考慮動力學特性的軸承外圈配合優(yōu)化研究
王展１ ， 劉振寧１ ， 王子男２ ， 徐佳璨２ ， 劉陽２
１. 沈陽建筑大學機械工程學院
２. 沈陽建筑大學工程訓練與創(chuàng)新學院
【摘要】軸承外圈配合對軸承及其轉子系統(tǒng)的動態(tài)性能具有顯著影響。為了獲得軸承外圈最優(yōu)配合量，提出一種考慮軸承動力學特性的外圈配合優(yōu)化模型?；诤掌澖佑|理論建立考慮溫升配合變化的軸承動力學模型，分析外圈接觸力與軸承動力學特性的關系。以軸承徑向接觸力為目標，以軸承配合量為變量建立優(yōu)化模型，利用雙線性插值法對模型進行求解，計算出最優(yōu)軸承外圈配合量。最后，分析優(yōu)化后軸承在不同工況下的動力學特性變化，并做對比研究。結果表明：優(yōu)化軸承配合后，軸承轉子系統(tǒng)的振動量相比其他配合間隙下明顯減小；通過軸承轉子系統(tǒng)振動實驗，得出與仿真結果一致的結論。
基于PCC-VMD的一維卷積神經網絡的軸承早期故障診斷
鄧志超１ ， 張清華２ ， 于軍１
１. 吉林化工學院信息與控制工程學院
２. 廣東石油化工學院自動化學院
【摘要】針對軸承早期微弱故障信號容易被強噪聲環(huán)境掩蓋、特征難以提取的問題，提出一種基于皮爾遜相關系數和變分模態(tài)分解的一維卷積神經網絡的早期故障診斷方法。采用VMD對原始振動信號進行變分模態(tài)分解；計算各模態(tài)分量與原始信號的皮爾遜相關系數，再根據相關系數閾值去掉噪聲分量并對信號進行重構，最后對重構信號進行傅里葉變換并輸入到一維卷積神經網絡中，利用一維卷積神經網絡對軸承早期故障進行診斷。利用所提方法對西儲大學（CWRU）軸承數據集的滾動軸承故障數據進行分析，診斷準確率達到99%以上，驗證了所提方法對滾動軸承早期故障診斷的有效性。
基于RAHP-RQFD-形態(tài)矩陣的直線運動系統(tǒng)方案設計
王振豪１ ， 陳小鋒２ ， 王立新１ ， 陳澤航１
１. 鄭州大學機械與動力工程學院
２. 蘇州優(yōu)備精密智能裝備股份有限公司
【摘要】為了提升直線運動類產品的方案設計質量與效率，構建該類產品通用的方案設計流程。根據粗糙數理論，運用粗糙層次分析法（RAHP）計算用戶需求重要度，同時針對該類產品的特殊定量需求，通過性能估算其重要度。借助粗糙質量功能展開（RQFD）實現(xiàn)用戶需求到技術特征的映射。最后，采取形態(tài)矩陣對直線運動系統(tǒng)的模塊進行組合，以生成設計方案，并利用重要度對矩陣進行排序，以減少組合爆炸與不兼容的影響。在RAHP-RQFD-形態(tài)矩陣設計流程指導下，開展高精度打印設備水平直線運動軸的設計方案生成，最終得出4種候選方案。該流程使設計者能夠以自頂向下的方式思考問題，更加精準地圍繞用戶核心需求開展設計。
李帥１ ， 呂桂梅１ ， 朱云鋒２
１. 廣西科技師范學院先進制造工程學院
２. 廣西壯族自治區(qū)特種設備檢驗研究院
【摘要】針對數控機床滾珠絲杠拉壓剛度變化引起的形變問題，以某公司內循環(huán)單螺母滾珠絲杠副為研究對象，通過矩陣變換法建立滾珠絲杠空間位姿數學模型，并利用有限元法分析拉壓剛度對滾珠絲杠徑向形變的影響。提出一種內嵌式螺旋回流滾道的設計方案，利用滾珠空回行程增加負載滾珠數量。結果表明：工作狀態(tài)下的滾珠絲杠副拉壓剛度不是均勻分布的，而是呈兩邊高、中間低的二次拋物線函數形態(tài)分布；當滾珠螺母處于絲杠中央時，此時滾珠絲杠副拉壓剛度最小，絲杠徑向形變量最大，為9.47 μm；當滾珠螺母處于絲杠兩端時，此時滾珠絲杠副拉壓剛度最大，絲杠徑向形變量最小，為0.6 μm；補償后的滾珠絲杠與傳統(tǒng)滾珠回流方式相比，徑向形變量平均可以降低43.9%，平均額定動載荷提升了27%，拉壓剛度提升了61.8%。
冷凍砂型薄壁件夾取變形數值模擬研究
李建輝， 杜雅格， 賀磊， 王培欣， 吳虎， 董本豐年?
