多自由度球形电机发展综述
陈飞宇１ ， 杨波２ ， 刘吉柱１ ，
王治洋１ ， 戚国豪１
１. 苏州大学机电工程学院
２. 四川航天世源科技有限公司
适应复杂三维环境的优化RRT*算法路径规划
文康全１，２ ， 吴黎明１，２，３ ， 李秋奋１，３ ，
肖本烨１ ， 蔡凯武１，２，３ ， 赵良泉１
１. 广东工业大学机电工程学院
２. 化学与精细化工广东省实验室揭阳分中心
３. 广东工业大学先进制造学院
【摘要】针对快速随机扩展树算法（RRT*）在复杂三维路径规划中存在目标导向性不足，导致收敛速度慢、易偏离目标以及生成路径曲折且非最优的问题，提出一种综合改进方法。采用基于Möller-Trumbore算法的精确三角面片碰撞检测，以提升算法在复杂三维障碍物环境中的适应能力和路径安全性。通过融合目标点导向采样与自适应动态步长调整策略，有效增强了算法的目标指向性，提高了其向目标点的收敛速度。最后，引入线性插值路径再优化机制对初始路径进行后处理，以消除冗余节点，从而平滑路径并缩短总长度。实验结果表明：改进的碰撞检测方法准确可行，目标引导策略显著提升了收敛能力，而路径再优化策略使最终路径长度进一步缩短了3.93%；随着环境复杂度增加以及路径拐点数量增多，改进方法对路径优化效果明显，有效提升了整体路径规划性能。
面向电网机器人位置误差动态控制策略研究
尹国龙１ ， 刘明瑞２ ， 马鑫１ ， 牛育忠１
１. 国网固原供电公司
２. 宁夏大学机械工程学院
【摘要】为提升电网机器人在高负载下的位置误差控制精度，提出一种动态控制策略。根据电网机器人的结构特性，建立其运动学和动力学模型，并分析其工作过程。基于刚-柔耦合的不确定性，设计一种基于Hamilton-Jacobi方程的自适应鲁棒滑模控制器（ARSMC）。为了补偿非几何因素对位置精度的影响，通过矩阵微分方法对电网机器人耦合参数误差进行解耦，并基于网格化工作空间原理识别参数误差，提出一种位置误差补偿方法，从而提高运动控制精度。最后，建立电网机器人刚体-柔性耦合仿真系统，分析其位置误差的动态控制效果。结果表明：当负载为0~20 kN时，电网机器人在稳态下的最大角度误差为0.023 rad，最大末端位置误差为0.3 m；网格化补偿后，电网机器人末端Z轴位置误差小于0.02 m，绝对位置误差均值小于0.025 m，且补偿参数与负载呈正相关，表明所提控制策略提高了电网机器人的动态控制精度。研究成果为电网机器人远程操作系统中高精度、大负载机器人的设计与应用提供了理论支撑与工程参考。
长距离充气梁式柔性机器人转向结构设计及测试
李嘉诚， 朱晓磊， 陆晓峰， 李明轩
南京工业大学机械与动力工程学院
【摘要】针对传统管道检测机器人因管道材质、动力特性等约束，使其在管道内窥检测中存在检测距离短、转向性差的问题,设计一种充气梁式柔性机器人,并在此基础上提出主动转向机构力学模型，建立充气梁式柔性机器人主动转向轨迹规划理论模型和控制策略。以DN400的三通管路为检测对象，对其通过性能和通过时间进行测试。结果表明：机器人通过三通管理的理论通过时间与试验数据的最大误差为27%，在主动转向过程中机器人姿态稳定，未出现倾覆；与传统机器人相比，充气梁式柔性机器人在安全性和检测距离方面具有显著优势。
杨崇温， 张玉凤， 李海虹， 张延军
太原科技大学机械工程学院
【摘要】采用动/静平台不一致的Stewart型并联机构作为轮足机器人腿部，可以减少其足部尺寸，提高通过性。改进一种5自由度的动/静平台非一致型并联机构，采用4-UPS/UPU型轮腿设计，建立该机构的拉格朗日方程，求解各支链的驱动力变化曲线。通过对比ADAMS仿真结果，验证其动力学模型正确。为提高动力学性能进行优化设计，选择机构动、静平台外接圆半径、动平台初始高度以及驱动支链在静平台的铰接位置作为优化变量，根据机构几何特性设置约束条件，确定机构优化设计空间，选择FFI以及GSI作为性能评价指标，利用图谱法绘制各优化变量和动力学性能指标之间的变化曲线，获得优化后的机构设计参数。在保证机构运动轨迹不变的前提下，对比优化前后机构的动力学性能指标可知：优化后FFI提高到原来的2.55倍，GSI提高到原来的6.30倍，机构的性能得到明显提升。
