基于多阶段生成对抗网络的六足机器人故障数据增强
张志强１ ， 斯帅１ ， 佃松宜１ ，
赵涛１ ， 郭斌１ ， 刘佳２
１. 四川大学电气工程学院
２. 自贡市大安区高端人才服务中心
基于改进哈里斯鹰优化算法的喷涂机器人时间最优轨迹规划
范超杰１ ， 熊涛１ ， 齐淑林２ ， 李浩１ ， 李自成１
１. 武汉工程大学电气信息学院
２. 中车青岛四方机车车辆股份有限公司
【摘要】高铁车内阻尼涂料喷涂覆盖全车身，车内结构复杂、喷涂面积大，机器人喷涂轨迹规划所需的时间长。为了提高高铁车内机器人喷涂效率，在3-5-3次多项式插值的基础上，确定时间最优的目标函数与约束条件，引入非线性能量衰减策略对哈里斯鹰优化（HHO）算法进行改进，提出一种基于改进哈里斯鹰优化（IHHO）算法的喷涂机器人时间最优轨迹规划方法。选取6-DOF机器人进行仿真分析，分别对比了粒子群优化（PSO）算法、HHO算法和IHHO算法的收敛性、机器人关节变化和执行器末端轨迹。模拟高铁车身内侧搭建机器人喷涂实验平台，导入上述3种优化算法进行验证。仿真与实验结果表明，IHHO算法的最优时间与计算时间相比PSO和HHO分别缩短26.29%、14.74%和30.16%、17.86%，优化得到的机器人关节角度、角速度和角加速度曲线平滑、无突变；IHHO算法的喷涂时间相比PSO和HHO分别缩短了23.54%和13.23%，且喷涂时间稳定性最优。
机器人涂胶质量NGO-GPR预测模型与工艺优化研究
谢丰源１，２ ， 孙克争２ ， 孙永永２ ， 刘成沛１ ， 廖昭洋２
１. 五邑大学轨道交通学院
２. 广东省科学院智能制造研究所， 广东省现代控制技术重点实验室
【摘要】针对机器人涂胶工艺中胶线尺寸控制精度不足和出胶滞后等问题，提出一种基于北方苍鹰优化-高斯过程回归（NGO-GPR）算法的涂胶胶线尺寸质量控制方法，以解决新能源汽车电池等高精度涂胶场景下的溢胶、缺胶等缺陷问题。建立涂胶工艺参数与胶线尺寸的控制模型，提出基于多项式回归的出胶滞后时间预测模型对出胶滞后时间补偿，提高了出胶位置的准确性。最后进行试验对比，验证了所提方法预测精度高，更接近实际测量值,在涂胶胶线尺寸质量预测方面具有更优异的性能，为复杂零部件机器人涂胶的工艺优化提供支撑。
一体化机器人关节的结构设计及性能测试
赵弘历１，２ ， 姚佳男１，２ ， 王鑫１，２ ，
唐术锋１，２ ， 郭晓栋１，２ ， 常宏１，２
１. 内蒙古工业大学机械工程学院
２. 内蒙古自治区机器人与智能装备技术重点实验室
【摘要】一体化关节是机器人的核心部件，力矩-质量比是一体化关节的重要参数，其值直接影响机器人的性能。针对提高一体化关节的力矩-质量比这一需求，重点攻克一体化关节的结构设计、伺服驱动控制、关键传动部件的有限元分析、系统集成等共性关键技术，提高力矩-质量比、运动（位置、速度）控制精度及智能化程度，完成一款典型机器人关节研制。在此基础上，搭建一体化关节实验平台，开展转速、精度和负载测试实验，来验证关节的性能。结果表明：所设计一体化关节的转速、重复定位精度、额定扭矩和最大扭矩均符合设计要求。通过对谐波减速器结构、关节制动器结构和整体结构配合的优化，将一体化关节的力矩-质量比相比优化前提高了1.7 N·m/kg。
罗艺１，２ ， 江励１ ， 谷世超２ ，
翟雪倩１，２ ， 郑昊辰２
１. 五邑大学机械与自动化工程学院
２. 广东省科学院智能制造研究所，广东省现代控制技术重点实验室