山東理工大學機械工程學院
【摘要】相比傳統(tǒng)鑄造技術，冷凍砂型鑄造技術具有綠色、可回收等優(yōu)點，因此得到了極大的發(fā)展。然而，在綠色鑄造成形機床加工完成后，冷凍砂型薄壁件在夾取時極易發(fā)生變形。針對此，通過建立數學模型和數值模擬對冷凍砂型夾取變形進行深入研究。建立冷凍砂型夾取時的受力平衡三維數學模型和冷凍砂型受力產生最大應變平面的二維數學模型；通過實驗獲得冷凍砂型受壓本構模型參數；最后，通過仿真研究了不同的含水量、材料、夾板接觸以及壁厚等對冷凍砂型夾取變形的影響。結果表明：在相同含水量下，硅砂冷凍砂型與接觸面摩擦因數比鋯英砂、鉻鐵礦砂??；在相同壁厚時，夾取含水量（質量分數）4%冷凍砂型變形最??；硅砂冷凍砂型夾取變形小于鋯英砂和鉻鐵礦砂；橡膠板面夾取冷凍砂型產生的變形最小，優(yōu)于聚氨酯板和鋼板接觸面。
蔡曼丹１ ， 李海艷１ ， 羅銀２ ，?
黃運保１ ， 溫懿嵐１
１. 廣東工業(yè)大學機電工程學院
２. 工業(yè)和信息化部電子第五研究所
【摘要】針對異構CAD系統(tǒng)間交換數據重構問題，提出基于引用拓撲實體方法，將建模歷史節(jié)點引用永久拓撲命名轉化可準確表征的中間拓撲實體，利用中間拓撲數據對當前重構節(jié)點實體進行完整記錄和精確表征，以在目標CAD系統(tǒng)中實現(xiàn)該中間引用拓撲實體到永久拓撲命名的映射，達到異構CAD系統(tǒng)間數據模型重構的需求。最后，所提方法已在國內某國產工業(yè)軟件中得到成功的測試案例，證明了該理論的可行性。
劉莉１，２，３ ， 劉子金１，３ ， 錢雪飛４
１. 沈陽建筑大學機械工程學院
２. 北華航天工業(yè)學院電子與控制工程學院
３. 中國建筑科學研究院有限公司
４. 中國石油天然氣管道局工程有限公司
【摘要】為了解決傳統(tǒng)車間制造業(yè)較為嚴重的“黑盒”問題，以鋼筋直螺紋加工生產線為研究對象，開展生產線數字孿生云平臺的關鍵技術研究?；跇嫿ǖ纳a線數字孿生云平臺的總體框架，從幾何、物理、行為、規(guī)則4個方面研究數字孿生建模問題；搭建物聯(lián)網平臺，以數據為驅動，實現(xiàn)了物理系統(tǒng)和虛擬模型的雙向映射；最后，依托一拖一的鋸切絲頭線，開發(fā)了軟硬件集成的鋼筋直螺紋加工生產線數字孿生原型系統(tǒng)。通過實際工程案例驗證了所提理論與技術的有效性和實用性，展示了數字孿生技術在工業(yè)智能化生產的應用價值。鋼筋直螺紋加工生產線數字孿生云平臺的設計與實現(xiàn)，解決了傳統(tǒng)生產管理中無法直觀獲取現(xiàn)場狀態(tài)和數據的“黑盒”問題，為未來鋼筋加工智能制造提供了一定參考。
基于WOA-IGWO-LSTM的作業(yè)車間實時調度
鄭華麗１ ， 魏光艷２ ， 孫東１ ，?
王明君１ ， 葉春明２
１. 浙江中煙工業(yè)有限公司
２. 上海理工大學管理學院
【摘要】針對作業(yè)車間實時調度問題，基于長短期記憶（LSTM）神經網絡，提出WOA-IGWO-LSTM算法。根據調度問題和算法設計三元樣本數據結構，以性能指標和生產系統(tǒng)狀態(tài)屬性作為輸入特征，輸出當前決策點的最佳調度規(guī)則。利用鯨魚優(yōu)化算法（WOA）對輸入特征進行降維，以提高模型泛化能力和準確性。引入非線性收斂因子設計一種改進灰狼算法（IGWO）用于調節(jié)LSTM參數，提高算法實用性。最后，通過對比試驗驗證了WOA、IGWO以及WOA-IGWO-LSTM的有效性，并利用工業(yè)案例數據驗證了WOA-IGWO-LSTM對于解決作業(yè)車間實時調度問題的有效性和可行性。
基于GA-BP神經網絡的電-氣比例力控制系統(tǒng)
許文賢， 李笑， 曹騫晨， 廖威杰
廣東工業(yè)大學機電工程學院
【摘要】針對電-氣比例力控制系統(tǒng)的非線性和時變特性導致力控制精度低問題，設計一種基于GA-BP神經網絡的電-氣比例力控制系統(tǒng)。建立系統(tǒng)數學模型，提出基于GA-BP神經網絡的系統(tǒng)控制結構和算法,利用BP神經網絡建立的系統(tǒng)內模型和經遺傳算法優(yōu)化的BP神經網絡建立的系統(tǒng)逆動力學模型實現(xiàn)力控制，通過AMESim/Simulink聯(lián)合仿真和實驗研究了系統(tǒng)在變負載容腔和變負載位移情況下的隨機力跟蹤控制精度。結果表明：隨機力跟蹤控制平均絕對誤差比常規(guī)PID控制降低48.6%。該算法簡單實用，魯棒性強，可為氣動力控制系統(tǒng)的設計提供指導。
深海超高壓環(huán)境下的溢流閥動態(tài)特性研究
廖金蒼１，２ ， 劉銀水２，３ ， 史有程１ ， 曹文斌１
１. 蘭州理工大學能源與動力工程學院
２. 華中科技大學無錫研究院，?
