基于机器视觉的金属双极板质量缺陷自动检测系统
刘畅辉１，２ ， 李鑫１ ， 杜详永３ ， 蒋成红１ ，
周振峰４
１. 同济大学机械与能源工程学院
２. 上海市穿戴机器人与人机交互重点实验室
３. 上海交通大学机械与动力工程学院
４. 嘉兴大学信息科学与工程学院
【摘要】针对金属双极板的质量缺陷目前主要依靠人工进行检测，这种方法存在检测效率低、误检率高及成本高等问题，研制一套基于机器视觉的金属双极板质量缺陷自动检测系统。给出检测系统的整体设计方案，并详细介绍检测系统的工序流程以及关键部件的结构组成和工作原理，最后给出检测系统的控制方式。检测系统相机采用16K线阵CMOS相机，成像方式采用垂直成像与侧边成像相组合的方式，检测工序分两步进行：先检测正面，再检测反面。此检测系统检测精度高，采样结果清晰，能为后续的视觉算法研究提供优质的缺陷图片。
协作机器人时间最优轨迹规划研究
张涛１，２ ， 张建业１，２ ， 吴子朝１，２
１. 天津工业大学机械工程学院
２. 天津工业大学， 天津市现代机电装备技术重点实验室
【摘要】通过调研主流协作机器人参数，针对搬运、码垛等轻工领域需求制定性能指标，采用“臂腕分离”方法进行机器人构型设计及关节模组研究。以该机器人为研究对象，为实现过指定路径点的时间最优轨迹规划，并确保各关节运动平滑、连续，在满足运动学约束条件下，使用3-5-3多项式插值方法进行关节空间轨迹规划。鉴于经典海洋捕食者算法局部搜索能力较差的问题，引入混沌映射初始化和自适应参数策略进行改进，并将新算法应用于3-5-3多项式插值的时间最优轨迹规划中。通过MATLAB仿真分析，改进后的各关节轨迹平滑连续且运行时间缩短，证明该改进算法在机器人轨迹规划中的有效性和可行性。
基于摩擦补偿的多扰动电液位置伺服系统自适应反步-ESO控制
张新星１ ， 饶俊森１ ， 戴开宇１ ， 张兵１ ，
王雷刚２
１. 江苏大学机械工程学院
２. 江苏大学材料科学与工程学院
【摘要】来自摩擦、匹配和不匹配的不确定性的多重干扰使电液伺服系统（EHS）难以获得令人满意的位置跟踪性能。现有的自适应反步控制器无法有效区分机械子系统和液压子系统之间的扰动差异，限制了多重扰动的补偿效果，特别是对于摩擦非线性。因此，提出复合摩擦补偿的自适应反步-ESO（扩展状态观测器）位置跟踪控制器，实现机械子系统的快变摩擦扰动和液压子系统的慢变匹配扰动的快速补偿。ESO算法被集成到自适应反步控制器中抑制平均跟踪误差的零偏。复合摩擦补偿融合基于LuGre模型的补偿和高阶扰动观测器，显著提高系统的跟踪性能，避免观测器增益过高。为了验证控制器的有效性，在搭建的电液伺服试验平台上进行了大量的对比试验来验证所提出的控制器的有效性。
李修广， 岳义， 韦宝琛， 张展魁， 许朝阳
上海工程技术大学机械与汽车工程学院
【摘要】提出一种可适用于五自由度混联机器人重载应用的高刚度质量比 A/C 双摆头机构，该机构的C轴采用力矩电机驱动，A轴采用伺服电机驱动。采用多体系统理论以及坐标变换理论，研究新型A/C 双摆头和主轴系统的三轴系统误差模型；在此基础上，运用Sobol灵敏度分析方法，分别求解了该机构的一阶灵敏度指数和综合灵敏度指数，通过分析各项几何误差源对末端刀具指向精度的影响，识别出关键几何误差源，为 A/C 双摆头的误差分配以及精度设计奠定了理论基础。
赵宇辰１ ， 蒋周翔１ ， 刘瑞１ ， 曹磊１ ， 宋宝２
１. 北京信息科技大学机电工程学院
２. 华中科技大学机械科学与工程学院
