《机床与液压》2025年第13期导读展会快讯

目次与摘要

2025-13

工业母机

工业母机正向设计技术研究进展

陈传海^１，２，宋晋奇^１，２，刘志峰^１，２，

郭劲言^１，２，赵永胜^３，刘洪强^４，王军见^４

１.吉林大学，数控装备可靠性教育部重点实验室

２.吉林大学重庆研究院

３.北京工业大学机械与能源工程学院

４.通用技术集团机床工程研究院有限公司

【摘要】工业母机作为现代制造业的核心装备，其发展水平直接决定国家制造业的整体竞争力。长期以来，我国高端机床装备的研发主要采用跟随仿制策略，导致所研制产品在功能和性能上不及仿制对象，因此同期国产机床装备远落后于国际先进产品。为满足机床装备向高端化、自主化发展的迫切需求，亟须开展机床正向设计技术研究，系统性地指导机床的结构优化与创新，突破传统设计方法中“试错迭代”的局限，实现机床性能设计的自主可控。从工业母机运动链设计、静动刚度设计、热平衡设计、机电耦合设计和几何精度设计等方面，综述有关工业母机正向设计技术的国内外研究现状，分析指出正向设计技术存在的不足，并展望工业母机正向设计技术的发展动态。

光学元件高效超精密磨抛加工装备研究进展

彭云峰^１，贺湘波^１，吴东旭^２，黄林斌^１，

黄沛知^１，石坚^３，李保震^２，

庄朝锋^３，

李俊杰^３，余亚滨^３

１. 厦门大学航空航天学院

２. 通用技术集团机床工程研究院有限公司

３. 厦门毫末智能制造有限公司

【摘要】在大型光学工程的牵引和驱动下，国内外在光学元件超精密加工领域取得了重大进展，现已能加工出高精度、低损伤的光学元件。而高精度和高稳定性的超精密机床是获得高性能光学元件的关键装备保障。与国外相比，我国的超精密机床装备水平仍存在较大差距，并且西方国家对我国实施严格封锁和禁运，这已成为制约我国高性能光学元件大批量制造的重要因素。聚焦“高效磨削＋确定性抛光”这一主流技术路线，系统总结国内外在光学磨床和气囊抛光两大核心装备的研究进展、技术突破及其产业化应用情况。重点分析实现高精度、高稳定性加工所依赖的关键单元技术。结果表明：我国在高端超精密光学磨床的产业化应用方面仍缺乏配套的关键单元部件。因此，加速国产关键单元技术的突破及整机集成，是实现我国光学元件超精密加工装备自主化与高端化的必由之路。未来，光学元件超精密加工装备将朝着多工序复合化和智能化等方向发展。

矩形石墨多孔质止推气浮轴承静态特性分析

郭俊彪^１，２，张康^１，２，

荣佑民^１，２，黄禹^１，２

１. 华中科技大学机械科学与工程学院

２. 华中科技大学制造装备数字化国家工程研究中心

【摘要】为探究石墨多孔质气浮轴承的承载特性，采用ANSYS Fluent仿真软件，建立多孔质气浮垫-气膜承载模型，进行网格划分、边界条件设置，并基于Simple算法分析不同参数条件下石墨多孔质的承载特性，又通过自研多孔质气浮导轨实验台，验证仿真结果的可靠性。结果表明：在其余条件一致的前提下，供气压力从0.4 MPa增大到0.7 MPa，承载力提升约60 N，承载刚度增加约0.6 N/μm；多孔质气浮垫厚度从3 mm增大到6 mm，承载力下降约30 N，承载刚度提高约1.35 N/μm；平均气膜厚度从8 μm增大到16 μm，承载力下降约48 N，承载刚度先增大后减小，气膜厚度从9 μm到10 μm，刚度提升了65%，峰值出现在平均气膜厚度为10 μm处且最大值为3.195 N/μm，气膜厚度从10 μm到12 μm，承载刚度下降了40%，之后刚度随气膜厚度变化趋于平缓。综合分析，选择气浮垫厚度为3 mm的多孔质气浮轴承，供气压力0.4 MPa，平均气膜厚度控制在10 μm，此时气浮轴承具有较好的静态特性，可以作为气浮导轨的支撑单元，用于测量仪导轨以及红外透镜、封装模具制造等领域。