高茂源１，２ ， 王廷１，２ ， 王好臣３ ，
陈佳１，２ ， 步坤亭１，２ ， 肖立强１，２ ，
邵利军１，２ ， 陶新民２
１. 齐鲁理工学院智能制造与控制工程学院
２. 山东省工业大数据与智能制造重点实验室
３. 山东工智科技有限公司
【摘要】针对机器人在抓取堆叠场景零件时存在识别定位效率和抓取准确度较低等问题，开发一套堆叠场景下零件视觉识别定位与抓取系统。搭建机器人视觉系统获取标定参数，提出一种动态因子预处理算法，以平滑图像并增强对比度。基于改进的匹配识别算法完成堆叠零件分类，引入直方图匹配和积分图像理论优化立体匹配算法，根据匹配点视差及标定参数确定目标零件的空间位置。最后，结合匹配得分的抓取策略完成机器人视觉抓取实验。结果表明：视觉引导机器人抓取堆叠场景零件成功率达到94.6%，具有较高的准确性和可行性，可以满足实际工业识别定位与抓取需求。
朱花， 张琪， 郝赫， 赵亚涛
江西理工大学机电工程学院
【摘要】穿棒机械臂由于介质盒孔位分布紧密且不规则排列，在采用传统蚁群算法进行路径规划时，常面临易陷入局部最优和收敛速度慢等问题。针对这些问题，提出一种改进蚁群算法。通过聚类技术将目标点划分为多个组别，确保蚂蚁在各组别中均匀分布，从而缩小搜索范围并提升搜索效率。此外，提出一种改进的蚂蚁转移概率模型，并实施跨组搜索策略，以增强算法避免陷入局部最优的能力。调整信息素更新规则，蚂蚁在执行跨组搜索时，信息素沉积量增加，以鼓励此类搜索行为。最后，融入3-opt算法对路径进行精细化处理。结果表明：与传统算法相比较，优化后算法路径长度降低8%，收敛次数下降了32%；29孔位介质盒实验结果表明，算法成功规划出一条涵盖所有目标点的的最优路径，证明了改进算法的有效性。
刘明１，２ ， 莫小龙１，２ ， 马雄韬１，２
１. 云南民族大学电气信息工程学院
２. 云南省无人自主系统重点实验室
【摘要】针对机械手逆运动学求解算法复杂和精度低的问题，提出一种改进遗传粒子群融合算法（GA-PSO）。该融合算法先通过遗传算法迭代更新种群后得到优化的粒子群初始值，改善了粒子群算法易陷入局部最优的问题而增加了全局搜索性能；而粒子群优化算法则以其信息共享和协作机制，能够快速收敛到最优解。采用4种经典测试函数对改进遗传粒子群算法进行测试，测试结果表明改进遗传粒子群算法具有收敛精度高、鲁棒性高等特点。采用D-H法建立机器人的运动学模型，运用改进遗传粒子群算法进行机器人逆运动学求解，并与遗传算法、粒子群优化算法进行位置误差与姿态误差的对比。结果表明，该算法相比于其他算法在求解精度、鲁棒性方面明显提高。
杨丽荣１，２ ， 朱晓龙１ ， 周俊１
１. 江西理工大学机电工程学院
２. 颗粒技术江西省重点实验室
【摘要】在对原矿仓格筛上的大块矿石进行破碎作业时，传统的人工抡锤或手动操作机械臂的破碎方式存在劳动强度大、粉尘噪声危害大、破碎效率低等问题。为此，提出一种基于全局随机采样策略的改进P-RRT路径规划算法，实现机械臂在障碍物环境下快速规划出较优路径。根据工作环境确定规划空间，建立碰撞检测模型，并确定破碎顺序。在此基础上，引入工作空间复杂度动态评估、自适应步长调整和节点重连优化3种策略，对RRT算法进行改进。最后，利用MATLAB在三维空间对改进算法进行路径规划仿真验证。结果表明：与传统RRT和P-RRT算法相比，改进P-RRT算法在单一破碎点无碰撞路径规划任务中，规划时间最长分别减少10.89、6.293 s，路径损耗分别降低177.04、119.08 mm，扩展点数也显著减少，在有限扩展次数下的规划成功次数也有显著提高；在多破碎目标路径规划中，改进P-RRT算法结合多目标排序策略，虽然增加了路径损耗，但有效缩短规划时间，提高了规划的成功率。研究结果充分验证了改进P-RRT算法及其结合排序策略应用的高效性、稳定性和可靠性，为实际工程应用提供了理论与技术支持。