【摘要】针对现有爬壁机器人在复杂曲面适应性不足的问题，提出一种新型双足多趾攀附机器人结构及其稳定性分析方法，以提升机器人在变曲率表面的作业能力。设计具有独立自由度的多趾攀附模块（每趾含2个主动关节）和多自由度串联机械臂构成的复合机构。基于三点成面原理建立三维稳定性分析模型，通过以接触支点为原点构建局部坐标系，推导包含防滑落条件和防倾覆条件的稳定性判据。最后，结合运动学模型量化分析重心位置对稳定性的影响规律。结果表明：该样机能够在平面、球面以及变曲率表面上稳定附着。
１. 内蒙古工业大学工程训练教学部
２. 内蒙古工业大学机械工程学院
３. 内蒙古航天红峡化工有限公司
李长勇， 邢浩， 秦鹏博
新疆大学智能制造现代产业学院
【摘要】针对数字仿真系统中机械臂控制存在的虚拟位置与真实位置偏差问题，以实验室操作机器人数字仿真系统为基础，提出一种改进海鸥优化的PID控制方法。选用随机序列相对更优的SPM混沌映射进行海鸥种群初始化处理，以提升海鸥算法的全局寻优能力。提出一种非线性惯性权重系数A，以平衡探索与寻优能力。采用正弦余弦算子的方法，促进最优海鸥个体的位置信息在种群寻优过程中的有效传递。在改进后的海鸥算法中加入贪心策略和黄金正弦指引机制，提高算法的整体寻优能力。最后，搭建实验平台，对建立的数字仿真系统进行虚实运动仿真同步实验。结果表明：数字仿真系统中的机械臂运动状态与物理空间基本一致，证明了改进后的算法有效降低了数字仿真系统中机械臂模型虚实位置之间坐标的偏差。
张楠， 宋杰， 乔冠， 丁暴雨
内蒙古工业大学机械工程学院
【摘要】针对三维针刺技术在复杂曲面针刺成型过程中难以规划针刺轨迹的问题，提出一种基于六轴机械臂的针刺机器人。针对复杂曲面针刺位姿难确定问题，提出一种复杂曲面预制体三维针刺点姿态计算方法；应用复杂曲面生成的针刺点、辅助点以及参考原点坐标，计算旋转矩阵。针对关节角度逆解问题，采用序列二次规划算法（SQP）计算机械臂末端姿态关节角度最优解。基于轨迹平滑的要求，采用五次多项式插值法对针刺点间轨迹插值，并仿真验证。仿真结果表明：应用该方法生成的针刺机器人末端运动轨迹平滑，无跳变点。
基于DIGGCN-net的工业机器人交叉滚子轴承故障检测
李浩１ ， 付辉２
１. 广安职业技术学院智能制造与汽车工程学院
２. 兰州理工大学电气工程与信息工程学院
【摘要】
面向机器人加工系统的轮廓误差补偿策略研究
张晶晶， 李慧娟
郑州工商学院工学院
【摘要】为了提升机器人的加工精度，基于系统误差模型提出一种轮廓误差前馈补偿控制策略。根据机器人机械手的结构刚度,建立估计实际刀具中心点的系统模型，并通过系统模型和力扭矩传感器预测刀具的实际位置。利用插值得到的参考位置和预测的实际位置计算轮廓误差，在此基础上设计机器人加工系统的前馈轮廓控制器，通过修改参考位置来补偿预估轮廓误差，以最小化轮廓误差来提高加工精度。最后，通过机器人铣削加工实验，在不同进给速度下对所提轮廓误差控制策略的性能进行评价。结果表明：与文献[16]基于无线力传感补偿法方法相比，该算法可将轮廓误差降低29%。
沈涛１，２ ， 朱维兵２ ， 王强１ ， 廖璘志１
１. 宜宾职业技术学院智能制造学院
２. 西华大学机械工程学院
【摘要】针对机器人串联配置导致的加工精度不足的问题，提出一种视觉导引的误差补偿控制策略。分析视觉传感器跟踪坐标系的建立方法对姿态测量误差的影响，并对建立方法进行优化。设计模糊PID控制器，通过机器人传感器接口与控制器集成，实时引导机器人到达期望姿态。最后，分别在空载运动、钻孔和铣削场景进行了实验，验证所提方法对提高机器人位姿精度的有效性和可行性。实验结果表明：在空载点对点运动中，补偿后位置误差最大值由1.11 mm降至0.04 mm（降幅96.4%），均方根误差（RMS）从0.78 mm降至0.03 mm（降幅96.2%）； x、y、z轴角度误差最大值分别降低66.7%、99.5%、66.7%。