【摘要】针对现有蛇形机械臂整机体积过大、臂体装配及维护难度较大、收纳困难等问题，提出一种新型可生长式绳驱蛇形机械臂。该机械臂采用内外臂体分离的设计方式，将装配过程拆分为骨骼伸出和骨骼外壳连接2个核心步骤，从而简化装配流程，降低机械臂维护难度。针对机械臂整机体积过大问题，分别对骨骼与外壳进行可生长式设计，解决了蛇形机械臂体积较大及收纳困难的问题，并降低了后续运动耦合问题的计算量。此外，基于新型机械结构的特点，建立“驱动装置-关节角度-末端位姿”之间的多级映射关系，并推导相应运动学方程。利用仿真软件对蛇形机械臂进行运动学建模，对蛇形机械臂的工作空间进行仿真实验分析。最后，通过静力学仿真对根部关节进行强度校核，验证了结构可行性。
岳文槊１ ， 汤奇荣２ ， 谢小平２ ， 崔国华１
１. 上海工程技术大学机械与汽车工程学院
２. 同济大学机械与能源工程学院
【摘要】针对欠驱动假肢手手指拟人性差的问题，基于人手构造及其运动规律，研制一款具有耦合连杆机构传动两自由度欠驱动的假肢手手指。同时，针对假肢手指尖力传感器无法在结构复杂的物体表面实现有效接触力控制的问题，设计基于关节电流的假肢手手指压力控制系统。通过分析手指传动系统模型，确定手指关节电流与指面压力存在线性关系，并对手指关节电流和指面压力数据进行采集与拟合，得到关节电流与远、中、近指节的指面压力模型，并进行了实验验证。最后，对不同直径的圆柱体进行了抓取实验。结果表明：实际测得的指面压力与设定期望压力的误差在5%以内；所设计的假肢手手指能实现对不同直径圆柱体的抓取，具有良好的抓握能力，基于关节电流的假肢手手指压力控制具有较好的可行性。
莫明江·阿不力克木１ ， 漆海霞２ ， 李三成１ ，
邹霞３
１. 国网新疆电力有限公司吐鲁番供电公司
２. 华南农业大学工程学院
３. 广东科凯达智能机器人有限公司
【摘要】传统防震锤由螺栓固定，其安装与更换需要高危险性的人工作业。此外，由于长期振动，导线和螺栓之间的握力会逐渐减小，从而导致防震锤发生移位，降低了防震性能。然而，预绞丝防震锤不会出现该类问题，因此亟需将传统防震锤批量更换为预绞丝式防震锤。为了降低人工作业强度和危险性，提出一种用于拆除传统防震锤和安装新式防震锤的机器人。该机器人通过工程师远程遥控，完成螺栓式防震锤和铝包带的有效拆除，并完成预绞丝防震锤的安装。整个作业过程的进度和效果可全程在地面观察，因此降低了工程验收难度和成本。试验结果证明：该机器人可以有效、可靠地完成防震锤的拆除与安装任务。
李森 ， 郑鹏
沈阳工业大学机械工程学院
【摘要】为探究零部件误差耦合作用对RV减速器传动精度的影响规律，将零件的误差因素等效到力的作用线方向上，建立包含零件偏心误差、装配误差等因素的等效模型方程，通过MATLAB建立模型方程求解程序，求解数学模型。为了验证所建立的数学模型的正确性，建立了RV减速器虚拟样机模型，建模时将误差添加到三维模型上，进行样机仿真分析。通过验证仿真结果与数学模型计算结果可证明建立的数学模型是正确的。设置了50组考虑零部件误差因素大小的正交试验来分析零件误差的耦合作用对传动精度的影响。结果表明：凸轮偏心误差及摆线轮偏心误差对传动精度的影响较大，摆线针齿啮合部分存在的误差对传动精度的影响最大。因此，在整机传动精度要求固定的情况下，首先应该考虑摆线针齿啮合部分存在的误差，其次是曲柄轴凸轮及曲柄轴孔的误差。
关静丽， 侯明， 柏森
北京信息科技大学自动化学院
【摘要】为了提高物流行业自动化水平，提高物料分拣的工作效率、减少人工成本，设计基于二维码识别的分拣机械臂控制系统。以树莓派为主控制器，通过OpenCV图像处理、二维码识别、逆运动学求解和六自由度机械臂驱动等环节，实现了根据二维码存储的信息进行物料分拣。为了提高二维码识别的准确率，针对二维码图像的磨损、划痕等问题，利用OpenCV对图像进行灰度化、滤波、二值化和闭运算等图像预处理操作；针对二维码位置的随机性和镜头畸变问题，通过定位算法和透视矫正提取出二维码，再根据QR码结构和编码规则进行二维码译码。为了使机械臂平滑稳定运行，采用简洁的几何法进行逆运动学的计算，并在机械臂驱动中加入多路舵机速度控制。实验结果表明：对于正常和有轻微划痕的二维码，二维码识别率可以达到100%，机械臂能够有效完成自动分拣任务,具有一定的实用价值。
