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  • 2020年第48卷第16期文章目次
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    • 基于安全衰减路径速度积的含表面裂纹缺陷压力容器安全裕度表征方法

      2020, 48(16):1-4. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2020.16.001

      摘要 (318) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对压力容器表面裂纹安全衰减的时变问题,在表面裂纹安全衰减路径仿真基础上,提出基于路径速度积的裂纹缺陷安全裕度的表征方法,依据疲劳裂纹的扩展速率规律建立了压力容器表面缺陷的剩余寿命算法模型。仿真试验表明:新的方法可以定量精确地表征缺陷的动态安全裕度,并可利用由有限元J积分法求得的裂纹尖端应力强度因子与Paris公式分段迭代求解缺陷的剩余寿命。

    • 基于频响函数的液体静压导轨结合部动态参数辨识研究

      2020, 48(16):5-9. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2020.16.002

      摘要 (204) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:液体静压导轨作为精密机床的关键部件,其性能参数直接影响着机床的整机性能。应用单点激振、多点拾振的频响函数法获取液体静压导轨空间3个方向上的动态响应特性。采用一种改进的频率响应函数方法,编制了相应的辨识算法,对液体静压导轨的动态特性参数进行辨识,得到了液体静压导轨结合部导轨空间3个方向上的模态质量矩阵、刚度矩阵、黏性阻尼矩阵、结构阻尼矩阵。结果表明:导轨滑台垂直Z方向上刚度矩阵、黏性阻尼矩阵数量级随激振频率的增加而呈非线性增大,导轨进给X方向与Y方向动态参数受高频激振频率影响较小。

    • 304奥氏体不锈钢摩擦学实验研究

      2020, 48(16):10-14. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2020.16.003

      摘要 (288) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对304奥氏体不锈钢的摩擦性能进行研究。采用洛高温真空硬度计测它在不同温度下的硬度变化,使用万能摩擦试验机,将不同材料的钢球(304球、316球、GCr15球、陶瓷球)分别与304奥氏体不锈钢盘组成摩擦副,进行球盘式摩擦实验,并利用三维形貌仪对盘的摩擦表面进行观测;最后使用高温摩擦磨损试验机研究高温情况下的球盘摩擦性能。实验结果表明:在干摩擦条件下,304不锈钢的耐磨性能弱于316钢、GCr15钢、陶瓷;随着温度的升高,304不锈钢内部组织变软,摩擦因数逐渐下降;同时在摩擦过程中发现试样之间的黏着现象随温度增加逐渐严重,这也符合摩擦因数的变化趋势。

    • 基于齿面拓扑修形的驱动桥主减齿轮啸叫分析与优化

      2020, 48(16):15-19. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2020.16.004

      摘要 (224) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对某轻型客车在减速滑行阶段出现的驱动桥齿轮啸叫问题,提出一种齿面拓扑修形方法来优化驱动桥齿轮啸叫噪声。利用LMS TestLab设备进行路试测试,识别出噪声源来自驱动后桥主减齿轮的啮合振动。对主减齿轮当前齿面接触性能进行分析,在此基础上,提出采用齿面拓扑修形方法对当前齿面接触区和传动误差进行修正。对修形前后的齿面加载啮合性能和NVH仿真曲线进行对比分析,仿真结果表明:修形后齿轮啮合性能和NVH性能都得到了提升。对修形前后的主减齿轮进行了路试测试实验,实验结果表明:齿面修形后齿轮啸叫问题得到了明显改善。

    • 基于负载敏感的转向系统优化设计与试验分析

      2020, 48(16):20-22. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2020.16.005

      摘要 (206) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:基于路感产生的机制,对转向系统进行模块化设计,集负载敏感平衡阀与转向器于一体,减小驾驶员施加在方向盘上的操纵力进而减轻其劳动强度。利用AMESim的HCD模块分别对普通车辆转向系统和全液压负载敏感平衡转向系统进行仿真建模,对比分析仿真结果,验证负载敏感转向系统的动态特性。搭建试验台架进行不同转向负载、不同方向盘转速条件的试验研究,对比试验数据,分析其转向特性,验证仿真模型的准确性。

    • 烧结温度对BaLaxBi1-xO3体系材料微观形貌及NTC特性的影响

      2020, 48(16):23-26. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2020.16.006

      摘要 (209) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:选用固相烧结法制备BaLaxBi1-xO3体系材料,样品的微观形貌及物相由XRD和SEM分析得出。通过分析发现实验样品经预烧后形成单一固溶体,样品晶界清晰,晶粒粗细均匀,且晶界致密度随烧结温度增加而增大。实验结果表明:样品在特定的温度区间内呈现出典型的NTC效应;适宜的预烧温度区间为800~900 ℃,最佳烧结温度区间为1 050~1 100℃;材料常数B值由900 ℃的3 629 K减小到1 050 ℃的3 300 K,电阻率ρ由1 103 Ω·cm减小到166 Ω·cm