董奇峰１，２ ， 吴中正１，３ ， 程茂林１，４
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
４. 中交公路长大桥建设国家工程研究中心有限公司
【摘要】针对当前桥塔钢筋安装难度大、施工效率低等问题，基于机器视觉和工业机器人技术设计一款钢筋自动安装智能装备。对钢筋安装机器人结构进行设计，提出钢筋自动化安装作业工艺；基于D-H法进行机器人运动学分析，建立机器人正、逆运动学模型；设计基于深度相机的钢筋网格视觉识别定位系统，实现了复杂环境下钢筋交叉点的识别与坐标提取；最后，通过试验对钢筋安装机器人方案的可行性进行验证。试验结果表明：钢筋安装机器人可实现桥塔钢筋的全流程自动化安装，与传统工艺相比，拉钩筋安装精度可达2 mm以内且焊接质量较为稳定，可减少作业人员50%，安装效率提升30%，提高了施工效率和质量，其视觉系统的可靠性和稳定性也满足钢筋安装的定位要求，达到了预期的设计目标。
刘志昌， 何标涛
珠海格力电器股份有限公司装备动力技术研究院
【摘要】为提高机器人在复杂场景中的避障能力、运动平滑性及运动效率，结合RRT*算法与深度优先搜索技术，提出一种多约束机器人关节空间路径规划及优化方法——QMC-RRT*。在机器人关节空间，采用启发式路径搜索策略和自适应调整近邻半径，以提高算法的运行效率和路径稳定性，并对节点的生成与连接进行关节距离、碰撞风险以及关节突变的约束，从而快速生成无碰撞风险、耗能低、关节突变小、运行速率快的初始路径。在此基础上，利用贝塞尔曲线对初始路径进行平滑处理生成初始平滑路径，并采用深度优先搜索算法对可能发生的碰撞段进行局部调整，最终生成关节转动平滑、无碰撞风险的路径轨迹。为验证所提所算法的有效性，在UR5e机器人上进行实验。结果表明：路径规划成功率提升至100%；与RRT*算法相比，该算法可降低运行耗时约90%，并降低路径总代价约21%，同时路径节点数减少约18%，且关节运动曲线显示其转动更平缓、突变更小。
基于Informer-MSFCA的高速铣削刀具磨损状态监测
李进１ ， 施云高２ ， 朱锟鹏２，３
１. 安徽大学物质科学与信息技术研究院
２. 常州先进制造技术研究所智能装备技术研究中心
３. 中国科学院合肥物质科学研究院智能机械研究所
【摘要】刀具状态监测是智能制造的重要环节，精确评估与预测刀具磨损状态已成为确保零件质量及加速智能制造进程的关键。然而，现有刀具磨损状态监测模型常面临对时间序列长期依赖关系理解能力有限与特征丢失问题。为此，提出一种基于多尺度和频率通道注意力机制(MSFCA)的改进Informer深度学习模型——Informer-MSFCA。该模型以力、振动和声音3类传感器信号作为输入，利用皮尔逊相关系数对特征进行筛选和融合。通过引入两个不同大小的卷积核整合局部与全局特征，有效捕捉刀具磨损状态时间序列中的多尺度特征。同时，引入离散余弦变换技术，以增强时域信息提取能力。这些改进有效缓解了深度学习网络在训练过程中常见的特征消失问题。实验结果表明：Informer-MSFCA模型在不同加工参数设置下均展现出了优于对比模型的预测性能，具有更高的预测精度。
高伟， 胡国玉， 张峻锋， 宋吉龙， 田永森
新疆大学机械工程学院
