基于Kriging代理模型的行星减速器结构可靠性分析
徐航１，２ ， 桂伟１，２ ， 崔江红１，２ ，
李优华１，２ ， 何元春３ ， 谢桂平３ ， 吴耀庭３
１. 中原工学院， 机械工业光学传感与测试技术重点实验室
２. 中原工学院， 智能机电工程学院 （工业设计学院）
３. 浙江夏厦精密制造股份有限公司
【摘要】随着机器人传动精度需求的提升，对其重要组成零件之一的行星减速器提出了更高的可靠性要求。受多种失效模式的影响，分析行星减速器可靠性时所构建的性能函数极为复杂，且计算所需样本数据获取困难。针对这些问题，基于应力-强度干涉理论构建可靠度分析的功能函数，考虑模型的非线性问题，采用Kriging代理模型技术与Monte Carlo模拟法结合的可靠度主动学习算法，得到行星减速器的一般性可靠性分析方法。该方法利用学习函数进行样本点的更新，使得可靠度分析模型的拟合精度得到提升。利用有限元瞬态动力学仿真得到实际应力值，通过MATLAB进行函数求解，得到行星减速器的可靠度值以及各变量的灵敏度值，降低了样本点的迭代次数，提高了计算效率。对样机进行加速寿命试验，得到失效数据，仿真计算与试验偏差为7.1%，验证了模拟仿真方法的准确性，为进一步可靠性优化设计奠定基础。
综合维修信息的重型数控机床FMECA分析
陈红霞１，２ ， 任杰１，２ ， 张俊峰１，２ ，
王凡１，２ ， 谢遂心１，２
１. 内蒙古工业大学机械工程学院
２. 内蒙古自治区先进制造技术重点实验室
【摘要】重型数控机床具有故障发生随机且故障数据少的特点，对其故障进行溯源分析一直是研究难点。传统的FMECA分析主要考虑系统运行中的故障对于整体的影响程度，并没有考虑产品的复杂维护。针对此，将机床的维修成本和维修时间作为重要信息指标，并融合到FMECA分析中，综合故障频率、检测难度、风险优先数、故障影响等指标信息进行分析，基于CBWM法对各指标信息进行权重分配，并采用TOPSIS法对机床综合信息的FMECA分析结果进行排序，最终得到综合多指标信息的FMECA分析结果，确定薄弱程度最高的机床子系统为液压系统，其故障发生频率最高，故障影响性最强。所提分析方法和结果更加符合实际工况，有利于制定机床的维修策略，为提升机床整体的可靠性奠定基础。
超高加速度宏微运动平台连接臂瞬态分析及优化设计
张璐凡， 孙贺贺， 闫恒， 张鹏启，
李兴冲， 李奥楠， 席政扬
河南工业大学机电工程学院
【摘要】对超高加速度宏微运动平台柔性定位平台的连接臂进行优化设计，以提高定位过程中的稳定性和寿命。在SolidWorks中构建三维模型，将模型进行参数化后导入Workbench中，通过静力分析得到最大总变形云图和等效应力云图，通过nCode模块得到疲劳寿命云图，从而得到连接臂的危险部位；对危险部位进行优化设计，通过响应面优化法选择优化参数和优化目标；最后，从优化方案中选取最佳方案进行验证。结果表明：最大总变形降低1.1%，优化后的连接臂等效应力降低16.3%，疲劳寿命提高30.4%。通过响应面优化方法很大程度上提高了超精密定位平台的稳定性和安全性。
李雨晴， 马洁
北京信息科技大学机电工程学院
【摘要】滚动轴承长期处于噪声污染的工作环境中，其故障诊断常受到噪声干扰，难以对故障特征信息进行有效提取。针对此问题，提出基于冠豪猪优化算法（CPO）的改进自适应噪声完备经验模式分解（ICEEMDAN）联合卷积神经网络（CNN）的故障诊断方法。通过CPO对ICEEMDAN的白噪声幅值权重及噪声添加次数进行参数寻优，将最优参数返回并进行信号分解，以最小包络熵作为相关度函数，筛选出相关程度高的特征模态分量（IMF）；将重构的有效特征分量IMF转化为特征向量并输入到CNN模型中，从而实现轴承的故障诊断。与已有模型进行对比，结果表明：该方法具有较强的泛化能力，诊断精度明显优于现有方法，并且具有更高的诊断效率。
