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  • 2021年第49卷第19期文章目次
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    • 基于SAPSO-GA算法的高速曲轴随动数控磨床几何误差辨识方法

      2021, 49(19):1-4. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2021.19.001 CSTR:

      摘要 (24) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:以某型数控曲轴磨床作为研究对象,对其结构和运动进行分析,推导出曲轴磨削时理想的砂轮轨迹方程。根据多体系统理论建立含有误差参数的模型,并推导出机床-工件和机床-刀具的运动链位置矩阵,得出机床精密加工的约束方程。对磨床的几何误差进行研究,建立几何误差模型。为快速、准确辨识出各项几何误差,提出一种混合SAPSO-GA算法。通过对比球杆仪测量补偿前后的运动轨迹,分析补偿效果。结果表明:所提方法提高了辨识准确性,通过补偿大大提高了曲轴随动磨床的加工精度。

    • 高压子母叶片泵配流盘结构特性分析

      2021, 49(19):5-9. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2021.19.002 CSTR:

      摘要 (15) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:通过热流固耦合计算方法,研究高压子母叶片泵配流盘的结构动力学特性。讨论泵工作压力、转速和油液温度变化条件下高压子母叶片泵配流盘的应力应变分布,并研究油液中颗粒固相参数对配流盘结构特性的影响。从得到的形变和应力应变云图可知:配流盘的变形和所受的应力主要分布在配流盘吸油区的叶片中间腔均压槽附近,配流盘的排油区基本不发生变形;泵的工作压力和油液温度的变化对高压子母叶片泵配流盘的形变和应力分布影响较明显,而转速和固相颗粒参数的变化基本不影响配流盘的形变。因此,在设计高压子母叶片泵配流盘时,应该充分考虑工作压力和油液温度的影响。研究结论为高压子母叶片泵配流副设计提供一定的参考。

    • 挤压切削加工工艺参数的多目标优化

      2021, 49(19):10-14. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2021.19.003 CSTR:

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

      摘要:高速重载制动盘表面需要具有高抗疲劳性能和接触强度,且摩擦接触时提供较大的摩擦力。为实现以上性能,提出采用挤压切削工艺对制动盘表面进行加工的方法,以获得高质量的接触表面。基于挤压切削原理,建立挤压切削力学模型。以制动盘常用材料Q345B作为试验材料,考虑切削速度、切削深度、刀具前角、刀具后角、刃口圆弧半径5个因素,以表面粗糙度、残余应力、显微硬度为评价指标进行正交试验。采用信噪比法和灰色关联度法进行多目标参数优化,获得了制动性能好、使用寿命长的制动盘表面。

    • 硬质合金立铣刀铣削镍基高温合金GH4169的铣削振动试验研究

      2021, 49(19):15-17. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2021.19.004 CSTR:

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

      摘要:在切削液条件下采用单因素试验方法,进行涂层硬质合金立铣刀铣削GH4169试验,对比分析了切削用量对铣削振动的影响规律。试验结果表明:在试验条件范围内,单因素法改变切削用量对铣削振动的影响不同,铣削振动值从大到小分别为vx、vy、vz;切削速度vc与每齿进给量fz对铣削振动的影响较大;径向切削深度ae对铣削振动的影响不明显;轴向切削深度ap对铣削振动的影响显著。

    • 基于本体和模糊理论的公差等级智能设计方法研究

      2021, 49(19):18-24. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2021.19.005 CSTR:

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

      摘要:在机械装配设计过程中,公差等级设计的实质是正确解决机械零件使用要求与制造成本之间的矛盾。传统公差等级的选择范围跨度较大,人为查表选择与经验选择居多,不确定性大,准确性与效率对设计者的经验要求很高。为减少公差配合中公差等级选用过程中对设计者经验的依赖,通过综合分析公差等级选用考虑因素,运用模糊综合评判原理构建公差等级智能选择本体规则,基于计算机本体语言建立公差等级优化推理模型。通过工程实例展示该方法的工作过程,验证了该方法的有效性。