数控机床精度保持性多指标综合评价方法

初红艳^１，２，李宁^１，２，李迎^１，２，

陈文涛^１，２，赵永胜^１，２

１. 北京工业大学机械与能源工程学院；

２. 先进制造技术北京市重点实验室

【摘要】精度保持性是制约国产数控机床走向高端的关键环节，精度保持性定量评价是数控机床综合性能提升的重要部分。针对现有评价方法不足，考虑机床精度指标在时间维度上的动态演变过程，提出一种数控机床精度保持性综合评价方法。采用精度寿命、精度保持度、精度退化速率、精度波动度4个评价指标构建精度保持性多指标评价体系，基于层次分析法确定各评价指标初始权重，利用熵权法对初始权重进行修正，最终由组合赋权法得到各指标的综合权重，并结合评价指标数据计算精度保持性综合评价指数。通过一组算例数据对精度保持性综合评价方法有效性进行验证。在此基础上，对某型立式加工中心精度指标进行长期监测，按照所提方法计算关键精度指标的精度保持性综合评价指数，对比得出精度保持性水平高低并进行分析。结果表明：该方法利用4个指标对机床精度保持性进行评价，更加全面反映精度退化过程，实例分析某机床 X 向直线轴的 Y 向精度保持性高于 Z 向，与实际情况一致。

面向数控加工仿真的数控指令统一解析及匹配方法

梁彬，丁国富，魏俊，李瑞，江磊

西南交通大学机械工程学院

【摘要】数控指令解析作为数控加工仿真过程的关键步骤之一，直接影响数控加工仿真系统的兼容性、准确性、灵活性等性能指标。由于数控指令种类繁多、格式互异，常见的解析方法难以保证对变化参数、数学运算以及逻辑运算的准确解析，同时也难以将数控指令匹配到仿真宏指令。为此，提出数控指令统一解析及匹配方法。首先，基于数控指令特性，建立可拓展的词法、功能、语法及匹配规则；然后，通过将规则作用于解析过程的方式，设计可拓展的指令和参数解析算法，并实现了对包含数学和逻辑运算的数控指令解析；再基于匹配规则将解析后所形成的指令集和参数集匹配到仿真宏指令，形成可执行的仿真宏指令流。最后，在VC++平台上开发数控指令解析模块，通过加工仿真验证了该方法的有效性和兼容性。

长期服役的复材螺纹连接松动特性及其表征方法研究

李迎^１，李赫^１，郭晋飞^２，

王月珍^３，张月泽^１，刘莉^１

１. 北京工业大学，先进制造技术北京市重点实验室

２. 新乡学院机电工程学院

３. 北华航天工业学院文理学院

【摘要】螺纹连接预紧力的长期保持可保证飞行器的服役性能并减小油气泄漏的风险。然而，复材螺纹连接的预紧力受材料蠕变的影响，不可避免地发生预紧力松弛现象。以碳纤维增强环氧树脂复合材料和钛合金普通螺纹紧固件组成的连接结构为研究对象，引入Maxwell和Kelvin串联结构，建立复材蠕变-预紧力松弛理论模型。其中，Maxwell结构由弹性元件和阻尼元件串联构成，Kelvin结构由弹性元件和阻尼元件并联组合。搭建试验系统验证理论模型的有效性，结果表明两者最大相对误差为4.35%。考虑到螺纹预紧力松弛工程化应用的高成本性和难实现性，提出一种利用动态性能退化表征螺纹连接松动的新思路。通过预紧力松弛、接触刚度计算与赋能，以及进行螺纹连接模态仿真与拟合，建立动态性能退化模型。

基于数字孪生技术的复合磨削中心运动监测

饶彦博^１，２，李静^１，２，

沈南燕^１，２，王天宇^１，２

１. 上海大学机电工程与自动化学院

２. 上海市智能制造及机器人重点实验室

【摘要】复合磨削中心具有多样化的加工路线，其复杂的结构组成和磨削运动过程对安全、高效的磨削加工提出了挑战。针对复合磨削中心内部复杂运动状态监控的难题，基于数字孪生技术研究复合磨削中心的三维可视化运动仿真监测。构建一个由物理层、数据层、模型层、应用层组成的复合磨削中心数字孪生架构，分析复合磨削中心的运动形式，建立其运动学模型。构建复合磨削中心典型加工特征的工件材料去除模型，通过砂轮与工件的接触检测，实时改变工件形状，在虚拟环境中实现对工件的材料去除，进而实现加工过程中的实时状态监控。重点围绕磨削运动实时监测需求，基于Unity3D开发引擎与包含模型层、表示层和逻辑层的MVC开发框架，设计并开发了数字孪生系统的主要功能模块及相应的人机界面。最后将系统部署在H377型复合磨削中心上，通过实际应用测试，验证了系统功能的有效性和系统运行的稳定性。