许利君， 张晶晶
郑州工商学院工学院
【摘要】针对液压驱动式机器人控制系统存在未建模动态或随机干扰时，自适应控制的稳定性难以实现的问题，设计一种将多项式非线性扩展状态观测器(PNLESO)和自适应反馈线性化控制(AFLC)相结合的液压驱动单元自适应控制方法(PNLESO-AFLC)。为改善观测器的抖振现象，构建基于多项式·12连续平滑误差函数的PNLESO。通过AFLC补偿PNLESO的观测误差，提高液压驱动单元对参数变化及不同工况下的适应能力。最后，通过对比实验验证了PNLESO-AFLC控制方法的性能。结果表明：与其他两种控制方法相比，PNLESO-AFLC具有更好的控制精度和对不同工况的适应性，能够显著提高液压驱动单元的阻抗控制性能。
丁海毅， 佘世刚， 强运哲， 陆怡鹏， 柯为， 胡智喡
常州大学机械与轨道交通学院
【摘要】针对传统CBS算法在大型智能仓储环境中为大量AGV搜索路径时存在产生节点数量较多且搜索效率较低的问题，提出一种多地图融合搜索算法(MMFS)。通过在栅格地图上提取的拓扑地图中使用考虑道路拥挤度的Q-Learning算法进行初步路径搜索，并将其映射至栅格地图中，得到AGV行驶的粗略路径。在更精细的栅格地图中使用CBS算法搜索出AGV行驶的具体路径。仿真结果表明：在拓扑地图中进行预规划后，CBS算法产生的拓展节点减少了92.18%；MMFS算法的整体搜索时间仅为CBS算法的8.13%。
考虑多种交货期的柔性作业车间动态调度研究
秦红斌１，２ ， 何子奇１ ， 高文远１ ， 王鑫峰１
１. 武汉理工大学机电工程学院
２. 随州武汉理工大学工业研究院
【摘要】为解决液压缸生产过程中存在强制交货期与柔性交货期并存的多交货期问题，构建以完工时间和机器碳排放量为优化目标的柔性作业车间绿色调度模型。采用基于事件动态调度策略来应对突发事件，并提出一种SA-NSGA-Ⅱ算法来求解该模型。SA-NSGA-Ⅱ算法通过采用基于Tent混沌映射的初始化方式提高初始粒子质量；通过混合交叉变异方式增加种群多样性；通过引入模拟退火算法中Metropolis准则的概率突跳特性，提高算法跳出局部最优能力，加快模型求解速度并避免搜索陷入停滞。通过大量仿真试验及与其他4种算法的对比分析，验证了多交货期问题模型的合理性与SA-NSGA-Ⅱ算法的鲁棒性和优越性。最后，针对韶关某液压件制造企业实际生产过程中出现的紧急订单插入此类高频扰动事件进行建模与求解，验证了此动态调度策略的有效性。
王玉国１，２ ， 费家翔１ ， 朱晓春２ ， 谢斌３ ，
郑堃１
１. 南京工程学院汽车与轨道交通学院
２. 南京工程学院先进工业技术研究院
３. 南京康尼精密机械有限公司
【摘要】随市场竞争加剧，传统离散制造车间设备急需借助现代技术实现数字化、网络化、智能化升级。采用边缘计算架构，针对车间生产信息采集的实际需求，研发了离散制造车间设备生产信息监测系统。详细设计了监测系统的总体架构、硬件方案、软件功能，并采用国产化芯片和开源Linux系统进行开发。研发的监测系统实现了原始电流数据的边缘存储和零件级实时边缘计算和状态监测，识别设备加工、待机等运行状态以及每个零件的开工时间和完工时间等生产信息。对某汽车零件的加工过程进行了试验，结果表明：所研发系统能够实时、准确地对车间设备进行长时间稳定监测。
梁林１ ， 张栋２，３ ， 白永康１ ， 周浩光１
１. 中北大学机械工程学院
２. 中北大学航空宇航学院
３. 恶劣环境下智能装备技术山西省重点实验室
