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  • 2020年第48卷第22期文章目次
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    • 考虑涡动工况的螺旋槽液膜密封性能分析

      2020, 48(22):1-5. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2020.22.001

      摘要 (229) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:为进一步探索液膜密封性能影响机制,以上游泵送螺旋槽液膜密封为研究对象,基于满足质量守恒的Schnerr-Sauer空化模型,建立密封环涡动模型并基于圆形涡动轨迹,探讨了不同操作工况如压差、转速和膜厚时,涡动方向对密封性能和液膜空化影响。结果表明:正向涡动在变压差和变转速时均可提升液膜承载能力但加剧了泄漏量,反向涡动虽减小泄漏量但较大幅度降低液膜承载能力,不利于密封稳定性;变膜厚时,反向涡动显著降低液膜承载能力,而较大膜厚时正向涡动提升液膜承载能力相对较小;正向涡动有效促生液膜空化,而反向涡动在变压差时有助于抑制液膜空化但低速时对其无影响,并且受膜厚影响较小

    • 人体运动稳定性边界快速识别及检测的研究

      2020, 48(22):6-12. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2020.22.002

      摘要 (198) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对人体运动稳定性边界的确认及快速识别的问题,提出一种在多因素共同影响下判断人体运动稳定性边界及快速识别的方法。建立简易人体刚体模型采集运动数据,采用ZMP作为人体运动稳定性判据,并针对受外界干扰的实际情况对其进行改进。分别研究重力、外力、惯性力对人体运动稳定性的影响,再将3种影响因素进行耦合进而达到通过检测传感器运动数据得出在多因素共同影响下的人体运动稳定性边界的目的。

    • 采用优化曝光时间法的高精度视觉测量技术

      2020, 48(22):13-17. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2020.22.003

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

      摘要:在视觉测量领域,测量值和真实值之间会不可避免地出现测量误差,尤其是在精密测量系统中,因此,如何减少测量误差成为精密测量中需要解决的关键问题。以GSI编码点为例,在介绍几种常用GSI编码点质心定位算法的基础上,选取适合GSI编码点的质心定位算法。同时分析GSI编码点成像的灰度分布和信噪比等影响因素,并针对测量距离的不同提出优化曝光时间来减少GSI编码点视觉测量误差的方法。最后通过实物实验进行验证并进行了误差分析,实验结果表明优化曝光时间对提高GSI编码点视觉测量精度具有一定作用。

    • 基于卷积神经网络的网络节点异常数据检测方法

      2020, 48(22):18-23. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2020.22.004

      摘要 (212) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:异常数据检测是保障无线传感器网络节点数据准确性和可靠性的重要步骤。针对无线传感器网络节点异常数据检测问题,提出一种基于卷积神经网络的异常数据检测方法。该方法是对正常数据和注入故障后生成的异常数据进行归一化处理后映射成的灰度图片作为卷积神经网络的输入数据,并且基于LeNet-5卷积神经网络设计了合适的卷积层特征面及全连接层的参数,构造了3种新的卷积神经网络模型。该模型通过卷积层自主学习数据特征,解决了传统检测算法的性能容易受到相关阈值影响的问题。通过网络公开数据集进行模型测试,结果表明该方法具有很好的检测性能和较高的可靠性

    • 数控机床主轴的神经网络热评价模型研究

      2020, 48(22):24-28. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2020.22.005

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

      摘要:热误差作为影响机床加工精度的重要因素之一,严重制约着机床加工精度的提高。而主轴是数控机床的关键功能部件,对其进行热特性研究对提高机床的加工精度具有重要的意义。将同一类型、不同使用年限的机床主轴温度值和热变形值作为评价指标,建立数控机床主轴的神经网络热评价模型;针对BP神经网络易陷入局部最优值、收敛速度慢等问题,采用粒子群优化(PSO)算法优化加权朴素贝叶斯(WNB)的初始权值,获取权值全局最优解,构建了粒子群优化加权朴素贝叶斯机床主轴热评价模型,实现对机床主轴热特性的评价。MATLAB仿真结果表明:PSO-WNB模型精度为941%,收敛速度快,预测精度高,优于BP神经网络,为数控机床热特性评价提供了新思路。