    • 高阶椭圆齿轮传动分析及在流量计上的应用

      2021, 49(19):25-31. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2021.19.006 CSTR:

      摘要 (36) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:根据高阶椭圆齿轮流量计的工作原理,建立高阶椭圆齿轮模型,并分析其传动特性,以此验证其设计与建模方法的正确性。根据椭圆齿轮副的转动位置关系推算出流量计的理论平均流量和瞬时流量关系式,并绘制流量曲线图来讨论其阶数与偏心率对瞬时流量的影响。依据流量计的脉动特性制定了脉动平抑方案来消除流量脉动,使得输出流量是一个恒定值。然后将简化二维图导入Fluent中进行流量计的数值模拟,得到椭圆齿轮流量计内的速度场、压力场。结果表明:偏心率的变化会改变椭圆齿轮流量计的瞬时流量变化;增加一对变速非圆齿轮副后可以消除流量脉动;生成的压力与速度云图反映了腔内油液的真实情况,从而证实了模型不存在干涉,是正确可行的。

    • 六足机器人步态仿真与实验研究

      2021, 49(19):32-37. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2021.19.007 CSTR:

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

      摘要:针对各应用领域对具有复杂环境适应能力的行走机器人的需要越来越大的现状,从灵活性和稳定性入手设计仿生六足机器人,通过规划机器人的运动步态,分析多自由度在运动过程中的突出优点,并研究不同运动步态下各转动关节的转矩随时间的变化关系,将软件模拟和样机测试所得数据相互参照,对机器人的实际运动能力进行检测,验证仿生六足机器人结构的合理性和运动的可行性,为仿生六足机器人物理样机的进一步研制提供理论依据。

    • 电液伺服系统的模糊自适应复合控制研究

      2021, 49(19):38-42. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2021.19.008 CSTR:

      摘要 (37) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:电液位置伺服系统的阻尼比较低,造成电液位置伺服系统响应速度慢及跟踪性能较差。为解决此问题,提出一种模糊自适应控制与速度正反馈、加速度负反馈相结合的复合控制策略。通过速度正反馈来提高系统的开环增益,加速度负反馈提高阻尼比,从而提高系统动态响应速度并减小位置误差。利用前馈控制拓宽系统频宽,进一步减小位置跟踪误差。对传统PI控制、模糊PI控制、模糊PI复合控制算法下的系统响应性能进行仿真分析,结果表明:采用所提出的复合控制策略时,系统动态响应速度比模糊PI控制提高约76.9%,比传统PI控制提高约84.2%,其位置跟踪误差几乎为0。

    • 液压型海上漂浮风力机长管道特性研究

      2021, 49(19):43-47. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2021.19.009 CSTR:

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

      摘要:针对液压型海上漂浮风力机能量传输系统的特点,基于线性摩擦分布管路模型,建立具有恒定管径的大直径流体传输分布式管道数学方程,研究系统输入和管道参数对系统特性的影响。叶轮转矩和变量泵斜盘角与管道入口压力的幅值比有相同的谐振点频率,但斜盘角的变化对入口压力的影响明显高于叶轮转矩;管道内径越大,压力幅值比越大,尤其在低频段更明显;管道越长,谐振点越多,工作频带越窄,在第一次达到最大谐振幅值后,其谐振幅值随着频率增加逐渐减小。

    • 基于智能切换控制策略的电液位置伺服系统高精度控制研究

      2021, 49(19):48-52. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2021.19.010 CSTR:

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

      摘要:为得到较好的电液位置伺服系统的位置控制精度,设计一种采用智能切换控制策略的电液位置伺服系统控制方法。分析电液位置伺服系统的结构,并对其进行数学建模。基于液压缸压力作用,得到液压位置伺服系统的运动方程。在粒子群算法的基础上,借助细菌觅食算法的全局特性,对粒子群算法进行改进,以克服粒子群算法易陷入局部最优的弊端,进而形成智能控制器。以智能控制器为基础,建立智能切换控制策略,以对系统进行实时、准确的控制。实验结果表明:与滑模控制策略相比,在跟踪正弦及不规则目标位置时,所提方法的控制精度分别提高了28.44%和28.66%,验证了所提方法可得到较好的位置控制精度,能为生产效率的提升提供保障。