【摘要】短电弧车削是一种非接触式加工，不受加工材料硬度和刚度的影响，适合钛合金轴类零件的高效加工。电极材料与短电弧车削加工性能之间存在直接关系。探究304不锈钢、紫铜、石墨、黄铜4种电极材料对短电弧车削加工的影响规律，并分析不同电极材料对工件材料去除率（MRR)、相对工具电极磨损率（RTWR)、电极表面形貌、工件表面形貌、横截面形貌的影响。实验结果表明：相对其他金属电极，石墨电极具有更好的加工性能，当加工电压为32 V时，MRR达到最大为196 mm3/min；当加工电压为28 V时，表面线粗糙度最低为8.9 μm，热影响区厚度最低为34 μm，无明显重铸层。因此，石墨电极更适合用于短电弧车削加工。
数控成形磨齿机成形磨削内斜齿轮齿面偏差修正
张祥１ ， 苏建新１，２ ， 杨宏斌１ ， 金明选１
１. 河南科技大学机电工程学院
２. 龙门实验室
【摘要】针对齿向修形内斜齿轮在成形磨削加工过程中因机床误差导致的齿面加工精度下降问题，提出一种齿面偏差修正方法。构建内斜齿轮加工运动模型，建立内斜齿轮齿廓修形坐标方程，并基于空间啮合理论建立空间接触线和成形磨削砂轮条件方程，求解出齿廓修形后成形砂轮轴截面廓形。进一步地，根据机床结构，建立成形砂轮磨削加工内斜齿轮数学模型，推导出含机床误差的内斜齿轮齿面方程，定量分析机床位置误差对齿面偏差的影响规律。根据建立的修形内斜齿轮成形磨削加工误差数学模型，得到机床位置误差与齿面偏差间耦合关系，编制成形磨削齿面偏差修正软件。在数控成形磨齿机上磨削加工内斜齿轮，并在Gleason齿轮检测中心进行对比测试。结果表明，误差补偿后的齿面精度由7级提升至6级，验证了所提修正方法的正确性和可行性。
航空发动机叶片的增强电化学抛光试验研究与工艺参数优化
潘娜１ ， 邓娟１ ， 李湉１ ， 程鑫１ ，
李欣１ ， 龙阅文１ ， 辛彬２
１. 中国航发成都发动机有限公司
２. 西安工业大学光电工程学院
【摘要】针对航空发动机叶片这类多组分材料对高精度和低表面粗糙度的要求，传统接触式加工方法易引起变形，且受砂轮或砂带压紧轮直径的限制，难以达到最终要求。为此，提出一种航空发动机叶片非接触式增强电化学抛光工艺方法。在脉冲电压大于300 V的水基工作液介质中，阳极叶片表面材料因强化学反应而剥离，实现叶片的全局一致性抛光。以高温合金GH2787叶片为试验材料，通过中心组合设计试验方法，探讨极间电压、脉冲宽度和脉冲间隔对抛光过程中材料去除率和表面粗糙度的影响。通过响应曲面法（RSM）建立材料去除率和表面粗糙度的二阶关系模型，方差分析结果表明该模型具有很好的拟合程度和适应性。为进一步研究实际加工条件对工艺参数的限制，以提高材料去除效率和降低表面粗糙度为目标，建立工艺参数优化模型，并采用带精英策略的非支配排序遗传算法进行求解。结果表明：在最优解条件下，材料去除率和表面粗糙度的试验值与经过优化的理论最优值之间的平均相对误差分别为5.03%、4.97%，表明该算法能够有效优化叶片形工件加工过程中的工艺参数。
基于LQR与DE-PSO的岩石试验机智能控制研究
高继开， 姚志宾
东北大学， 深部金属矿智能开采与装备全国重点实验室
【摘要】针对岩石试验机电液伺服控制系统PID控制参数整定复杂、用户使用不友好的问题，提出一种基于系统辨识与智能优化的线性二次型最优控制方法。建立自回归外生变量（ARX）模型对岩石试验机控制对象进行参数辨识，并构建系统状态空间模型。在此基础上设计线性二次型最优控制器（LQR），结合卡尔曼滤波算法实现系统状态实时估计与干扰抑制。采用差分进化-粒子群混合优化算法（DE-PSO）对LQR性能指标中的状态权重矩阵与控制代价矩阵进行协同优化，有效平衡系统响应速度与控制能耗之间的关系。仿真与试验结果表明：所提LQR控制器在阶跃响应中实现了0.48 s的调节时间与0.31%的超调量，能够快速抑制外部扰动；在变速率阶梯加载试验中，系统均实现了无稳态误差的跟踪控制，满足相关岩石力学试验标准的要求；对玄武岩与花岗岩进行单轴强度测试时，在不同加载速率下均实现了试验力超调量小于1%无稳态误差的高精度控制，验证了该方法的鲁棒性与适应性。基于LQR与DE-PSO的岩石试验机控制系统无需手动执行复杂的参数整定过程即可实现试验力无稳态误差控制，为岩石力学试验装备的智能化升级提供了新方法。