【摘要】针对三坐标钻的高速电主轴非均匀温度场，提出一种基于遗传算法（GA）的BP神经网络建模方法。结合模糊聚类法和灰色关联分析法对三坐标钻高速电主轴的温度测点组合进行测量。通过分析按时间排列的电主轴温度测点序列和电主轴热误差序列，确定神经网络的输入和输出参数，从而构建GA-BP高速电主轴热误差模型；在不同的高速电主轴转速下，将GA-BP神经网络模型、多元线性回归模型以及BP神经网络模型进行对比。结果表明：GA-BP神经网络热误差模型的预测精度优于多元线性回归法和BP神经网络建模方法，GA-BP神经网络模型在10 000 r/min转速下的最大均方误差为0.067 3 μm，在12 000 r/min转速下的最大残差为1.98 μm。GA-BP热误差预测模型相较其他模型具有鲁棒性强、精度高的优点，该模型可以有效提高三坐标钻的加工质量。
基于滤波型并联位置结构的永磁同步电机伺服系统设计
丁一峰１ ， 朱其新１，２，３ ， 朱永红４
１. 苏州科技大学机械工程学院
２. 江苏省智能共融机器人工程研究中心
３. 苏州市共融机器人技术重点实验室
４. 景德镇陶瓷大学机电工程学院
【摘要】随着对位置伺服控制系统中位置精度、响应速度、稳定程度要求的提高，传统的三环串联矢量控制系统已无法同时满足这些性能要求。针对此问题，设计一种滤波型并联矢量控制系统。分别对串、并联结构系统进行模型简化分析，并通过频域法进行参数整定。从机制上对两种结构系统的稳态性能和动态性能进行对比分析，得出并联结构系统的综合控制性能优于串联控制系统，但其抗高频扰动性能较差。利用根轨迹簇解析各个控制器参数对系统稳定性的影响；同时通过伯德图的三频段理论对系统的动态性能进行研究。最后，进一步分析得出相较于串联结构系统，并联结构系统可以更方便地通过加入调节控制器进行性能优化，并以此为基础在系统中加入二阶巴特沃斯滤波器，提出了滤波型并联结构系统，在维持系统低中频性能的基础上，改善了系统的高频性能。仿真结果表明：滤波型并联结构系统可以消除位置环在动态信号输入下的稳态误差，同时具备更快的响应速度和较好的高频抑制性能。
齿轮轴轴向尺寸视觉测量行为自主规划分析
花海燕１，２ ， 张杰１，２
１. 福建理工大学， 福建省智能加工技术及装备重点实验室
２. 福建理工大学机械与汽车工程学院
【摘要】针对齿轮轴视觉测量行为关系的复杂性，开展轴向尺寸测量行为自主规划分析策略研究。面向齿轮轴零件族轴向尺寸测量需求，建立视觉测量行为自主规划分析系统框架，搭建实验装置。提出面向图像拼接需求的采样工位规划方案，可为不同型号零件自主规划采样工位数、重叠区尺寸、角点位置及采样步长；建立视觉测量行为规划分析流程，通过反馈行为更改引起的测量波动，实现行为循环优化。以某型号齿轮轴为对象，开展轴向尺寸测量分析实验。结果表明：基于图像拼接的轴向尺寸测量受曝光时间、特征点检测和边缘点提取行为影响较大，通过行为分析与优化，可将测量波动控制在0.01 mm以内，有效保证轴向尺寸视觉测量的稳定性。
基于数字孪生和知识管理的微型叶片制造过程关键质量管控研究
吴中义１，２ ， 吕侃１ ， 马鑫楠１ ， 王鹏１ ，
吕璇１
１. 晨龙集团有限责任公司
２. 陕西师范大学物理学与信息技术学院物理学科研流动站
【摘要】微型叶片作为机床和液压系统中不可或缺的精密组件，其高性能标准的实现依赖于执行严苛的质量控制流程。提出一种基于数字孪生和知识管理的创新方法，旨在优化微型叶片制造过程的质量管控流程。构建一个复杂的多维数字孪生模型，该模型结合了物理叶片的属性和虚拟表征，通过知识管理的方法来精准监控和管理生产中的关键质量参数。进一步地，通过实际制造案例分析了现有质量管控流程的局限，并基于智能制造生产线的发展，提出一种动态知识库支持的过程质量控制方案。该研究不仅对微型叶片的制造具有实际意义，同时也为其他高精度加工的质量控制提供参考。
曲面的激光车削与激光铣削加工技术
张星广１,2,3 ， 王成勇１,2,3 ， 胡小月１,2,3 ，
丁峰１,2,3 ， 郑李娟１,2,3 ， 赖志伟１,2,3