数控机床主轴CAE数字孪生代理模型研究

卢宥嘉^１，尹志宏^１，李再参^２，

南朋涛^２，朱升硕^２，山伟杰^３

１. 昆明理工大学机电工程学院

２. 中国机械总院集团云南分院有限公司

３. 大连理工大学力学与航空航天学院

【摘要】为保证数控机床数字孪生虚实模型的高保真性和实时性，以数控机床主轴系统为对象，提出一种建模策略，即基于数据驱动的泰勒网络模型，用泰勒网络代替神经网络模型，降低样本需求。同时为了提高样本利用效率，将动力学演化样本生成方法引入代理模型优化设计，采用拉丁超立方抽样得到初始样本点集，再基于动力学演化计算生成均匀性更佳的样本点集，并结合泰勒网络构建出各自的机床主轴系统代理模型。通过与CAE仿真结果进行对比获得各自的平均误差，作为所构建的主轴系统代理模型精度的衡量标准。结果表明：借助泰勒网络模型的映射能力，成功地将主轴荷载与响应的高维、强非线性函数关系表示出来，所构建的代理模型平均误差均小于10%，且平均误差小于1%占比均高于85%；模型预测计算方面，单点预测耗时均小于10 ms，批量（100点）预测耗时最大为0.21 s，能够满足实时性需求。因此，将动力学演化点集应用在数控机床主轴系统代理模型构建中，能够建立实时性强且精度高的代理模型，在各误差范围内所构建的代理模型占比均明显优于未演化点集所构建的代理模型，适用于构建数控机床数字孪生高效准确的CAE代理模型。

基于响应面法的大型折弯机结构分析与优化

陈奚豪^１，龚俊杰^１，陈扬东^２，

王金荣^２，韦源源^１，郝文峰^１

１. 扬州大学机械工程学院

２. 江苏亚威机床股份有限公司

【摘要】为研究12 MN大型折弯机结构的强度和刚度，在SolidWorks中建立折弯机三维模型，通过ANSYS Workbench对其进行静力学分析。为验证有限元模型的准确性，采用电阻应变技术和激光位移传感器对折弯机进行测试试验。选取喉口加强筋的6个关键尺寸参数作为设计变量，以质量最小化为目标，对大型折弯机的墙板喉口结构尺寸进行参数化。采用中心组合设计生成45组样本点，构建Kriging响应面模型，通过局部灵敏度分析确定参数影响规律，并利用响应面分析法对折弯机墙板喉口大应力区域进行优化。结果表明：有限元模型与测试数据总体误差在11.27%以内；与优化前相比，折弯机墙板喉口最大应力由264.01 MPa减小至161.14 MPa，最大变形基本保持不变，墙板质量减少1 769 kg，减少了5.18%，保证了折弯机足够的强度和刚度，同时完成了结构的轻量化。

基于多模态特征融合的并行双通道轴承故障诊断

曹月，王衍学，姚家驰，王祎颜

北京建筑大学机电与车辆工程学院

【摘要】针对单一通道解释数据存在不全面性、难以达到较高的诊断准确率且在实际生产中旋转机械轴承故障信号微弱易被噪声淹没的问题，提出一种利用图像和时序信号分别进行特征提取、融合分类的并行双通道电机轴承故障分类方法。采用格拉姆角场将时序信号转化为二维图像，随后将一维信号和二维图像同时输入到并行双通道模型中。第一个通道采用卷积神经网络提取空间信息；第二个通道采用门控循环单元挖掘振动信号中的时序特征。最后，将两个通道提取的时空特征融合并引入多头自注意力机制进行训练。基于公开和实测数据集的实验结果表明：该诊断方法在多种工况下对故障类型的诊断平均准确率高达98.13%；与单通道模型相比具有更高的准确率和鲁棒性。

