考虑动力学特性的轴承外圈配合优化研究
王展１ ， 刘振宁１ ， 王子男２ ， 徐佳璨２ ， 刘阳２
１. 沈阳建筑大学机械工程学院
２. 沈阳建筑大学工程训练与创新学院
【摘要】轴承外圈配合对轴承及其转子系统的动态性能具有显著影响。为了获得轴承外圈最优配合量，提出一种考虑轴承动力学特性的外圈配合优化模型。基于赫兹接触理论建立考虑温升配合变化的轴承动力学模型，分析外圈接触力与轴承动力学特性的关系。以轴承径向接触力为目标，以轴承配合量为变量建立优化模型，利用双线性插值法对模型进行求解，计算出最优轴承外圈配合量。最后，分析优化后轴承在不同工况下的动力学特性变化，并做对比研究。结果表明：优化轴承配合后，轴承转子系统的振动量相比其他配合间隙下明显减小；通过轴承转子系统振动实验，得出与仿真结果一致的结论。
基于PCC-VMD的一维卷积神经网络的轴承早期故障诊断
邓志超１ ， 张清华２ ， 于军１
１. 吉林化工学院信息与控制工程学院
２. 广东石油化工学院自动化学院
【摘要】针对轴承早期微弱故障信号容易被强噪声环境掩盖、特征难以提取的问题，提出一种基于皮尔逊相关系数和变分模态分解的一维卷积神经网络的早期故障诊断方法。采用VMD对原始振动信号进行变分模态分解；计算各模态分量与原始信号的皮尔逊相关系数，再根据相关系数阈值去掉噪声分量并对信号进行重构，最后对重构信号进行傅里叶变换并输入到一维卷积神经网络中，利用一维卷积神经网络对轴承早期故障进行诊断。利用所提方法对西储大学（CWRU）轴承数据集的滚动轴承故障数据进行分析，诊断准确率达到99%以上，验证了所提方法对滚动轴承早期故障诊断的有效性。
基于RAHP-RQFD-形态矩阵的直线运动系统方案设计
王振豪１ ， 陈小锋２ ， 王立新１ ， 陈泽航１
１. 郑州大学机械与动力工程学院
２. 苏州优备精密智能装备股份有限公司
【摘要】为了提升直线运动类产品的方案设计质量与效率，构建该类产品通用的方案设计流程。根据粗糙数理论，运用粗糙层次分析法（RAHP）计算用户需求重要度，同时针对该类产品的特殊定量需求，通过性能估算其重要度。借助粗糙质量功能展开（RQFD）实现用户需求到技术特征的映射。最后，采取形态矩阵对直线运动系统的模块进行组合，以生成设计方案，并利用重要度对矩阵进行排序，以减少组合爆炸与不兼容的影响。在RAHP-RQFD-形态矩阵设计流程指导下，开展高精度打印设备水平直线运动轴的设计方案生成，最终得出4种候选方案。该流程使设计者能够以自顶向下的方式思考问题，更加精准地围绕用户核心需求开展设计。
李帅１ ， 吕桂梅１ ， 朱云锋２
１. 广西科技师范学院先进制造工程学院
２. 广西壮族自治区特种设备检验研究院
【摘要】针对数控机床滚珠丝杠拉压刚度变化引起的形变问题，以某公司内循环单螺母滚珠丝杠副为研究对象，通过矩阵变换法建立滚珠丝杠空间位姿数学模型，并利用有限元法分析拉压刚度对滚珠丝杠径向形变的影响。提出一种内嵌式螺旋回流滚道的设计方案，利用滚珠空回行程增加负载滚珠数量。结果表明：工作状态下的滚珠丝杠副拉压刚度不是均匀分布的，而是呈两边高、中间低的二次抛物线函数形态分布；当滚珠螺母处于丝杠中央时，此时滚珠丝杠副拉压刚度最小，丝杠径向形变量最大，为9.47 μm；当滚珠螺母处于丝杠两端时，此时滚珠丝杠副拉压刚度最大，丝杠径向形变量最小，为0.6 μm；补偿后的滚珠丝杠与传统滚珠回流方式相比，径向形变量平均可以降低43.9%，平均额定动载荷提升了27%，拉压刚度提升了61.8%。
冷冻砂型薄壁件夹取变形数值模拟研究
李建辉， 杜雅格， 贺磊， 王培欣， 吴虎， 董本丰年
山东理工大学机械工程学院