    • 评定液压往复运动密封件性能试验方法标准的研究

      2020, 48(22):29-38. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2020.22.006

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

      摘要:液压往复运动密封件主要应用于液压缸或液压作动筒上,评定其性能的试验方法应按照GB/T 32217—2015标准的规定。但该标准存在一些值得商榷的问题,如没有给出活塞密封试验装置示意图等。通过对比分析及根据实际使用经验,提出了上述标准中可能存在的一些问题,并结合GB/T 35023—2018、JB/T 10205—2010等标准提出了一些修改建议,以使GB/T 32217—2015标准更加完善。

    • 四旋翼飞行器全局鲁棒轨迹跟踪控制算法研究

      2020, 48(22):39-44. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2020.22.007

      摘要 (207) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对四旋翼飞行器轨迹跟踪控制性能易受模型参数不确定性和未知外部干扰影响的问题,提出一种基于自适应反步法的全局鲁棒控制策略。该方法利用单一虚拟变量表达的线性化参数模型描述系统内部不确定性和外部干扰组成的集总干扰,并通过反步法设计的自适应算法在线估计虚拟变量,从而降低计算量,提高控制器的实时性。基于Lyapunov理论证明了该方法对集总干扰的鲁棒性及系统全部变量的全局一致最终有界性。最后,通过仿真算例验证了该控制策略的有效性和可行性,结果表明:该控制策略能有效克服集总干扰影响,实现四旋翼飞行器的精确轨迹跟踪。

    • 稀土熔剂对铝熔体及其合金力学性能的影响

      2020, 48(22):45-49. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2020.22.008

      摘要 (214) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:基于吸附净化原理研究稀土熔剂对铝熔体的精炼效果,并采用光学显微镜、扫描电镜和力学性能测试等手段,研究复合熔剂对铝熔体净化及其合金力学性能的影响。研究表明:含氯化盐689%、碳酸钙86%和氟化镧51%的复合熔剂对铝熔体净化处理效果最好,合金试样中的孔隙度由825%降至132%,硬度由HB917提高到HB993,延伸率由053%提高至112%,抗拉强度由1139 MPa达到2290 MPa。

    • 切削参数对车削20CrMnTi表面粗糙度的影响及优化研究

      2020, 48(22):50-53. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2020.22.009

      摘要 (238) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:20CrMnTi是一种广泛应用于齿轮制造的材料。为提高20CrMnTi精加工的表面质量、加工效率,以车削20CrMnTi钢的表面粗糙度为研究对象,设计正交试验,在数控车床GENOSL250E上进行硬质合金刀具车削试验,探究切削参数(切削速度、进给量、背吃刀量)对表面粗糙度的影响。并通过多元回归建立切削参数与表面粗糙度的关系模型,从而构建以加工效率、表面粗糙度为目标的多目标优化模型,通过粒子群算法对切削参数进行优化。试验结果表明:使用优化后的切削参数加工可以减小表面粗糙度、提高加工效率。

    • 基于虚拟机床对加工条件优化的机床节能方法的研究

      2020, 48(22):54-58. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2020.22.010

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

      摘要:优化加工条件是在降低机床能耗的有效途径之一。通过分析机床加工过程的能耗成分,提出基于虚拟机床的能耗优化方法。在机床进给驱动系统动力学的基础上,对虚拟机床建模。在虚拟机床的模型上,通过修改成本函数或部件模型,考虑优化目标或机床设计的变化,采用遗传算法对加工条件进行优化,以估计加工过程中的能耗,获取最优加工条件,并将最优加工条件导入真实机床,实现加工过程的节能控制以降低能耗。为验证该方法的有效性,建立了带有能耗监测系统的机床实验台,在该机床实验台上对虚拟机床与真实机床加工过程的吻合度进行了测试,同时也对采用虚拟机床获取的最优加工条件的有效性进行了测试。测试结果表明:虚拟机床与真实机床的加工过程吻合度较高,导入虚拟机床获取的最优加工条件后,机床加工过程的能耗得以降低,与没经过优化的机床相比,优化后机床的能耗降低了2271%。