考虑间隙冲击的六连杆伺服压力机建模及动力学响应特性研究

孙万^１，王兆坤^１，汪子康^１，

袁浩^１，江秀花^２，张忠强^１

１. 江苏大学机械工程学院

２. 江苏兴锻智能装备科技有限公司

【摘要】针对伺服压力机肘杆机构运转中因旋转副间隙引发的周期性冲击问题，建立非线性时变六连杆系统动力学模型，系统研究间隙大小、驱动转速对系统动态特性及可靠性的影响规律，并揭示六连杆运动副间隙由于运动副元素分离导致的振动冲击机制。基于Lankarani-Nikravesh接触模型，得到运动副间隙碰撞力，并结合第一类拉格朗日方程构建含间隙的六连杆压力机动力学控制方程组。对该模型的变步长Runge-Kutta法积分迭代求解结果表明：运动副间隙大小对接触力波动较为敏感，其冲击力幅值随关节间隙和驱动转速增大而大幅增加，尤其是当旋转副间隙值超过0.5 mm、驱动转速大于90 r/min时，引起较大冲击力（峰值大于6 kN），同时冲击波动力大于120 kN，系统稳定性急剧恶化，导致机构运行可靠性明显降低。研究结果表明，较小的运动副间隙及合理的驱动转速对消除压力机冲击振动起到关键作用。

微型气动涡轮主轴综合性能实验研究

王晴^１，高翔^１，金杰^１，章聪^１，

冯娟^１，王鹏峰^２，陈源^１，李运堂^１

１. 计量大学机电工程学院

２. 中国计量大学现代科技学院

【摘要】针对目前对主轴性能的检测大都是单一性能检测，开展微型气动涡轮主轴综合实验，以准确分析其性能。采用高精度传感器同时测量主轴转速、振动加速度、径向跳动和温度，研究主轴在启动、稳定运行和停止阶段性能参数变化规律及其耦合关系。结果表明：启动阶段，转速增加，径向跳动增大，前端温差先降低后趋于平稳，最大下降0.35 ℃，后端温差先降低后逐渐上升，最大下降0.15 ℃；稳定运行阶段，主轴最高转速达到1.105 023×10⁵r/min，主轴转速、振动加速度和温度变化趋势一致，径向跳动减小；停止阶段，主轴转速迅速下降，内部流场失去平衡使主轴出现剧烈振动，径向出现不稳定跳动，前后端温度上升，为微型气动涡轮主轴性能和结构参数间相互关系的研究提供实验验证方法。

卧式加工中心主轴用组合式磁流体密封热特性分析

颜招强^１，梁肖^２，朱维兵^３，

王凤麟^３，王和顺^３

^{１. 自贡兆强密封制品实业有限公司}

^{２. 山东华宇工学院机械工程学院}

^{３. 西华大学机械工程学院}

【摘要】温升过高会严重影响磁流体密封性能、主轴稳定性及机床加工精度。以卧式加工中心主轴用组合式磁流体密封装置为研究对象，探究磁流体、前端轴承摩擦热对密封装置温度场的影响，利用有限元分析方法研究整体装置温度分布规律，确定冷却水流量范围以实现高效、节能降温。结果表明：高转速下，磁流体黏性发热和轴承摩擦热对温度场影响大，最高温度随密封间隙减小而增大，通入冷却水后降温效果显著。综合考虑冷却水温度和流量及密封间隙，在0.1 mm密封间隙下，冷却水温度为18~22 ℃时，流量需控制在0.5~4 L/min；在0.2 mm密封间隙下，冷却水温度为18~22 ℃时，流量需控制在0.5~3 L/min，可以实现有效且快速降温。

基于国产高端数控机床的直升机结构件数字化柔性生产线构建

徐志鹏，汪广平，宋亚丽，惠稳棉，侯小林

昌河飞机工业（集团）有限责任公司

【摘要】高端数控机床被誉为制造领域的“工作母机”，是我国制造业发展的重要方向。针对直升机结构零件多品种、小批量、精度要求高和结构复杂等特点，基于国产高端数控设备，构建直升机结构件数字化柔性生产线。通过生产线布局自主设计、工艺优化以及系统自主开发等方式，建设的数字化柔性生产线含生产线智能管控系统和调度管控系统、物流系统、仓储及智能制造执行等系统，支持1 000余种零件柔性加工，产品一次合格率达100%。经过3年多的应用，生产线运行稳定，设备利用率达到85%以上，产品平均制造周期缩短60%以上，生产效率提高38.7%。实现了直升机结构件多品种小批量数字化柔性制造，大幅提升航空零件制造水平，并为国产数控机床提供应用验证环境，对发展航空装备、支撑国产高端数控机床的研发具有重要意义。