线性轨迹实验中，位置误差最大值由0.48 mm降至0.05 mm（降幅89.6%），y轴角度误差RMS值降低92.9%。钻孔实验中，位置与轴向误差最大值分别降至0.08 mm（降幅88.7%）和0.03°（降幅72.7%）。铣削实验中，补偿后轨迹平均位置误差由1.35 mm降至0.04 mm，最大误差仅0.12 mm，最小误差达0.003 mm。综合来看，该方法在空载、钻孔及铣削场景下，位置误差降幅均超88%，角度误差降幅达50%~99.5%，显著提升机器人位姿精度，验证了视觉闭环反馈与模糊PID控制的有效性。
１. 中国电力科学研究院有限公司
２. 国家电网有限公司特高压建设分公司
３. 国网安徽省电力有限公司
刘永兴１ ， 桂方志２ ， 王强１
１. 宜宾职业技术学院智能制造学院
２. 南昌工程学院， 精密驱动与装备江西省重点实验室
【摘要】针对并联加工机器人的振动控制，设计一种并联机器人多重调谐质量阻尼（MTMD）系统。建立并联机器人动力学模型，通过试验识别出其谐振模态频率为91.0~128.1 Hz。将质量阻尼系统设计为两个方向的并联配置，并建立多重调谐质量阻尼系统阻抗模型，在此基础上提出一种阻抗模型的多目标变振动特性优化方法。最后，通过模态试验和加工试验验证了所提并联机器人多重调谐质量阻尼系统阻抗系统在抑制机器人加工振动及提高加工质量方面的有效性。结果表明：共振模态的振幅沿X、Y轴分别降低38.8%和40.7%，所提MTMD系统可抑制20%~30%进给方向的振动和40%~50%径向方向的振动，工件的平均波纹度降低32%，粗糙度降低17%。
叶美桃１ ， 范英２
１. 山西工程科技职业大学汽车工程学院
２. 太原科技大学车辆与交通工程学院
【摘要】基于磁流变技术在机器人技术领域的优异性能，设计一款融合磁流变离合器(MRC)的五自由度机械臂。该机械臂采用一种创新的组合式传动模式，通过单个无刷直流电机及MRC配合使用便能完成系统所有关节独立、同步驱动，在减少系统复杂性和成本同时实现了机械臂系统的高效动力传输。对机械臂系统的运动学理论进行分析，建立输入输出速度和扭矩的耦合模型，并提出通过限制电机输出动能的方式来实现人机安全交互的控制策略；随后详述系统设计过程中的3种初始方案并对各方案优缺点展开分析；然后依据最优方案搭建机械臂系统并进行系统工作空间分析，证明其比人类手臂具有更大的操作范围和关节角度。最后进行了理论模型模拟实验与实际角速度测试实验。通过模拟实验分析了关节1、2、3的MRC输入角速度变化情况以及制约条件，且与后续开展的实际测试结果几乎完全吻合，进一步验证了基于磁流变技术的机械臂系统的可行性。
数控滚齿加工工艺参数多目标优化方法
封森文１，２ ， 马梓健１，２ ， 谢英睿１，２ ，
姚鑫骅１，２，３ ， 白洪华４
１. 浙江大学机械工程学院
２. 浙江大学， 浙江省三维打印工艺与装备重点实验室
３. 浙江先端数控机床技术创新中心有限公司
４. 浙江振兴阿祥集团有限公司
【摘要】数控滚齿加工因涉及多种工艺参数，且各参数之间存在高度耦合的非线性关系，使得工艺参数的优化配置成为一项复杂而关键的问题。为了实现对加工质量、加工效率与能耗之间的协调统一，基于多目标优化思想，选取滚刀头数、滚刀外径、主轴转速及轴向进给量作为待优化参数，以最小能耗、最短加工时间和最小质量误差为优化目标，构建多目标优化模型。为提高优化过程的效率与准确性，采用基于层次密度的噪声应用空间聚类算法对历史加工数据进行分析，识别出各工艺参数的合理取值区间，从而约束优化搜索空间。引入引导性多目标海洋捕食者算法（GMOMPA），在保障全局寻优能力的基础上，对目标函数进行求解，获得一组帕累托最优解。针对多解方案难以直接应用于实际决策的问题，进一步采用改进的TOPSIS方法对所得非劣解集进行排序与筛选，为决策者提供具有可操作性的最优参数组合。实验结果验证了所提方法的有效性，优化后在降低加工能耗的同时，提高了加工效率与产品质量的稳定性，展现出良好的综合性能和应用前景。