    • 基于LabVIEW与LabShop的斜轴式马达噪声测试系统

      2020, 48(16):27-31. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2020.16.007

      摘要 (233) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:为有效地完成斜轴式马达的噪声研究,有必要对马达噪声进行准确测量,为此设计出一种斜轴式马达噪声级测试采集系统。测试过程中将斜轴式马达置于半消声室内,与液压系统加载端隔离,有效排除实验过程中其他液压元件噪声源的干扰。在LabVIEW软件平台下完成对系统压力及电机转速的调定,并实现系统压力、流量、转速转矩及温度等参数的在线采集,同时在LabShop软件下完成对斜轴式马达声场数据的采集、储存、CPB与FFT分析显示。测试结果有效性得到验证,能够对目标频率段的噪声总量进行统计,同时可得到峰值噪声对应的频率点。

    • T2M内齿型管无收缩加工关键技术及装备研究

      2020, 48(16):32-35. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2020.16.008

      摘要 (213) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:分析空调器中的零部件换热器用T2M内齿形管胀管加工关键技术,使用机械胀管加工工艺对T2M管进行胀扩,使T2M铜管与铝箔翅片紧密接触,有效地进行热交换。普通胀管后T2M内径加大,相应的横截面积也增大,体积等同情况下,管的长度尺寸就会补偿横截的加大面积,铜管长度就会收缩。研究的装备对工件上端铜管用锁紧结构锁紧,下端U形座采用下拉式反锁机构固定,保证换热器铜管长度不收缩,并且可同时进行180︒旋转双向加工杯型口,整套换热器减少T2M铜管用量5%左右。

    • 电液伺服阀静态性能测试系统的可视化设计

      2020, 48(16):36-39. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2020.16.009

      摘要 (218) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:由于电液伺服阀具有抗污染能力差、易出现故障且不易判断、需要频繁检修的问题,为方便其性能测试,设计一种电液伺服阀静态性能测试试验台。该试验台通过比例溢流阀进行液压油源压力调节控制,测控系统采用精密压力传感器和流量传感器采集信号,将工控机与可编程控制器相结合进行信号传递,并基于组态王开发测试软件,使测试系统具有开发周期短、人机交互性能好、实用性强等优点。通过实际的电液伺服阀性能测试试验,验证了测试系统的可行性和合理性

    • 钢联合生产线铁塔构件检测控制系统设计

      2020, 48(16):40-44. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2020.16.010

      摘要 (210) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对铁塔构件尺寸检测采用人工样板比对判别的现状,依据铁塔构件冲孔的加工过程,设计了钢联合生产线铁塔构件检测控制系统。首先通过分析铁塔构件冲孔加工过程,确定了控制系统总体结构框图;其次给出了控制系统程序流程图,编写了控制单元和串口通信的程序;最后对设计的控制系统进行了测试。结果表明该控制系统能够完成铁塔构件图像自动采集与不匹配时自动报警的工作,降低了工人手动采集的工作量,便于与铁塔构件尺寸检测系统配合使用,对于促进钢联合生产线实现铁塔构件尺寸自动化检测有一定的参考价值。

    • 基于可拓理论的混疑土搅拌运输车搅拌罐设计与制造

      2020, 48(16):45-51. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2020.16.011

      摘要 (237) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:为提高混凝土搅拌车运输罐设计效率,提高制造过程材料利用率,设计出卸料残余率低混凝土搅拌车运输罐。根据可拓理论建立了混凝土搅拌车运输罐的结构物元模型,建立罐体叶片的物元模型与叶片前锥段、中筒段和后锥段的分物元模型,确定叶片螺旋角的重要依据之一的物料下滑角以及叶片设计的其他几何特征参数。设计出罐体的下料方案,并优选出较优下料方案,可节省材料20%。应用可拓理论的拓展、变换解决了设计制造中的矛盾问题,得出了良好焊接工艺方案,使罐体的设计强度达到预期要求。

    • 基于制动性能的盘式磁流变制动器磁场结构设计及优化

      2020, 48(16):52-57. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2020.16.012

      摘要 (221) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:目前常见提升MRB制动力矩的思路主要有提高磁流变液性能、改进制动器结构和增大磁场强度3个方面。目前制备的MRB样机虽然通过改变制动器结构提高了制动力矩,但还存在磁场未能充分利用的情况。通过理论分析、数值模拟和实验验证相结合的手法对线圈外置式和线圈旁置式MRB的制动性能进行对比分析,总结出线圈放置方式对MRB性能的影响规律,为MRB的发展提供参考。