    • 汽车新型压铸零部件的铸造工艺分析

      2020, 48(22):59-63. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2020.22.011

      摘要 (201) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:对Mg-9Al-1Zn-05Ce汽车新型压铸零部件试样进行了压铸成型,并进行了力学性能和耐腐蚀性能的测试和分析。结果表明:随浇注温度的升高和压射速度的加快,试样的抗拉强度、屈服强度先增大后减小,腐蚀电位正移后逐渐负移,伸长率变化幅度较小,力学性能和耐腐蚀性能均先提升后下降;与620 ℃浇注温度压铸时相比,650 ℃浇注温度下的抗拉强度、屈服强度分别增大了1308%、2378%,断后伸长率减小了1%,腐蚀电位正移了43 mV;与1 m/s压射速度压铸时相比,3 m/s压铸下的抗拉强度、屈服强度分别增大了1120%、1645%,断后伸长率减小了08%,腐蚀电位正移了31 mV。Mg-9Al-1Zn-05Ce汽车新型压铸零部件的压铸工艺参数优选为:650 ℃始锻温度、3 m/s压射速度。

    • 面向需求的专利集群分析与再设计

      2020, 48(22):64-68. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2020.22.012

      摘要 (212) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对产品概念设计时,市场及用户需求获取困难、产品功能模型的构建依赖于设计者知识储备和经验等问题,提出利用专利群辅助完成产品概念设计的专利规避设计方法。首先根据设计主题检索得到相关专利群,并对其摘要、背景技术、发明内容等文字部分进行功能需求获取及分类;然后基于设计任务对专利文本深入分析,建立其功能模型;接着,基于功能需求对功能模型进行对比、保留、剔除、添加等操作,重构得到待设计产品的功能模型;最后利用TRIZ理论等指导完成产品概念模型。并通过拉网装置来验证此方法的可行性。

    • 基于Hermite插值的数字图像相关亚像素位移求解算法

      2020, 48(22):69-73. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2020.22.013

      摘要 (196) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:在数字图像相关方法中,传统Newton-Raphson算法(简称N-R算法)通常采用三次样条插值算法获得散斑图亚像素位置的灰度值。而在插值算法中,Hermite插值算法具有更加良好的光滑程度。因此,为了提高传统N-R算法的计算精度,提出一种基于Hermite插值的亚像素位移求解算法。该算法应用Hermite插值函数构建散斑图亚像素位置灰度值,并应用Barron算子计算像素点的一阶灰度梯度;之后应用牛顿迭代算法进行亚像素位移求解。应用真实散斑图的数值变形实验对算法的有效性与计算精度进行了验证。实验结果表明:提出的算法有效提高了传统N-R算法的计算精度且计算稳定性较好。

    • 海洋钻井隔水管张紧系统研究

      2020, 48(22):74-79. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2020.22.014

      摘要 (228) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:隔水管是深水钻井作业中一种非常重要的设备,张紧力和刚度是影响钻井隔水管安全性和稳定性的重要参数。由于引进国外隔水管钻井技术及设备的成本较高,因此国内开始自主研发隔水管张紧系统。介绍海洋钻井隔水管张紧系统要求,对钢丝绳式和直接液缸式两种张紧器的组成及工作原理进行阐述。选择直接液缸式张紧系统为设计对象,设计并计算了系统的主要参数,并验证了其合理性,然后得到并分析张紧力、刚度与活塞冲程的关系曲线。研究结果表明:系统正常工作时,张紧力与活塞冲程的变化曲线基本一致,而刚度与活塞冲程的关系是线性和非线性两种变化曲线;在同一个活塞冲程位置,张紧力和刚度随着工作压力的增加而增大;在相同工作压力下,活塞冲程越大,刚度越小,张紧力越大。所得结果保证了系统的准确性,为研究隔水管张紧系统的性能影响因素提供参考。