    • 立式双摆角铣头RTCP运动学研究

      2021, 49(19):53-57. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2021.19.011 CSTR:

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

      摘要:立式双摆角铣头是中、大规格五轴联动加工中心的核心功能部件。配置立式双摆角铣头的龙门式五轴加工中心在RTCP功能打开时,2个旋转坐标会引起机床的附加运动。通过研究机床的附加运动,揭示三轴机床与2个旋转坐标之间的运动学匹配关系。通过建立RTCP运动学数学模型,分别计算2个旋转坐标引起的机床附加位移、速度、加速度,并分析机床附加运动与立式双摆角铣头的B轴轴线与刀尖点之间的距离、B轴与C轴的转速和角加速度之间的关系。研究结果为五轴联动加工中心的研发提供了参考。

    • 用于三坐标测量机的低成本转角误差测量方法

      2021, 49(19):58-62. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2021.19.012 CSTR:

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

      摘要:为以较低成本同时测量2个轴上的2个转角误差,提出一种适用于三坐标测量机或机床的转角误差测量方法。对固定在CMM滑架上的附加载质量对转角误差的影响进行分析及验证。采用干涉型高分辨率角位移传感器实现同时测量CMM滑架的2个转角误差,并且仅需在滑架上固定1个质量较小的平面镜,即可减小CMM滑架上的负载。为验证该方法的正确性,分别测量了2台示例性CMM的2个转角误差,并将所得结果与用标准激光干涉仪测量得到的值进行比较。实验结果表明:所提方法和使用标准干涉仪得到的测量结果之间的最大差值不超过4 μrad,能够以较低成本满足CMM转角误差测量要求。

    • 采用锥形立铣刀的齿轮切削方法设计与应用

      2021, 49(19):63-67. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2021.19.013 CSTR:

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

      摘要:针对现有常用齿轮切削方法在加工不同规格齿轮时存在限制较多的问题,提出一种新的齿轮切削方法。使用锥形立铣刀作为刀具,在齿宽方向上往复运动,并沿着节圆切线方向交替进给来实现切削;通过调整齿轮槽深、刀轨方向和分度角来改变齿轮加工的模数、压力角和齿数,并给出了斜齿轮加工和圆弧齿线齿轮加工的方法。使用五轴加工中心和通用铣床分别进行了实际切削试验。结果表明:五轴加工中心加工出的直齿轮的公法线长度偏差均在10 μm以内,具有较高的精度。与常规滚齿机加工相比,通用铣床(连接专用的进给同步装置)加工出的齿轮的齿廓最大误差为0.05 mm。该齿轮切削方法仅需使用一个锥形立铣刀就能够加工各种规格的齿轮,可有效满足定制化的小批量生产需求。

    • 电涡流位移传感器在压缩机中的应用

      2021, 49(19):68-71. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2021.19.014 CSTR:

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

      摘要:根据电涡流位移传感器高频响和高可靠性等优势,提出将电涡流位移传感器与工装相结合,分析其在压缩机曲轴运转角度、转子系统轴向振动以及阀片升程等试验中的效果。试验结果表明:电涡流传感器能满足压缩机内部复杂恶劣的工作环境要求,实现各位置位移的全面检测,适用于压缩机内部机械运动特性的评估测量。

    • 基于关键特征的船用柴油机机身工艺可靠性评价系统开发

      2021, 49(19):72-76. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2021.19.015 CSTR:

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

      摘要:船用柴油机机身加工工艺复杂,为实现对机身工艺可靠性的评估,开发基于关键特征的船用柴油机机身工艺可靠性评价系统。该系统实现了对机身加工工艺信息的管理、关键特征的筛选,进而实现了对船用柴油机机身工艺可靠性的评估,为快速评价加工策略的优劣提供了可视化操作平台和决策支持。研究结果为机身实际生产加工提供了参考。