【摘要】相比传统铸造技术，冷冻砂型铸造技术具有绿色、可回收等优点，因此得到了极大的发展。然而，在绿色铸造成形机床加工完成后，冷冻砂型薄壁件在夹取时极易发生变形。针对此，通过建立数学模型和数值模拟对冷冻砂型夹取变形进行深入研究。建立冷冻砂型夹取时的受力平衡三维数学模型和冷冻砂型受力产生最大应变平面的二维数学模型；通过实验获得冷冻砂型受压本构模型参数；最后，通过仿真研究了不同的含水量、材料、夹板接触以及壁厚等对冷冻砂型夹取变形的影响。结果表明：在相同含水量下，硅砂冷冻砂型与接触面摩擦因数比锆英砂、铬铁矿砂小；在相同壁厚时，夹取含水量（质量分数）4%冷冻砂型变形最小；硅砂冷冻砂型夹取变形小于锆英砂和铬铁矿砂；橡胶板面夹取冷冻砂型产生的变形最小，优于聚氨酯板和钢板接触面。
蔡曼丹１ ， 李海艳１ ， 罗银２ ，
黄运保１ ， 温懿岚１
１. 广东工业大学机电工程学院
２. 工业和信息化部电子第五研究所
【摘要】针对异构CAD系统间交换数据重构问题，提出基于引用拓扑实体方法，将建模历史节点引用永久拓扑命名转化可准确表征的中间拓扑实体，利用中间拓扑数据对当前重构节点实体进行完整记录和精确表征，以在目标CAD系统中实现该中间引用拓扑实体到永久拓扑命名的映射，达到异构CAD系统间数据模型重构的需求。最后，所提方法已在国内某国产工业软件中得到成功的测试案例，证明了该理论的可行性。
刘莉１，２，３ ， 刘子金１，３ ， 钱雪飞４
１. 沈阳建筑大学机械工程学院
２. 北华航天工业学院电子与控制工程学院
３. 中国建筑科学研究院有限公司
４. 中国石油天然气管道局工程有限公司
【摘要】为了解决传统车间制造业较为严重的“黑盒”问题，以钢筋直螺纹加工生产线为研究对象，开展生产线数字孪生云平台的关键技术研究。基于构建的生产线数字孪生云平台的总体框架，从几何、物理、行为、规则4个方面研究数字孪生建模问题；搭建物联网平台，以数据为驱动，实现了物理系统和虚拟模型的双向映射；最后，依托一拖一的锯切丝头线，开发了软硬件集成的钢筋直螺纹加工生产线数字孪生原型系统。通过实际工程案例验证了所提理论与技术的有效性和实用性，展示了数字孪生技术在工业智能化生产的应用价值。钢筋直螺纹加工生产线数字孪生云平台的设计与实现，解决了传统生产管理中无法直观获取现场状态和数据的“黑盒”问题，为未来钢筋加工智能制造提供了一定参考。
基于WOA-IGWO-LSTM的作业车间实时调度
郑华丽１ ， 魏光艳２ ， 孙东１ ，
王明君１ ， 叶春明２
１. 浙江中烟工业有限公司
２. 上海理工大学管理学院
【摘要】针对作业车间实时调度问题，基于长短期记忆（LSTM）神经网络，提出WOA-IGWO-LSTM算法。根据调度问题和算法设计三元样本数据结构，以性能指标和生产系统状态属性作为输入特征，输出当前决策点的最佳调度规则。利用鲸鱼优化算法（WOA）对输入特征进行降维，以提高模型泛化能力和准确性。引入非线性收敛因子设计一种改进灰狼算法（IGWO）用于调节LSTM参数，提高算法实用性。最后，通过对比试验验证了WOA、IGWO以及WOA-IGWO-LSTM的有效性，并利用工业案例数据验证了WOA-IGWO-LSTM对于解决作业车间实时调度问题的有效性和可行性。
基于GA-BP神经网络的电-气比例力控制系统
许文贤， 李笑， 曹骞晨， 廖威杰
广东工业大学机电工程学院
【摘要】针对电-气比例力控制系统的非线性和时变特性导致力控制精度低问题，设计一种基于GA-BP神经网络的电-气比例力控制系统。建立系统数学模型，提出基于GA-BP神经网络的系统控制结构和算法,利用BP神经网络建立的系统内模型和经遗传算法优化的BP神经网络建立的系统逆动力学模型实现力控制，通过AMESim/Simulink联合仿真和实验研究了系统在变负载容腔和变负载位移情况下的随机力跟踪控制精度。结果表明：随机力跟踪控制平均绝对误差比常规PID控制降低48.6%。该算法简单实用，鲁棒性强，可为气动力控制系统的设计提供指导。