    • 复合叶轮相似水力特性的数值模拟与试验验证

      2020, 48(16):58-62. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2020.16.013

      摘要 (216) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:以比转速相近的某型航天长寿命离心泵为模型泵,基于组合相似换算法、ANSYSY-Fluent软件三维全流场多工况数值模拟和水力特性试验三者相结合的方法设计离心泵,结果表明:设计泵的最大功率点较于模型泵向大流量工况偏移,且功率正斜率较模型泵高。结果表明:设计泵B与模型泵最高效率点均处在1.02倍额定流量工况下,而设计泵B的效率高效区比设计泵更宽,并且高效区较模型泵较平稳,但是在小流量区域模型泵的效率高于设计泵A、B,而且变化斜率不同,设计泵A、B的正斜率大于模型泵,在大流量区域设计泵A、B的效率高于模型泵,在设计泵额定流量的0.76倍处模型泵与设计泵B相交并呈现出不同的变化趋势,且设计泵B的效率正斜率较模型泵高。采用组合相似法放大设计泵在(0.5~1.5)倍额定流量范围内,出口压力、功率随流量变化趋势与模型泵基本一致,效率较模型泵增加明显,设计泵与模型泵满足相似换算准则。

    • 轴承内圈沟摆检测的仿真研究与误差分析

      2020, 48(16):63-67. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2020.16.014

      摘要 (218) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了解决轴承智能生产线工序间在线检测的问题,进行了工序间轴承内圈沟摆自动检测装置的研究;分析影响轴承沟摆检测精度的各种因素,对沟摆检测的误差影响进行了力学分析;采用虚拟样机技术和ADAMS多体动力学仿真软件对轴承的端面跳动量进行仿真。基于设置的仿真参数进行实验验证,实验结果和力学分析结果几乎吻合,证明了检测装置设计的合理性和力学分析的正确性,为轴承内圈智能生产线上沟摆检测装置的设计提供了参考。

    • 台秤承重架全自动焊接设备的设计与制造

      2020, 48(16):68-71. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2020.16.015

      摘要 (223) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对台秤承重架人工焊接定位难、焊接错位和偏移及效率低下等问题,设计一台承重架组件自动焊接设备,主要由自动上下料装置、固定板焊接工位、架耳焊接工位和底掌焊接工位及输送线等组成。自动上下料装置将大架自动放置在输送线,在第一焊接工位完成固定板的焊接,输送带将工件输送到第二焊接工位自动完成两架耳的焊接,然后在第三焊接工位完成底掌的焊接,最后自动码料出生料,整个过程无需人工介入。该设备已应用到实际生产中,通过对比改造前后的数据发现,员工人数从5人减少至1人,生产节拍从60 s/件降低至10 s/件,次品率从21‰大幅度下降至3‰,各项技术指标较好

    • 基于机器视觉的接头组件表面缺陷检测系统研究

      2020, 48(16):72-77. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2020.16.016

      摘要 (273) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了解决金属软管接头组件表面检测精准度不高和检测效率不高的实际问题,设计一套基于机器视觉的接头组件表面缺陷检测系统。针对接头组件图像背景复杂、噪声干扰多,通过使用图像滤波去噪、Otsu算法二值化以及图像形态学分析,提高图像的对比度,有效提取目标检测区域。而后采用Canny边缘检测算法,对图像进行边缘轮廓精准识别,并采用快速傅里叶变换方法和R-FCN算法,对缺陷特征信息快速进行匹配提取和分类处理。试验结果表明:此缺陷检测系统能有效提高检测效率,保证较高的检测准确率和精度,满足实际工业检测的需求,具有较好的实用价值。

    • 基于和声搜索算法与模糊层次分析法的交流伺服系统综合性能评估研究

      2020, 48(16):78-83. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2020.16.017

      摘要 (290) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对交流伺服系统的综合性能难以定量评估的问题,提出一种基于和声搜索算法与模糊层次分析法的交流伺服系统综合性能评估方法。根据交流伺服系统控制性能与电机本体设计两方面的指标,采用模糊层次分析法,构造模糊判断矩阵;将模糊判断矩阵的一致性检验与元素值修正难题转化为非线性约束问题,并利用和声搜索算法求解,得到交流伺服系统综合性能指标权重值;采用模糊逻辑将不同量纲的性能指标值进行归一化,并通过对归一化后的性能指标值进行加权计算,定量评估交流伺服系统综合性能;采用MATLAB仿真,将定性问题用统一的标准模型进行定量评估。结果表明,所提出算法能对交流伺服系统进行定量的综合性能评估。

    • 液压抽油机动态功率匹配研究

      2020, 48(16):84-89. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2020.16.018