１. 广东工业大学机电工程学院
２. 广东工业大学， 高性能工具全国重点实验室，
３. 广东工业大学， 广东省微创手术器械设计与精密制造重点实验室
【摘要】如今生物医疗、3C电子、航空航天等领域发展迅速，对回转结构件的性能要求逐渐增强。所需材料硬度更大、型面更加复杂，使得常规接触式加工难以满足生产要求。激光加工为非接触式加工，无需考虑接触应力造成的负面影响，加工过程无需使用切削液，材料利用率高。但是，目前采用激光进行回转曲面三维加工技术的发展尚未成熟，有许多亟待解决的难题。重点综述了曲面的激光车削与激光铣削加工技术、装备和相关工业应用3个方面的研究现状，总结了目前面临的问题，提出了其后续发展的可行性方向。
跨介质飞行器出入水装置静液驱动二次调节系统设计和分析
刘念， 王飞， 孙德文
中国空气动力研究与发展中心
【摘要】为了研究跨介质飞行器出入水过渡过程，研制一套静液驱动出入水装置。针对跨介质飞行器出入水装置中多台液压马达高动态高速同步控制要求，以及高速运行中闭环转速控制与零转矩控制平稳切换等需求，分析比较马达一次侧调节和二次侧调节的控制特性，采用高动态、高性能的二次调节静液驱动方案，提出马达闭环转速控制与零转矩控制平稳切换的控制策略以及多台液压马达共轴同步控制算法，设计跨介质飞行器出入水装置二次调节液压系统和控制系统，并对整个系统进行仿真分析。结果表明：设计的出入水装置采用多台液压马达共轴同步驱动，能使跨介质飞行器模型以20 m/s的速度实现匀速出入水和自由出入水；马达二次调节液压和控制系统设计合理，满足跨介质飞行器出入水装置试验工况需求。
偏载管廊吊装多液压缸同步控制技术研究
王强１ ， 马华兵２ ， 侯润锋３ ， 王刚锋４ ，
张超４ ， 杨军康４
１． 中国雄安集团基础建设有限公司
２． 中交二公局第六工程有限公司
３． 中交二公局工程设计研究院
４． 长安大学， 道路施工技术与装备教育部重点实验室
【摘要】针对预制综合管廊节段尺寸大、质量大且其重心与形心相偏离导致吊装协同控制精度低的问题，提出一种BP-PID与均值耦合相结合的同步控制策略。设计管廊吊装的多液压缸同步控制器，构建管廊吊装AMESim/Simulink联合仿真模型，对定偏载和动偏载工况下基于均值耦合策略的多液压缸进行同步控制仿真，并与相邻交叉耦合控制策略进行对比。最后，通过现场试验验证该控制策略的有效性。结果表明：均值耦合控制策略下，定偏载管廊吊装多液压缸最大同步误差为2.41 mm，考虑动偏载时，最大同步误差为2.73 mm；相较于相邻交叉耦合控制策略，均值耦合控制策略多液压缸最大同步误差减小了25.2%，系统响应速度更快，稳定性更高；现场吊装试验的多液压缸最大同步误差为2.50 mm，满足工程设计要求。
基于遗传算法的双速行星齿轮减速器微观修形优化分析
冉川东， 王士军， 王冠中
山东理工大学机械工程学院
【摘要】以某立式车床用双速行星齿轮减速器为研究对象，针对其传动过程中的振动和噪声问题，通过Romax软件建立其刚柔耦合仿真模型，对减速器进行偏载仿真分析。结果表明：减速器轮齿接触表面在传动过程中出现了偏载现象。针对上述分析，提出基于遗传算法的齿向鼓状、齿向斜度、渐开线鼓状、渐开线斜度和线性齿顶修缘的多目标修形优化方案。通过对比分析可知，齿轮表面的峰值载荷降低了2.5%，传动系统的传动误差降低了52.63%，减速器壳体表面的振动加速度降低了31.9%，轮齿表面接触偏载现象得到了消除，减速器运行噪声明显降低。
基于曲面响应法的BK7材料超声辅助磨削边缘损伤研究
魏星
吉林铁道职业技术学院智能制造学院