基于独立负载口的泵阀联控电液作动器设计与仿真
顾达１ ， 刘凯磊１，２，３ ， 杨静１ ，
张华兵１ ， 顾秀琴１ ， 陶翔飞１
１. 江苏理工学院机械工程学院
２. 江苏大学流体机械工程技术研究中心
３. 国机重工集团常林有限公司
【摘要】针对泵控电液作动器（EHA）存在的非对称液压缸控制精度低和流量不匹配问题，提出一种基于独立负载口的泵阀联控电液作动器（PVCC-EHA）系统，通过伺服电机驱动双向定量泵实现泵控模式（用于大位移快速接近），并利用两个比例换向阀实现阀控模式（用于小位移精确控制），同时结合开关阀与蓄能器以实现四象限工况下的流量匹配与势能回收。为了进一步提升控制系统的抗扰性能和控制性能，建立PVCC-EHA系统的数学模型，并基于该模型设计高阶滑模控制器。最后，利用MATLAB/Simulink和AMESim搭建联合仿真平台进行验证。结果表明：与传统泵控EHA相比，PVCC-EHA系统在阶跃信号位移跟踪中，超调量和稳态误差显著降低；在正弦信号位移跟踪中，具有更高的跟踪精度，平均位移误差减小了37.1%；设计的四象限EHA控制策略，实现了流量再生与流量匹配，有效提高了系统的能效。
基于改进电鳗觅食优化算法的自由曲面在机检测路径规划
刘亚鹏１ ， 陈岳坪１ ， 马洁高２
１. 广西科技大学机械与汽车工程学院
２. 东风柳州汽车有限公司
【摘要】针对自由曲面在机检测过程中存在检测效率低、路径规划时间长等问题，提出一种改进的电鳗觅食优化算法（IEEFO），对在机检测路径进行规划。在自由曲面上提取检测点坐标，使用改进电鳗觅食优化算法对在机检测路径进行规划，使用佳点集初始化策略来初始化种群，提高了初始解的遍历性，使用及时回馈融合信息机制确保信息的流通和更新，有助于快速接近全局最优。采用精英高斯变异策略，提高全局搜索能力，避免陷入局部最优解。最后，将该算法分别进行仿真和在机检测实验，将其与鲸鱼优化算法（WOA）、灰狼优化算(GWO)和未优化的电鳗觅食优化算法（EEFO）进行对比。结果表明：仿真实验中，IEEFO算法规划的路径长度更短，收敛速度更快且精度较高；在机检测实验中，IEEFO将检测时间缩短至655 s，与未规划路径及WOA、GWO、EEFO算法规划路径相比，长度分别减少780.66、253.11、74.43、103.00 mm，检测效率分别提高了44.96%、15.81%、8.52%和9.78%。改进的电鳗觅食优化算法可以有效提高自由曲面工件在机检测的效率。
基于负载容腔补偿的电-气比例压力系统模糊神经网络控制
谭国宏， 李笑， 谯乾富， 刘汝江
广东工业大学机电工程学院
【摘要】针对不同负载容腔下气动压力控制系统因非线性、时滞性等特点而导致的控制难度大、精度低等问题，设计一种基于负载容腔补偿的电-气比例压力控制系统。建立电-气比例压力控制系统数学模型，分析系统输出压力主要与负载容腔体积、通过电-气比例方向控制阀阀口的气体质量流量等时变参数相关，提出基于模糊神经网络（FNN）的电-气比例压力控制系统和算法。通过AMESim/Simulink联合仿真和实验，研究在不同负载容腔、流量等时变参数下系统的压力跟踪控制精度。结果表明：在不同负载容腔下，三角信号与正弦信号下，FNN压力跟踪控制的平均绝对误差比常规PID控制降低了20.0%~49.3%；随机信号下，FNN压力跟踪控制的平均绝对误差比常规PID控制降低了10.1%~35.5%。该系统控制算法简单，控制精度高，鲁棒性强，可为提高在不同负载容腔下气动压力控制系统的控制精度提供技术指导。
基于关键影响因素识别的多阶段加工完工时间预测方法