      摘要 (221) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:基于二次调节技术蓄能器储能式液压抽油机在工作时,悬点速度不稳定,与负载液压缸相连的变量泵/马达输入或输出的功率和与蓄能器相连的变量泵/马达输出或输入的功率不匹配,导致电机功率不稳定,甚至电机反转。根据系统能量转化关系提出基于前馈控制的动态功率补偿原则,仿真结果表明:两个周期内电机功率波动减小,且在悬点速度变化过程中不会逆向运转向电网供电,实现了与蓄能器相连的变量泵/马达排量自适应调节。抽油机悬点载荷受随机的不确定干扰时,采用降维观测器重构负载扰动,并通过前馈控制消除负载扰动对系统输出的影响。仿真结果表明:该控制减小抽油杆速度的超调量,提高了速度稳态精度,实现了与负载液压缸相连的变量泵/马达排量自适应调节。

    • 基于CFD的冷凝器芯体管道内流场数值模拟

      2020, 48(16):90-96. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2020.16.019

      摘要 (236) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:为研究平行流式冷凝器芯体扁管不同分布下制冷剂的能量损失及冷凝器管道内制冷剂的流动规律,建立冷凝器芯体的二维模型,利用CFD软件,对冷凝器管道内制冷剂的流动进行数值模拟。在扁管分布为20-13-9、21-13-8、21-12-9三种结构下,对17种不同流量的制冷剂模拟结果进行分析,得到不同流量下的速度场及压力场,计算了三种结构在不同流量下的能量损失。结果表明:在相同条件下,制冷剂在20-13-9结构中的能量损失最少,则冷凝器芯体的扁管制成20-13-9的结构更加合理。还直观展现了制冷剂在冷凝器芯体管道内的流动情况,在整个芯体中,流动过程中产生了各种大小尺度不同的旋涡。可将扁管连接过渡处设计成圆角结构,以减少能量损失。研究结果揭示了制冷剂在冷凝器中的流动规律,为汽车空调冷凝器的优化设计提供一定参考。

    • 深海采矿扬矿管几何非线性稳态响应分析

      2020, 48(16):97-100. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2020.16.020

      摘要 (209) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:为研究5 000 m扬矿管在海洋波流联合作用下几何非线性稳态响应,建立扬矿系统物理模型和三维数学模型,将扬矿管简化为三维梁单元,运用有限元法求解,利用MATLAB编程计算得出扬矿管稳态响应变化规律。研究结果表明:在六级风况下,扬矿管纵向净伸长量由上到下逐渐增大,矿仓质量增加,扬矿管总的净伸长量增大;而最大弯矩和弯曲应力变小,最大弯矩和弯曲应力出现在扬矿管的顶端;弯矩和弯曲应力在扬矿管0~200 m急剧减小,200 m后数值很小且保持稳定。

    • 辅助支撑对弯曲薄壁件加工变形影响的有限元分析

      2020, 48(16):101-103. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2020.16.021

      摘要 (219) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对钛合金薄壁件切削加工弹性变形大、加工精度低的问题,使用ANSYS 150有限元软件建立了两种采用不同辅助支撑方式的弯曲薄壁零件模型,分析了不同辅助支撑方式下的加工变形;对两种辅助支撑和无辅助支撑下铣削加工的仿真结果进行了对比,有效验证了辅助支撑对加工变形的抑制作用,并对两种不同辅助支撑所引起的加工变形量的改变进行了研究,为不同加工精度、粗糙度要求的弯曲薄壁件辅助支撑方式的选择提供了参考。

    • 基于单神经元PID自适应的液压型风力发电机组恒转速控制

      2020, 48(16):104-107. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2020.16.022

      摘要 (194) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:以新型液压型风力发电机组为研究对象,针对风速随机变化引起变量马达转速恒定困难的问题,提出一种基于单神经元PID自适应控制的方法,深入研究单神经元PID自适应控制器参数对变量马达恒转速控制性能的影响。利用AMESim仿真软件建立定量泵-变量马达液压模型,联合MATLAB/Simulink仿真软件进行了仿真研究。仿真结果表明:相比于经典的PID控制方法,单神经元PID自适应控制方法对变量马达恒转速控制具有良好的效果,增强了系统的抗扰动能力,提高了变量马达恒转速输出精度。

    • 反冲洗过滤器滤饼层冲蚀动态特性与表面形貌研究

      2020, 48(16):108-112. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2020.16.023