李林泽， 吕玉山， 李兴山
沈阳理工大学机械工程学院
【摘要】凹坑结构化表面往往比光滑表面具有更好的减阻效果，为了在内圆工件表面磨削出凹坑结构化表面，提出一种基于拓扑映射原理的内圆叶序结构化表面精密磨削方法。提取形貌特征参数并建立凹坑形貌和排布的拓扑特征矩阵，再根据砂轮磨粒簇的特征量与凹坑的特征量之间的关系，建立拓扑映射矩阵，设计出长6 mm、宽2.5 mm、深0.02 mm的内圆凹坑表面以及长48 mm、宽2.5 mm、高0.02 mm的砂轮磨粒簇。最后通过MATLAB进行仿真，研究不同叶序系数、磨削深度以及转速比下工件的形貌特征。结果表明：采用拓扑映射的方法设计出的砂轮能够磨削出内圆叶序结构化表面，其磨削出的表面与设计的表面误差在1.5%以内；改变转速比和磨削深度会使凹坑形貌发生变化，当转速比增大时，凹坑长度减小，当磨削深度增大时，凹坑长度增大；改变转速比和叶序系数会使凹坑排布发生变化，转速比越大，凹坑排布越密集，叶序系数越大，凹坑的排布越稀疏。
基于多色失效传递模型的产品再制造升级模块划分
何宇奇１ ， 张秀芬１，２
１. 内蒙古工业大学机械工程学院
２. 内蒙古工业大学， 内蒙古自治区机器人与智能装备技术重点实验室
【摘要】失效模式对于产品再制造升级具有重要影响。针对已有研究在模块划分中忽略失效因素而导致模块划分结果欠合理的问题，提出一种考虑失效的产品再制造升级模块划分方法。构建多色失效传递模型，根据失效模式、再制造性和经济性准则逐层推理出产品的回收特性。将推理得出的回收特性与模块划分中常用的功能特性、物理特性共同定义为再制造升级模块化特性。利用层次分析法计算各特性权重，在此基础上建立产品的再制造升级模块化关联度矩阵。为了消除再制造升级模块化关联度矩阵中的异常值，采用单链接层次聚类法对退役产品的再制造升级模块化关联度矩阵进行模块聚类，以提高划分效率，减少划分过程中对异常值的敏感性。最后，以退役台灯为例进行应用研究，并与Smith的绿色模块划分方法进行比较，验证了所提方法的可行性和有效性。
基于残差神经网络和注意力机制的加工表面粗糙度识别
范立想， 朱钰浩， 陈书涵， 姚继开， 唐伟东
长沙理工大学机械与运载工程学院
【摘要】表面粗糙度是衡量表面质量的重要指标之一，因此，开发能够快速、准确测量和识别表面粗糙度的技术具有广泛的应用前景。基于此，提出一种基于残差神经网络和注意力机制的电火花加工表面粗糙度检测技术。该技术首先对输入图像进行预处理，使用图像灰度处理降低原始信号的输入量。通过图像分块、噪声、旋转和翻转等方式进行数据增强，将增强后的数据输入深度学习模型中进行训练。深度学习模型利用残差神经网络和注意力机制，自动提取经电火花加工后的H13钢材料表面粗糙度的特征。实验结果表明：所提出的基于残差神经网络和注意力机制的表面粗糙度检测技术能够进行高效率的表面粗糙度检测；在12组粗糙度分类识别实验中，该深度学习模型相较于卷积神经网络（CNN），卷积神经网络和注意力机制（CNN-Attention）以及残差神经网络（ResNet）的准确率分别提高了9.10%、3.73%、4.11%；通过对加工后表面粗糙度图像进行4组分类，所提出模型验证准确率在95%以上，可用于工业生产及其他相关领域表面质量的快速检测。