    • 基于开放式运动控制器的进给系统模型快速辨识方法

      2020, 48(22):80-84. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2020.22.015

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

      摘要:为快速准确获得进给系统动力学模型,提出基于开放式运动控制器的进给系统快速辨识方法。首先,采用匀速信号加白噪声作为激励信号对进给系统进行激励,减小非线性摩擦对模型辨识精度的影响;其次,通过开放式运动控制器实时读取输入、输出位置反馈数据;再利用MATLAB辨识工具箱构建进给系统辨识模型;最后,使用实际加工程序对辨识模型进行验证。结果表明:该方法能够快速准确地建立进给系统辨识模型。通过设置合理的匀速信号及激励幅值可以大幅降低低速非线性摩擦对辨识结果的影响,提高辨识模型与实际进给系统的拟合度,使模型输出与实际输出拟合度达9811%;运用加工程序对辨识模型进行验证,其线性部分最大误差在±3 μm以内。

    • 基于模糊聚类与灰色理论的机床主轴温度测点优化方法

      2020, 48(22):85-90. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2020.22.016

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

      摘要:数控机床主轴热误差是影响机床加工精度的主要因素之一,主轴热误差温度测点优化对于准确建立机床主轴热误差模型、提高机床精度具有十分重要的意义。提出一种基于模糊聚类与灰色理论的机床测温点优化方法,通过对主轴测温点进行模糊聚类分析,根据Xie-Beni有效性指标评定,将温度点归为几类,然后通过对模糊聚类后的测温点与主轴热误差进行灰色相关性分析,实现机床主轴温度测点的进一步优化。试验结果验证了该方法的可行性与有效性。

    • SSWZ330重型联轴器的渐进结构拓扑优化设计

      2020, 48(22):91-94. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2020.22.017

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

      摘要:针对联轴器设计方法传统,导致该部件寿命低、构成部件的各个零件寿命差异大等问题,利用HyperWorks FEM设计分析软件,采用渐进结构拓扑优化方法,将“去除-恢复”决策和单元灵敏度算法相结合,对SSWZ330重型联轴器进行了渐进结构拓扑优化设计。优化过程中采用基于单元“去除-恢复”决策,通过计算单元应力灵敏度以及迭代灵敏度,依据给定结构的目标体积、体积进化率和滤波半径,确定删除或保留的单元,解决了传统结构设计中多约束优化问题,实现了SSWZ330重型联轴器的渐进结构拓扑优化设计。优化后的法兰叉架和套头体积减少了83%,实现了HyperWorks软件在机械部件渐进结构拓扑优化设计领域的实际应用。

    • 基于PMAC的高速电弧放电加工控制系统设计

      2020, 48(22):95-99. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2020.22.018

      摘要 (198) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对高速电弧放电加工方法对机床加工设备的需求,基于PMAC运动控制器,开发一套高速电弧放电加工机床控制系统。该控制系统以工控机作为控制中心,采用满足高速电弧放电加工需求的功能控制软件;伺服控制平台采用PMAC运动控制器,以达到精确控制运动目的;以QT系统进行人机交互,并控制伺服运动系统、冲液系统和电源系统等完成其控制功能。通过制作系统控制柜与调试,得出设计的系统满足高速电弧放电加工需求。这为高速电弧放电加工方法的研究提供了参考。

    • 不锈钢水槽拉伸压力机液压及控制系统设计

      2020, 48(22):100-103. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2020.22.019

      摘要 (196) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对传统不锈钢水槽拉伸压力机存在的诸多问题,根据水槽的生产工艺过程,设计基于德国博世力士乐公司生产的XM21型运动控制器和4WRPEH型高频响比例阀的比例伺服液压控制系统。改造后的压力机具有控制精度高、响应速度快、运行平稳可靠等特点,实现了水槽生产自动化。运行结果表明:该系统模具更换方便快捷,大幅缩短了设备调试时间,生产效率明显提升,产品质量和稳定性大大提高,给企业带来了显著的经济效益。