    • 盾构机盾尾间隙的激光视觉测量系统设计

      2021, 49(19):77-80. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2021.19.016 CSTR:

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

      摘要:为对隧道施工掘进中的诸多偏向因素提供准确的导向辅助,降低人工测量盾尾间隙的潜在危险,提出一种盾构机盾尾间隙自动测量方案。对盾构机盾尾间隙空间结构进行分析,利用激光标记盾尾间隙并通过工业相机提取;基于TCP/IP进行工业组网通信与远程控制;利用数字图像处理技术OpenCV 的视觉库实现盾尾间隙的自动测量。以直径为8 m的盾构机为原型进行实地测试,开发基于Qt的PC客户端软件。实验结果表明:该测量方法能够满足工地实际测量要求。

    • 飞机襟翼等量分配器智能检测试验台设计

      2021, 49(19):81-84. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2021.19.017 CSTR:

      摘要 (13) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对飞机襟翼等量分配器的检测效率低、检测精度低、不能协同作动筒联试等问题,通过深入分析襟翼等量分配器的工作原理及检测项目要求,设计一种以工控机为核心的智能检测装置,实现对襟翼等量分配器的流阻性能、流量差性能、挤塞性能和联调功能等项目的一体化检测,并提高了检测效率和检测精度。研究结果具有实用及军事价值。

    • 金属屑压块机液压系统设计

      2021, 49(19):85-87. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2021.19.018 CSTR:

      摘要 (52) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:在机械加工过程中会产生大量的金属屑,为更好地实现金属屑的回收再利用,设计一套适用于金属屑压制的液压系统,将废屑压制成一定规格的金属块,方便收集和运输。采用三维可视化设计方法优化液压集成块内部孔道布局形式,使其体积最小,减小阀组装配空间;拟定出合理的液压原理图,进行液压元件选型及相关参数计算;检验液压系统性能,完成液压站整体结构设计。该液压系统原理简单,设计成本低,使用灵活、方便。研究结果为金属屑回收设备的开发提供了参考。

    • 基于FPGA的绝缘陶瓷电火花加工脉冲电源的研制

      2021, 49(19):88-93. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2021.19.019 CSTR:

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

      摘要:针对现有绝缘陶瓷电火花加工效率较低、加工质量较差的问题,通过分析绝缘陶瓷的间隙放电状态,研制基于现场可编程逻辑门阵列(FPGA)绝缘陶瓷的电火花加工脉冲电源。该电源可实现低阻火花放电的等电路脉宽模式和抑制有害脉冲放电的高频分组脉冲模式。在硬件上,脉冲电源采用模块化设计,由基于FPGA的主振模块、带LCD缓冲回路的MOSFET功率放大模块、基于四阈值电压电流比较法的间隙放电状态检测模块组成。结果表明:与常规脉冲电源相比,针对绝缘陶瓷氧化铝的加工,所研制的脉冲电源可有效提高低阻火花放电率,抑制有害脉冲放电状态;其加工速度为0.48 mm/min,提高了33%;电极相对损耗为132%,降低了16.9%;表面粗糙度为4.6 μm,降低了22%;孔边和孔壁无显著微孔隙产生。该脉冲电源可有效提高绝缘陶瓷的加工效率和加工质量。

    • 气动机械手控制系统设计与多软件联合仿真

      2021, 49(19):94-99. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2021.19.020 CSTR:

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

      摘要:针对混流自动化生产线的转运需求,设计一套气动机械手机构,其自适应柔性手指可用于抓取和搬运各种形状、大小的轻质物品。根据系统的控制要求,分别采用FluidSIM-P、GX Works2、KingView软件进行气路设计、PLC编程与界面组态。借助MX OPC Server软件构建数据服务器,提供控制过程数据访问接口,实现多软件协同仿真的数据链接和嵌入。仿真结果显示:各软件间的数据交换实时同步,机械手自动运行过程达到预期效果。此仿真实验方法便于多视角、动态监控机械手的运行状态,为日后投入生产实际应用提供参考。