智能制造与控制技术

面向液压缸驱动回转关节的负载口独立双阀芯电液系统运动控制

王锦涛^１，张心颖^１，吕立彤^１，２，

张连朋^１，王瑞晨^１，陈正^２

１. 石家庄铁道大学机械工程学院

２. 浙江大学，流体动力基础件与机电系统全国重点实验室

【摘要】针对主流模式切换方法存在的切换频繁和压力波动等问题，以负载口独立双阀芯控制的液压缸驱动回转关节为研究对象，提出一种基于自适应鲁棒控制的非模式切换控制方法。该方法根据轨迹跟踪目标，计算出理想的回转关节驱动力，并对回转关节有杆腔进行压力规划和控制，将其压力保持在满足理想驱动力条件下的最小压力。同时，对回转关节无杆腔进行运动轨迹跟踪控制，从而避免模式切换方法在压力控制和运动控制目标之间的频繁切换。最后，在液压机械臂的回转关节上开展运动控制对比实验。结果显示：相较于传统模式切换方法，文中提出的控制方法能够有效降低容腔压力波动，使运动过程更加平稳，同时提升了跟踪精度。

变区间最优带遗忘因子迭代学习控制算法

戴宝林^１，罗雨霜^１，厚亚飞^２

１. 兰州理工大学机电工程学院

２. 西安交通大学继续教育学院

【摘要】针对传统时变遗忘因子迭代学习控制(ILCFF)算法中遗忘因子需依靠经验确定且缺乏取值依据等问题，提出一种基于最优控制增益与可变修正区间的最优ILCFF算法。该算法在已有最优ILCFF算法基础上，引入矩阵范数构建涵盖迭代轴和时间轴的遗忘因子二维修正区间，通过在该区间单独设置遗忘因子值，实现局部干扰抑制。该算法突破了传统时变遗忘因子必须在多次迭代后趋近于1的设计思路，理论推导证明了算法收敛性，并给出了算法收敛条件。同时，证明了系统输出跟踪误差趋于稳定后，局部增大遗忘因子可以进一步减小系统输出跟踪误差。该算法结构简单，计算量小，在保证系统收敛速度的同时进一步减小了系统输出跟踪误差，抑制系统干扰效果较好。最后，通过仿真验证了算法的有效性。

基于自适应神经网络的进气压力自抗扰控制

白月^１，白克强^１，２，李燕清^１，蒋林^１

１. 西南科技大学信息与控制工程学院

２. 数字化学习技术集成与应用教育部工程研究中心

【摘要】为了实现飞行环境进气系统在过渡态试验时压力的精确控制，减小发动机内部强气流干扰和外部随机噪声干扰的影响，提出一种基于自适应径向基函数神经网络的自抗扰控制方法（RBFNN-ADRC）。通过控制电液伺服系统产生的位置信号，实现进气阀门开度的有效控制。利用现代控制理论建立扩张状态观测器，引入自适应RBFNN对扩张状态观测器进行优化，实现对进气压力控制模型的不确定部分和外部环境扰动的自适应估计。同时，通过对总扰动的线性补偿，提升控制性能。构建基于RBFNN-ADRC控制器的进气压力控制系统进行仿真验证，对比RBFNN-ADRC和目前采用的线性自抗扰控制ADRC的试验效果。结果表明：采用RBFNN-ADRC控制时，发动机过渡态试验中控制进气环境压力时超调量和平均稳态误差均有所降低，表明RBFNN-ADRC的抗干扰性、鲁棒性和跟踪精度均优于传统ADRC控制方法。

基于图像处理的核电高强钢筋连接套筒内螺纹螺距快速测量方法

牛虎利，李泉金，杨佳俊，张嘉钰

河北科技大学机械工程学院

【摘要】针对传统测量方法进行核电高强钢筋连接套筒内螺纹螺距测量时存在的效率低和易损坏工件等问题，提出一种基于改进SIFT算法的内螺纹螺距图像测量方法。利用高精度图像采集设备获取内螺纹图像，并对图像进行去噪处理，以提升图像细节。通过形态学处理提取齿顶和齿根骨架中心线，并采用改进的SIFT算法进行两幅骨架中心线纵坐标匹配。最后，测量这两幅骨架中心线在纵坐标上的距离得到螺距。结果表明：相较于传统测量方法，基于图像处理的测量方法测得的螺距相对误差均在3%以内，测量精度满足核电建设检测要求，为提高核电建设中钢筋连接的安全性和稳定性提供了有力支持。