    • 基于内环补偿的旋转液压弹性驱动器扭矩控制研究

      2020, 48(22):104-108. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2020.22.020

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

      摘要:液压驱动系统具有较高的功率质量比和耐久性特点,但由于系统非线性和高输出刚度,无法应用于交互式控制系统中,尤其是在机器人领域。提出一种力/力矩控制策略,设计了液压驱动器鲁棒内环补偿器(RIC),通过将内环补偿器与外环控制器解耦,将力/力矩控制问题简化为运动控制问题。提出连杆端运动反馈策略,采用扭转弹簧的交叉并联连接方式,建立了驱动器输出扭矩反馈控制器。对液压驱动器转角控制性能和HEA扭矩控制性能进行了试验验证,结果表明所设计的基于非线性鲁棒内环补偿器的HEA具有扭矩可控性、可反向驱动性和强鲁棒性。

    • 面向自由曲面精准涂胶系统的设计与实现

      2020, 48(22):109-112. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2020.22.021

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

      摘要:大多数产品的外形都是不规则复杂曲面,智能涂胶设备要综合考虑胶接对象的多样性和复杂性。为了实现涂胶轨迹在各转角处保持尺寸一致,研制了面向自由曲面的精准涂胶系统,详细描述了系统的原理、软硬件及控制系统设计等。该系统通过工件模型建立准确涂胶轨迹,使用胶线质量模型计算胶线尺寸,使用超高速轮廓测量仪测量胶线尺寸并进行反馈微调。通过汽车扰流板涂胶试验,验证了该设备能满足曲面工件的精准涂胶要求。研究结果为涂胶机器人智能精准涂胶提供了科学依据、方法及创新技术。

    • 辐射环境专用伺服云台设计及关键技术

      2020, 48(22):113-116. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2020.22.022

      摘要 (187) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对核工业热室内建立视频监控系统的需求,提出了一种辐射环境专用的高精度伺服云台方案:云台采用双层箱体结构,能带动摄像头进行双自由度旋转变位;设置了快插离合机构,使云台作为独立模块工作并能通过机械手进行快速拆装;对电气元件进行了耐辐射改进,组建了能在高辐射环境中可靠工作的闭环伺服控制系统;利用谐波减速原理优化了传动结构、减小了设备体积和惯量,以提高运动及定位精度;利用导电滑环布线,将电缆完全屏蔽于云台内部,并在云台连续转动时能防止电缆缠绕;为核工业自动化设备提供了模块化快换结构方案和维修性设计思路。

    • 基于离心力的新型铝铜管切割装置的设计

      2020, 48(22):117-119. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2020.22.023

      摘要 (189) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对铝铜管成型后采取传统单向锯片切割存在弯曲和切口飞边的问题,设计一种新型切割装置。该装置利用离心力作为径向进给力,在圆周方向均匀排列3把圆切刀,并在切刀后面布置离心块。在离心块旋转产生的离心力作用下,3把圆切刀随回转盘旋转的同时作向心运动,从而对铝铜管进行环切。现场使用结果表明:铝铜管受力均匀,变形小,切口平整。

    • 面向IC封装的龙门运动平台同步控制算法

      2020, 48(22):120-124. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2020.22.024

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

      摘要:基于永磁直线电机(PMLM)的龙门式运动平台广泛应用于芯片封装领域,但由于两PMLM间存在横梁机械耦合,因此较难实现系统的快速响应和精准同步。以龙门运动平台为研究对象,设计三环闭合控制回路后,提出一种基于模糊前馈的控制策略,同时辅以交叉耦合同步控制器,实现系统的快速同步性能。对传统PID同步控制和基于模糊前馈的同步控制算法进行对比分析,仿真结果表明:模糊前馈控制阶跃响应的上升时间为485 ms, 比传统PID控制缩短了65%;交叉耦合同步算法在保证定位精度的同时,使得系统具有良好的同步跟随性能和较强的抗干扰能力,基本满足芯片封装高速高精度的要求。