刘勇涛１ ， 吴怀超１ ， 汪武２ ，
吴健兴１ ， 黄旭１ ， 杨大波１
１. 贵州大学机械工程学院
２. 浙江双动机械有限公司
【摘要】为了满足特种高强度轴承电解磨削机床的电解液供给需求，设计电解磨削供液系统,根据机床产品的加工需求计算电解液的工作压力，运用力学方程与流量方程建立该供液系统的数学模型。为了保证供液系统的可靠性，基于该系统的工作原理，使用AMESim软件建立液压仿真模型，分析该系统中压力控制阀的主要结构参数对电解液工作压力动态特性的影响。通过遗传算法对阀参数进行优化，优化后的供液系统工作压力动态响应时间减少13.78%，超调量下降1.24%，工作流量动态响应时间减少15.48%。最后搭建实验平台进行实验验证。结果表明：遗传算法可以较好地改善该供液系统的动态特性。
宁少慧， 杜越， 周利东
太原科技大学机械工程学院
【摘要】基于图注意力网络的诊断模型在故障诊断全监督任务中有较好的表现，但在半监督任务中表现欠佳。针对此问题，构建一种基于快速特征逼近谱图注意力网络的半监督滚动轴承智能故障诊断模型。通过K近邻图方法将振动信号转为可用于诊断的图数据，丰富了数据特征；将图数据输入到构建的诊断模型中，学习故障信息特征,并分析不同的标签比例训练集的诊断结果。同时，分析了Sum、Mean、Max 3种池化方式和超参数对诊断模型的影响；最后，分别在两组实验轴承数据集上进行验证。结果表明：所提模型可以有效地捕获图的全局模式，降低计算复杂度，在全监督诊断任务中其诊断准确率可以保持在99%以上；在标签比例为10%的半监督任务中，其诊断准确率仍能保持在93.5%,所提诊断模型在半监督任务中有良好表现。
崔可可１ ， 王强２
１. 商丘学院机械与电气信息学院
２. 太原理工大学机械工程学院
【摘要】针对机械装置运行中面临末端载荷不断变化的问题，提出一种可以有效缓解载荷效应对装置造成影响的变载荷平衡机构设计。该机构由齿轮组、拉伸弹簧、旋转连杆、曲柄等零件组成，可以在尾端载荷发生变化时保持机构整体平衡状态。通过理论计算对机构设计实现平衡原理进行分析；然后通过MSC Adams软件对平衡机构进行仿真模拟，并通过3D打印技术搭建原型样机，开展实验测试，证明机构设计的可行性与实现功能的有效性；最后将该机构搭载在一款多自由度机械臂上，通过一系列取放操作，使机械臂末端峰值扭矩降低约90%，在改善机械臂平衡能力的同时，证明了该平衡机构可以有效缓解机械装置末端载荷效应对装置的不良影响。
基于PSO-PID的无人艇布放回收半主动式防摆系统控制研究
李云龙１ ， 王生海１ ， 赵明慧１ ，
翁晶２ ， 邓晨旭１ ， 韩广冬１
１. 大连海事大学轮机工程学院
２. 南方海洋科学与工程广东省实验室 （珠海）
【摘要】针对高海况下无人艇布放回收作业中，无人艇负载摆动幅度过大的问题，设计一种布置于船用吊机上的半主动式磁流变防摆装置，建立防摆系统动力学模型，同时将粒子群优化算法（PSO）和PID控制器相结合，实现了PID参数的自动最优选定。通过Simulink-Adams联合仿真，结果表明：在设定的3种工作场景下，采用PSO-PID控制器的防摆系统的平均摆动抑制率相比无防摆措施提升80%以上，其能耗相比1.2 A恒定电流至少降低40%，可适应于不同的工作场景，面对突发的复杂激励具有良好的动态性能和能耗控制，证明了防摆系统及其控制策略的有效性。