液压基础件

基于多场耦合的超高压柱塞泵变形分析

朱猛，李国庆，冯战豪，彭嘉澍，余祖耀

华中科技大学船舶与海洋工程学院

【摘要】深海环境下的超高压和低温工况对柱塞泵柱塞副变形具有显著影响，严重时可能导致柱塞卡滞或泄漏量增加。为模拟深海环境下某型柱塞泵的工作状态，分析其柱塞副变形特征，利用ANSYS Workbench仿真软件搭建该柱塞泵的流-固-热耦合仿真模型。同时，通过编写用户自定义函数指定柱塞和缸体的运动形式，对其进行多场耦合瞬态有限元变形分析。结果表明：该柱塞泵在设计工况下的最大等效应力为571.38 MPa，出现在高压区柱塞腔侧壁面；在运行过程中，泵内油液温度逐渐升高，配流副油膜由于受到巨大压力变化和摩擦作用，在高压区侧最高温度可达170 ℃；在多场耦合作用下，除柱塞副1和7外，其余柱塞副的最小间隙值均小于初始配合间隙10 μm，其中柱塞副4的间隙值最小，仅为3.2 μm，柱塞有卡滞风险。

起落架放下阶段油气式缓冲器流动特性研究

盖展^１，张昌明^{１，２，３}，

刘存胜^１，曹轩^１，郭庆泰^１

１. 陕西理工大学机械工程学院

２. 起落架及飞机结构件加工检测陕西省高校工程研究中心

３. 陕西省 “四主体一联合” 飞机起落架先进制造及航空零组件性能测试校企联合研究中心

【摘要】在设计可收放式飞机起落架油气式缓冲器时，应将满足放下阶段缓冲器内部的气液流动特性作为设计标准之一。以某型无人机起落架油气式缓冲器为研究对象，基于VOF两相流模型和动网格技术，构建缓冲器1/2仿真模型。采用单因素试验法，研究阻尼孔孔径、充油量和旋转速度对气液流动特性的影响。结果表明：起落架放下阶段缓冲器阻尼孔孔径对缓冲器油液充填时间影响最大，当充油量和旋转速度不变时，阻尼孔孔径越小，阻尼孔处流量越小，所需油液充填时间越长；当阻尼孔孔径为6 mm时，油液充填时间为115.94 s，符合规定的2 min以内完成气液交换的标准；缓冲器充油量对油液瞬时流量基本没有影响；当只改变起落架放下阶段的旋转速度时，一定范围内，起落架放下的速度越慢，总的油液充填时间越短。因此，对于该型号飞机，在缓冲器要求637 mL充油量情况下，起落架缓冲器的阻尼孔孔径不应小于6 mm。在设计缓冲器阻尼孔时，应综合考虑缓冲器的缓冲性能和气液充填特性。

潜油电泵机组常规感应电机运行特性分析

曹砚锋^１，２，刘新福^３，于继飞^１，２，

欧阳铁兵^１，２，周伟^１，２，刘春花^４，刘学森^３

１. 海洋油气高效开发全国重点实验室

２. 中海油研究总院有限责任公司

３. 青岛理工大学，工业流体节能与污染控制教育部重点实验室

４. 中国石油大学（华东）机电工程学院

【摘要】以电潜螺杆泵举升系统及其机组配套感应电机为研究对象，建立潜油常规感应电机驱动螺杆泵功率和实际扭矩的数学模型。通过数值求解和实例计算，揭示电潜泵机组不同型号螺杆泵的理论扭矩和摩擦扭矩耦合后的实际运行扭矩的瞬时变化规律。通过求解潜油感应电机的输出功率和输入功率，探究宽幅调速不同负载率下常规感应电机效率的瞬时变化规律。此外，通过求解电潜泵机组各设备功率损耗和举升系统效率，分析常规感应电机举升系统各部分能耗占比情况。结果表明：额定泵压大的螺杆泵实际运行扭矩大于额定泵压小的；感应电机运行效率随负载率增大呈现先上升后显著下降的趋势，当负载率为45%~65%时，电机效率达到最大；常规感应电机驱动电潜泵井举升系统的主要耗能部件为感应电机和螺杆泵，二者总能耗占比约为85%，而变压器、控制柜等损耗功率相对较小。