深海超高压环境下的溢流阀动态特性研究
廖金苍１，２ ， 刘银水２，３ ， 史有程１ ， 曹文斌１
１. 兰州理工大学能源与动力工程学院
２. 华中科技大学无锡研究院，
３. 华中科技大学机械科学与工程学院
【摘要】为了满足深海液压系统需求，设计一款先导型螺纹插装式溢流阀，利用AMESim HCD搭建了与其相互对应的数值计算模型。基于液压介质黏度与环境温度及压力条件的相关性，通过理论计算得到不同温度及海深条件的理论值;然后通过设置不同的边界条件模拟深海工况，分析溢流阀在0~11 000 m全海深、超高压环境下的动态特性。结果表明：在海洋环境下，温度、压力等单一因素均会对溢流阀的响应性能产生影响，其中压力条件的影响效果更显著;在全海深范围内，溢流阀的响应曲线变化趋势并非单增或单减，而是呈现类似抛物线的分布情况;从海平面至极限海深，压力超调量、压力超调率及最终稳态压力等参数的变动幅值较小，其中超调量下降幅度不足1%，对溢流阀的性能影响甚微；响应时间由164 ms增大至943 ms，这是性能退化的主要表现。
基于3D打印技术的支架集成先导阀流道优化
张喆１，２ ， 廉自生１，２ ，
王雷雷１，２ ， 席文韬１，２
１. 太原理工大学机械工程学院
２. 煤矿综采装备山西省重点实验室
【摘要】井下液压支架控制系统采用开关式电液换向阀进行升降柱、移架、推溜等操作，作业时易产生液压冲击、噪声等危害。针对此，采用支架集成比例控制阀实现液压油缸的精确位置控制及软启、软停功能，基于非均匀有理B样条（NURBS）曲线对其主阀体流道进行迭代设计优化，并采用选择性激光熔化技术（SLM）进行打印制造；采用具有负泊松比的蜂窝结构设计集成先导阀，结合黏接剂喷射（BJ）打印技术对其先导阀进行流道优化及整体轻量化设计，在提高功重比、成型效率的同时，可解决SLM制造成本昂贵、悬臂结构等问题。结果表明：集成先导阀部分质量减轻了82.3%，相比传统SLM打印工艺成本节约89.7%，管线压损降低了43.3%，负压区及最大流速减小，阀体流动性能显著提升。
面向能量转化的磨料水射流文丘里混合器结构优化
章志强， 陈满意， 罗斌
武汉理工大学机电工程学院
【摘要】文丘里混合器是前混合磨料水射流系统的核心部件，其结构参数对液固能量转化效率有重要影响，决定了射流中的磨料冲击动能。以文丘里混合器结构参数为研究对象，运用数值模拟的方法对混合器内部流场进行研究，建立混合器物理模型、液固能量转化效率数学模型，模拟分析单因素影响结果，通过正交试验得到最优参数组合，采用不锈钢精铸件进行抛光试验。试验结果表明：最优的结构参数组合是磨料喷嘴与水喷嘴直径比为3，磨料入口与水喷嘴的水平距离为18 mm，水喷嘴与喉管的水平距离为3 mm，扩散角为8°；优化后的混合器液固能量转化效率从32.576 1%提高到40.805 3%；且抛光的表面质量也得到提高，粗糙度从0.574 μm降低至0.525 μm。
节流器几何结构对其节流特性的影响
田助新１ ， 杨夕珑１ ， 程春彦２ ， 鹿怀庆２ ，３
１. 三峡大学机械与动力学院
２. 黄河水利职业技术学院机械工程学院
３. 华中科技大学智能制造装备与技术全国重点实验室