史孬， 李跃松， 张贻哲， 王棒， 孟隆
河南科技大学机电工程学院
【摘要】由于结构紧凑等优点，阀控非对称电液位置伺服系统被广泛应用，但是其非线性、时变性、参数多变和不确定性等特点造成外部扰动、负载突变、参数变化等工况，很难通过传统控制有效处理。针对此问题，提出阀控非对称电液位置伺服系统的模糊自抗扰控制（Fuzzy-ADRC），通过对外部扰动、负载突变、参数变化等内外扰动进行观测和补偿，来实现整个系统的高精度控制；通过模糊自整定来解决ADRC参数较多、相互耦合、整定困难的难题。最后对Fuzzy-PID、ADRC、Fuzzy-ADRC 3种算法控制的阀控非对称电液位置伺服系统进行对比。结果表明：Fuzzy-ADRC控制器相比ADRC控制器，当输入加载带扰动的阶跃信号时，调整时间缩短29.7%、误差减小50%，当输入加载的正弦信号时，相位滞后降低56%，精度提高41.3%，Fuzzy-ADRC具有参数调整简单、动态响应快、鲁棒性强等优点。
房金石， 李德同， 任浩鑫， 葛文庆， 谭草
山东理工大学交通与车辆工程学院
【摘要】常规滑模观测器在电磁直线执行器位移估计过程中存在剧烈的抖振现象。针对此，提出一种基于超螺旋滑模观测器的位移估计方法。建立电磁直线执行器数学模型，根据高阶滑模原理，将切换项放入积分项中并设计了超螺旋滑模观测器；在观测器后设计低通滤波器，消除等效反电动势中开关函数带来的高频干扰。基于李雅普诺夫原理证明了系统是渐进稳定的。仿真与实验结果表明：相对于滑模观测器，所提基于超螺旋滑模观测器的电磁直线执行器位移估计方法有效减弱了抖振现象，提高了位移估计的准确度与鲁棒性。
叶片气膜孔光场成像测量及三维重建
彭俊超， 赵纪元， 李睿
北京信息科技大学自动化学院
【摘要】在航空发动机不断追求高性能和高稳定性的进程中，对于加工及使用过程中叶片气膜孔参数进行精确测量成为亟需解决的关键问题。基于光场成像原理，提出一种非接触式光场成像测量方法，仅需要一次图像采集，即可实现对叶片气膜孔孔径、面积及轴向角度等参数的精确测量，测量效率高，同时可以重建叶片气膜孔区域三维形貌特征。为了定量评估该方法的精确程度，设计并开展了7组标准试块的测量实验，实测的最高相对误差不超过5%，验证了光场成像测量技术在叶片气膜孔测量领域的精度优势。此外，通过多角度采集叶片整体图像，利用张量辐射场三维重建方法重构出叶片三维模型，此模型包含丰富的表面形貌特征和细节信息。
基于西门子ONE系统的数控蜗轮滚齿软件开发
徐将铭１ ， 孙小敏２ ， 沈敏１ ， 洪荣晶１，２
１. 南京工业大学机械与动力工程学院
２. 南京工大数控科技有限公司
【摘要】根据蜗轮滚削加工工艺以及SINUMERIK ONE数控系统的特点，开发蜗轮滚齿加工软件。基于蜗轮滚削的加工工艺，建立滚刀轴-工件轴的耦合模型并分析滚刀切削轨迹；同时根据蜗轮齿面方程计算得到齿面网格点，利用MATLAB对网格点进行曲面插补得到蜗轮齿面；针对蜗轮滚削的加工功能需求，利用SINUMERIK Operate编程包在Qt平台完成人机界面的开发，实现自动生成数控程序、齿面绘制、参数计算和数据库管理等功能；最后通过车间数控滚齿机进行实际加工试验。结果表明：基于西门子ONE数控系统开发的蜗轮滚齿软件能够满足数控蜗轮滚齿机床的加工需求。
不同刀具钝化方法对刀具刃口形貌的影响
陈曦， 赵雪峰， 郑伟， 杨海， 刘勇
贵州大学机械工程学院