基于数据增强的轴向柱塞泵故障诊断

钟金豹，孟祥一，范浩熙，王永鹏，冯相龙，张剑

内蒙古科技大学机械工程学院

【摘要】针对轴向柱塞泵故障诊断中因故障样本稀缺及数据分布不均衡导致的模型泛化能力不足的问题，提出一种基于Wasserstein生成对抗网络（WGAN-GP）进行数据增强的方法，以解决轴向柱塞泵故障数据提取难的问题。通过AMESim软件模拟不同轴向柱塞泵故障状态，并采集相应的流量信号和压力信号。利用高斯噪声和WGAN-GP对采集的数据进行增强，以提高样本数据的数量和质量。提取时域、频域和小波包能量特征作为初始特征参数，并将其输入长短期记忆网络（LSTM）进行故障模式识别和分类。结果表明:该方法在故障样本较少的情况下，能有效提高故障诊断的准确率和模型的泛化能力；对流量信号进行故障诊断时，数据增强前的最高识别准确率为86.84%，应用WGAN-GP算法对训练集数据进行数据增强后的识别准确率最高达98.72%；对压力信号进行故障诊断时，数据增强前的识别最高准确率为88.89%，应用WGAN-GP算法对训练集数据进行数据增强后的识别准确率最高达95.65%。数据增强算法对于提高故障诊断模型的识别准确率具有重大意义。

升降机平衡阀的改进设计及性能分析

周天悦，郭哲锋，梁莉，梁军

洛阳理工学院智能制造学院

【摘要】在某些工况下，配备平衡阀的升降机在下降初期会产生不稳定现象。分析常规平衡阀结构及升降机液压系统，发现实际工作中升降机在下降瞬间液压系统存在换向滞后，使得平衡阀在开启过程中静态工作点发生突变，导致平衡阀在开启及升降机下降初期产生振动和噪声，进而导致工作状态的不稳定以及设备零部件的损坏。为了解决这一问题，通过分析平衡阀与液压缸的组合性能，以及平衡阀开启和液压缸下降的静态临界工作点，研究换向滞后对平衡阀系统的作用因素。基于此，对平衡阀进行改进设计，设置了反馈活塞以及主阀芯和反馈活塞的单向阻尼机构。利用AMESim仿真软件对改进前后的平衡阀进行建模与分析。研究结果表明：改进后的平衡阀增加了平衡阀开口增大时的动态阻尼，在静态和动态两方面限制了因换向滞后而导致的平衡阀开口过度增大，从而降低了液压缸下降初期振动频率和振幅，缓解了换向滞后对系统的影响。

高压射流管伺服阀前置级优化技术

王思民，云霞，金瑶兰，丁建军，张杨杨

上海衡拓液压控制技术有限公司

【摘要】为适应航空液压系统高压化发展趋势，提升伺服阀功率密度与功重比，针对35 MPa高压射流管伺服阀前置级开展系统性优化设计。基于流体力学理论建立射流管前置级数学模型，分析前置级特性。通过解析计算与Fluent流场仿真相结合的方法，提出采用微型节流孔实现前置级降压、优化接受器孔角度配置以及精确匹配喷嘴与接受器间距等前置级优化技术。最后，对加工优化后的伺服阀进行试验验证。结果表明：前置级降压处理可有效降低压力对力矩马达的冲击，提高伺服阀的工作稳定性；接受器孔角度过大会导致其相同频率下功率密度谱振幅增大，造成前置级流场波动；喷嘴与接受器间距为0.15~0.2 mm时，其压力曲线突跳较为缓和，压力损失较小，伺服阀性能最优。

