、应力偏大;滚子倒角尺寸对保持架碰撞力影响较小,但合理的滚子倒角半径尺寸有利于轴承保持架运转得更加稳定,降低保持架打滑率;增大轴承径向游隙会使保持架打滑率和应力增大,加速保持架疲劳失效;不合理的引导间隙会使保持架运动稳定性大幅度降低,引导间隙过小导致保持架与引导面摩擦力过大,易发生磨损失效,而过大则会使保持架质心涡动范围增大,稳定性降低。

    • 基于SPH方法的罐式贮箱动力响应及稳定性研究

      2021, 49(14):24-30. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2021.14.005 CSTR:

      摘要 (28) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:应用光滑粒子动力学(SPH)方法建立罐式贮箱模型,模拟在横摇激励下贮箱内的液体晃动。分析贮箱拓扑结构、防波板数目及防波板高度对贮箱壁面冲击压力及结构稳定性的影响。模拟结果表明:SPH方法可以很好地模拟液体晃荡强非线性特征,改进的梯形截面的罐式贮箱可以有效抑制液体晃动;在椭圆形贮箱中合理布置防波板可有效降低液体质心,减小倾覆力矩,更有利于罐式贮箱保持稳定。

    • 细长梁数控侧铣加工变形的预测、补偿与验证

      2021, 49(14):31-35. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2021.14.006 CSTR:

      摘要 (34) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对铸造钛合金ZTC4材质的弱刚度细长梁结构件加工变形问题,借助有限元仿真方法对该加工过程进行分析,并根据仿真预测出来的零件变形量数据,结合镜像补偿加工的方法完成了试验验证。通过建立细长梁数控侧铣加工的三维有限元仿真模型,预测出零件本体在不同位置处的变形量范围,并以此为基础利用数控铣床进行试验验证。结果表明,无补偿的加工方式零件的表面质量差,而补偿加工后的零件表面,其平面度和直线度误差都有较大幅度的降低,下降幅度分别为17%和33%,从而确定了补偿加工的方式能够有效降低该弱刚度结构件的形状误差,提升其加工精度。

    • 切削参数对子午线轮胎模具侧板切削比能及表面粗糙度的影响研究

      2021, 49(14):36-40. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2021.14.007 CSTR:

      摘要 (28) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:以子午线轮胎模具侧板为研究对象进行铣削试验,着重研究主轴转速、每齿进给量、切削深度对轮胎模具侧板切削比能、材料去除率和表面粗糙度的影响规律。分析试验结果可知:切削比能随着切削参数的增大而减小,说明适当增大切削参数可以提高切削效率并节约能量;表面粗糙度随主轴转速增大呈先增大后减小的趋势,随切削深度和每齿进给量的增加而增大。结果表明:提高主轴转速既有利于降低切削比能(节能)也有利于改善表面粗糙度,增大每齿进给量和切削深度会降低切削比能但会恶化表面质量。因此,为同时达到高效节能和良好表面质量的要求,应尽量提高主轴转速。

    • 基于激光SLAM的移动机器人导航算法研究

      2021, 49(14):41-46. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2021.14.008 CSTR:

      摘要 (25) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:定位技术是机器人技术中导航控制和路径规划的关键问题,传统定位方式采用全球定位系统(GPS),难以完成精准的定位导航功能,不依赖于GPS的定位导航方法是目前机器人领域的研究热点。提出一种基于激光雷达采集的点云信息帧间匹配方法,根据改进式激光点云数据的位姿估计算法,结合非线性优化进行了校正和优化,完成移动机器人对未知环境的精确定位。通过ROS机器人操作系统搭建实验平台,对改进算法进行验证,证明改进后帧间匹配算法的建图和定位效果对应的鲁棒性与定位精度效果更佳,可满足工程要求。

    • Al2O3-TiCN涂层硬质合金刀具干切削N型HT250灰铸铁表面粗糙度研究

      2021, 49(14):47-50. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2021.14.009 CSTR:

      摘要 (25) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:基于正交试验,采用Al2O3-TiCN涂层硬质合金刀具干切削N型HT250灰铸铁,研究切削速度、进给量和背吃刀量对表面粗糙度的影响及机制,为N型HT250的切削提供理论依据。结果表明:Al2O3-TiCN涂层硬质合金刀具切削N型HT250的表面粗糙度优于普通HT250,尤其在低切削速度(vc=100 m/min)的情况下,N型HT250表面粗糙度更具优异性;对N型HT250表面粗糙度影响最显著的因素是进给量,其次是背吃刀量,切削速度对表面粗糙度的影响程度相对较小;表面粗糙度随着进给量的增加而显著增加,随着背吃刀量的增加先减小后增大,当ap=1 mm时,表面粗糙度综合表现最佳。

    • 平稳工况下液压马达瞬时转速波动与液压系统效率关联性实验研究

      2021, 49(14):51-54. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2021.14.010 CSTR:

      摘要 (25) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:为研究平稳工况下液压马达瞬时转速波动与液压系统效率之间的变化关系,采用实验验证的方法,在变转速液压实验台中,通过在LabVIEW软件中改变电机转速、设定恒定的磁粉制动器加载电压模拟工况,采集并分析恒速变载与恒载变速平稳工况条件下液压马达瞬时转速波动与系统效率的变化曲线。实验结果表明:液压马达瞬时转速波动与液压系统效率具有关联性,转速越高,液压马达转速波动越小,液压系统效率越高,反之变化情况相反;在恒载变速的平稳工况条件下,随着电机转速的增加,液压马达转速波动减小,液压系统效率增加,在低转速时效率增加明显,高转速时效率增加减缓;在恒速变载的平稳工况条件下,随着压力的增加,液压马达转速波动增大,液压系统效率减小。研究结果为变转速液压系统在平稳工况下选择合适的电机转速和负载范围、减小液压马达瞬时转速波动、提高系统效率提供了参考。

    • 氧化铝陶瓷的精密抛光性能研究

      2021, 49(14):55-59. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2021.14.011 CSTR:

      摘要 (55) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:为考察氧化铝陶瓷的精密抛光性能,将氧化铝陶瓷试片置于陶瓷工作环与研磨盘间进行研磨试验。用120目砂纸初磨试样,使试片原始表面粗糙度为1.49 μm;使用碳化硅研磨液抛光,抛光过程中改变研磨液的浓度、粒径、载质量、转速及时间,并观察不同参数下氧化铝陶瓷试片的抛光效果。试验结果表明:采用粒径2 μm的碳化硅磨粒,在轴向载质量为9 kg、磨盘转速为90 r/min、研磨液浓度为35%的工艺条件下连续研磨50 min,可使氧化铝陶瓷的表面粗糙度从初始的1.49 μm迅速下降至0.22 μm,表面质量改善率达到85%。在SEM电子显微镜及3D表面轮廓仪下观察,其试片表面由原先凹凸不平的粗糙表面变成平坦如镜的光滑表面,验证了氧化铝陶瓷材料良好的精密抛光加工性能。

    • 盾构主减速机齿轮热疲劳分析

      2021, 49(14):60-65. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2021.14.012 CSTR:

      摘要 (20) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:因为盾构主减速机低速、重载的工作特点,工作时遇到的主要问题是齿轮发热严重及齿面点蚀甚至断裂。将减速机低速级太阳轮轮齿啮合过程离散化为20个啮合姿态,通过对齿轮热力耦合接触有限元模型进行仿真分析,研究温度场对齿轮动态啮合接触的影响。基于修正后的S-N曲线,将每个啮合姿态视为一个时间步,利用nCodeDesignLife分别计算了考虑和未考虑齿轮温度场影响的接触疲劳寿命。结果表明:齿轮啮合接触时,热力耦合接触应力值普遍大于非热力耦合接触应力,两者分布规律相似;计算低速级太阳轮疲劳寿命,热力耦合接触疲劳寿命为常规接触寿命的0.74,齿轮的温升对齿轮的接触疲劳寿命存在较大的削弱作用。

    • 液压凿岩机冲击性能的仿真与试验研究

      2021, 49(14):66-70. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2021.14.013 CSTR:

      摘要 (14) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:冲击机构作为液压凿岩机的核心部件,其性能参数对钻孔效率、钻具寿命等有较大的影响。为了能够获得较为准确的冲击性能参数,利用自行设计和制造的冲击式液压钻孔试验台,在不同频率下对花岗岩进行冲击钻孔试验,并通过Hydrotechnik测试仪对冲击机构的输入参数进行采集、处理和分析。然后利用AMESim软件建立冲击机构的仿真模型,并将试验数据与仿真数据进行比对,数据趋势一致且吻合性较高,说明仿真模型较为真实地反映了液压凿岩机的冲击性能参数。该模型为液压凿岩机冲击机构的结构改进和冲击性能参数的评估提供了参考。

    • 摆动油缸低温试验研究

      2021, 49(14):71-74. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2021.14.014 CSTR:

      摘要 (18) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:摆动油缸作为液压系统中的执行元件,能够输出较大的扭矩,在农业机械、工程机械、国防工业中有广泛的应用。参照机械行业标准,模拟工况载荷,设计试验项目和方法,设计了一套低温试验系统。该系统可用于试验研究,兼具检测维护等功能,为低温环境使用摆动油缸的装备提供支撑。

    • 基于TRIZ理论的涡轮增压器降噪方法

      2021, 49(14):75-79. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2021.14.015 CSTR:

      摘要 (23) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:为使乘用车满足国家相关排放法规的要求,同时使涡轮增压器具有低速大扭矩、快速瞬态响应性与优异的NVH性能,提出一种基于TRIZ理论的涡轮增压器降噪方法。根据增压器噪声产生的原理,进行问题矛盾分析。利用改变物理或化学参数原理、预先作用原理、分割原理、九屏幕分析法等方式锁定噪声产生的源头,并提出相应改进方案。结果表明:采用TRIZ理论分析法,可以降低生产成本、提升质量、增加经济效益与市场效益。

    • 岩溶发育区复合地层盾构刀具选型研究与应用

      2021, 49(14):80-83. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2021.14.016 CSTR:

      摘要 (21) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:岩溶发育区复合地层地质条件复杂,采用盾构法施工风险高,易出现刀具异常失效等问题。为此,分析该类地层造成刀具异常失效的主要地质风险因素,确定适用于岩溶发育区复合地层的主切削刀具类型。采用模糊理论进行刀具选型,运用刀具综合评判方法得到最终刀具选型方案,形成一套适用于岩溶发育区复合地层盾构刀具选型方法。应用该方法对徐州地铁2号线周庄站-七里沟站区间盾构进行刀具配置,工程应用表明该方法具备可行性。

    • 高频液力扭转冲击钻井提速工具设计与分析

      2021, 49(14):84-88. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2021.14.017 CSTR:

      摘要 (17) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:PDC钻头钻遇中硬及软硬交替地层时极易产生黏滑现象,导致钻柱扭转振荡、钻进过程不稳定,机械钻速急剧下降。为解决上述难题,设计一种高频液力扭转冲击钻井提速工具。该设备主要由扭转冲击元件、承载连接元件及相应附件组成,通过内部流道产生的节流压差驱动扭转冲击元件产生高频往复的冲击扭矩,减弱或消除黏滑振动对钻头使用寿命的影响。地面试验和现场应用结果表明:该工具通过水力循环可稳定输出高频冲击扭矩,在桃2-4-18A井、坨203井、延491井进行了现场应用,与邻井相比机械钻速平均提高30%以上。该设备具有较好的市场应用前景且为深井、超深井钻井提速降本增效提供了技术支撑。

    • 高黏度齿轮泵结构优化设计与仿真

      2021, 49(14):89-94. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2021.14.018 CSTR:

      摘要 (23) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:确定高黏度齿轮泵优化函数以及对应约束要求。利用MATLAB进行参数优化,优化后齿轮泵整体体积降低了23.99%,从而降低了高黏度齿轮泵的制造成本。以参数优化后的齿轮泵为基础,选择黏度为1.076 48 Pa·s的高黏度介质,并把温度、转速设为变量,模拟齿轮泵的内部流场,尤其是齿轮泵啮合处的流场。仿真结果表明:黏度越高,转速对容积效率的影响越小;温度会影响高黏度介质在齿轮泵中的分布位置和齿轮泵的容积效率。研究结果为高黏度齿轮泵在化工和食品行业中的应用提供了参考。

    • 小型混凝土泵车双泵分配液压系统参数匹配性分析

      2021, 49(14):95-100. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2021.14.019 CSTR:

      摘要 (22) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:分配液压系统是小型混凝土泵车液压系统的重要组成部分,其参数匹配性决定了整机的泵送性能、泵送效率。根据分配系统机构运动原理及液压工作原理,研究系统工作循环中各参数的内在关系。建立单泵单作用和双泵双作用两种工作状态下油泵排量、蓄能器容积的计算模型,计算阀的规格并得到两种工作状态流量循环表。针对一款新型小型混凝土泵车分配系统出现的摆动油缸启动能力偏弱、摆动换向时间过长、换向冲击大、泵送不连续等问题,建立液压仿真模型,得到分配回油压力曲线和油缸行程曲线。利用相关仪器设备检测分配压力特性。根据推导出的数学模型和流量循环表对分配液压系统进行匹配性定量分析,计算系统中各元件的具体参数,并与该小型混凝土泵车实际参数进行对比。结果表明,改进后的小型混凝土泵车使用效果良好。研究结果为系统匹配性的优化提供参考。

    • 基于优化的金属打包机箱体可靠性分析

      2021, 49(14):101-104. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2021.14.020 CSTR:

      摘要 (17) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对金属打包机箱体结构轻量化问题,对响应面优化后的打包机箱体进行可靠性分析,提出一种将响应面优化理论与可靠性分析相结合的新方法。采用中心复合设计方法拟合出响应面并通过参数灵敏度分析确定设计变量,在满足箱体的强度、刚度条件下,进行响应面优化,得出打包机箱体的最小质量;再以此为基础重新建立箱体三维模型,并根据打包机箱体的强度、刚度可靠性评价标准,获得优化后箱体结构的可靠度和六西格玛水平。结果表明:优化后的箱体质量减轻了9.11%,箱体的可靠度为97.50%,这不仅提高了箱体的强度和静刚度,还减轻了箱体质量,并保证了箱体的可靠性,为其他大型工程机械的设计提供了新思路。

    • 基于元启发式算法的凸轮从动机构优化设计研究

      2021, 49(14):105-109. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2021.14.021 CSTR:

      摘要 (21) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对传统的凸轮从动机构设计方法不能满足凸轮从动机构多因素和多层次的设计要求,提出用元启发式算法对凸轮从动机构进行设计优化。构建凸轮从动机构简化示意图,采用元启发式算法实现凸轮从动机构的设计优化,并对优化效果进行仿真验证。分析凸轮从动机构的结构,建立凸轮从动机构数学模型;定义3个优化目标,同时添加8个约束条件。开发元启发式优化算法蚂蚁优化器,编写相应代码。采用MATLAB软件对凸轮从动机构进行仿真,与传统计算法计算结果进行对比和分析。仿真结果表明:采用元启发式算法优化后,机构尺寸最大减小9.5%、提升从动机构所需力最大减少2.4%、最大接触应力最大减少12.1%,从动机构位移跟踪误差、速度以及加速度的最大值也大大减少。验证了采用元启发式算法能有效实现凸轮从动结构的设计优化。

    • 卧式加工中心接触式在机断刀检测功能开发与实现

      2021, 49(14):110-113. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2021.14.022 CSTR:

      摘要 (18) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:通过PROFIBUS总线对断刀检测装置控制器进行组态;在西门子840D sl系统标准刀库界面上进行二次开发,用于设定刀表中的刀具是否需要进行断刀检测;通过NC换刀子程序和PLC程序的设定,实现NC与PLC的数据交换传输,从而将刀具是否需要检测和刀具长度等信息传送给PLC,PLC控制检测装置执行动作,并且把检测的刀具长度与实际数据进行比较,判断出是否断刀。此断刀检测装置已经应用于实际生产,可以避免由于断刀所引起的加工工件报废,从而提高效率、降低成本。

    • 飞机机轮轴承重负荷冲击加载系统的设计

      2021, 49(14):114-118. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2021.14.023 CSTR:

      摘要 (27) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:为研究机轮轴承在飞机处于不同工作状态下,尤其是在飞机着陆瞬间的复杂受力工况,设计飞机机轮轴承重负荷冲击试验机。将该试验机用于模拟机轮上轴承承受的径向和轴向静载荷试验、动载荷谱疲劳寿命试验、冲击载荷承载能力试验、刹车制动试验等。通过严谨分析和计算仿真,实现了一种用于模拟飞机着陆瞬间机轮轴承受力工况的重负荷冲击载荷加载系统。