      摘要 (245) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对反冲洗过滤器内滤芯滤饼的冲蚀状态无法直接观测,且滤饼的内部结构难以用传统的几何学进行描述的问题,采用EDEM模拟仿真方法,对滤饼中颗粒的凝聚机制进行简化,将所过滤的物料外形简化为球形颗粒,以煤-细砂岩物料颗粒柔性面作为滤饼层的模型,进行不同冲击速度与冲击角度的高压水滴冲刷,模拟滤饼的剥落,分析不同冲击角度下的滤饼表面形貌。结果表明:滤饼质量损失与bond键断裂数随着冲击速度的增大而增大,随着冲击角度的增大呈先增后减趋势,在冲击角度为30°附近取得峰值;该值所对应的滤饼表面形貌图上裂纹数量较多。此仿真方法用来模拟滤芯滤饼在实际给定参数的反冲洗动态冲蚀过程,得出剥离滤饼层的最佳冲击角度,加快滤饼脱离滤芯的速度,降低反冲洗过滤器开发成本,缩短设计周期。

    • 三螺杆泵流场动力学特性数值模拟

      2020, 48(16):113-120. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2020.16.024

      摘要 (208) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:目前对三螺杆泵的研究目标是实现高速、高压、大流量,其中提高三螺杆泵工作压力的重要途径是提高泵螺杆的型线设计和加工精度,严格控制各传动间隙以减少泵的内部泄漏。利用数值计算方法生成主、从动螺杆型线,并在MATLAB软件进行编程验证。在UG软件中建立了主、从动螺杆的三维模型,导入Fluent软件进行流场仿真分析,获得了主、从动螺杆在不同中心距、不同齿顶间隙条件下流道压力的变化和不同螺杆转角所对应的泵内流场压力和流线的分布规律。仿真结果显示:当齿顶间隙由0.1 mm增大至0.2和0.3 mm时,沿轴向距螺杆端面80~100 mm的三螺杆泵压力分别减小3.85%和8.1%,而不同压力差所对应的压力值依次减少16.9%、16.6%和15.4%,且压力差越大,泄漏越大;三螺杆泵的泵腔压力随中心距的增大而波动,当中心距从45 mm增大到45.3 mm时、输出设定压力差为5 MPa的压力值下降10%,而输出设定压力差为4 MPa和3 MPa压力值则分别下降9.7%和9.6%。

    • 基于Fluent的相变蓄热水箱蓄热性能研究

      2020, 48(16):121-125. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2020.16.025

      摘要 (240) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:利用ICEM CFD创建相变蓄热水箱物理模型并进行网格化,基于Fluent特有的Solidification/Melting模型,仿真一种基于球型封装的相变储热水箱在初始温度35 ℃、入口流速0.11 m/s、入口温度98 ℃工况下的蓄热过程,得到了相变储热过程中的温度与液相率曲线,研究3种不同物理模型的储热性能并分析了相变过程中的储热形式,得出了在同等储热量下,具有3种不同大小(直径分别为50、65和80 mm)蓄能球的水箱储热时间分别为2 220、2 750、3 540 s。具有50和65 mm相变储热球的水箱比具有80 mm储热球的水箱整体储热时间分别减少1 320和790 s,整体模型的储热效率分别提升了37%和22%。因此在实际应用过程中,合理选择蓄能球直径可有效提升蓄热效率。

    • 基于CS-GMC(1,N)的数控机床全新热误差建模优化方法

      2020, 48(16):126-131. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2020.16.026

      摘要 (211) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:为降低机床热误差对数控加工精度的影响,提高灰色模型GMC(1,N)的预测精度,将布谷鸟搜索(CS)算法引入GMC(1,N)灰色模型中,用于优化灰色模型GMC(1,N)的生成系数,构建了基于CS-GMC(1,N)的数控机床热误差预测模型。以小型三轴立式数控铣床为研究对象进行了主轴热误差实验,热误差预测性能分析结果表明:CS-GMC(1,N)模型的预测精度高于PSO-GMC(1,N)模型,为机床主轴热误差建模及后续热误差补偿提供了参考。

    • 基于混合粒子群算法的注塑机电液伺服系统控制研究

      2020, 48(16):132-135. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2020.16.027

      摘要 (239) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:注塑机电液伺服系统是一个时滞、非线性复杂系统,传统PID控制往往难以取得理想的控制效果。为了获取良好的控制效果,提出一种用混合粒子群算法优化PID控制器参数的方法,将模拟退火算法引入到粒子群算法中,能够更加快速、准确寻优出PID控制器最优参数。利用MATLAB仿真软件建立注塑机电液伺服系统控制模型,将混合粒子群算法与粒子群算法、遗传算法进行对比。仿真结果表明:利用混合粒子群算法优化的PID控制器收敛速度快、准确性高、鲁棒性强,明显提高了系统的控制性能。

    • 不同油液体积弹性模量下闭式液压系统动态特性分析及优化

      2020, 48(16):136-139. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2020.16.028