【摘要】为了探究节流器几何结构对其节流特性的影响规律，基于Fluent仿真软件，以小孔和毛细管节流器为对象，建立小孔和毛细管节流器的流量分析模型，并与传统的节流经验公式进行对比以验证该模型的正确性，而后通过该模型分析节流器几何结构对其节流特性的影响。仿真分析结果与通用节流公式计算结果的对比显示，节流器的几何结构明显影响其节流特性。对于小孔节流器，其通用节流公式中的修正系数需要根据小孔的具体结构确定：小孔直径越大，修正系数的取值应该越大；小孔长度越小，对应修正系数的取值应越大。对于直径给定的毛细管节流器，其长径比越大，节流特性越符合通用节流公式。此外，节流器的节流特性也与其两端的流体压力差有关，压力差越小，小孔节流通用公式中的修正系数应越大，毛细管节流特性越符合通用节流公式。相比于普通的小孔和毛细管节流器，入口大、出口小的锥形结构节流器具有更好的节流性能。
叶片翼型对风致转动变桨距VAWT捕能性能影响
朱建阳， 佘君傲
武汉科技大学， 机械自动化学院， 冶金装备及其控制教育部重点实验室
【摘要】叶片是垂直轴风力机(VAWT)的核心部件之一，其外形和结构对VAWT的捕能性能具有重要影响。与现有研究不同，通过对现有流体求解器进行二次开发，编制一套可有效求解流体流动和风力机相互作用的数值计算程序；采用所编制的程序系统分析叶片采用仿鲟鱼、NACA0018和S1046等9种不同翼型对风致转动变桨距VAWT捕能性能的影响；最后在数值研究的基础上，设计制作了风力机样机，并进行模型实验。结果表明：在6 m/s风速下，采用NACA2412的VAWT具有更好的捕能性能，而采用S1046的VAWT具有更好的启动性能。进一步对采用不同叶片翼型的VAWT流场进行分析发现，适当的叶片翼型可使得叶片旋转过程中产生的涡能更好地附着在叶片表面，增强使叶片产生高升力的延迟失速机制，进而提升VAWT的气动性能。
气动肌肉变瞬心外骨骼膝关节设计与研究
廖理１ ， 罗天洪２ ， 马翔宇２ ， 梁爽２ ，
崔庭琼２ ， 刘晨杰１
１. 重庆理工大学机械工程学院
２. 重庆文理学院智能制造工程学院
【摘要】针对现有气动肌肉外骨骼膝关节柔顺性较低的问题，引入交叉四连杆与仿人体驱动机构，提出一种新型气动肌肉变瞬心外骨骼膝关节。结合人体膝关节特点，设计外骨骼膝关节结构，并建立关节的运动学与动力学模型，搭建变瞬心滑膜控制器，对其运动进行仿真分析及实验。结果表明：基于关节模型的变瞬心滑膜控制器可实现关节角度跟踪，该新型关节能够按照期望轨迹运动，最大角度误差为2.84°，满足外骨骼的设计要求，为人机相容性结构设计提供了参考。
微流体驱动的微型齿轮泵开发
何叶， 谢兆豪， 黄中锴， 蒋卓
华南农业大学食品学院
【摘要】驱动微流体的外置泵普遍存在固定体积偏大、稳定性不足或无法连续进样等问题，一定程度上限制了微流控的发展。针对此问题，通过调查各类液体驱动泵的应用特点，提出一款流量小、脉动小、流量随转速可调的齿轮泵。根据理论分析，选用聚醚醚酮（PEEK）作为齿轮材料，排量设定为0.026 mL/r。此外，齿轮室和传动轴由316L 材料制成，并由相应的伺服电机驱动。实验结果表明：齿轮泵流量最低可实现0.3 mL/min，最高可达60 mL/min；此外，测试泵的流量脉动率为3.5%，搭载微型阻尼器后脉动率可降低至1%左右。该齿轮泵具有稳定高效、操作方便等特点，可应用于微流体稳定运送等场景。
航空燃油齿轮泵泵壳扫膛方位的理论预测及实验研究
王建森１ ， 雷震宇１ ， 司国雷２ ， 陈君辉２ ，
周焱１ ， 李涛涛１
１. 兰州理工大学能源与动力工程学院
２. 四川航天烽火伺服控制技术有限公司
【摘要】泵在出厂前通常会采用跑合扫膛工艺来改善燃油齿轮泵的径向密封性，以提高泵的容积效率，但扫膛产生的金属切屑为泵的装机使用带来了安全隐患，为了探索新的可行结构及工艺，需准确预测泵壳内壁扫膛的方位。以某型航空燃油齿轮泵为对象，将每一个齿轮齿槽视为独立可变容腔，以啮合线及密封线为界对啮合区齿槽进行等压区划分，采用集总参数法建立各容腔的压力瞬态方程，进而推导主从动齿轮所受径向力与容腔压力的关系式，计算得到齿槽压力、齿轮所受径向力的大小及方向随齿轮转角的变化规律,并对比理论计算及泵壳扫膛实验检测结果。结果表明：泵壳内壁扫膛的方位与主、从动齿轮所受径向力的方位一致性良好，验证了模型及计算方法的有效性，可为后续泵壳的改进提供理论依据。