３. 華中科技大學機械科學與工程學院
【摘要】為了滿足深海液壓系統(tǒng)需求，設計一款先導型螺紋插裝式溢流閥，利用AMESim HCD搭建了與其相互對應的數值計算模型?；谝簤航橘|黏度與環(huán)境溫度及壓力條件的相關性，通過理論計算得到不同溫度及海深條件的理論值;然后通過設置不同的邊界條件模擬深海工況，分析溢流閥在0~11 000 m全海深、超高壓環(huán)境下的動態(tài)特性。結果表明：在海洋環(huán)境下，溫度、壓力等單一因素均會對溢流閥的響應性能產生影響，其中壓力條件的影響效果更顯著;在全海深范圍內，溢流閥的響應曲線變化趨勢并非單增或單減，而是呈現(xiàn)類似拋物線的分布情況;從海平面至極限海深，壓力超調量、壓力超調率及最終穩(wěn)態(tài)壓力等參數的變動幅值較小，其中超調量下降幅度不足1%，對溢流閥的性能影響甚微；響應時間由164 ms增大至943 ms，這是性能退化的主要表現(xiàn)。
基于3D打印技術的支架集成先導閥流道優(yōu)化
張喆１，２ ， 廉自生１，２ ，?
王雷雷１，２ ， 席文韜１，２
１. 太原理工大學機械工程學院?
２. 煤礦綜采裝備山西省重點實驗室
【摘要】井下液壓支架控制系統(tǒng)采用開關式電液換向閥進行升降柱、移架、推溜等操作，作業(yè)時易產生液壓沖擊、噪聲等危害。針對此，采用支架集成比例控制閥實現(xiàn)液壓油缸的精確位置控制及軟啟、軟停功能，基于非均勻有理B樣條（NURBS）曲線對其主閥體流道進行迭代設計優(yōu)化，并采用選擇性激光熔化技術（SLM）進行打印制造；采用具有負泊松比的蜂窩結構設計集成先導閥，結合黏接劑噴射（BJ）打印技術對其先導閥進行流道優(yōu)化及整體輕量化設計，在提高功重比、成型效率的同時，可解決SLM制造成本昂貴、懸臂結構等問題。結果表明：集成先導閥部分質量減輕了82.3%，相比傳統(tǒng)SLM打印工藝成本節(jié)約89.7%，管線壓損降低了43.3%，負壓區(qū)及最大流速減小，閥體流動性能顯著提升。
面向能量轉化的磨料水射流文丘里混合器結構優(yōu)化
章志強， 陳滿意， 羅斌
武漢理工大學機電工程學院
【摘要】文丘里混合器是前混合磨料水射流系統(tǒng)的核心部件，其結構參數對液固能量轉化效率有重要影響，決定了射流中的磨料沖擊動能。以文丘里混合器結構參數為研究對象，運用數值模擬的方法對混合器內部流場進行研究，建立混合器物理模型、液固能量轉化效率數學模型，模擬分析單因素影響結果，通過正交試驗得到最優(yōu)參數組合，采用不銹鋼精鑄件進行拋光試驗。試驗結果表明：最優(yōu)的結構參數組合是磨料噴嘴與水噴嘴直徑比為3，磨料入口與水噴嘴的水平距離為18 mm，水噴嘴與喉管的水平距離為3 mm，擴散角為8°；優(yōu)化后的混合器液固能量轉化效率從32.576 1%提高到40.805 3%；且拋光的表面質量也得到提高，粗糙度從0.574 μm降低至0.525 μm。
節(jié)流器幾何結構對其節(jié)流特性的影響?