      摘要 (185) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:油液体积弹性模量是液压控制系统的一个重要参数。以闭式液压系统为研究对象,建立了液压马达轴转角对变量泵摆角的传递函数,分析了3种不同油液体积弹性模量下系统的动态响应特性。结果表明:当油液体积弹性模量为493.9 MPa时,系统最大超调量为1.63%,系统振荡较为强烈;当油液体积弹性模量为1 402.7和1 663.3 MPa时,两者的上升时间和调整时间均为5.36和10.1 s,快速性较差,但后者的幅值裕度和相位裕度较大,系统更加稳定。为改善系统的快速性,设计了控制器对系统进行优化,优化后系统上升时间和调整时间分别为1.62和5.0 s,分别比原系统降低了61.7%和50.5%。此研究方法可为其他液压系统动态响应特性分析和优化提供参考。

    • 基于优化非线性控制的齿轮传动系统动态误差研究

      2020, 48(16):140-144. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2020.16.029

      摘要 (199) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对齿轮传动系统运动角位移跟踪误差较大、振动幅度相对严重等问题,对直齿圆柱齿轮运动过程中产生的角位移和输出扭矩等进行研究。建立齿轮传动系统模型,给出齿轮传动系统动力学方程式。对传统线性PID控制系统进行改进,设计非线性PID控制系统。引入粒子群算法,对粒子群算法权重系数进行改进。采用改进后的粒子群算法优化非线性PID控制系统,通过反馈误差对PID控制器参数进行调节,从而达到控制系统输出误差的补偿目标。利用MATLAB软件对优化后的齿轮传动系统输出误差和扭矩进行仿真,并且与线性PID控制结果进行对比。结果表明:与线性PID控制系统相比,优化后的齿轮传动控制系统能够在线调节各项控制参数,从而提高齿轮传动精度。该控制系统反应速度快,稳定性较好,抗干扰能力强,具有较高的控制精度。

    • 神经网络PID控制的液压驱动主动升沉补偿预测控制研究

      2020, 48(16):145-148. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2020.16.030

      摘要 (222) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了提高船舶在海面上作业时补偿精度,采用BP神经网络PID控制方法,并对船舶升沉运动输出误差进行仿真。建立船舶主动升沉补偿系统简图,分析船舶升沉运动工作原理,给出液压缸驱动传递函数。引用BP神经网络算法,采用梯度下降法对BP神经网络加权值进行修正,通过学习速率来补偿控制系统输出误差,从而实现PID控制器参数在线调节。在受到不同负载影响状况下,采用MATLAB软件对船舶升沉运动补偿精度进行仿真,并且与PID控制补偿精度进行对比。结果表明:采用PID控制器,船舶升沉运动输出误差较大,控制系统反应速度较慢;而采用BP神经网络PID控制器,船舶升沉运动输出误差较小,控制系统反应速度较快,同时,随着负载质量的增加,输出误差就会增大。采用BP神经网络PID控制系统,响应速度快,补偿精度高,提高了船舶在海面上作业定位精度。

    • 基于分数阶控制器的电液伺服系统位置控制的研究

      2020, 48(16):149-152. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2020.16.031

      摘要 (220) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了适应电液伺服系统的非线性特征,提高它对期望位置跟踪的准确性,提出基于分数阶控制器的电液伺服系统位置控制方法。在对电液伺服系统进行建模的基础上,分析其工作过程,并得出伺服阀内流量的连续方程以及活塞的运动方程,建立了电液伺服系统中伺服阀的一阶模型。通过分析PID控制器,构建了鲁棒性能较好的分数阶控制器,加入了调节参数,以更好地调节控制系统的动态特性。采用遗传算法对分数阶控制器的相关参数进行调整,使其能够更好地适应电液伺服系统的非线性特征,从而控制电液伺服系统准确地对期望位置进行跟踪。实验中利用设计的分数阶控制器对阶跃以及正弦期望位置轨迹进行跟踪,以测试其控制性能。从测试结果可见:相对于粒子群控制器,采用分数阶控制器跟踪阶跃和正弦期望位置轨迹时,产生的最大超调率分别减少了7.56%和8.75%,说明设计的分数阶控制器能够较好地控制电液伺服系统对期望位置轨迹进行跟踪。

    • 基于DRNN神经网络的双管液压减振器的车辆悬架振动研究

      2020, 48(16):153-157. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2020.16.032