系统与应用

某重型数控镗铣床主轴进给传动子系统小样本故障数据下的可靠性评估

陈红霞^１，２，王凡^１，２，王纪华^１，２，

任杰^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】针对某重型数控镗铣床主轴进给传动子系统小样本故障数据下的可靠性评估问题，采用同类型机床故障数据，作为贝叶斯分析中的先验数据，结合实际收集到的进给传动子系统小样本故障数据，应用 Bootstrap-Bayes方法，进行Bootstrap再抽样，得到分布函数参数的置信区间，以此作为贝叶斯方法的先验信息。在此基础上，利用k-means聚类分析方法对Bootstrap法扩充后的数据进行聚合筛选，改进后尺度参数置信区间和形状参数置信区间的长度大幅缩短。之后利用WINBUGS软件进行后验求解，得出进给传动子系统的平均故障间隔时间(MTBF)，其结果更加接近实际MTBF，有效提高了可靠性评估结果的精度。

五轴超精密车床多轴耦合振动特性分析

姜志伟^１，２，段方^２，徐康^１，２，刘禹^１

１. 江南大学机械工程学院

２. 中国工程物理研究院机械制造工艺研究所

【摘要】深入分析五轴超精密车床多轴耦合振动特性，能提高机床的加工精度并对机床的抗耦合设计提供参考。针对某研究所自研的五轴车床的主轴-进给系统 (SFS)展开研究。通过对主轴的五自由度动力学模型建模与求解，发现不平衡量与切削力对主轴的振动均有影响，但影响的方式不同。开展主轴振动测试实验验证仿真结果，仿真和实验获得X向振动最大振幅误差为12.3%，均方根误差为1.3%；Y向最大振幅误差为12.3%，均方根误差16.6%。借助有限元分析获得主轴机械振动激励下的SFS响应，仿真结果表明：主轴振动传递到SFS的瞬间，直线方向X轴与Y轴均会产生短暂剧烈的耦合振动，振动会随着时间逐渐衰减并趋于稳定状态，但稳定状态的振幅大于最初静止情况。最后对五轴机床开展多轴耦合动态实验，实验结果与仿真结果吻合。得到结论：对于超精密机床而言，主轴的机械振动影响下的SFS直线轴耦合响应比较明显，会降低直线轴的运动精度，因此在设计和调试阶段均应该设法提高机床直线轴运动敏感方向的抗耦合能力。

基于离散元法的挖掘机燃油效率预测模型

丁保安^１，２，潘浩然^１，２，程市^１，２，

田月^１，２，王峰^１，２，陈岩^１，２

１. 内燃机与动力系统全国重点实验室

２. 潍柴动力股份有限公司

【摘要】为了优化挖掘机的燃油效率，研究挖掘机作业物料的特性，基于离散元法建立挖机负载模型，并进一步搭建挖机整车性能仿真平台。针对实际作业条件，分析发动机转速、掉速系数和设定功率等控制参数对挖掘机作业工作效率、小时油耗以及燃油效率的影响。基于建立的仿真模型，通过响应面分析法，建立以燃油效率为预测目标的数学模型，并得到一组最优参数组合。最后，为验证燃油效率预测模型的准确性，对最优参数进行仿真与实测验证。结果表明：联合仿真得到的效率、油耗及燃油效率与实际的趋势误差在2%以内，证实联合仿真分析方法适用于挖掘机的挖掘作业性能分析；燃油效率实测与仿真结果误差为13.9%，预测与仿真结果误差为1.9%，表明该预测模型适用于挖机控制参数对燃油效率的预测。

汽轮发电机氢侧回油控制箱浮球阀自动检测装置的设计

申晟^１，陈竹礼^１，戴怀玉^１，梁卓来^２

１. 广州宝力特液压技术有限公司

２. 欧冶工业品股份有限公司

【摘要】氢侧回油控制箱是汽轮发电机双环流式密封油系统的重要设备之一，其液位控制主要由浮球阀的启闭实现。目前浮球阀的检测主要依赖人工来完成，不仅检测步骤繁琐，而且劳动强度高。根据汽轮发电机氢侧回油控制箱浮球阀的人工检测步骤设计出能够自动向氢侧回油控制箱充液充气和精确标定浮球阀启闭液位的自动检测装置。主要通过PLC自动控制油泵和控制阀按步骤输油输气，利用流量压力传感器记录和计算浮标阀启闭液位。为了验证所设计的自动检测装置是否符合工作要求，在现场完成了对汽轮发电机氢侧回油控制箱浮球阀检测和启闭液位标定工作。试验表明：该装置计算的数据精度优于磁翻板液位计，可以用于标定氢侧回油控制箱浮球阀启闭液位，可实现对人工的替代。