【摘要】刀具经过钝化处理后，可以有效改善刀具刃口表面的微观缺陷，不仅使刀具表面更加光滑，还能够增强刃口的强度，刀具的整体质量得到提升，其使用寿命也随之延长。为了探究更加高效的钝化方法，对磁弹磨粒钝化、剪切增稠钝化、剪切阻塞钝化进行讨论，采用不同钝化方法进行钝化实验，通过对比钝化后的硬质合金立铣刀刃口形貌、3D形貌、钝圆半径和钝化体积、表面粗糙度，探究刀具刃口的变化规律。结果表明:刀具钝化能够去除刀具刃口缺陷，相比磁弹磨粒钝化和剪切增稠钝化，剪切阻塞钝化的平均钝化磨损量最大，可以更好地去除刀具刃口的表面缺陷，而且钝化体积最大、钝化效率更高，可以显著提高刀具性能并改善加工质量。
机床数据采集芯片在纳米级精密加工的应用研究
魏文锋１ ， 江丽珍２ ， 彭冬伟１ ， 颜建２
１. 广州数控设备有限公司
２. 广州城市理工学院机械工程学院
【摘要】针对纳米精密数控加工过程中对数控机床高速高精度数据采集的需求，研究了基于FPGA可编程芯片的数据采集系统设计方法及其在纳米加工中的应用。设计了机床数据采集和信号处理工作流程，运用Verilog HDL程序实现机床数据连续信号的快速傅里叶变换（FFT）运算，基于Quartus II软件设计了系统工作电路、管脚定义和数据信号波形输出，并采用可擦写高速大容量Flash芯片作为数据储存模块，能够快速将长序列的DFT分解为 N 个短序列的DFT蝶形数据结构，从而实现机床数据连续信号的快速分解运算；阐述了FPGA芯片进行数据高速采集和处理生成机床加工瞬时仿真信号波形的过程，通过增强的HRV滤波器抑制和削减机床切削振动，并运用FANUC开发的SERVO GUIDE软件进行伺服精度调整和前馈补偿，避免机械振动带来的欠切、过切和刀具偏置等偏离设定切削轨迹的误差，能够使纳米切削的闭环检测及伺服补偿效能更加智能快速，从而实现高精度、高质量的纳米切削加工。
廉超杰， 孙春耕， 肖云
昆明理工大学机电工程学院
【摘要】为了实现双气缸位置同步控制系统精确的运动轨迹跟踪与同步控制，针对系统模型不确定性和外部干扰等问题，设计一种基于交叉耦合方法的自抗扰同步控制策略。该控制器由单缸自抗扰位置控制器与自抗扰同步控制器组成。建立气动位置伺服系统数学模型，在此基础上，为了提高单缸运动轨迹跟踪精度，设计三阶非线性自抗扰位置控制器，实现对系统内外扰动的实时估计与主动补偿；同时为了提高双缸同步精度，设计交叉耦合自抗扰同步控制器，对两侧子系统误差进行观测并给予补偿。利用AMESim与Simulink软件搭建双气缸位置同步控制系统联合仿真模型，并进行仿真验证。结果表明：采用基于交叉耦合方法的自抗扰同步控制策略对气动同步系统的动态特性和非线性特性的变化具有较强的鲁棒性，能够有效地提高系统运动轨迹跟踪能力和抗干扰能力，减小系统的同步误差。
毕超， 徐微雨， 李迪， 张超， 庞长涛
北京航空精密机械研究所精密制造技术航空科技重点实验室
【摘要】针对涡轮叶片气膜冷却孔孔径的高精高效测量难题，以研制的气膜冷却孔五轴影像测量系统为载体，开展基于景深合成与局部动态阈值分割的孔径影像测量方法研究。采集被测孔的对焦图像序列并通过景深合成技术生成一幅全清晰图像，将不规则的空间孔口曲线转化为成像平面内的规则圆周曲线。然后，采用局部动态阈值分割法消除全清晰图像中背景亮度分布不均的影响，以实现孔区域的完全、有效分割。最后，通过数学形态学开运算、亚像素级边缘提取和最小二乘圆拟合等步骤解算出孔口直径。为了验证文中算法的可行性及精度水平，选取某个涡轮导向叶片试验件上的冷却孔作为被测对象，对测量系统的重复性和功能进行验证。结果表明：孔径的重复性测量精度为0.006 mm，可以满足此类冷却孔特征的质量控制要求。