田助新１ ， 楊夕瓏１ ， 程春彥２ ， 鹿懷慶２ ，３
１. 三峽大學機械與動力學院
２. 黃河水利職業(yè)技術學院機械工程學院
３. 華中科技大學智能制造裝備與技術全國重點實驗室
【摘要】為了探究節(jié)流器幾何結構對其節(jié)流特性的影響規(guī)律，基于Fluent仿真軟件，以小孔和毛細管節(jié)流器為對象，建立小孔和毛細管節(jié)流器的流量分析模型，并與傳統(tǒng)的節(jié)流經驗公式進行對比以驗證該模型的正確性，而后通過該模型分析節(jié)流器幾何結構對其節(jié)流特性的影響。仿真分析結果與通用節(jié)流公式計算結果的對比顯示，節(jié)流器的幾何結構明顯影響其節(jié)流特性。對于小孔節(jié)流器，其通用節(jié)流公式中的修正系數需要根據小孔的具體結構確定：小孔直徑越大，修正系數的取值應該越大；小孔長度越小，對應修正系數的取值應越大。對于直徑給定的毛細管節(jié)流器，其長徑比越大，節(jié)流特性越符合通用節(jié)流公式。此外，節(jié)流器的節(jié)流特性也與其兩端的流體壓力差有關，壓力差越小，小孔節(jié)流通用公式中的修正系數應越大，毛細管節(jié)流特性越符合通用節(jié)流公式。相比于普通的小孔和毛細管節(jié)流器，入口大、出口小的錐形結構節(jié)流器具有更好的節(jié)流性能。
葉片翼型對風致轉動變槳距VAWT捕能性能影響
朱建陽， 佘君傲
武漢科技大學， 機械自動化學院， 冶金裝備及其控制教育部重點實驗室
【摘要】葉片是垂直軸風力機(VAWT)的核心部件之一，其外形和結構對VAWT的捕能性能具有重要影響。與現(xiàn)有研究不同，通過對現(xiàn)有流體求解器進行二次開發(fā)，編制一套可有效求解流體流動和風力機相互作用的數值計算程序；采用所編制的程序系統(tǒng)分析葉片采用仿鱘魚、NACA0018和S1046等9種不同翼型對風致轉動變槳距VAWT捕能性能的影響；最后在數值研究的基礎上，設計制作了風力機樣機，并進行模型實驗。結果表明：在6 m/s風速下，采用NACA2412的VAWT具有更好的捕能性能，而采用S1046的VAWT具有更好的啟動性能。進一步對采用不同葉片翼型的VAWT流場進行分析發(fā)現(xiàn)，適當的葉片翼型可使得葉片旋轉過程中產生的渦能更好地附著在葉片表面，增強使葉片產生高升力的延遲失速機制，進而提升VAWT的氣動性能。
氣動肌肉變瞬心外骨骼膝關節(jié)設計與研究
廖理１ ， 羅天洪２ ， 馬翔宇２ ， 梁爽２ ，?
崔庭瓊２ ， 劉晨杰１
１. 重慶理工大學機械工程學院
２. 重慶文理學院智能制造工程學院
【摘要】針對現(xiàn)有氣動肌肉外骨骼膝關節(jié)柔順性較低的問題，引入交叉四連桿與仿人體驅動機構，提出一種新型氣動肌肉變瞬心外骨骼膝關節(jié)。結合人體膝關節(jié)特點，設計外骨骼膝關節(jié)結構，并建立關節(jié)的運動學與動力學模型，搭建變瞬心滑膜控制器，對其運動進行仿真分析及實驗。結果表明：基于關節(jié)模型的變瞬心滑膜控制器可實現(xiàn)關節(jié)角度跟蹤，該新型關節(jié)能夠按照期望軌跡運動，最大角度誤差為2.84°，滿足外骨骼的設計要求，為人機相容性結構設計提供了參考。
微流體驅動的微型齒輪泵開發(fā)
何葉， 謝兆豪， 黃中鍇， 蔣卓
華南農業(yè)大學食品學院
【摘要】驅動微流體的外置泵普遍存在固定體積偏大、穩(wěn)定性不足或無法連續(xù)進樣等問題，一定程度上限制了微流控的發(fā)展。針對此問題，通過調查各類液體驅動泵的應用特點，提出一款流量小、脈動小、流量隨轉速可調的齒輪泵。根據理論分析，選用聚醚醚酮（PEEK）作為齒輪材料，排量設定為0.026 mL/r。此外，齒輪室和傳動軸由316L 材料制成，并由相應的伺服電機驅動。實驗結果表明：齒輪泵流量最低可實現(xiàn)0.3 mL/min，最高可達60 mL/min；此外，測試泵的流量脈動率為3.5%，搭載微型阻尼器后脈動率可降低至1%左右。該齒輪泵具有穩(wěn)定高效、操作方便等特點，可應用于微流體穩(wěn)定運送等場景。
航空燃油齒輪泵泵殼掃膛方位的理論預測及實驗研究
王建森１ ， 雷震宇１ ， 司國雷２ ， 陳君輝２ ，?
周焱１ ， 李濤濤１?