    • 二维泵试验台测控系统的研制

      2021, 49(14):119-123. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2021.14.024 CSTR:

      摘要 (17) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了验证设计的泵是否具有预期性能,需要测试其在给定工作条件下的技术特性和参数。针对这一要求, 设计一种用于二维柱塞泵性能试验的测控系统。主要阐述了测试系统的硬件和软件设计过程,包括试验台的液压系统。最后完成了系统的调试,此测控系统工作可靠,满足性能要求。

    • 西门子数控机床自动化加工过程测头应用保护改进设计

      2021, 49(14):124-128. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2021.14.025 CSTR:

      摘要 (19) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:在德国“工业4.0”和“中国制造2025”的推动下,测头在自动化开发应用领域备受青睐。分析了测头在西门子数控机床自动化加工测量应用中存在的风险。针对测头在测量应用过程无防撞、无防转保护问题,基于测头在西门子数控系统测量应用的实现原理,提出利用数控系统的NC异步调用和PLC逻辑控制的改进策略和解决方法。

    • 锂离子铝壳模组智能纠偏焊接系统研究

      2021, 49(14):129-132. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2021.14.026 CSTR:

      摘要 (9) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对新能源汽车动力电源系统中锂离子铝壳模组在焊接过程中因电芯尺寸偏差和工装定位偏差导致模组焊缝质量不稳定问题,提出一种利用激光寻位、自动纠偏的焊缝质量控制策略,实现模组焊接过程中焊接轨迹智能纠偏,保证焊缝质量稳定可靠。采用该激光寻位、自动纠偏策略的系统能够有效提升焊缝一次焊接合格率,避免因焊缝偏差造成的焊接设备故障停机问题,降低设备平均故障间隔时间(MTBF),提升设备综合效率(OEE)。所设计的系统具有较强的实用意义。

    • MasterCAM软件在铰接轴曲面加工中的应用

      2021, 49(14):133-136. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2021.14.027 CSTR:

      摘要 (19) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:通过在数控立式加工中心上加工铰接轴上曲面的案例,介绍利用MasterCAM软件在圆柱和圆锥曲面上实现复杂曲面加工,并说明曲面加工中应该重点关注的问题。

    • 波纹管机械密封多体多场热流固耦合性能分析

      2021, 49(14):137-141. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2021.14.028 CSTR:

      摘要 (23) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:建立波纹管机械密封的波纹管-动环-流体膜-静环多体模型,对高温、高压、高速工况下的密封界面进行热流固耦合数值计算与分析,得到密封环在温度场、速度场、压力场等多场耦合影响下的应力和应变规律。在此基础上,分析主轴转速和流体压差对密封环端面温升和热应力变形的影响规律。结果表明:动静环的最大变形在端面的内径处,且变形量由内向外递减;动环端面的温升随密封压力和转轴旋转速度的增大近乎呈直线增加;动环的热应力变形程度随主轴转速和流体压差的增加而增加。

    • 基于Modelica的潜液泵系统建模与仿真分析

      2021, 49(14):142-147. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2021.14.029 CSTR:

      摘要 (22) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:为研究潜液泵系统的动态特性以及速度限制扭矩控制阀(STC阀)结构参数对阀芯动态性能的影响,在分析其工作原理、数学模型的基础上,采用多领域统一建模语言Modelica,在MWorks仿真软件中构建STC阀子系统、遥控阀组子系统等模型,并将所建立的子系统模型与恒压变量泵、离心泵模型相结合,构造出完整的潜液泵系统模型。利用该模型进行系统仿真,分析STC阀节流孔直径和阀芯质量对阀芯动态性能的影响。研究结果表明:潜液泵系统具有良好的动态特性;STC阀节流孔直径越小,阀芯的运动速度越平稳、速度振荡越小,越能更快达到稳定状态;STC阀阀芯质量越大,阀芯的速度振动越小,运动速度越平稳。

    • 液相黏度对油气混输泵内气液两相分布规律的影响

      2021, 49(14):148-151. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2021.14.030 CSTR:

      摘要 (22) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:为揭示液相黏度对混输泵内气液两相的分布规律的影响机制,以三级油气混输泵为研究对象,选取油、气两相作为运输介质。基于ANSYS Fluent软件对泵内两相流态进行数值模拟,分析和总结不同液相黏度下气液两相分布规律。结果表明:液相黏度越小对油气混输泵内气相体积分布影响越大;随着液相黏度的增大,沿着泵流向方向的气相体积分数脉动减小;随着液相黏度的变化,泵内液相分布与气相分布位置刚好相反,并且当介质为重质油时,在泵内0.9倍叶高处叶轮出口开始出现液相聚集现象;液相黏度的增加对于油气混输泵内气相分布的均匀性具有改善作用。研究结果可为油气混输泵的结构优化和性能改善提供参考。

    • 基于改进PID控制的柔性执行机构跟踪误差仿真

      2021, 49(14):152-156. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2021.14.031 CSTR:

      摘要 (18) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对柔性执行机构运动参数输出值与期望值存在较大误差的问题,对柔性执行机构驱动过程中产生的压力、电流、角速度和角位移等进行研究。分析柔性执行机构运动原理,推导柔性执行机构驱动的微分方程式。引用PID控制系统,提出遗传算法与粒子群算法相结合的优化方法。采用混合算法优化柔性执行机构的PID控制系统,给出改进PID控制系统柔性执行机构的流程图。利用MATLAB软件对优化后的控制系统进行仿真,并与PID控制系统输出结果进行对比和分析。结果表明:优化后的系统能够在线调节柔性执行机构的各项控制参数,提高柔性执行机构压力和角位移跟踪精度,系统自适应调节速度快、稳定性好。

    • 导阀结构对先导式比例溢流阀稳定性的影响

      2021, 49(14):157-160. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2021.14.032 CSTR:

      摘要 (23) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:比例溢流阀的压力控制稳定性对液压系统加载和限压至关重要。以某比例溢流阀为研究对象,建立溢流阀数学仿真模型,并通过试验验证了模型的准确性。分析主阀弹簧腔容积及先导腔阻尼孔直径参数变化对主阀压力控制稳定性的影响,为溢流阀的设计及使用提供指导。

    • 风力发电机传动链连接螺栓强度分析

      2021, 49(14):161-164. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2021.14.033 CSTR:

      摘要 (39) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:基于有限元法对某MW级风机主传动系统连接螺栓静强度和疲劳强度分析方法进行研究。将传动链系统的力学模型进行简化,建立传动链系统的有限元模型。根据GL规范对螺栓进行静强度和疲劳强度计算,充分考虑外载荷分量对螺栓受力影响的灵敏度差异性,并根据计算结果分析传动链连接螺栓受力特性及外载荷对螺栓强度计算的影响。研究结果对风电系统连接螺栓强度的精确计算提供了参考。

    • 斜盘控制策略下液压系统位置控制及性能分析

      2021, 49(14):165-168. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2021.14.034 CSTR:

      摘要 (17) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:为提高液压系统位置控制的响应速度及准确性,研究斜盘控制策略下液压系统位置控制及性能。从液压系统位置控制电路的构造出发,对控制策略进行描述。通过泵速求取电动机的动力学方程,利用电机转子的电动势计算电动机转矩。以滑模控制方法作为两种液压系统的控制核心,并在MATLAB/Simulink下对斜盘控制系统进行建模。在所构建斜盘控制模型的基础上,对比分析斜盘控制策略和变频驱动控制策略液压系统位置控制性能。结果表明:斜盘控制比变频驱动控制具有更好的响应性和控制稳定性;跟踪阶跃、正弦参考位置时,斜盘控制比变频驱动控制的控制精度分别提高47.67%和48.58%,斜盘控制比变频驱动控制的控制准确性更好。分析结果表明斜盘控制策略比变频驱动控制策略更适合液压系统的位置控制。

    • 高速永磁电机转子-轴承系统动力学特性分析

      2021, 49(14):169-172. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2021.14.035 CSTR:

      摘要 (20) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:为研究高速永磁电机在高转速工作条件下的振动特性,将其简化为转子-轴承系统,建立数学模型,利用Runge-Kutta法进行计算,得出支承刚度、阻尼、加速度和支承位置对转子振动特性的影响。研究结果表明:改变支承刚度可以改变临界转速值,不改变临界转速对应的最大振幅值;增大阻尼可以降低振幅值,不改变系统的临界转速值;增大转子的加速度可以降低最大振动幅值,但会增加系统的控制力矩;y方向支承位置改变产生的振动幅值大于x方向支承位置改变产生的振动幅值,且轴承在靠近轴承推力盘的位置产生的振幅大。最后可以通过控制加速度和刚度的方法来降低振动幅值,避开共振区。

    • 某型风力发电机组叶片的双向流-固耦合探究

      2021, 49(14):173-178. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2021.14.036 CSTR:

      摘要 (26) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:为探究风力发电机组叶片的压力、应力、应变与变形的分布特征,探明叶片的危险薄弱部位,揭示其分布特征的内在机制,基于ANSYS Workbench环境平台,采用双向流-固耦合方法对某型风力发电机组叶片的流场与固体场进行耦合计算,探究叶片在耦合场中的压力、应力、应变与变形规律,为叶片的结构优化设计制造与疲劳断裂寿命计算等提供理论方法支撑。结果如下:叶片在外界风速流场中的压力分布与实际工况相符;叶片的最大应力、应变位置位于叶片的根部,应力与应变呈现“根高尖低”的分布特点;最大变形位置位于叶片的尖端处,变形呈现“半径化梯度性减小”的分布特点。以上研究结果可为叶片的安全检查、定期维修与优化改进等提供参考,具有实际工程价值。

    • 高效磨削用超硬磨料砂轮钎焊技术研究现状与发展

      2021, 49(14):179-186. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2021.14.037 CSTR:

      摘要 (21) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:超硬磨料钎焊砂轮是实现高效磨削的重要工具。与传统的砂轮相比,钎焊砂轮不仅提升了自身的结合强度,还具有容屑空间大、不易堵塞、磨料利用充分等显著优势。为提高高效磨削用超硬磨料钎焊砂轮的整体性能,综述国内外研究者在超硬磨料钎焊砂轮活性钎料的研制、砂轮地貌及其优化、钎焊工艺方法研究、新型钎焊砂轮的结构设计和钎焊砂轮的精度问题等方面的研究工作。超硬磨料钎焊砂轮精度和成本问题是制约超硬磨料钎焊砂轮在高效磨削中应用发展的瓶颈。研究并解决超硬磨料钎焊砂轮的精度和制造成本的问题,对于促进高效磨削技术的发展具有重要意义。

    • 基于DMD和t-SNE的液压泵故障诊断

      2021, 49(14):187-192. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2021.14.038 CSTR:

      摘要 (29) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:液压泵长期处于高压、高速的运行工况下,泵体零部件极易发生故障。实际工况下测量的振动信号往往包含着许多无关信号成分如噪声,导致传统方法难以实现故障类型的准确识别。提出一种基于动模式分解(DMD)和t分布随机近邻嵌入(t-SNE)聚类的液压泵故障模式识别方法。在泵体布置传感器进行监测获得振动信号,首先利用DMD进行分解获得表征信号本质特征的模式分量,再利用t-SNE进行降维聚类,实现不同故障类型的准确识别。通过数值仿真和试验台故障数据分析,验证了提出方法的可行性及有效性。

    • 基于振动时域特征的船用滚动轴承故障诊断方法

      2021, 49(14):193-200. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2021.14.039 CSTR:

      摘要 (38) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:基于机器学习故障诊断方法,针对船用滚动轴承复合故障特征提取多样化的特点,提出一种以振动信号时域指标为特征的随机森林故障诊断方法。将振动时域信号进行清洗转换,构造5个量纲一化指标的衍生特征,并选取以决策树为基本分类器的随机森林算法建立训练模型;通过特征筛选、评估测试和模型优化得到较为理想的故障诊断分类模型;采用滚动轴承竞赛数据集进行模型仿真,并结合实际模拟8种船用滚动轴承故障状态。通过三向振动实验和算法建模,证明特征提取的科学性和故障诊断模型的有效性。结果表明:采用该方法,数据仿真诊断准确率为98.61%,实验诊断准确率为98.85%,且该方法在振动采集方向为轴向时诊断效果最优。

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