聂博文１ ， 张健平１ ， 张松２ ， 但志宏２ ，
陈律江１ ， 杨豪１
１. 西南科技大学制造过程测试技术教育部重点实验室
２. 中国航空发动机集团有限公司四川燃气涡轮研究院
【摘要】为了准确模拟高空台排气扩压器湍流非平衡流动，采用Fluent软件分析 k-ω SST湍流模型系数对扩压器出口静压模拟精度的影响，并通过响应面试验优化模型系数。结果表明：随着α1的增大，模拟精度先提高后降低，达到0.341后保持不变。β*的增大使模拟值逐渐接近目标值，从而提高精度；当模拟值大于目标值时，精度先降低再提高；而模拟值小于目标值时，精度急剧降低。β2的增大也使得模拟值逐渐接近目标值，从而提高精度;当模拟值小于目标值，精度急剧降低。而σω2的增大则使得模拟值迅速接近目标值，提高精度；但当模拟值小于目标值时，精度缓慢降低。模型系数α1、β*，β2、σω2优选范围为0.297 3~0.325、0.056~0.098、0.075 6~0.089、0.69~1.198 4。在此基础上，通过响应面试验显著性分析得到敏感性顺序为α1＞β2＞β*＞σω2，β*与α1、α1和σω2、β2和β*交互作用的影响显著，模型系数α1、β*、β2、σω2最佳组合为0.305 2、0.061 1、0.082 6、0.853。最后通过试验验证合理性，结果表明模型系数最佳组合能较好地提高模拟计算准确性。
魏列江１，２ ， 杨润雪１，２ ， 万思梦１，２ ，
展鹏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】某航空公司液冷系统中采用四叶片互相嵌入结构的紧凑型高速叶片泵，与传统叶片泵在叶片根部通入压力油不同，其通过叶片底部两两接触产生互推力来保证叶片与定子内壁可靠接触密封。根据叶片底部保持接触的结构特征，提出一种紧凑型高速叶片泵的定子曲线设计方法。分析边界条件，计算叶片底部接触中心运动轨迹的曲线方程，通过关系公式推导得到过渡曲线方程。应用该方法推导无硬冲和软冲的5次曲线方程，并与典型高次曲线（即典型3-4-5曲线）进行特性对比。结果表明：与典型高次方曲线相比，该5次曲线在端点处的加速度变化率没有突变，即方程次数均为5次时，该方法计算得到的曲线可有效降低端点处的激振，为叶片泵的结构设计提供一定参考。
张春辉１，２ ， 郭锐２ ， 赵静一２
１. 河北港口集团港口机械有限公司
２. 燕山大学机械工程学院
【摘要】针对取料机俯仰液压系统防爆阀频繁失效损坏带来的重大安全风险，对原系统防爆阀组的结构原理及存在的问题进行分析。通过分析防爆阀流量和阀芯开度变化对其性能的影响,得到合理的防爆阀阀口开度,在此基础上对原防爆阀组结构进行改进;采用CFD仿真软件对防爆阀进口并联单向阀以及各种流道参数下的防爆阀组进行仿真，得到最优的结构参数，从而使油液流动状态更加平稳。对比优化前后防爆阀组的现场应用,可知：优化后的防爆阀组在作业过程中可以有效降低防爆阀的压差，从而减少误动作，提高防爆阀的使用寿命，为同类产品的设计应用提供参考。
于洋， 王胜利， 方燚， 刘世成， 范文俊
合肥通用机械研究院有限公司， 高端压缩机及系统技术全国重点实验室