    • 布谷鸟搜索耦合遗传算法的电液伺服系统模型预测控制设计

      2021, 49(19):100-104. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2021.19.021 CSTR:

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

      摘要:由于电液伺服系统的非线性导致PID控制难以对系统模型进行良好的预测控制,构建了由液压伺服阀和液压缸组成的电液伺服系统模型,并利用布谷鸟搜索算法(CSA)和遗传算法(GA)实现对电液伺服系统的模型预测控制(MPC)。依据连续状态空间模型建立了力识别模型,对液压缸和黑箱进行了数学建模。采用CSA和GA算法对MPC控制进行优化和参数整定,提高系统模型的稳定性和控制性能。对系统模型的外力、电压和振幅信号进行仿真实验,并与PID控制进行比较。结果表明:相比于PID控制,利用CSA和GA的MPC控制下外力的超调量降低了20%,电压的波动误差降低了1.5 V,振幅的跟踪稳态误差降低了50%。说明采用CSA和GA的MPC控制方法,提高了电液伺服系统的鲁棒性和稳定性,具有较高的跟踪精度并提升了系统的动态性能。

    • 一种双目视觉多目标分拣系统设计与测试

      2021, 49(19):105-110. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2021.19.022 CSTR:

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

      摘要:针对人工包装USB组件效率低和分装错误率高的问题,开发一套集识别、选择和分选于一体的智能分拣系统。提出一种改进的分拣算法,利用边缘曲线等价方法确定工件形状,通过多目标形心图像区域分割快算方法确定各组件中心,采用Harris角点检测算法获取旋转角度。构建分选识别相机和旋转纠偏相机相结合的双目视觉智慧分选和包装模式。结果表明:最大旋转角度误差为0.75°,最大质心偏差为0.68 mm,测试成功率达99.5%以上,所构建的智能分拣系统对USB组件不同摆放位置模板匹配的误差和抓取误判率均满足设计要求。研究结果为智能化设备研究提供了参考。

    • 35MN油压机自动上下料机械手设计及应用

      2021, 49(19):111-113. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2021.19.023 CSTR:

      摘要 (80) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:为解决火车车厢零部件制造企业自动化冲压生产问题,根据某公司冲压生产线的工艺特点,针对35MN油压机结构,研制了一款用于上下料的机械手,并结合实际生产工艺路线,提出了一套整线自动化改造方案,以实现从来料到产品码垛的自动化生产。该生产线由物料台、二次定位台、桁架式机械手、夹治具和油压机构成,能满足多种冲压钣金件的自动化生产,可以有效提高生产效率,改善产品质量,节约加工成本。经测试:该生产线可以实现长1 500~4 000 mm、宽900~1 280 mm、质量小于110 kg的任意板材的自动化生产,运行周期为38 s,满足了生产制造需求。该自动化改造生产线具有运行稳定、设备操作方便、适应性强等特点。

    • 35 MPa压力体制民机液压能源系统故障工况热平衡分析

      2021, 49(19):114-118. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2021.19.024 CSTR:

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

      摘要:针对我国正在自主研发的35 MPa压力体制压力体制的2H/2E民机能源系统中的一套液压能源系统,分析其液压元件和液压能源系统热产生及热散失机制,建立其热平衡分析仿真模型。进一步分析液压泵斜盘卡死、安全阀卡滞在最大流量位置2个故障工况下的热产生机制,建立其热产生模型,开展系统级热平衡分析。结果表明:故障工况会导致液压油箱、液压泵、燃油箱等液压元件内的液压管路温度上升,但是燃油箱内液压管路最高温度低于燃油箱点燃温度,故燃油箱不存在点燃的风险。

    • 基于中心距误差的非圆齿轮动态特性分析

      2021, 49(19):119-123. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2021.19.025 CSTR:

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

      摘要:非圆齿轮作为现代工业中最关键的基础件之一,其运动特性直接影响整个机构的运行状况。为了研究中心距误差对非圆齿轮动态啮合力影响,对不同阶数非圆齿轮在中心距误差条件下的动态啮合力进行仿真分析,获取不同中心距误差下非圆齿轮动态啮合力变化趋势。分析表明:随着设定的中心距误差不同,非圆齿轮动态啮合力不同,随着中心距的减小,啮合力波动幅值减小;随着中心距的增大,啮合力波动幅值增大;不同频率下非圆齿轮啮合力幅值变化不同。上述研究可为非圆齿轮传动性能改善、减振降噪提供参考。

    • 转速对多相混输泵内流场分布规律的影响

      2021, 49(19):124-128. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2021.19.026 CSTR:

      摘要 (32) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:为深入探究转速对混输泵内部流动以及相态分布规律的影响,基于欧拉-欧拉方法的两相流模型和标准的κ-ε湍流模型,利用Fluent软件对不同转速的三级轴流螺旋式油气混输泵在设计工况下且入口含气率为30%的条件下进行数值计算。结果表明:转速对混输泵首级动叶轮内含气率分布的影响较大,并且对不同叶高处叶片压力面和吸力面的影响趋势不同;转速对含气率影响最明显的位置是在叶片吸力面0.9倍叶高处;随着转速的增加,旋涡在静叶轮内的演变规律较明显。研究结果可为混输泵的水力设计和安全稳定运行提供参考。

    • 电动挖掘机LUDV液压系统流量匹配研究

      2021, 49(19):129-134. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2021.19.027 CSTR:

      摘要 (31) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:以某型电动挖掘机LUDV液压系统为研究对象,从减小溢流损失、提高节能的角度,结合异步电机调速性良好的特点,介绍一种液压系统流量匹配方法。液压系统采用泵阀同步控制方式,预设多路阀的主阀压差为1.4 MPa,手柄信〖JP2〗号同时控制定量泵的转速和LUDV多路阀的过流面积。提出挖掘机工作机构所需流量的数学模型,建立了液压系统AMESim〖JP〗仿真模型并进行仿真分析。仿真结果表明:当挖掘机执行机构单一或者复合动作时,泵的输出流量为期望值,泵的出口压力比最高负载传感压力高1.4 MPa;当系统流量饱和时,主阀压差减小,各执行机构流量按需求流量成比例分配而不发生干涉。

    • 微型涡喷发动机离心压气机加进口导叶的仿真研究

      2021, 49(19):135-139. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2021.19.028 CSTR:

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

      摘要:为了扩大离心压气机的稳定工作范围,针对一款微型涡喷发动机压气机的离心叶轮,通过数值模拟的方式,研究不同开合角度的进口导向叶片对离心叶轮的性能影响。通过对比不同角度下内部的流动状况,进口导向叶片的角度对叶轮性能有显著影响。与原设计相比,在20°导叶的情况下,内部流动状况得到了改善,喘振裕度和最高效率都有提升。证明通过调节进口导向叶片角度来扩大压气机稳定工作范围是可行的。

    • 一种新型分体式切割锯结构设计及压力特性分析

      2021, 49(19):140-145. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2021.19.029 CSTR:

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

      摘要:为了解决接触网钢筋混凝土支柱的现场切割问题,提出一种分体式的结构设计思路,并设计了切割锯和液压系统,分析蓄能器关键参数对切割回路的压力影响,采用NLPQL方法对蓄能器关键参数进行优化。结果表明:蓄能器预充气压对切割回路液压冲击影响明显,其他参数影响不明显;优化后的蓄能器可以使切割回路的峰值压力大幅度降低,使回路的压力呈近似平稳状态,提高了系统的稳定性。

    • 刹车盘柔性制造生产线的虚拟优化与实时仿真

      2021, 49(19):146-151. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2021.19.030 CSTR:

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

      摘要:传统生产线在规划设计阶段经验性依赖较强,设备联调耗时长,并且在生产加工过程中较难直观展示生产线真实动态。为解决以上问题,以刹车盘柔性制造生产线为研究对象,综合面向对象技术、仿真建模技术和模块化技术,采用SolidWorks、CINEMA 4D、Unity 3D软件和MySQL数据库,建立生产线的数字孪生模型,实现生产线的制造过程仿真、流程优化、碰撞监测、机器人轨迹优化和虚实同步,以解决生产线前期规划困难的问题,节省设备调试阶段时间,提高生产线可视化水平。结果表明:通过对该生产线进行虚拟优化与实时仿真,可有效提高设备利用率、显著减少设备间碰撞干涉、虚实同步偏差在800 ms内,能有效提高车间管理效率。研究结果为其他类型的柔性制造生产线搭建提供了参考。

    • 基于Karnopp摩擦模型的比例阀颤振响应研究

      2021, 49(19):152-156. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2021.19.031 CSTR:

      摘要 (86) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:颤振有助于改善比例阀响应特性,其频率及幅度参数与比例阀结构参数直接相关。基于开环比例控制阀仿真模型,研究功率级阀芯的颤振响应、颤振信号降低摩擦滞环的机制并确定最优参数范围。建立仿真模型,颤振信号通过双占空比高频PWM形式引入,基于电磁场有限元方法构建比例电磁铁,采用Karnopp摩擦模型建立衔铁及功率级阀芯动力学方程。仿真结果表明:摩擦模型能够较好地表征电磁铁力滞环及阀芯流量滞环现象;在颤振信号激励下,阀芯产生颤振运动,摩擦力状态在静摩擦与动摩擦间切换,进而影响其响应特性;颤振频率和幅度参数存在最优区间,且由比例阀的结构参数决定。

    • 铝合金高速加工过程切削温度预测研究综述

      2021, 49(19):157-161. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2021.19.032 CSTR:

      摘要 (75) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:铝合金材料凭借强度高、耐磨性好、加工性能良好以及焊接性能好等优点,在航空航天和汽车等行业得到了越来越广泛的应用。由于铝合金加工过程中切削温度高,易产生热变形、刀具磨损等问题,因此准确预测铝合金高速切削过程中的切削温度至关重要。从理论上分析了铝合金切削过程中的温度分布特点,比较了二维切削和三维切削有限元仿真过程,阐述了高速切削过程中切削温度的影响因素。

    • 深度学习在机械设备故障预测与健康管理中的研究综述

      2021, 49(19):162-171. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2021.19.033 CSTR:

      摘要 (219) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:随着机械装备不断朝高速化、大型化、智能化方向发展,为了保障机械设备高效、安全、可靠运行,故障预测与健康管理(PHM)一直是工业领域研究的热点问题。机械装备的工作环境恶劣,工况复杂,多系统相互耦合,在长期服役过程中,其状态监测信息呈现出典型的“体量浩大、多源异构、生成快速、价值稀疏”的大数据4V特征。因此,“大数据”背景下的机械装备健康管理呈现出“三高”特点:(1)需要高容量的大数据存贮能力;(2)需要高效实时的数据处理能力;(3)需要高强的多源异构适应性。针对上述特点,亟需一种能够从海量数据中自适应提取故障特征并进行有效诊断、评估和预测的数据处理方法。深度学习理论作为机器学习的进一步发展,以强大的建模与数据处理能力,在图像处理、语音识别、自然语言处理等领域取得了巨大的成功,国内外诸多学者也将深度学习理论逐步引入到设备PHM当中,做了一些开拓性的工作。从深度学习在机械装备故障预测与健康管理应用中的基本流程入手,分析PHM深度神经网络的输入特征及其主要类型和特点,对比了PHM应用中常见的4类神经网络模型与其对应的模型训练算法,对深度学习在PHM应用的国内外研究进展进行了归纳总结,并展望了深度学习在PHM应用中的发展方向。

    • 基于PCA-CNN的滚动轴承故障诊断方法研究

      2021, 49(19):172-177. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2021.19.034 CSTR:

      摘要 (48) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:滚动轴承工作环境恶劣、复杂,在采集信号的过程中,不可避免地会有噪声夹杂其中。为实现快速特征提取的同时提高识别率,提出一种基于主成分分析(PCA)降噪的卷积神经网络(CNN)故障诊断方法。该方法引入PCA对信号进行降噪预处理,再将处理后的信号转换成二维特征图像,输入CNN模型以提取转换后的图像特征,进行故障模式识别与分类。利用凯斯西储大学滚动轴承数据集进行故障诊断试验,结果表明:所提方法具有可行性与有效性,且满足鲁棒性和实时性的应用要求。

    • 预筛选PCA法在特征分类中的应用

      2021, 49(19):178-182. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2021.19.035 CSTR:

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

      摘要:主成分分析(PCA)法在特征融合过程中未考虑特征之间特性对分类识别的影响,导致降维后特征无法正常有效分离,因此提出预筛选PCA方法以提取信号的时域特征、频域特征。利用相关系数法可有效区分对象之间的相互关系,先去掉不利于分类的特征,然后对新得到的矩阵进行PCA降维,把时域特征及频域多特征转化为综合性的评价指标,以获得更好的分类效果。结果表明:该方法的特征分离效果更好。研究结果有利于提高PCA分类识别准确率。

    • 负载敏感液压制动系统设计及其模糊ARX-RBF故障诊断分析

      2021, 49(19):183-186. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2021.19.036 CSTR:

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

      摘要:为确保工程机械液压结构稳定运行,在给出负载敏感制动阀组成的基础上,设计负载敏感制动系统,并进一步采用蓄能器构建负载敏感液压缸制动控制系统。ARX-RBF模型对结构复杂的非线性系统具备较高适用性,可根据输出结果实现对控制器运行状态的快速预测,同时能够对误差参数进行校正,从而使误差更小,达到最优控制状态。结果表明:利用模糊ARX-RBF模型进行故障诊断的准确率高,该模型用于分析负载敏感液压缸制动系统故障具有明显优势。

    • 基于ES-MLSTM的液压机故障诊断系统设计

      2021, 49(19):187-195. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2021.19.037 CSTR:

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

      摘要:为解决大型液压机故障诊断难的问题,提高故障识别准确率,确保液压系统正常有效工作,设计了专家系统(ES)与多模型长短期记忆(MLSTM)神经网络的融合识别算法。首先通过大型液压机数据采集系统,获取液压机压力、电磁阀与行程开关等状态信号,并对数据进行数字滤波与数据清洗,得到一个22维的特征向量;然后构建了LSTM模型,选取最优的输入节点、隐层节点、输出节点个数,分析了在不同训练样本下的识别率,以及特征向量维数对识别率的影响。分析LSTM模型对识别率影响的因素,提出对同一个LSTM结构、采用多个参数模型的方法,并利用ES对参数模型进行管理,提高识别率。设计专家系统的推理知识模型、数据清洗知识模型、多模式深度学习网络(MLSTM)的调度知识模型等;最后设计了推理机,对MLSTM网络学习训练,完成建模。在故障预测分类时,通过ES进行数据推理得出初步候选结果,并对预测结果按照概率进行排序,取出排序前面N个结果,用深度学习网络MLSTM进行判别,有效减小了识别时间,利用专家系统的推理功能,实现MLSTM的模式转换,大大提高了分类精度。系统采用了12个故障类、120个训练样本、1 920个测试样本进行测试,采用ES-MLSTM识别率为100%,而相同样本,采用SVM的识别率是92.9%,采用PSOSVM的识别率是96.3%,采用BP的识别率是73%,证明基于ES-MLSTM识别方法可以满足故障诊断的要求。

    • 三级电液伺服阀高频振荡故障分析

      2021, 49(19):196-200. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2021.19.038 CSTR:

      摘要 (11) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对三级电液伺服阀在使用中出现的高频振荡现象,通过理论分析和实践经验,揭示了三级电液伺服阀高频振荡的原因。因为三级电液伺服阀先导阀阀芯、阀套间摩擦阻力变大,导致先导阀静态特性的滞环变大,响应速度和控制精度下降,影响伺服液压系统的工作稳定性。并根据测试曲线进行有针对性的修复,保证设备稳定运行。

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