１. 蘭州理工大學能源與動力工程學院
２. 四川航天烽火伺服控制技術有限公司
【摘要】泵在出廠前通常會采用跑合掃膛工藝來改善燃油齒輪泵的徑向密封性，以提高泵的容積效率，但掃膛產生的金屬切屑為泵的裝機使用帶來了安全隱患，為了探索新的可行結構及工藝，需準確預測泵殼內壁掃膛的方位。以某型航空燃油齒輪泵為對象，將每一個齒輪齒槽視為獨立可變容腔，以嚙合線及密封線為界對嚙合區(qū)齒槽進行等壓區(qū)劃分，采用集總參數法建立各容腔的壓力瞬態(tài)方程，進而推導主從動齒輪所受徑向力與容腔壓力的關系式，計算得到齒槽壓力、齒輪所受徑向力的大小及方向隨齒輪轉角的變化規(guī)律,并對比理論計算及泵殼掃膛實驗檢測結果。結果表明：泵殼內壁掃膛的方位與主、從動齒輪所受徑向力的方位一致性良好，驗證了模型及計算方法的有效性，可為后續(xù)泵殼的改進提供理論依據。
聶博文１ ， 張健平１ ， 張松２ ， 但志宏２ ，?
陳律江１ ， 楊豪１
１. 西南科技大學制造過程測試技術教育部重點實驗室
２. 中國航空發(fā)動機集團有限公司四川燃氣渦輪研究院
【摘要】為了準確模擬高空臺排氣擴壓器湍流非平衡流動，采用Fluent軟件分析 k-ω? SST湍流模型系數對擴壓器出口靜壓模擬精度的影響，并通過響應面試驗優(yōu)化模型系數。結果表明：隨著α1的增大，模擬精度先提高后降低，達到0.341后保持不變。β*的增大使模擬值逐漸接近目標值，從而提高精度；當模擬值大于目標值時，精度先降低再提高；而模擬值小于目標值時，精度急劇降低。β2的增大也使得模擬值逐漸接近目標值，從而提高精度;當模擬值小于目標值，精度急劇降低。而σω2的增大則使得模擬值迅速接近目標值，提高精度；但當模擬值小于目標值時，精度緩慢降低。模型系數α1、β*，β2、σω2優(yōu)選范圍為0.297 3~0.325、0.056~0.098、0.075 6~0.089、0.69~1.198 4。在此基礎上，通過響應面試驗顯著性分析得到敏感性順序為α1＞β2＞β*＞σω2，β*與α1、α1和σω2、β2和β*交互作用的影響顯著，模型系數α1、β*、β2、σω2最佳組合為0.305 2、0.061 1、0.082 6、0.853。最后通過試驗驗證合理性，結果表明模型系數最佳組合能較好地提高模擬計算準確性。
魏列江１，２ ， 楊潤雪１，２ ， 萬思夢１，２ ，?
展鵬１，２
１. 蘭州理工大學能源與動力工程學院
２. 蘭州理工大學特種泵閥及流控系統(tǒng)教育部重點實驗室
【摘要】某航空公司液冷系統(tǒng)中采用四葉片互相嵌入結構的緊湊型高速葉片泵，與傳統(tǒng)葉片泵在葉片根部通入壓力油不同，其通過葉片底部兩兩接觸產生互推力來保證葉片與定子內壁可靠接觸密封。根據葉片底部保持接觸的結構特征，提出一種緊湊型高速葉片泵的定子曲線設計方法。分析邊界條件，計算葉片底部接觸中心運動軌跡的曲線方程，通過關系公式推導得到過渡曲線方程。應用該方法推導無硬沖和軟沖的5次曲線方程，并與典型高次曲線（即典型3-4-5曲線）進行特性對比。結果表明：與典型高次方曲線相比，該5次曲線在端點處的加速度變化率沒有突變，即方程次數均為5次時，該方法計算得到的曲線可有效降低端點處的激振，為葉片泵的結構設計提供一定參考。
張春輝１，２ ， 郭銳２ ， 趙靜一２
１. 河北港口集團港口機械有限公司
２. 燕山大學機械工程學院
【摘要】針對取料機俯仰液壓系統(tǒng)防爆閥頻繁失效損壞帶來的重大安全風險，對原系統(tǒng)防爆閥組的結構原理及存在的問題進行分析。通過分析防爆閥流量和閥芯開度變化對其性能的影響,得到合理的防爆閥閥口開度,在此基礎上對原防爆閥組結構進行改進;采用CFD仿真軟件對防爆閥進口并聯(lián)單向閥以及各種流道參數下的防爆閥組進行仿真，得到最優(yōu)的結構參數，從而使油液流動狀態(tài)更加平穩(wěn)。對比優(yōu)化前后防爆閥組的現(xiàn)場應用,可知：優(yōu)化后的防爆閥組在作業(yè)過程中可以有效降低防爆閥的壓差，從而減少誤動作，提高防爆閥的使用壽命，為同類產品的設計應用提供參考。
于洋， 王勝利， 方燚， 劉世成， 范文俊
合肥通用機械研究院有限公司， 高端壓縮機及系統(tǒng)技術全國重點實驗室