【摘要】针对光学材料加工过程中出现的崩边和裂纹等问题，提出一种超声振动辅助磨削及工艺参数优化方法。以光学玻璃磨削边缘的损伤长度为响应性指标，通过曲面响应法建立回归预测方程，对主轴转速、磨削速度和振动幅值的交互作用和参数优化进行研究。结果表明：工艺参数对崩边长度的影响由高到低依次为：进给速度、主轴转速、超声振幅。随着主轴转速升高和进给速度降低，崩边长度逐渐减小；当超声振幅增加时，崩边长度先减小后增大。崩边最小的工艺参数组合为：n=10 000 r/min、v=60 mm/min、Am=4 μm，此时崩边长度的预测值和实验值分别为69.1、67.7 μm，模型和实验之间的误差率为2.0%；将最大崩边长度限制在100 μm以下，优化的工艺参数组合为：n=8 662.9 r/min、v=137.7 mm/min、Am=4.3 μm，此时崩边长度的预测值和实验值分别为96.5、93.8 μm，模型和实验之间的误差率为2.8%，通过该工艺参数组合可实现光学玻璃高质量和高效率的磨削加工。
柱塞马达配流副泄漏功率损失分析
陆阳钧１ ， 王兆强１ ， 刘斌山１ ， 侯现昭１ ，
王小强２ ， 周海勇２
１.上海工程技术大学机械与汽车工程学院
２. 中国船舶集团公司第七〇四研究所
【摘要】为了分析柱塞马达配流副的泄漏功率损失，利用有限中心差分法求解微观楔形油膜润滑模型。基于W-M模型表征配流盘的表面形貌（考虑减振槽），并结合金属弹性变形，修正配流副油膜厚度。根据修正的油膜厚度，提出一种考虑表面粗糙度和弹性变形的泄漏模型，并计算了上下死点区域的泄漏量。该模型分别计算了不同粗糙度、工作压力、弹簧刚度和转速下的泄漏分布与泄漏功率占比。结果表明：考虑表面粗糙度与弹性变形后的泄漏模型更加精确，因粗糙表面引起的泄漏功率损失约是光滑表面的7倍；泄漏流量主要集中在配流副90°~180°之间；弹性变形对泄漏也会造成一定影响；不合理的弹簧刚度对泄漏功率损失影响最大，低转速工况虽然泄漏流量低，但却不利于油膜形成，易产生直接接触。
渗碳引入的不同表面硬度对液压马达定子导轨疲劳寿命的影响
汤永杰， 李纯金， 夏正文， 许宏锐， 刘成宇，
姜涛
江苏科技大学机械工程学院
【摘要】为研究渗碳引入的不同表面硬度对内曲线液压马达定子导轨疲劳性能的影响，借助Deform软件进行热处理，分析渗碳工艺对表面硬度的影响，并用Thomas硬度公式验证仿真结果；利用表面渗碳层硬度的压痕表征方法将硬度表征到有限元模型中；借助Abaqus和FE-safe联合仿真，建立内曲线定子导轨疲劳寿命仿真模型，分析不同表面硬度对定子导轨疲劳寿命的影响情况。同时开展表面硬度试验、粗糙度测试试验和疲劳试验来研究定子导轨表面硬度、粗糙度和疲劳情况。结果表明：表面渗碳层硬度的压痕表征方法可以准确表征渗碳工艺引入的不同表面硬度，误差低于5%；随着工件表面硬度的增加，材料屈服强度与弹性损伤系数也随之增大，进而定子导轨的疲劳寿命明显提升。
新型减振器阻尼装置的设计及其阻尼特性分析
李卫民， 张彦鹏， 杨泽宇， 唐兆庆
辽宁工业大学机械工程与自动化学院
【摘要】针对普通液压减振器阻尼特性恒定，汽车悬架性能无法在极端路面下适时调整的问题，设计一种新型减振器缓冲阻尼装置。在该装置基本结构和工作原理的基础上，建立其数学模型，并利用ANSYS建立双向流固耦合数值仿真模型，分析减振器阻尼特性和阀片变形量。最后，通过示功机对该减振器进行试验验证。结果表明：与普通减振器相比，新型减振器缓冲阻尼装置不仅增加了末位缓冲性能，而且减小了阀片的挠度变形量，延长了阀片的使用寿命；试验证明新型减振器双向流固耦合数值仿真具有准确性，且增加新型减振器缓冲阻尼装置后减振器性能更优。
航空电液压力伺服阀前置级的数值模拟
刘欣１ ， 李祥阳２ ， 程冬宏３
１. 西安建筑科技大学机电工程学院
２. 西安航空学院液压技术研究院
３. 西安航空学院车辆工程学院