陈娴琦１，２ ， 赵巍１，２ ， 张雷３ ， 王太勇４
１. 天津职业技术师范大学， 天津市高速切削与精密加工重点实验室
２. 天津职业技术师范大学机械工程学院
３. 天津商业大学机械工程学院
４. 天津大学机械工程学院
【摘要】在多阶段加工过程中，完工时间影响因素众多且因素间关联复杂、工序与设备耦合严重、加工数据价值低等，导致完工时间难以精准预测。针对这一问题，提出一种基于关键影响因素识别的多阶段加工完工时间预测方法。分析多阶段加工过程中的设备、工序等，得出完工时间的潜在影响因素。通过考虑影响因素与完工时间的相关性、影响因素之间的冗余性，提出基于相关性和冗余性的关键影响因素识别方法，得到完工时间的关键影响因素集。在此基础上，建立基于树结构的贝叶斯优化算法优化的反向传播神经网络模型TPE-BP，实现多阶段加工完工时间的准确预测。最后，设计并开展某工件多阶段加工试验对所提方法进行验证，并通过与其他预测模型进行对比证明所提方法的优势。结果表明：将关键影响因素作为输入，分别采用TPE-BP、PSO-SVR、XGBoost和KNN模型进行完工时间预测，相较于使用全部影响因素，各模型的预测精度均得到一定提升，证明关键影响因素识别方法的有效性；将关键影响因素作为输入，TPE-BP神经网络预测模型的MAPE为1.21%，RMSE为18.8，R2 为0.99，均优于PSO-SVR、XGBoost和KNN，证明了TPE-BP预测模型的优越性；在智能制造信息管理与执行系统中开发完工时间预测模块，实现预测结果的可视化呈现，进一步证明所提方法在多阶段加工的工程可行性，为企业生产管理提供一种可行的完工时间预测方法。
基于快速换型技术的精密液压件加工智能产线设计
宋辉１ ， 刘全胜１ ， 丁健２ ， 刘召杰１
１. 无锡职业技术大学智能制造技术研究院
２. 无锡职业技术大学控制工程学院
【摘要】针对精密液压件加工中面临的多品种、小批量以及换型周期长等问题，开发一种基于快速转换技术的智能产线。通过对总体功能进行分析，设计智能产线各模块单元，包含智能仓储物流、3D视觉机器人、智能加工、在线检测、机器人下料等。在此基础上，设计智能产线控制系统、柔性制造系统（FMS）、仓储管理系统（WMS）等信息单元。同时，为实现快速换型，通过零点快换和子母板快换技术实现机床工装和卡爪的快速换型，设计出能够在15 min内实现整线换型加工的智能产线。最终，通过数字化仿真进行布局和虚拟调试，进行智能产线实际组建和运行。结果显示：该产线运行状态稳定，整线换型快速，智能化程度高，实现了精密液压件混合柔性化加工制造。
高速电磁缓冲气缸及其特性研究
王燕婷， 杜群贵
华南理工大学机械与汽车工程学院
【摘要】提出一种高速电磁缓冲气缸，旨在提升高速气缸缓冲调节能力。基于高速气缸结构和活塞运行特性，设计圆筒型混合励磁式电磁缓冲结构，采用等效磁路法建立数学模型，解析气隙磁场分布等电磁特性，通过Maxwell有限元仿真验证模型的正确性。进一步，建立高速电磁缓冲气缸动力学模型，研究在电磁缓冲下气缸的动力学特性。结果表明：所提出气缸在制动效果上具有显著优势，缓冲初期，随着位移增大，涡流制动力增大，后期由于速度下降，涡流制动力逐渐减小，能够有效减少活塞在行程末端的反弹现象，表现出良好的缓冲性能和动能转化效果。且适当增大励磁电流可进一步提升缓冲效果，为高速气缸缓冲性能的优化提供了新思路。
压降法在液压缸服役过程中的适用性研究
李飞鸿１ ， 李未杰１ ， 曾永龙２ ，
钱新博１ ， 孙锡峰３ ， 陈新元１
１. 武汉科技大学冶金装备及其控制教育部重点实验室
２. 宝钢股份中央研究院武钢有限技术中心
３. 无锡市大鸿液压气动成套有限公司