【摘要】針對往復式預加氫循環(huán)壓縮機活塞桿的負載特性及疲勞性能，建立其在最大拉力/壓力工況下活塞桿的負載模型。鑒于解析法在活塞桿疲勞失效中的局限性，提出數值模擬與經驗公式相結合的活塞桿強度校核方法。以某大型往復壓縮機活塞桿斷裂失效為例，采用有限元法計算活塞體和活塞桿之間的預緊力及其變形量，精確求解活塞和活塞桿柔度系數，計算活塞在最大綜合拉力/壓力位置時活塞桿預緊失效桿段的靜強度安全系數、拉壓疲勞應力幅安全系數和最大應力安全系數，分析了活塞桿的疲勞失效原因并提出了優(yōu)化改進方案。結果表明：通過有限元計算的活塞桿最大應力位置出現(xiàn)在斷裂處，即加熱盲孔的末端；適當降低活塞桿與活塞體之間預緊力時，活塞桿失效桿段的拉壓疲勞應力幅安全系數與最大應力安全系數均有所提升，由初始的14.32和1.78提高到優(yōu)化后的14.64和1.86。
陳坤， 李涵釗， 鄧月
長江三峽通航管理局
【摘要】為了適應變負載工況對液壓啟閉機運行響應的快速性要求，在人字門啟閉機液壓系統(tǒng)仿真建模和計算分析的基礎上，對船閘人字門開啟過程和關閉過程中LBC型和CB型平衡閥應用試驗情況進行分析，對比不同水位情況下2種型式平衡閥的運行壓力曲線，探討船閘人字門啟閉機液壓系統(tǒng)平衡閥的優(yōu)化方案。試驗結果表明：在開關門瞬間，受水流等外部負載的影響，人字門啟閉機油缸兩側壓力波動均較大；在低水位時，CB型平衡閥可以在較低背壓下平穩(wěn)運行，LBC型平衡閥壓力波動較大；在高水位時，LBC型平衡閥在低背壓下出現(xiàn)發(fā)散性壓力波動，且壓力波動的頻率明顯增大，CB型平衡閥在高水位低背壓下能夠平穩(wěn)運行，壓力波動較??；CB型平衡閥同步性能明顯優(yōu)于LBC型平衡閥，更適用于大水位變幅運行條件。
馬皎皎１，２
１. 新疆工程學院信息工程學院
２. 澳門城市大學創(chuàng)新設計學院
【摘要】針對超高壓小流量泵結構復雜、設計過程中機構部件易相互干涉的問題，對其進行虛擬裝配及運動仿真，探究功能與制造成本最優(yōu)組合的超高壓小流量泵設計方法。對超高壓小流量泵泵體的承壓部件進行了強度計算、密封結構設計和機構運動分析，應用Pro/E軟件對泵的偏心輪、閥芯、螺紋接頭、填料壓緊螺母、柱塞桿、高壓透鏡墊等零件進行了三維建模，完成了虛擬裝配；應用Pro/E軟件的Mechanism模塊對泵的傳動端進行了運動學仿真和運動學分析。試驗結果表明：測得的位移、速度、加速度曲線與機構運動分析結果吻合，驗證了裝配和運動仿真結果的有效性。所提基于Pro/E的可視化虛擬裝配和運動仿真的設計方法能夠提前發(fā)現(xiàn)設計過程中可能會出現(xiàn)的問題，并在設計的初期將其影響降至最低，在類似超高壓設備的設計中具有良好應用前景。
基于BP神經網絡的工程機械液壓系統(tǒng)自動故障診斷研究
曾行健１ ， 丁悅１ ， 湯清源２ ， 白龍１
１. 華中科技大學機械科學與工程學院
２. 中石油江漢機械研究所有限公司
【摘要】工程機械液壓系統(tǒng)由于結構復雜而不可避免地出現(xiàn)故障，常規(guī)檢測方法為人工檢測，但檢測過程費時費力。針對此問題，對工程機械液壓系統(tǒng)進行建模及簡化，并結合BP神經網絡學習故障數據。在管路系統(tǒng)中安裝壓力和流量監(jiān)測儀以跟蹤數據，通過調整選定元件的參數來模擬故障情況，記錄監(jiān)測儀的數據并進行整理，采用主成分分析法進行信息抽取和降維，并作為神經網絡的輸入。同時，手動標注元器件的當前狀態(tài)作為訓練標簽。對每個元件均構建了一個獨立的神經網絡模型，用于學習輸入數據與標簽之間的關系。結果顯示：閥和泵的準確率分別達到98.61%和96.52%，表明模型的準確率較高,可實現(xiàn)工程機械液壓模型的自動故障診斷。
復雜輸電場景下大負載智能運送平臺研究
王佑謙， 覃嵩偉， 寧堅， 雙豐， 梁旭斌， 李少東
廣西大學電氣工程學院， 廣西電力裝備智能控制與運維重點實驗室
【摘要】架空輸電線路所處環(huán)境復雜，開展檢修作業(yè)時需要人工攜帶維修工具攀爬桿塔進行高空作業(yè)，危險性大、效率低?，F(xiàn)有的輸電線路檢修機器人雖一定程度上減少了人工，但無法攜帶大型作業(yè)設備和電力工人上下線，大負載上下線問題已成為制約機器人實用化的重要瓶頸?；诖?，研制復雜輸電場景下大負載智能運送平臺。通過對平臺進行機械系統(tǒng)設計、電氣系統(tǒng)選型、控制系統(tǒng)集成，最終開發(fā)出復雜輸電場景下大負載智能運送平臺物理樣機，并在搭建的模擬輸電線路上進行實驗。實驗結果表明：該平臺具備運送1 000 N大負載自主上下線、20°爬坡能力，滿足電網的作業(yè)要求。
羅浩， 孫文磊， 常賽科， 路程， 王麗鑫， 王宏偉?