【摘要】为了深入了解机轮刹车系统中电液压力伺服阀内部流场的流动机制，获得不同结构参数变化对航空电液压力伺服阀压力增益的影响，运用CFD流体仿真技术对机轮刹车系统中双喷嘴挡板电液压力伺服阀的前置放大级进行三维流场仿真研究。分析其内部流场变化情况及压力、速度分布，探讨不同伺服阀喷嘴直径、节流口直径下的压力增益与压力特性变化规律，提出同工况下提高航空电液压力伺服阀压力增益与压力灵敏度的设计思路。结果表明：喷嘴直径越小，其压力特性曲线的线性度越好，平均压力增益越大，压力灵敏度越高，静态性能较好；随着节流口直径逐渐变大，其平均压力增益变小，但是过大的节流口直径对伺服阀的压力场和速度场影响较大，综合来看节流口直径在设计范围内取值居中时伺服阀工作效果相对较好。
基于灵敏度分析的矿用卸荷阀性能优化研究
云俊文， 赵仁亮
国能神东煤炭集团高端设备研发中心
【摘要】高压大流量卸荷阀被广泛应用于矿井作业，由于其结构复杂、关键参数较多，利用控制变量法无法获得最佳的参数组合。为了解决上述问题，分析机械式和电磁式卸荷阀的工作原理，对主要元件进行数学建模和参数设计；在多体动力学仿真软件SimulationX中建立高压大流量卸荷阀的仿真模型，利用BP神经网络训练卸荷阀主要参数与其稳压性能指标ITAE的代理模型，并利用灵敏度分析法寻找对其稳压性能影响较大的关键参数；最终，利用正交试验获取最佳的关键参数组合，并对优化前后的卸荷阀进行性能对比。结果表明：相较初始参数，使用所提性能优化方法后，卸荷阀的稳压性能提高了53.77%，验证了所提方案的可行性。
基于BWO-SVM的AUV推进系统液压故障诊断
彭浩， 李维波， 黄康政， 高俊卓
武汉理工大学自动化学院
【摘要】自主水下机器人（AUV）作为海洋探测的重要工具，在执行复杂任务时，其推进系统的可靠性至关重要。针对AUV推进系统液压故障诊断困难、经常误判和漏判等问题，提出基于白鲸优化算法（BWO）优化支持向量机（SVM）的故障诊断算法BWO-SVM，对AUV推进系统液压故障进行智能化诊断。在AMESim中搭建AUV推进系统，然后模拟不同故障并采集相关数据，并采用BWO优化SVM的超参数，最后实现了液压故障诊断分类预测。实验结果表明：BWO-SVM能够区分不同的故障，有效诊断AUV推进系统潜在的液压故障。为了验证算法的优越性，与6种基准算法进行对比，BWO-SVM 的准确率至少提升7.35%。BWO-SVM算法在故障诊断方面具有更高的准确率，有效提升了AUV的安全性和可靠性。
旋转对称切向支承板机座动力学参数全局最优匹配研究
陈通１ ， 古丽巴哈尔·托乎提１ ，
买买提明·艾尼１，２ ， 陶乙升１
１. 新疆大学智能制造现代产业学院
２. 新疆佰博科技有限公司
【摘要】以M701F重型燃气轮机的旋转对称切向支承板机座-转子系统作为研究对象，建立非对称机座-轴承转子系统动力学模型。为了寻找全局最佳动力学匹配参数，提出一种全局最优匹配分析方法。基于M701F燃气轮机旋转对称切向支承板机座-轴承转子系统相关动力学参数和全局最优匹配分析方法，详细探讨动力学参数时变性对转子系统动力特性的影响规律。通过考虑不同偏置率下转子刚度的变化，揭示了全局匹配域和全局最优匹配轨迹的变化规律及其对轴承转子系统振动特性的影响机制。结果表明：当偏心率为0.125、偏置率为0.2~0.4，且转子刚度分别接近5.69×107、1.61×108、2.89×108 N/m时，系统最佳匹配点出现在奇异区域，并呈不稳定状态；当偏置率从0.2增加到0.4时，机座-轴承转子系统动力学参数最优匹配域的范围逐渐缩小，当偏置率为0.2时，可获得较大的稳定匹配域。
赵乾柏， 张春良， 岳夏， 龙尚斌
广州大学机械与电气工程学院