基于FDM技术的薄壁空腔结构路径规划研究
杨洪刚， 陈俊伟， 张英龙
上海电机学院机械学院
【摘要】针对薄壁空腔结构3D打印过程中出现的拉丝、路径重叠和自相交等问题进行研究，提出一种3D打印路径混合填充算法，以提高打印性能。以涡轮作为薄壁空腔结构代表，对涡轮主体，使用费马螺旋线圆滑衔接填充算法进行路径规划，以减少由于主体部分存在较大的空腔结构而导致的空行程，提高打印效率，降低“拉丝”现象；对涡轮叶片，采用并行覆盖单通道填充算法，以解决薄壁结构所造成的路径重叠和自相交问题，有效避免涡轮叶片可能出现的欠填或过填现象。实验结果表明，与传统算法填充路径相比，采用混合填充算法进行路径规划，涡轮打印喷头启停次数减少12.64%，打印时间缩短14.36%，打印路径总长度降低14.28%。
面向柔性制造车间的生产调度研究
杜娟１ ， 刘宇航１ ， 晋美娟２ ，
南晓林１ ， 宋文辉１
１. 太原科技大学机械工程学院
２. 山西平阳重工机械有限责任公司
【摘要】由于多品种小批量生产模式逐渐成为主流生产模式之一，柔性车间的调度问题引发了越来越多的讨论。在柔性生产中，如何在有限工期内完成订单要求显得尤为重要，由此针对紧急订单扰动和最小化最大完成时间的问题进行研究。分析一种重调度方法，并结合蛇优化算法提出一种混沌高斯蛇优化算法（CDSO）。该算法引入混沌映射以及自适应高斯变异，以增强种群搜索的均匀性以及遍历性。同时，通过镜反转的反向学习策略策略扩大搜索范围，提高种群多样性，提升算法的寻优能力。最后，通过Kacem和MK两种算例对所提算法进行验证，验证结果表明了该算法的有效性和可靠性。
韩钰１ ， 李颖１ ， 金鹏２ ， 艾同辉３
１. 天津中德应用技术大学基础实验实训中心
２. 天津中德应用技术大学机械工程学院，
３. 天津瀚福精密液压技术有限公司
【摘要】针对波向检定装置位置控制精度不高的问题，以其垂直升降液压控制系统为例，提出一种顺馈补偿控制方法，并通过仿真手段进行验证。分析垂直升降液压控制系统的工作原理，推导出传递函数及闭环位置控制传递框图，搭建仿真模型并选取实际设备的一组参数进行仿真。通过与实测曲线进行对比，验证了仿真模型的合理性。基于消除给定目标信号引起的位置误差，详细设计顺馈补偿控制器，并根据工程需要进行降阶处理。最后，在多种输入信号下，对系统的位移跟踪性能进行仿真研究。结果表明：在不同频率和幅值的目标位移输入信号下，加入顺馈补偿器可显著提高垂直升降液压控制系统的位移跟踪精度；当频率为0.4 Hz、幅值为0.4 m时，位移跟踪误差从9.415×10-2m降低到4.218×
10-4m，位移跟踪误差消除率达到99.5%；此外在多种工况下，位移跟踪误差消除率没有明显下降，均在99.5%以上，表明该控制器有良好的多工况适应性。
负载敏感多路阀阀芯节流槽热变形分析及其参数优化
陈远玲１ ， 廖国陆１ ， 王宜前２ ，
欧阳崇钦１ ， 李固２ ， 任晓智１
１. 广西大学机械工程学院
２. 广西中源机械有限公司
【摘要】针对多路阀中阀芯磨损和卡滞问题，基于流固热耦合分析，对小型挖掘机回转联阀芯节流槽参数进行优化。基于ANSYS Workbench平台，对不同开度下的多路阀模型进行流固热耦合仿真。当阀口压差为2 MPa时，分析对比三角+U形节流槽不同开度下多路阀内部速度场、温度场及结构场。以阀口开度为2 mm的模型为研究对象，通过正交试验获得不同节流槽结构参数下的阀芯最大变形量数据库，并采用BP神经网络建立代理模型，结合牛顿-拉夫逊优化算法（NRBO）获得最优节流槽参数组合。最后，通过台架试验对仿真模型进行验证。结果表明：随着阀口开度增加，节流槽处的油液最大速度呈整体下降趋势，阀芯最高温度呈先上升后下降趋势，温升区域逐渐扩大，开度为2 mm时局部温度和变形均达到峰值，分别为116.3 ℃和4.43 μm；优化后阀芯的最大变形下降了35.65%；回转联P-LS和P-LS-A流道在额定流量下的压力损失分别为1.78、2.14 MPa，与仿真结果基本一致。