新疆大學智能制造現(xiàn)代產業(yè)學院
【摘要】為了解決風力機葉片運行數據來源多樣、類型復雜和多維多尺度的特征所帶來的數據冗余、信息融合困難、監(jiān)測過程不明朗等問題，基于風力機葉片數字孿生建模、信息融合、狀態(tài)預警、三維沉浸式可視化表達，融合標識解析技術，構建風力機組數字孿生系統(tǒng)標識索引層，提出一種基于數字孿生和多源數據融合的風力機葉片運維方法;基于“7個層次-2種視角”的方法、深度學習算法引擎以及可信的虛實驅動模型，采用基于仿生樹的風力機葉片數據模型對所提方法進行了建模，以實現(xiàn)數據與模型的映射關系準確表達、風力機葉片的狀態(tài)監(jiān)測、智能運維和管理、多源數據匯聚融合等功能。所提方法打破了傳統(tǒng)運維過程中運維指標雜亂無章、要素信息匯聚融合困難、信息孤島等阻礙，實現(xiàn)了風力機組對于運行數據知識信息密度的提升與轉化。最后基于C#編程代碼在Unity3D引擎搭建了風力機葉片數字孿生運維平臺，實現(xiàn)了風力機葉片數字孿生模型的虛實聯(lián)動，為風力機葉片的智能運維管理提供了一種可靠手段。
張瑩瑩， 步妮
青島科技大學自動化與電子工程學院
【摘要】3-DOF微手作為一種典型的柔性微型執(zhí)行器，具有體積小、質量輕、非線性特性顯著的優(yōu)點。為了準確描述3-DOF微手的動力學特性，提出一種基于Yeoh模型的力學建模方法，結合Yeoh模型的能量密度分布函數，對其位姿和應力-應變關系進行分析，分別得到3個人工肌肉末端位移和氣壓之間的關系，根據3-DOF微手受力情況得到壓力和彎曲角度之間的關系。為了進一步證明理論模型的準確性，通過SolidWorks構建3-DOF微手模型，并采用Abaqus進行有限元分析，建立3-DOF微手在不同的氣壓、腔室作用下的仿真模型，并將仿真結果與理論計算結果進行對比。結果表明：在0~250 kPa內，仿真和計算結果的變化趨勢保持一致，證明了所提模型的有效性和準確性，為進一步研究3-DOF微手的控制和抓取提供了基礎。
張曉龍１ ， 鐘瓏昕１，２ ， 徐智浩２ ， 李堉明２ ， 李惟騫１ ， 張檠１
１. 昆明理工大學機電工程學院
２. 廣東省科學院智能制造研究所，廣東省現(xiàn)代控制技術重點實驗室
【摘要】為了實現(xiàn)多箱型貨物的實時裝箱，且最大化利用裝載貨物空間，提出一種考慮緩存區(qū)的在線啟發(fā)式裝箱算法。結合實際裝箱過程中貨物的尺寸約束、相交約束、裝載順序約束以及穩(wěn)定性約束，提出一種名為殘余空間的適應度指標來評估緩存區(qū)內貨物以及位姿的適應值，以此尋求最優(yōu)的在線裝箱方案。為了驗證算法的有效性，基于Unity3D搭建了仿真實驗平臺并進行實驗。結果表明：該算法空間利用率平均達到64%左右，引入殘余空間這一適應度指標使裝箱的空間利用率提升了約10%。
王明１ ， 原浩１ ， 馮孜旋１ ， 樊雙蛟１ ，?