【摘要】针对往复式预加氢循环压缩机活塞杆的负载特性及疲劳性能，建立其在最大拉力/压力工况下活塞杆的负载模型。鉴于解析法在活塞杆疲劳失效中的局限性，提出数值模拟与经验公式相结合的活塞杆强度校核方法。以某大型往复压缩机活塞杆断裂失效为例，采用有限元法计算活塞体和活塞杆之间的预紧力及其变形量，精确求解活塞和活塞杆柔度系数，计算活塞在最大综合拉力/压力位置时活塞杆预紧失效杆段的静强度安全系数、拉压疲劳应力幅安全系数和最大应力安全系数，分析了活塞杆的疲劳失效原因并提出了优化改进方案。结果表明：通过有限元计算的活塞杆最大应力位置出现在断裂处，即加热盲孔的末端；适当降低活塞杆与活塞体之间预紧力时，活塞杆失效杆段的拉压疲劳应力幅安全系数与最大应力安全系数均有所提升，由初始的14.32和1.78提高到优化后的14.64和1.86。
陈坤， 李涵钊， 邓月
长江三峡通航管理局
【摘要】为了适应变负载工况对液压启闭机运行响应的快速性要求，在人字门启闭机液压系统仿真建模和计算分析的基础上，对船闸人字门开启过程和关闭过程中LBC型和CB型平衡阀应用试验情况进行分析，对比不同水位情况下2种型式平衡阀的运行压力曲线，探讨船闸人字门启闭机液压系统平衡阀的优化方案。试验结果表明：在开关门瞬间，受水流等外部负载的影响，人字门启闭机油缸两侧压力波动均较大；在低水位时，CB型平衡阀可以在较低背压下平稳运行，LBC型平衡阀压力波动较大；在高水位时，LBC型平衡阀在低背压下出现发散性压力波动，且压力波动的频率明显增大，CB型平衡阀在高水位低背压下能够平稳运行，压力波动较小；CB型平衡阀同步性能明显优于LBC型平衡阀，更适用于大水位变幅运行条件。
马皎皎１，２
１. 新疆工程学院信息工程学院
２. 澳门城市大学创新设计学院
【摘要】针对超高压小流量泵结构复杂、设计过程中机构部件易相互干涉的问题，对其进行虚拟装配及运动仿真，探究功能与制造成本最优组合的超高压小流量泵设计方法。对超高压小流量泵泵体的承压部件进行了强度计算、密封结构设计和机构运动分析，应用Pro/E软件对泵的偏心轮、阀芯、螺纹接头、填料压紧螺母、柱塞杆、高压透镜垫等零件进行了三维建模，完成了虚拟装配；应用Pro/E软件的Mechanism模块对泵的传动端进行了运动学仿真和运动学分析。试验结果表明：测得的位移、速度、加速度曲线与机构运动分析结果吻合，验证了装配和运动仿真结果的有效性。所提基于Pro/E的可视化虚拟装配和运动仿真的设计方法能够提前发现设计过程中可能会出现的问题，并在设计的初期将其影响降至最低，在类似超高压设备的设计中具有良好应用前景。
基于BP神经网络的工程机械液压系统自动故障诊断研究
曾行健１ ， 丁悦１ ， 汤清源２ ， 白龙１
１. 华中科技大学机械科学与工程学院
２. 中石油江汉机械研究所有限公司
【摘要】工程机械液压系统由于结构复杂而不可避免地出现故障，常规检测方法为人工检测，但检测过程费时费力。针对此问题，对工程机械液压系统进行建模及简化，并结合BP神经网络学习故障数据。在管路系统中安装压力和流量监测仪以跟踪数据，通过调整选定元件的参数来模拟故障情况，记录监测仪的数据并进行整理，采用主成分分析法进行信息抽取和降维，并作为神经网络的输入。同时，手动标注元器件的当前状态作为训练标签。对每个元件均构建了一个独立的神经网络模型，用于学习输入数据与标签之间的关系。结果显示：阀和泵的准确率分别达到98.61%和96.52%，表明模型的准确率较高,可实现工程机械液压模型的自动故障诊断。
复杂输电场景下大负载智能运送平台研究
王佑谦， 覃嵩伟， 宁坚， 双丰， 梁旭斌， 李少东
广西大学电气工程学院， 广西电力装备智能控制与运维重点实验室
【摘要】架空输电线路所处环境复杂，开展检修作业时需要人工携带维修工具攀爬杆塔进行高空作业，危险性大、效率低。现有的输电线路检修机器人虽一定程度上减少了人工，但无法携带大型作业设备和电力工人上下线，大负载上下线问题已成为制约机器人实用化的重要瓶颈。基于此，研制复杂输电场景下大负载智能运送平台。通过对平台进行机械系统设计、电气系统选型、控制系统集成，最终开发出复杂输电场景下大负载智能运送平台物理样机，并在搭建的模拟输电线路上进行实验。实验结果表明：该平台具备运送1 000 N大负载自主上下线、20°爬坡能力，满足电网的作业要求。