V形金属密封环密封性能研究与优化
李卫民， 唐兆庆， 张彦鹏， 杨泽宇， 宋明林
辽宁工业大学机械工程与自动化学院
【摘要】针对某型发动机排气系统的法兰连接密封问题，提出一种V形金属密封环，研究V形金属密封环在多种工况下的密封特性。通过压缩回弹试验，得到V形金属密封环的压缩量与施加载荷之间的关系，进一步分析在常温及高温工况下，压缩量对密封性能的影响，从而确定合适的轴向压缩范围。结合有限元分析，研究壁厚、波谷半径、接触圆半径、环宽以及开口角度等5个参数对密封性能的影响。基于Box-Behnken试验设计构建响应面模型，采用多目标遗传算法优化结构参数。基于Design-Expert软件对V形环结构进行多目标优化，并对优化后的结构可靠性进行了验证。结果表明：结构参数对密封性能具有显著影响，最大等效应力与开口角度、波谷半径和壁厚呈正相关，与接触圆半径成反比，最大接触压力与波谷半径、壁厚呈正相关，与开口角度、接触圆半径和环宽成反比；优化后，最大等效应力下降了1.3%，最大接触压力增加了23.6%。
U+K形节流槽滑阀阀芯热变形分析
张君１ ， 蒲小龙２ ， 任芸３ ， 张涛１ ， 徐士彪４
１. 重庆理工大学机械工程学院
２. 重庆青山工业有限责任公司
３. 空装成都局驻贵阳地区第三军代表室
４. 贵州枫阳液压有限责任公司
【摘要】液压滑阀在高温使用过程中，由于黏性热效应使油液温升明显。同时，阀芯与壳体之间的配合间隙较小，使得阀芯受热变形出现磨损，导致滑阀不能正常工作。为研究温升对阀芯热变形的影响，采用CFD仿真分析软件对U+K形节流槽滑阀进行流-固热耦合分析。在不同阀口开度下，对U+K形节流槽的深度、U形槽直径、K形槽高度以及K形槽的特征长度进行热-流-固耦合数值模拟，并获取内部流场的温度场、速度场及压力场结果。将这些结果加载到阀芯上，分析温度对阀芯最大径向变形量的影响。结果表明：随着阀口开度增大，在不同节流槽结构参数下，滑阀阀芯的径向最大变形量整体呈降低趋势， U+K形节流槽滑阀进出口压差逐渐降低，温度也呈下降趋势，并在某一开度下达到最小值；在不同K形槽高度下，最大径向变形量随着阀口开度增加呈减小趋势，整体阀芯径向最大变形量趋于平缓；在不同U形槽直径下，随着阀口开度和U形槽直径增加，阀芯径向最大变形量呈降低趋势，阀口开度越大，U形槽直径越大，越有利于减小阀芯的径向最大变形量。
回收天然气压力能的气动液压泵性能仿真与实验研究
周雄， 赵永兵， 汪泽波， 吴国强
重庆科技大学机械与智能制造学院
【摘要】为了验证气动液压泵在天然气压差能回收中的可行性，建立该气动液压泵的热力学模型，并基于AMESim仿真软件搭建气动液压泵能量回收系统的仿真模型，研究工况参数对气动液压泵性能的影响。最后，搭建气动液压泵的能量回收系统实验台，以验证仿真模型的准确性。结果表明：气动液压泵能有效将气体压力能转换为液压能进行回收；进气压力显著影响泵的能量回收功率和效率，当进气压力由2 MPa升高至6 MPa时，能量回收功率由0.35 kW增大到0.75 kW，能量回收效率从18.8%逐渐增大，当压力增大到3 MPa时效率达到最大值，之后在27%~30%内小幅波动；进气温度对气动液压泵的能量回收功率和效率的影响很小；实验与仿真结果趋势一致，验证了理论分析及仿真模型的正确性和有效性。