永磁式高速开关阀多目标优化设计
白岩松， 孔祥浩， 郝越， 赵四海
中国矿业大学 （北京） 机械与电气工程学院
【摘要】高速开关阀是数字液压系统中重要的控制元件，其控制精度取决于其响应速度。针对高速开关阀响应慢的问题，提出一种新型高速开关阀，并利用等效磁路法建立电磁铁的数学模型，通过与有限元模拟结果进行比较，计算误差在10%以内。考虑液动力并对阀芯反力进行建模，使用微分方程计算阀芯的运动时间和位移。基于多目标优化智能算法NSGA-II对驱动先导阀的电磁阀模型进行动态性能优化。对响应时间和输出力进行两目标优化，得到Pareto最优解集。最后搭建实验平台测试阀的动态特性。结果表明：在31.5 MPa的工作压力下，该开关阀开启时间约为12 ms，关闭时间约为11 ms。
基于参数分级辨识的阀控缸系统数字孪生建模方法研究
刘增光１，２ ， 张赫１，２ ， 岳大灵１，２ ，
魏列江１，２ ， 周焱１，２ ， 孙继苏１，２
１. 兰州理工大学能源与动力工程学院
２. 兰州理工大学特种泵阀及流控系统教育部重点实验室
【摘要】阀控缸系统数字孪生建模中存在部分模型参数难以通过理论计算获得，以及由于各参数间相互影响导致参数辨识准确度不高的问题。针对此问题，提出一种基于参数分级辨识的阀控缸数字孪生建模方法，实现对阀控缸系统的状态映射和数字孪生。根据所提建模方法，基于阀控缸系统的工作原理,建立了阀控缸系统的数学模型和MATLAB/Simscape环境下的物理仿真模型；利用采集的测试数据，通过遗传算法对阀控缸数学模型中比例换向阀和液压缸的关键元件级参数进行辨识，再利用MATLAB软件的Paramenter Estimation工具对物理仿真模型中重要的系统级参数进行校正；最后，搭建阀控缸实验平台对所建数字孪生模型的准确度进行验证。结果显示：在7.5 V与9.5 V阶跃控制信号作用下，基于参数分级辨识的数字孪生模型的活塞位移仿真值与实验值的拟合度分别为95.76%和 98.07%,验证了所辨识模型参数的准确性和所建数字孪生模型的正确性。
轴向柱塞泵气穴现象故障诊断研究
杨景昆， 张纯， 强熠宇， 戴吉勇， 关栋， 秦永法
扬州大学机械工程学院
【摘要】在高速高压工况下，柱塞泵的气穴现象不可避免。针对传统气穴现象故障检测方法中存在效果差和迟滞性的缺点，提出一种结合实验研究和信号处理的新型气穴检测系统，并采用KOA-CNN-BiLSTM-Attention深度学习算法对采集的信号进行训练，实现对轴向柱塞泵气穴强度的检测。通过CNN提取数据中的高维空间特征，利用开普勒优化算法(KOA)与CNN相互配合来增强关键特征的表现能力，再通过BiLSTM提高信号的时序性，最后利用注意力机制进行优化。结果表明：该方法对轴向柱塞泵气穴故障状态识别精度达到98%，其效果明显优于其他方法，可以更加准确地识别轴向柱塞泵气穴故障状态。
磨损泄漏下液压缸剩余寿命的预测模型研究
姚海庆， 吴璇， 肖超
上海海事大学物流科学与工程研究院
【摘要】现有的设备剩余寿命预测研究多基于假设衰退模型或者基于样本估计的衰退模型。前者依赖于假设条件的成立和一致性，后者则依赖于长时间、高成本的数据收集与分析投入。在工程实践中，两者的可行性都存在巨大挑战。针对这一问题，以Y形密封圈为研究对象，基于微观泄漏机制，结合有限元仿真分析，得到磨损对密封接触应力的影响，进而建立磨损-泄漏的衰退模型。结果表明：密封圈的磨损与密封接触部位的应力呈线性关系，并与工作循环次数呈幂函数关系，进而泄漏率与工作循环次数也呈幂函数关系。基于现有磨损数据和所提磨损-泄漏衰退模型，验证了磨损泄漏下液压缸剩余寿命预测方法的有效性。