      摘要 (219) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了提高车辆行驶的平顺性,采用DRNN神经网络PID控制车辆液压悬架系统,并对控制性能指标进行仿真。建立车辆液压悬架1/4简图模型,采用二阶微分方程式推导车辆悬架系统动力学方程,设计了双管液压减振器模型。分析主液压缸和辅助液压缸中流量变化特性,采用DRNN神经网络PID控制方式。在随机波形干扰的路况行驶中,通过MATLAB软件对车辆液压悬架系统控制效果进行仿真,并且与传统PID控制方式进行对比。结果显示:采用传统PID控制方式,在车辆液压悬架系统垂直方向上,轮胎位移、车身位移和车身加速度较大;而采用DRNN神经网络PID控制方式,在车辆液压悬架系统垂直方向上,轮胎位移、车身位移和车身加速度较小。采用DRNN神经网络PID控制方式,能够自适应调节车辆液压悬架系统参数,降低复杂路况对车辆的干扰,提高车辆行驶的平顺性和舒适性。

    • 基于双向流固耦合的均压电极铂针力学性能研究

      2020, 48(16):158-161. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2020.16.033

      摘要 (210) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:为研究换流阀设备水路中均压电极铂针在水流激励下的力学性能,利用CREO软件建立均压电极铂针流场的三维模型,将处理后的模型导入ANSYS Workbench平台,通过双向耦合模块将Fluent和Transient structural连接,并将数据传输接口定义在流固耦合界面上。考虑水流的周期波动特性,对离散后的有限元模型进行双向流固耦合下的瞬态分析,获得铂针的应力、应变动态响应曲线。通过对铂针进行力学性能试验得到其抗弯强度,得出结论:铂针在单端固定的方式下,其最大应力远小于材料抗弯强度,满足工程使用要求。

    • 基于微量润滑的切削液多组分在线混合研究必要性分析

      2020, 48(16):162-168. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2020.16.034

      摘要 (219) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:金属切削液在加工中主要起到冷却、润滑、防锈和清洗的作用,由复杂化学配方组合而成的切削液,已经衍生出数以百计不同功能来满足工程师对不同加工条件的需求。针对切削液种类多、组分多和含量少的特点,指出切削液使用中存在存放时间短、储存要求高、运输成本高和废液处理贵的问题,提出基于微量润滑的在线混合技术即切削液在使用中根据加工对象的变化及加工精度的要求,实现各组分按照配方在线混合、即用即配、精量供给。深入分析在线混合需要解决的主要问题即切削液多组分在线混合、微流量精确控制、脉动条件下均匀混合和多组分微流量混合均匀性研究。基于微量润滑的在线混合为解决现有金属加工中切削液所存在的问题、提高切削液的有效利用和环境保护,具有重要的理论价值和实际应用价值。

    • 基于PCA和希尔伯特谱的柔性薄壁轴承故障诊断研究

      2020, 48(16):169-175. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2020.16.035

      摘要 (216) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对柔性薄壁轴承在发生故障时产生的非平稳、非线性信号,采用希尔伯特-黄变换方法对其进行分析,同时针对噪声信号会污染整个希尔伯特谱的问题,提出基于SVR谱的PCA降噪算法。通过仿真分析和柔性薄壁轴承故障实验,从轴承内、外圈故障仿真信号和实际信号的希尔伯特谱中,均能够得出外圈故障信号频率的变化率为轴承转频的两倍、而内圈故障信号频率的变化率与轴承转频一致的结论。该结论可为工程实际应用提供理论指导。

    • 基于IFM-VMD与WTD-Hilbert结合的滚动轴承故障诊断

      2020, 48(16):182-187. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2020.16.037

      摘要 (188) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对变模式分解(VMD)中分解层数K对分解结果准确度影响较大以及轴承振动信号夹杂的噪声极大地影响有用信息提取的问题,提出了一种利用瞬时频率均值(IFM)确定K值并结合小波阈值降噪(WTD)和Hilbert变换对轴承的振动信号进行分析的方法。首先利用瞬时频率均值选择合适的VMD中的K值,然后用VMD方法对含噪声的信号进行自适应分解,根据相关系数原则从分解的分量中选取含有主要故障信息的分量进行小波阈值降噪分析,最后进行Hilbert变换解调出故障特征频率。为验证此方法的可行性,首先通过仿真信号验证了所用降噪方法的可靠性,然后用提出的IFM-VMD与WTD-Hilbert结合的方法对实际轴承故障数据进行分析,该方法故障诊断的准确率达到99%以上,说明该方法可以很好地识别滚动轴承的故障信息。

    • 基于优化CNN的航空液压管路卡箍故障诊断

      2020, 48(16):188-194. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2020.16.038