罗浩， 孙文磊， 常赛科， 路程， 王丽鑫， 王宏伟
新疆大学智能制造现代产业学院
【摘要】为了解决风力机叶片运行数据来源多样、类型复杂和多维多尺度的特征所带来的数据冗余、信息融合困难、监测过程不明朗等问题，基于风力机叶片数字孪生建模、信息融合、状态预警、三维沉浸式可视化表达，融合标识解析技术，构建风力机组数字孪生系统标识索引层，提出一种基于数字孪生和多源数据融合的风力机叶片运维方法;基于“7个层次-2种视角”的方法、深度学习算法引擎以及可信的虚实驱动模型，采用基于仿生树的风力机叶片数据模型对所提方法进行了建模，以实现数据与模型的映射关系准确表达、风力机叶片的状态监测、智能运维和管理、多源数据汇聚融合等功能。所提方法打破了传统运维过程中运维指标杂乱无章、要素信息汇聚融合困难、信息孤岛等阻碍，实现了风力机组对于运行数据知识信息密度的提升与转化。最后基于C#编程代码在Unity3D引擎搭建了风力机叶片数字孪生运维平台，实现了风力机叶片数字孪生模型的虚实联动，为风力机叶片的智能运维管理提供了一种可靠手段。
张莹莹， 步妮
青岛科技大学自动化与电子工程学院
【摘要】3-DOF微手作为一种典型的柔性微型执行器，具有体积小、质量轻、非线性特性显著的优点。为了准确描述3-DOF微手的动力学特性，提出一种基于Yeoh模型的力学建模方法，结合Yeoh模型的能量密度分布函数，对其位姿和应力-应变关系进行分析，分别得到3个人工肌肉末端位移和气压之间的关系，根据3-DOF微手受力情况得到压力和弯曲角度之间的关系。为了进一步证明理论模型的准确性，通过SolidWorks构建3-DOF微手模型，并采用Abaqus进行有限元分析，建立3-DOF微手在不同的气压、腔室作用下的仿真模型，并将仿真结果与理论计算结果进行对比。结果表明：在0~250 kPa内，仿真和计算结果的变化趋势保持一致，证明了所提模型的有效性和准确性，为进一步研究3-DOF微手的控制和抓取提供了基础。
张晓龙１ ， 钟珑昕１，２ ， 徐智浩２ ， 李堉明２ ， 李惟骞１ ， 张檠１
１. 昆明理工大学机电工程学院
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】为了实现多箱型货物的实时装箱，且最大化利用装载货物空间，提出一种考虑缓存区的在线启发式装箱算法。结合实际装箱过程中货物的尺寸约束、相交约束、装载顺序约束以及稳定性约束，提出一种名为残余空间的适应度指标来评估缓存区内货物以及位姿的适应值，以此寻求最优的在线装箱方案。为了验证算法的有效性，基于Unity3D搭建了仿真实验平台并进行实验。结果表明：该算法空间利用率平均达到64%左右，引入残余空间这一适应度指标使装箱的空间利用率提升了约10%。
王明１ ， 原浩１ ， 冯孜旋１ ， 樊双蛟１ ，
杨逸１ ， 杨远超２ ， 何贞３ ， 庞桂兵１
１. 大连工业大学机械工程与自动化学院
２. 中国计量科学研究院
３. 大连计量检测检验研究院有限公司
【摘要】为了提高指针式压力表读数的效率和精度，提出一种基于表盘细节要素的指针式压力表拟人视觉识别方法，模拟人的思维过程，从宏观定位到细节识别，再到计算和判断，实现表盘读数识别。对表盘细节要素包括表盘形态要素、色彩要素、局部刻度线要素等进行识别，利用二次识别技术精准定位表盘圆心，基于直线黑色像素数量的表盘要素提取算法检测指针和提取刻度线，最后根据指针相邻刻度线对应的读数和指针与相邻刻度线的偏转角度识别表盘图像示数。实验结果表明：所提方法平均相对误差为0.109%，单张图像的平均计算时间为11.47 ms，相比目前常用零位角度法均有改善，证明了该方法准确度高、速度快，是解决指针式压力表高精度和快速视觉识别的一种有效手段。