三转子比例控制器结构优化与性能测试研究
荆莹１ ， 刘轶２ ， 白坤雪３ ，
孔亮３ ， 李国占４ ， 张洪军４
１. 中国计量大学计量测试与仪器学院
２. 海装北京局驻北京地区第六军事代表室
３. 中国船舶重工集团有限公司第七〇五研究所
４. 中国计量大学能源环境与安全工程学院
【摘要】为了满足鱼雷对比例控制器的尺寸与质量要求，对三转子式比例控制器容积部件关键尺寸进行小型化设计，优化排量转子与其传动轴的结构，测试优化前后比例控制器在定流量和变流量工况下的性能。结果表明：小型化后比例控制器的体积和质量分别减小了约38%和50%，且对排量转子进行一体化设计后，比例控制器装配工艺更加简便；与原型比例控制器相比，小型化比例控制器的氧燃比和水燃比均保持较高精度，甚至在变流量工况下的性能更优。三转子式比例控制器小型化设计满足了鱼雷安装尺寸与质量要求，为其进一步实现工程应用奠定了良好基础。
基于精细复合多元多尺度散布熵和深度残差收缩网络的轴向柱塞泵故障诊断
储焰， 常远， 汤何胜
温州大学机电工程学院
【摘要】为了克服单传感器振动信息不能全面表达柱塞泵故障特征信息的问题，提出一种新的轴向柱塞泵故障诊断方法，将精细复合多元多尺度散布熵(RCMMDE)嵌入深度残差收缩网络(DRSN)框架中，更精确地提取轴向柱塞泵非线性故障特征。通过RCMMDE全面表征轴向柱塞泵故障信息，构建故障特征集；利用DRSN对轴向柱塞泵的故障进行分类；最后，通过轴向柱塞泵故障模拟实验，获取典型故障信号特征，并与其他智能诊断算法进行对比，验证模型的泛化能力，实现柱塞泵故障特征的精准识别。结果表明：随着尺度因子的增大，RCMMDE可实现轴向柱塞泵微弱故障特征的有效分离；DRSN模型提高了对高噪声振动信号的特征学习能力，故障诊断精度达到96.21%，明显优于其他分类算法。
超高压缸体机械自紧芯棒结构研究
孙立华１ ， 孙言博２ ， 白金石２ ，
赵帅２ ， 张宝庆２
１. 长春工业大学工程训练中心
２. 长春理工大学机电工程学院
【摘要】掌握机械自紧芯棒结构是提升超高压缸体承载能力的关键，但是循环工作内压导致缸体内壁有效残余应力出现松弛，使得缸体使用寿命缩短。针对此问题，利用二次自紧延缓残余应力衰减的原理，对芯棒进行优化设计，以达到更好的自紧效果；以芯棒最佳过盈量为基础，分析阶梯形芯棒对缸体残余应力分布影响，利用Abaqus有限元软件模拟机械自紧挤压过程。结果表明：当阶梯形芯棒后半段为最佳过盈半径且前后过盈半径比为1时，工作载荷下弹塑性分界面最接近内壁且周向残余应力最小；阶梯型芯棒相较于橄榄形芯棒可使缸体的疲劳寿命最低位置向内壁移动，残余应力分布更加均匀，降低了缸体外壁疲劳破坏的风险;超高压缸体可承受更大的工作载荷，与后续芯棒机械挤压试验相符。
高速燃油电磁阀衔铁动态特性研究
刘荣升１ ， 张建楠２ ， 杨柳３ ，
王华帅１ ， 卫鹏斌１ ， 崔鹏伟１
１. 河南工学院智能工程学院
２. 河南航天液压气动技术有限公司
３. 燕山大学机械工程学院