【摘要】现有的行业标准中液压缸内泄漏检测方法主要为量杯测量法，属于实验室检测方法，难以直接应用于液压缸的服役过程中。压降法是液压元件制造业中较为常见的一种快速检验液压缸是否内泄漏的方法，用于产品的质量检验。针对压降法在液压缸全寿命周期服役过程中的适用性进行研究，用于提高液压缸服役过程中早期故障诊断的准确度和效率。通过AMESim仿真得到不同密封间隙下压力与内泄漏量的变化情况，结果表明在密封间隙较小时，相对于内泄漏量，压降信号对液压缸内泄漏的表征更为直观。在此基础上，搭建试验台验证压降法检测液压缸微泄漏的有效性，为压降法进一步向服役过程推广提供重要理论支撑。该方法提高了液压缸现场服役过程早期内泄漏故障检测的准确度，从而有利于实现液压系统智能运维。
基于多物理场耦合的偏心半球阀可靠性分析
朱鹏鹏１，２ ， 毕祯２ ， 徐鹏２ ，
周盛华３ ， 陈长青４ ， 刘飞飞４ ，
陈强２ ， 梁培３
１. 中国计量大学计量测试与仪器学院
２. 中国计量大学能源环境与安全工程学院
３. 中国计量大学光学与电子科技学院
４. 替科斯科技集团丽水流体设备有限公司
【摘要】为应对现代工业领域中日益增长的高温高压工况需求，采用有限元方法，对偏心半球阀进行温度-力学耦合数值模拟，深入探讨高温条件下的固体力学特性。对阀门三维模型进行处理，随后，利用多物理场耦合技术，在标准环境温度（20 ℃）和高温工况（300 ℃）下，对阀门整体及其核心部件的应力与应变进行多物理场耦合仿真分析。研究结果显示：在标准环境温度下，阀门的最大应力为243 MPa，最大变形量为0.087 mm；而在高温条件下，最大应力增至244 MPa，最大变形量为0.094 mm。与相关材料标准进行对比验证后发现，变形量处于可接受范围内，但在设计压力作用下，阀门内流道的部分应力超过了允许值。将材料替换为17-4PH之后，阀门满足相关的性能标准。还通过一系列温度条件下应力与应变的综合分析，拟合出应力与变形随温度变化的规律曲线，为偏心半球阀在高温工况下的应力-应变分析提供了参考，并为进一步的优化提供支持。
基于 NSGA-Ⅱ的配流副表面织构参数多目标优化
李阳１ ， 张宝成２ ， 仉志强１ ， 李林１ ， 赵立全３
１. 太原科技大学机械工程学院
２. 爱力技术研究院 （山西） 有限公司
３. 太重集团榆次液压工业有限公司
【摘要】轴向柱塞泵织构化配流副的织构参数对油膜摩擦特性有重要影响。为寻找配流副表面织构的最优参数组合，基于配流副辅助支撑带三点油膜厚度试验和柱塞缸轴向力平衡方程，确定配流副油膜楔形角和中心油膜厚度，建立无织构配流副楔形油膜厚度方程。结合球冠形微织构几何方程，构建织构化配流副整体油膜厚度数学模型。通过求解雷诺方程得到配流副辅助支撑带油膜压力分布，积分得到承载力和摩擦力矩，建立以承载力和摩擦力矩为优化目标的非主导排序遗传算法（NSGA-II）优化模型。使用激光加工设备于配流盘辅助支撑带上加工织构，并搭建轴向柱塞泵配流副摩擦力矩试验台，在4、8、12 MPa工况下进行验证。理论与试验结果表明：球冠形织构化配流副的最优织构深度和半径均约为 200 μm；优化后的织构化配流副油膜的承载力可提高约3%，摩擦力矩可降低6%~11%。
机电液复杂系统的分布式仿真优化
曲世龙１ ， 葛磊１ ， 肖刚２ ，
王翔宇１ ， 权龙１ ， 杨飞３
１. 太原理工大学机械工程学院
２. 江苏汇智高端工程机械创新中心有限公司
３. 潍柴动力股份有限公司液压传动研究院
基于神经网络的液压打桩锤代理模型生成技术研究
刘亚俊１ ， 陈文１ ， 曾俊峰１ ， 庞国达２ ，
庞炬东２ ， 魏智健２ ， 陆扬２
１. 华南理工大学机械与汽车工程学院
２. 广东力源液压机械有限公司