【摘要】针对现有采用神经网络进行故障诊断难以准确解释、精确寻找故障点的问题，提出一种基于动力学时频联合校验的强背景噪声下故障诊断方法。首先，利用连续小波变换对含噪声的振动信号进行时频转换，获取二维时频图；计算齿轮和轴承的故障周期，得到一系列的标准故障组合框；然后采用多个网络模型提取故障特征，并用热力图法对每个最佳权重网络进行结合，得到含注意力权重热力图的故障时频图，并在时频图对故障点进行时频特征提取，得到一系列的故障框；随后计算每个故障框的置信度并且取平均值，采用余弦相似度对捕捉故障框序列和标准故障组合框的位置进行评价，取置信度和位置的综合评价作为故障诊断的结果。最后分别利用凯斯西储大学和Spectra Quest行星齿轮箱数据进行实验验证。结果表明，在强噪声情况下，所提方法具有更高的识别效果和抗噪性，并可对故障过程进行准确解释。
张建红１ ， 马洁１ ， 袁金晓２ ， 王少华２
１. 北京信息科技大学机电工程学院
２. 中国核电工程有限公司
【摘要】针对压水堆核电站的主冷却系统信号复杂，难以充分提取冷却系统的故障信号，并且神经网络特征在进行特征提取时出现精度较低、提取难度较大、信号部分丢失等情况，提出一种彩色递归图与改进残差密集网络相结合的模型，用于主冷却系统的故障诊断。研究选取5种核电站典型故障。将非线性的核电站一维故障信号转换为二维彩色图片，用于获取故障的详细信息；将二维彩色图像输入到改进的残差密集神经网络进行模型训练。经注意力机制改进的残差密集网络能够提高识别的准确率。最后通过某核电站模拟数据来验证该方法的性能。实验结果以及对比分析表明：该算法可以有效提高主冷却系统的故障识别精度，具有较好的识别效果。
王金东， 马智超， 赵海洋， 李彦阳， 张宇
东北石油大学机械科学与工程学院
【摘要】在当前信号的盲源分离中，传统“两步法”易陷入局部最优解，并且其准确率会随采集信号数的增加或稀疏性的降低而大幅下降。针对上述问题，提出一种结合K均值-粒子群（K-PSO）和分段正交匹配追踪（StOMP）的稀疏分量分析方法。对采集信号执行K均值聚类算法，将产生的结果反馈至PSO聚类中估计混合矩阵。在获得混合矩阵后，将其源信号矩阵转化成列数为1的向量，再通过分段正交匹配追踪算法重构源信号。将实测的往复压缩机正常信号和3种单一故障信号混合成2种复合故障信号，并对复合故障信号进行试验验证。结果表明：在计算时间方面，相较模糊C均值聚类（0.335 s）和K均值聚类（0.299 s），尽管K-PSO聚类方法牺牲了一部分效率（1.561 s），但在总体角度偏差和归一化均方根误差方面表现更优，具有更好的估计精度；相较最短路径法（0.123 s），StOMP算法同样牺牲效率（2.031 s），却获得更佳的相关系数和均方根误差，表现更好的分离重构能力。这说明，该方法在盲源分离中具有可行性和实际应用价值。
乔雪涛１ ， 张宇翔１ ， 李慧２ ， 翟进１ ，
刘锋卓１ ， 王一鸣１ ， 李放3
１. 中原工学院智能机电工程学院
２. 黄河科技学院工学部
３. 商丘技师学院机电系
【摘要】为了优化玄武岩-聚丙烯树脂混凝土复合材料的组分配比，采用正交试验法制备新型高强度玄武岩-聚丙烯纤维树脂混凝土试件，分析不同因素对材料抗压性能和热态性能的影响。结果表明：影响玄武岩-聚丙烯纤维树脂混凝土复合材料抗压强度的因素由大到小依次为：树脂、纤维、骨料、填料质量分数。综合考虑玄武岩-聚丙烯纤维复合材料的抗压强度以及热膨胀系数等各因素，各因素最优配比为：树脂质量分数12%、纤维质量分数1.6%、骨料质量分数79%以及填料质量分数7.4%，该配比下试件的抗压强度均值可以达到121.33 MPa，热膨胀系数为11×10-6/℃，较添加混杂纤维前降低了8.3%，平均密度为2 600 kg/m3，平均吸水率为0.032%，平均弯曲强度为30.4 MPa。
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《机床与液压》杂志
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