【摘要】为优化某燃油高速电磁阀的动态响应特性，建立电磁阀衔铁动力学模型，并分析影响电磁阀衔铁动态响应特性的影响因素。利用有限元软件建立电磁阀的动态仿真模型，通过电磁阀电流试验测试，验证了仿真模型的准确性。研究各因素对电磁阀衔铁动态特性的影响规律，得出影响电磁阀动态特性的主要因素。最后，以动态响应时间最短为优化目标，能维持燃油高速电磁阀稳定开启为约束条件，设计正交试验，得到最优参数匹配组合。结果表明：弹簧刚度和工作气隙相对位置对电磁阀动态响应时间影响较小，弹簧预紧力、非工作气隙长度和衔铁磁极面锥角是影响电磁铁动态特性的主要因素；在最优参数组合下，高速电磁阀一个周期的动态响应时间比初始参数组合减少了7.86 ms，提高了53.65%。
基于故障树-蒙特卡洛法的电动静液作动器可靠性仿真分析
侯艳艳１ ， 李小刚１ ， 南秦博２ ， 李哲１
１. 空军工程大学航空工程学院
２. 空军工程大学教学考评中心
【摘要】电动静液作动器（EHA）是飞机飞行控制系统的重要部件，控制着飞机升降舵、副翼、方向舵的动作与位置，对实现飞行姿态和飞行轨迹控制具有决定性作用，一旦EHA发生故障，将可能造成重大的安全事故。传统基于故障树的可靠性分析方法难以直观显示系统故障的变化趋势，针对此，以EHA为研究对象，在故障树分析的基础上，运用蒙特卡洛法对其可靠性进行仿真分析，得到可靠度变化曲线，从而识别影响系统可靠性的薄弱环节；并提出提高液压油清洁度和关键元件的可靠度作为进一步改进EHA可靠性的方法，为新型一体化电动静液作动器的研制提供理论支撑，同时对我国未来多电/全电飞机的发展具有重要的理论意义和军事应用价值。
负载口独立双阀芯阀液压系统辨识与实验研究
魏列江１，２ ， 赵保才２ ， 陈奕泽１ ，
陈斌１ ， 魏小玲２
１. 江苏科迈液压控制系统有限公司
２. 兰州理工大学， 特种泵阀及流控系统教育部重点实验室
【摘要】负载口独立双阀芯阀液压系统中PID控制参数与系统工况及运行时间不匹配。针对此问题，提出一种基于Arxqs模型的负载口独立双阀芯阀液压系统辨识方法。根据机制建模法建立负载口独立双阀芯阀液压系统的传递函数模型，为系统辨识提供参考模型；通过阀控制器对主阀芯位移施加正弦信号，得到输入输出变量并进行系统辨识。采用Arxqs模型进行辨识时，系统辨识输出与实际输出的适应度为96.49%。根据辨识结果整定PID控制器参数，对主阀芯分别进行正弦波跟随和阶跃响应实验。结果表明：由辨识得到的控制器参数对主阀芯位移具有较好的控制效果，在正弦波跟随过程中，当幅值为1.5 mm时，存在24.5°的相位滞后和6.8%的幅值衰减；当幅值为0.5 mm时，存在38.7°的相位滞后和13.2%幅值衰减;在阶跃响应过程中，主阀芯位移具有较短的调节时间和较低的超调量。
基于数值模拟的S形叶片垂直轴风力机气动性能研究
宋磊１，２ ， 王记１ ， 王世博１ ，
杨宗霄３ ， 苏建新１，２
１. 河南科技大学机电工程学院
２. 河南科技大学高端轴承河南省协同创新中心
３. 河南科技大学车辆与交通工程学院
【摘要】传统阻力型风力机具有结构简单、风向适应性良好等优点，但风能转化率较低。针对此，构建一种S形叶片垂直轴风力机，以提高风力机输出特性。采用数值模拟方法，对该型风力机的静态特性与动态特性展开研究，分析其气动性能，并与2叶和3叶Savonius风力机进行对比。结果表明：3叶S形风力机的气动性能较好，其功率系数为0.228，高于传统2叶Savonius型风力机；其启动性能也较传统风力机要好，平均静扭矩系数为0.292，运转时更为平稳。
闫安岗１，２ ， 袁伟１ ， 郭前建１ ， 张成１ ，
李雨倩１ ， 常青青２ ， 朱玉麒１
１. 山东理工大学机械工程学院
２. 中国核工业二三建设有限公司