楊逸１ ， 楊遠超２ ， 何貞３ ， 龐桂兵１
１. 大連工業(yè)大學機械工程與自動化學院
２. 中國計量科學研究院
３. 大連計量檢測檢驗研究院有限公司
【摘要】為了提高指針式壓力表讀數的效率和精度，提出一種基于表盤細節(jié)要素的指針式壓力表擬人視覺識別方法，模擬人的思維過程，從宏觀定位到細節(jié)識別，再到計算和判斷，實現(xiàn)表盤讀數識別。對表盤細節(jié)要素包括表盤形態(tài)要素、色彩要素、局部刻度線要素等進行識別，利用二次識別技術精準定位表盤圓心，基于直線黑色像素數量的表盤要素提取算法檢測指針和提取刻度線，最后根據指針相鄰刻度線對應的讀數和指針與相鄰刻度線的偏轉角度識別表盤圖像示數。實驗結果表明：所提方法平均相對誤差為0.109%，單張圖像的平均計算時間為11.47 ms，相比目前常用零位角度法均有改善，證明了該方法準確度高、速度快，是解決指針式壓力表高精度和快速視覺識別的一種有效手段。
周山旭１ ， 楊蕾２ ， 應江虹１
１. 貴州交通職業(yè)大學機械電子工程系
２. 貴州大學機械工程學院
【摘要】目前機液式負載敏感液壓系統(tǒng)存在響應速度慢、效率低等問題。針對山地收割機設計一種電控負載敏感系統(tǒng)，該系統(tǒng)用液壓技術與電子信息技術取代傳統(tǒng)液壓負載敏感系統(tǒng)，以提高系統(tǒng)的響應速度、控制精度與穩(wěn)定性。為驗證所設計系統(tǒng)的可行性，采用AMESim對其進行仿真試驗。結果表明：所設計系統(tǒng)執(zhí)行機構需要的流量僅取決于對應多路閥的開口大小，而與負載無關；同時，當系統(tǒng)出現(xiàn)流量飽和工況時，液壓泵的排量會根據各個執(zhí)行機構對應多路閥的開口等比例分配流量，使山地收割機可以實現(xiàn)單泵多執(zhí)行機構的復合運動。所設計的電控負載敏感系統(tǒng)能夠替代傳統(tǒng)的負載敏感系統(tǒng)，為電控負載敏感提供了理論依據。
曹美忠， 暢興剛
太原重工股份有限公司技術中心
【摘要】由于機械調整孔型的旋擴機頂桿小車機構的組成特點，采用該旋擴機進行軋制時不能在線調整孔型，從而導致孔型值變化大。針對此問題，設計一種液壓在線動態(tài)調整軋制孔型的頂桿小車，并根據其結構設計了一種電液伺服控制系統(tǒng)，以補償由于頂頭和軋輥的溫度變化導致的軋制孔型參數改變，從而提高鋼管的壁厚精度。介紹了該電液伺服控制系統(tǒng)的組成及原理，并利用ITI-SimulationX軟件進行建模仿真，對該系統(tǒng)的控制性能進行了仿真分析。結果表明：該設計可以滿足軋制孔型在線動態(tài)調整的要求。通過軋制后的荒管實測數據驗證了該電液伺服控制系統(tǒng)的可靠性。
宋艷斌１ ， 趙仁亮２
１. 神東煤炭分公司高端設備研發(fā)中心
２. 無錫威順煤礦機械有限公司
【摘要】礦井提升機在井工煤礦生產中承擔礦物、設備及人員的運輸任務，普遍采用液壓泵站集中供能，通過控制閥分配油液的液壓系統(tǒng)進行減速制動。隨著提升深度、速度和載荷的不斷增加，提升機緊急制動時的沖擊和振動逐漸加劇，容易出現(xiàn)主軸磨損、鋼絲打滑甚至鋼絲斷裂等安全事故。針對此問題，采用恒減速制動系統(tǒng)來減緩緊急制動時的沖擊振動，提出一種采用液壓泵站恒壓驅動、三通比例減壓閥分配動力的恒減速制動系統(tǒng)，建立基于SimulationX的多學科聯(lián)合仿真模型，對處于不同的速度、減速度和負載等工況下的制動系統(tǒng)進行了仿真，獲得了提升機滾筒的轉速特性。結果表明：采用所提系統(tǒng)后，提升機制動過程轉速波動小，運行比較平穩(wěn)；在不同運行工況下，達到恒減速制動運行狀態(tài)的時間為2.48~4.6 s。
王建成１ ， 辛道銀１ ， 向小強２ ， 姬盛飛３
１. 江蘇信息職業(yè)技術學院智能工程學院
２. 無錫職業(yè)技術學院機械工程學院
３. 中國礦業(yè)大學機電工程學院
【摘要】針對起重機作業(yè)過程中存在的變幅下落作業(yè)效率低的問題，提出動力＋重力下落的方式來優(yōu)化變幅下落的時間。基于AMESim搭建變幅系統(tǒng)仿真模型，通過仿真模型分析變幅下落的過程；通過動力＋重力下落的方式對變幅下落時間進行仿真分析，得到變幅系統(tǒng)在不同角度下下落速度的變化規(guī)律；最后，比較不同方式下變幅下落的時間，并通過某型號的起重機驗證了所提方法的有效性。結果表明：與重力下落方式相比，所提方式在變幅角度60°~80°內，仿真和實驗下落時間分別縮短了16、12.9 s，驗證了該方法的有效性。文中所提方法在保證操控性能的同時可以有效提高起重機變幅下落的效率。
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《機床與液壓》雜志
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