【摘要】不同液压桩锤控制参数下，桩锤液压效率存在巨大差异。针对液压打桩锤作业过程进行施工过程控制参数的优化，对提升桩机能源利用率具有重要意义。然而机载设备算力受限，为了在算力约束条件下快速且低成本获取施工控制参数与液压效率仿真结果，利用液压打桩施工过程的历史数据对预测结果进行校正，提出一种基于神经网络的代理模型——PISMN。对液压打桩锤能量转换效率进行研究，确定其施工过程控制参数为液压系统输入功率、提锤等待时间、提锤高度。建立液压桩锤数字模型，使用神经网络拟合仿真软件计算结果，可大幅降低预测过程的计算成本。基于现有物理知识内嵌神经网络理论，提出使用不等式构建物理知识内嵌神经网络，并基于该方法构建面向液压打桩锤仿真过程的PISMN代理模型。经验证，该方法可对代理模型的输出进行约束，提高训练过程的稳定性，与其他算法相比，预测偏差中位数和均值精度提升超过54.4%，表明可用该代理模型计算结果近似仿真模型的输出结果。该研究为降低液压桩锤能量损耗、提高液压桩锤自动化作业水平，并推进无人化液压打桩锤相关研究提供一种解决方案。
钻机负载敏感液压系统研究现状与展望
徐翔鹏１，２ ， 朱勇１，２ ，
兰波１，２ ， 丁陈林１，２
１. 江苏大学流体机械工程技术研究中心
２. 江苏大学国家水泵及系统工程技术研究中心
【摘要】传统钻机液压系统在复杂工况作业过程中，因地形、地质以及载荷变化难以精准控制流量和压力，导致功率损耗和系统发热，因此钻机能够根据负载工况自适应调节液压系统流量和压力至关重要。负载敏感技术可以根据系统实际需求提供流量和压力，降低能量损耗，提升系统效率和稳定性，并具备较好的调速性能和响应速度，以适应复杂多变工况，因此在钻机中具有广阔的应用前景。对钻机负载敏感液压系统的基本组成及主要功能进行介绍，从技术应用、特性分析以及控制技术等方面综述国内外学者的研究成果，并对钻机负载敏感液压系统未来发展趋势进行展望。
何钟毅， 雷苏雨， 訾娟
国能神华九江发电有限责任公司
【摘要】在已有的可靠性分配过程中，没有考虑零件回收再利用对可靠性分配的影响。同时，应用元动作理论进行可靠性分析时，仅考虑了专家主观或者客观权重的影响，无法保证专家决策信息的有效性。为解决以上问题，提出一种考虑零件回收再利用的机械传动系统可靠性分配方法。根据决策专家的客观信息和决策专家的决策平均一致性，分别得到主、客观权重，并利用组合赋权法，得到决策专家的综合权重，确保专家决策信息的准确性。以元动作理论为基础，对机械传动系统进行可靠性分配。在决策过程中，考虑零件回收再利用因素，并利用梯形模糊数结合TOPSIS方法，得到各个元动作单元的可靠性分配系数，实现对机械传动系统的可靠性合理分配。最后，利用所提方法对数控转台系统进行可靠性分配，并与传统方法进行对比分析，验证了所提方法的合理性。
赵茏１，２ ， 路春谦１，２ ， 高学慧１，２ ，
汤伟３ ， 高超１ ， 侯东明２，３
１. 石家庄工业泵厂有限公司
２. 智能渣浆泵河北省工程研究中心
３. 河北工业大学机械工程学院
【摘要】针对渣浆泵运行过程中出现的高噪声及单一振动信号所包含的故障特征信息不明显等问题，提出一种基于声发射振动信号特征融合的渣浆泵故障识别方法。对两种传感器采集到的信号进行完全自适应噪声集成经验模态分解（CEEMDAN），筛选信息熵值较高的本征模态函数进行信号重构，实现非平稳信号的有效降噪。构建声发射振动特征融合框架，对预处理后的声发射与振动信号特征进行归一化预处理，构建双通道特征图谱。最后，将预处理得到的双通道特征图谱输入卷积神经网络，构建面向渣浆泵的故障识别模型。结果表明：通过CEEMDAN对声发射振动信号进行处理可以有效去除噪声，处理后的信号信息熵提升了6.9%，保留更多与故障有关的信息；相较于单一振动信号，声发射振动融合信号包含更多的故障信息，在故障识别中可以获得更高的准确率，总体比单一振动信号故障诊断准确率提升4.83%。
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《机床与液压》杂志
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