【摘要】为了探究电机转速对中大型涡旋压缩机内部流场变化以及涡旋齿应力与变形的影响，基于ANSYS Workbench平台，通过对涡旋压缩机流体域进行建模，在进行网格无关性检验后，采用Fluent软件进行计算流体力学仿真分析，探究不同转速下压缩腔内压力、温度分布情况，并根据流场分析结果，对动涡旋盘进行流-热-固多场耦合分析。结果表明：涡旋齿主要变形方向为轴向变形，最大变形量出现在齿顶位置。对涡旋盘进行检修时，应重点关注此位置的涡旋齿变形情况。低转速会破坏压缩腔内部流场稳定性，在一定区间内提高电机转速可以改善涡旋压缩机的径向泄漏现象，当电机转速提高至临界点时，涡旋压缩机压缩腔内的最大压力、温度值趋于稳定，此后将难以通过提高转速来改变压缩腔内部流场的变化情况。
杨铮鑫， 张冲， 党鹏飞
沈阳化工大学机械与动力工程学院
【摘要】基于计算流体力学/计算结构力学（CFD/CSD）算法对硬涂层整体叶盘颤振特性进行分析和研究。建立三维整体叶盘模型，将其导入ANSYS软件中，对其压力面涂敷NiCrAlY硬涂层并建立流场模型。在ANSYS Workbench软件中对叶盘进行瞬态分析计算，采用Fluent软件求解非定常流场，并通过系统耦合模块将气动载荷和位移响应数据进行耦合。最后，在不同来流速度下，对有、无硬涂层的整体叶盘进行双向流固耦合计算，通过分析叶盘的振动位移响应来判断叶盘是否发生颤振现象。结果表明：来流速度是影响整体叶盘气弹稳定性的重要因素；颤振频率与一阶固有频率十分接近，其表现形式为一阶弯曲模态发散；有、无硬涂层整体叶盘的振动周期一致，但硬涂层会降低其振动位移，且来流速度越大，硬涂层对整体叶盘的减振效果越显著。
马明１ ， 耿在明２ ， 吴涛２ ，
刘辉２ ， 刘红奇３ ， 时浩然３
１. 中国长江电力股份有限公司科技创新部
２. 中国长江电力股份有限公司检修厂
３. 华中科技大学机械科学与工程学院
【摘要】针对大型水轮发电机组在精准吊装过程中出现的复杂运动耦合情况，依托某巨型电站水轮发电机组检修项目，提出一种基于激光跟踪仪的大型水轮发电机组精准吊装方案。通过单台激光跟踪仪对固定在大型零件上的3个靶点分别进行跟踪测量并获取被测对象的实时位置数据，运用PCA算法识别出零件的运动规律；通过单靶点的跟踪测量数据自适应识别出每个坐标方向的时域轨迹表达式，结合整周期数据解算出被测对象的稳态位置，并以此指导吊装过程。最后通过实验与现场测试证明了方案的可行性与有效性，为大型水轮发电机组的精准吊装领域提供了新思路。
范景峰
河南应用技术职业学院机电工程学院
【摘要】为了提高汽车电连接的电气性能，设计一种液动汽车电连接器插拔试验系统。建立汽车电连接器插拔试验平台的机械结构模型，详细介绍了该插拔试验平台的测控系统和液压控制系统；基于该系统进行插拔试验，得到不同的插拔速度、温度、插入角度和插入深度对插拔力的影响规律；通过试验分析和理论计算，得到插拔速率与插拔力的函数关系式，并通过现场试验拟合出插拔力与温度、插拔深度之间的关系曲线。根据插拔试验结果可知：插拔力与插拔速率成反比；当温度逐渐升高时，插拔力先增加后稳定在一定值，最后逐渐减小；随着插拔深度的增加，插入力先增加后逐渐减小，最后稳定在恒定值，拔出力先增加后稳定在恒定值，最后增加到一定值后逐渐减小。通过插拔试验验证了所设计的液动汽车电连接器插拔试验系统的可行性，为进一步实现高集成大功率汽车电连接的主动设计提供参考。
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《机床与液压》杂志
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