船用PFI氨燃料发动机喷射阀强度与流量性能优化研究
李许庆１ ， 黄都１，２，３ ， 石磊３ ，
李栋１，２ ， 胡玉针１ ， 屈超１，２ ， 吴学东１
１. 重庆红江机械有限责任公司
２. 船舶与海洋工程特种装备和动力系统国家工程研究中心
３. 上海交通大学机械与动力工程学院
【摘要】针对船用氨燃料发动机喷射阀难以同时满足高结构强度和大喷射流量的问题，基于有限元三维模型构建阀片-阀座冲击模型和流体域流量模型，并采用仿真软件进行数值模拟，设计一种中心复合试验设计方案。建立设计变量（阀片-阀座环带宽度d、阀片-阀座升程h和阀片梯形槽夹角θ）与研究指标（结构应力ps和喷射流量Q）的映射关系，以相对低的结构应力和相对高的喷射流量作为期望目标，构建设计变量与研究指标之间的三元二次数学模型。利用NSGA-Ⅱ多目标优化算法，以最小化结构应力和最大化喷射流量为目标进行优化求解，获取Pareto最优解集。结果表明：优化后的氨喷射阀设计变量d=1.3 mm、h=0.4 mm、θ=30°时，研究指标ps=551.2 MPa、Q=67.8 g/s，较优化前性能显著提升。结合使用仿真平台和优化算法，优化后的喷射阀能够实现低结构应力和高喷射流量，为PFI氨燃料发动机喷射系统市场化应用提供了一定的支撑。
甲醇发动机珩磨缸套网纹模拟及润滑特性分析
李直１ ， 陈岩１ ， 刘胜２ ，
赵雨鹏１ ， 张喜清１ ， 张宏３
１. 太原科技大学车辆与交通工程学院
２. 中国北方发动机研究所
３. 太原科技大学机械工程学院
【摘要】甲醇发动机由于其特殊的燃烧特性，常会出现润滑稀释现象，此时珩磨网纹形貌特征对缸套-活塞环的摩擦特性具有显著影响。为了探究这种影响机制，基于随机粗糙表面理论，模拟平台表面和沟槽表面，并叠加合成缸套珩磨网纹表面。通过调整珩磨参数生成具有不同形貌特征的珩磨网纹表面，并利用流体动力学分析润滑油黏度、珩磨网纹夹角、深度以及宽度对甲醇发动机缸套润滑特性的影响。结果表明：在甲醇发动机润滑稀释条件下，缸套珩磨网纹表面能减小摩擦阻力，有效改善缸套润滑特性；当珩磨角 α=45°时，珩磨缸套表面油膜承载力较好，摩擦阻力较小；当珩磨网纹深宽比约为0.15时，摩擦阻力有所减小。因此，合理选择珩磨网纹深度和宽度能提高润滑性能。
流场载荷激励下多级液压泵转子系统动力学特性
徐伟， 赵先锋， 史红艳， 黄丽娟
贵州大学机械工程学院
【摘要】为了探究离心泵与齿轮泵组合而成的多级液压泵转子系统的模态振型和临界转速，采用Pumplinx与ANSYS软件进行联合仿真，建立由滑动轴承与弹性支撑支持的多级液泵转子系统动力学模型。对该多级液压泵转子系统在有、无流场载荷作用下的模态及临界转速进行分析。结果表明：该转子系统的流场载荷出现的波峰数量与叶片数量和齿数相等；主要模态振型包括整个转子系统的扭转振动，叶轮、叶轮轴与导叶轮的耦合弯曲振动以及叶轮的弯曲振动；流场载荷作用下，该转子系统的2、4阶振型发生了改变，其1-6阶模态频率均下降，其中1阶模态频率降幅最大，超过50%；施加流场载荷后，转子系统的整体刚度下降，并在1阶模态振型中出现临界转速，其值为6 992.6 r/min，该转速与此多级液压泵实际工作中发出剧烈嗡鸣声时的转速（约7 000 r/min）接近，说明该仿真结果准确可靠。
冯绍军１ ， 汪宇玲１，２ ， 常佳熠１
１. 东华理工大学信息工程学院
２. 新南威尔士大学计算机科学与工程学院