周山旭１ ， 杨蕾２ ， 应江虹１
１. 贵州交通职业大学机械电子工程系
２. 贵州大学机械工程学院
【摘要】目前机液式负载敏感液压系统存在响应速度慢、效率低等问题。针对山地收割机设计一种电控负载敏感系统，该系统用液压技术与电子信息技术取代传统液压负载敏感系统，以提高系统的响应速度、控制精度与稳定性。为验证所设计系统的可行性，采用AMESim对其进行仿真试验。结果表明：所设计系统执行机构需要的流量仅取决于对应多路阀的开口大小，而与负载无关；同时，当系统出现流量饱和工况时，液压泵的排量会根据各个执行机构对应多路阀的开口等比例分配流量，使山地收割机可以实现单泵多执行机构的复合运动。所设计的电控负载敏感系统能够替代传统的负载敏感系统，为电控负载敏感提供了理论依据。
曹美忠， 畅兴刚
太原重工股份有限公司技术中心
【摘要】由于机械调整孔型的旋扩机顶杆小车机构的组成特点，采用该旋扩机进行轧制时不能在线调整孔型，从而导致孔型值变化大。针对此问题，设计一种液压在线动态调整轧制孔型的顶杆小车，并根据其结构设计了一种电液伺服控制系统，以补偿由于顶头和轧辊的温度变化导致的轧制孔型参数改变，从而提高钢管的壁厚精度。介绍了该电液伺服控制系统的组成及原理，并利用ITI-SimulationX软件进行建模仿真，对该系统的控制性能进行了仿真分析。结果表明：该设计可以满足轧制孔型在线动态调整的要求。通过轧制后的荒管实测数据验证了该电液伺服控制系统的可靠性。
宋艳斌１ ， 赵仁亮２
１. 神东煤炭分公司高端设备研发中心
２. 无锡威顺煤矿机械有限公司
【摘要】矿井提升机在井工煤矿生产中承担矿物、设备及人员的运输任务，普遍采用液压泵站集中供能，通过控制阀分配油液的液压系统进行减速制动。随着提升深度、速度和载荷的不断增加，提升机紧急制动时的冲击和振动逐渐加剧，容易出现主轴磨损、钢丝打滑甚至钢丝断裂等安全事故。针对此问题，采用恒减速制动系统来减缓紧急制动时的冲击振动，提出一种采用液压泵站恒压驱动、三通比例减压阀分配动力的恒减速制动系统，建立基于SimulationX的多学科联合仿真模型，对处于不同的速度、减速度和负载等工况下的制动系统进行了仿真，获得了提升机滚筒的转速特性。结果表明：采用所提系统后，提升机制动过程转速波动小，运行比较平稳；在不同运行工况下，达到恒减速制动运行状态的时间为2.48~4.6 s。
王建成１ ， 辛道银１ ， 向小强２ ， 姬盛飞３
１. 江苏信息职业技术学院智能工程学院
２. 无锡职业技术学院机械工程学院
３. 中国矿业大学机电工程学院
【摘要】针对起重机作业过程中存在的变幅下落作业效率低的问题，提出动力＋重力下落的方式来优化变幅下落的时间。基于AMESim搭建变幅系统仿真模型，通过仿真模型分析变幅下落的过程；通过动力＋重力下落的方式对变幅下落时间进行仿真分析，得到变幅系统在不同角度下下落速度的变化规律；最后，比较不同方式下变幅下落的时间，并通过某型号的起重机验证了所提方法的有效性。结果表明：与重力下落方式相比，所提方式在变幅角度60°~80°内，仿真和实验下落时间分别缩短了16、12.9 s，验证了该方法的有效性。文中所提方法在保证操控性能的同时可以有效提高起重机变幅下落的效率。
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《机床与液压》杂志
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