      摘要 (239) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对航空发动机液压卡箍-管路系统具有高度复杂性,导致卡箍振动信号存在非线性、非平稳性,从而难以提取出卡箍故障状态有效信息的问题,提出一种基于优化变分模态分解(VMD)与卷积神经网络(CNN)的卡箍智能故障诊断方法。基于优化的VMD将液压管路系统-卡箍振动信号分解成一系列固有模态函数;将含有卡箍故障信号明显的IMF输入到卷积神经网络训练模型,采用CNN进行自主特征学习和模式识别。并将该方法应用于实例中,结果表明:该方法不仅能有效地对信号进行分解,同时对不同类型的卡箍故障可达到精准识别和故障诊断。

    • 基于性能追溯的减振器失效判别方法研究

      2020, 48(16):195-200. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2020.16.039

      摘要 (202) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:减振器作为汽车悬架系统的重要部件,起着减缓冲击降低振动、保护车身的重要作用。减振器失效将对汽车的平顺性和操纵稳定性有较大影响。判断减振器的失效形式,对于减振器的设计优化与质量管理具有重要作用。研究减振器失效判别机制,提出基于性能追溯的减振器示功面积单元模糊集识别法,建立减振器失效特征样本库,通过与样本库匹配,判别失效形式。采用LabVIEW软件平台,开发减振器失效判别系统。减振器失效判别试验结果表明,减振器失效判别系统能够有效判断减振器的失效形式。

    • 基于IBAS-Elman网络的滚动轴承故障诊断研究

      2020, 48(16):201-205. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2020.16.040

      摘要 (227) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了提高民航发动机滚动轴承故障诊断正确率,提出基于改进天牛须搜索算法优化Elman神经网络的诊断模型。针对天牛须搜索算法易早熟等缺陷,对天牛质心位置和步长更新操作进行改进,并用改进算法优化Elman网络的学习率、权重和阈值。使用IBAS-Elman模型对滚动轴承故障和正常状态进行诊断,并分析Elman网络延迟向量比例因子对滚动轴承故障诊断率的影响。为了验证IBAS-Elman模型的有效性,将天牛须搜索算法、萤火虫算法和遗传算法作为对比算法。实验结果表明:改进天牛须搜索算法收敛精度优于对比算法。

    • 基于改进PSO-SVR的多轴承健康寿命协同预测

      2020, 48(16):206-211. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2020.16.041

      摘要 (239) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:为提高轴承剩余使用寿命预测精度,提出一种基于改进PSO-SVR的轴承剩余使用寿命预测方法。选取轴承水平和垂直方向振动信号均方根、峰值因子、峭度因子等参数构造多维退化特征,建立基于SVR的轴承剩余使用寿命预测模型;针对SVR参数优化问题,设计一种动态自适应异步粒子群优化算法,引入Gworst修正了速度位置更新公式,改进了一种基于倒S形函数的自适应惯性权重系数和一种基于惯性权重系数的异步自适应学习因子,能够有效克服局部最优,加快收敛效率,提高回归精度。仿真实验结果表明:提出的方法与GS-SVR、GA-SVR、PSO-SVR、MPSO-SVR相比,具有较高的预测效率和预测精度,预测精度均优于GBDT、RF、DT、GP等经典回归预测方法。

    • 基于深度置信网络的液压泵内泄漏状态的诊断

      2020, 48(16):212-217. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2020.16.042

      摘要 (205) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对液压信号的高度复杂性以及难以识别的特点,提出一种基于深度置信网络的方法用于液压泵内泄漏状态的诊断。首先利用小波变换和HHT对压力信号和流量信号进行提取特征,然后利用堆叠RBM网络对原始特征集进行优化,并提取高级的融合特征,最后使用BP进行预测。实验结果表明:DBN能够有效地提取原始特征集的内在特征,使液压信号得到了更好的表达;DBN对液压泵内泄漏状态识别精度达到了98.77%;相比于SSAE和H-ELM分类器,DBN对液压泵内泄漏状态有更好的辨识能力和稳定性。

    • 基于CEEMDAN能量熵和马氏距离的齿轮箱轴承故障诊断方法

      2020, 48(16):218-223. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2020.16.043

      摘要 (199) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对齿轮箱轴承信号非平稳性及其故障特征难以提取的问题,提出一种自适应白噪声平均总体经验模态分解(CEEMDAN)能量熵和马氏距离相结合的故障诊断方法。首先采用CEEMDAN方法对非平稳的轴承故障信号进行分解,获得若干阶表征信号特性的固有模态函数(IMF)分量;然后计算各IMF分量的自相关函数和相关系数,以滤除信号内的噪声干扰和对故障特征不敏感的IMF分量;最后计算各敏感故障特征分量的能量熵,将其作为特征参数形成状态特征向量,并使用马氏距离判别方法对轴承的工作状态和故障类型进行诊断。通过对实测不同工况以及不同故障程度的齿轮箱轴承信号的分析,证明了所提方法的有效性。

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