【摘要】为提升滚动轴承表面缺陷检测准确率，降低微小缺陷的漏检率，提出一种改进YOLOv8的轻量级轴承表面缺陷检测算法——YOLOv8n-DAS。采用一种结合注意力机制的动态检测头，该检测头将尺度感知、空间感知和任务感知三者相统一，以实现更强的特征表达能力。采用ADown模块进行下采样，以突出边缘缺陷特征并降低模型规模。最后，为了进一步提升模型对小目标缺陷的检测能力，在网络颈部添加小目标检测层，增强浅层语义信息与深层语义信息的融合，保留更多的细节信息。实验结果表明：与基准模型YOLOv8n相比，改进算法的准确率、召回率、平均精度分别提升了1.4%、3.1%、2.4%，算法检测速度为72 帧/s；通过与主流轻量级目标检测算法进行比较，YOLOv8n-DAS算法对轴承表面缺陷有较好的检测性能。
段先岭， 胡绍林， 柯烨
广东石油化工学院自动化学院
【摘要】针对传统故障模式与影响分析(FMEA)方法在评估离心式压缩机系统风险时存在的局限性，提出一种基于模糊层次分析法(FAHP)和模糊综合评价法的改进FMEA模型，以提高风险评估的准确性和可靠性。将离心式压缩机系统划分为7个子系统，识别各子系统的典型故障模式。结合FAHP和模糊综合评价法，构建改进的FMEA模型，综合考虑故障严重度(S)、发生度(O)和检测度(D)的权重，并引入经济和质量的考量因素。最后，通过专家评分和模糊综合评价，计算各故障模式的风险优先数(RPN)，并对系统可靠性进行排序。结果表明：与传统方法相比，改进的FMEA模型能更准确地识别出系统潜在高风险故障模式。
谭浩１，２ ， 陈昊１，２ ， 王建锋１，２ ，
牟伟强１，２ ， 卜忱１，２
１. 中国航空工业空气动力研究院气动研究与试验四部
２. 低速高雷诺数气动力航空科技重点实验室
【摘要】为满足我国大展弦比飞行器研制任务对高精准度风洞试验数据的迫切需求，基于8 m ×6 m大型低速回流风洞研制出一套具备5种振荡模态的大尺寸模型动导数试验系统。系统采用电液伺服驱动控制技术路线，采用双叶片结构的液压马达和双出杆结构的液压缸直接驱动试验机构实现模型的5种模态运动功能，且系统具有机械结构紧凑、传动间隙小和位置控制精度高等特点。采用复合前馈+改进型PID控制算法，既保证系统具有良好的稳态控制精度，又能通过前馈环节改善系统的动态性能，达到理想的静动态控制效果。利用3 m量级翼展的试验模型对此系统开展动导数验证试验，结果表明：系统获得的动导数试验数据规律准确，试验数据重复性精度提升至4%以内，可为我国大展弦比飞行器的研制提供高精准度的风洞动导数试验数据。
张垚， 张晓娟， 汪艳， 王山
成都飞机工业 （集团） 有限责任公司 １１５ 中心
【摘要】飞翼布局无人机是当前无人机发展的热门方向之一，然而其横航向稳定性偏弱、气动效率高等特点，导致在滑跑过程中航向易受不对称刹车的干扰，起始刹车阶段主机轮易打滑等问题。为此，提出一种新型电液伺服防滑刹车系统方案。论述电液伺服防滑刹车系统的组成与工作原理，详述各部件的主要功能。制定包括刹车压力的预置、初始刹车的软化、防滑控制策略和刹车安全态等内容的系统详细控制策略，并开展针对性的刹车惯性台试验和地面滑行试验。经理论分析与试验验证，结果表明所提电液伺服防滑刹车系统具有较高的可靠性、安全性高、差动刹车纠偏效率和刹车制动效率；此外，该套防滑刹车系统在防滑过程中有效避免了不对称刹车对无人机横航向的扰动，同时满足差动刹车对地面滑跑方向控制的要求，对飞翼布局无人机具有良好的适用性。其他飞机在进行刹车系统设计时，亦可借鉴该研究成果。
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《机床与液压》杂志
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