    • 高速感应电机的实心转子径向膨胀位移研究

      2020, 48(22):125-128. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2020.22.025

      摘要 (203) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:对于高速感应电机来说,普通的鼠笼式转子结构难以承受其巨大离心力,这就需要实心转子来满足电机在高速运行时需要的结构强度。但即使是实心转子,在高速状态下也难以保证其工作时稳定的结构强度,由于巨大离心力的影响,实心转子在工作时会发生轻微径向膨胀位移,这会导致感应电机的气隙大小发生变化,从而引起电机的电磁性能降低。为避免该设计缺陷,运用Workbench对4种实心转子的结构强度进行仿真分析,并探究开槽实心转子的槽宽、槽深、槽数、转速和外径等因素在转子运行时对径向位移的影响。研究结果将为高速电机气隙设计提供参考,以提高电机的工作性能。

    • 直角变桨阻力型垂直轴风力机气动性能研究

      2020, 48(22):129-133. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2020.22.026

      摘要 (217) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了降低阻力型风力机逆风侧负转矩对风轮效率的不利影响,提出一种具有直角变桨功能垂直轴阻力型风力机。通过理论分析和计算,建立风力机的效率系数预测模型,得到风力机运行的最适宜叶尖速比和最大效率。利用数值仿真软件,使用动网格方法对风力机的运行状态进行瞬态仿真运算,分析风力机运行过程中的流场和气动参数变化。仿真结果表明:风力机在叶尖速比为026附近时效率最高,最高可以达到028。仿真结果基本符合理论预测模型计算结果。

    • 基于Kriging模型的某SUV底盘气动性能分析与优化

      2020, 48(22):134-139. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2020.22.027

      摘要 (203) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:为优化汽车底部流场同时减小整车气动阻力,在整车原始模型上增加前、后阻风板对流经底盘的气体进行组织导流,并进行风洞试验,验证初始优化方案的有效性和仿真的精确度。在初始优化方案的基础上,再使用试验设计、网格自适应与近似模型相结合的方法对阻风板结构进行连续变形同时集成计算,对阻风板结构进一步寻优,得到最终优化方案。结果表明:在汽车底盘增加前、后阻风板能够平顺底盘的紊乱气流;运用试验设计、网格自适应与Kriging近似模型相结合的方法,能够快速地实现更大程度上的减阻效果,最终风阻系数降低415%。

    • 智能控制在二次调节静液传动系统中的应用

      2020, 48(22):140-144. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2020.22.028

      摘要 (214) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:智能控制由于其良好的控制效果正被广泛地应用在复杂的系统中。模糊控制作为智能控制的一种,不依赖被控对象精确的数学模型,适用于处理非线性和不确定性系统;滑模控制具有对参数变化和外界干扰不敏感的特点。将模糊控制和滑模控制相结合应用在二次调节静液传动系统中,能够有效解决非线性和参数变化及扰动的影响,从而使系统具有良好的动态品质。为提高系统效率,设计了两个二次元件驱动一个负载的二次调节静液传动系统,推导出系统的数学模型,然后设计了模糊控制器和滑模控制器;在此基础上,在MATLAB/Simulink中对整个系统进行了仿真,结果表明:模糊滑模控制的应用能够使系统响应快速且不易受被控对象参数变化的影响,达到了良好的控制效果。

    • 基于组合控制的电液执行机构气门阀运动误差控制仿真研究

      2020, 48(22):145-149. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2020.22.029

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

      摘要:当前,发动机气门阀回程着落时不稳定,导致其跳动幅度较大。针对此问题,设计电液执行机构控制系统,并对气门阀运动位移和速度进行仿真验证。建立电液气门阀驱动平面简图,分析液压执行机构驱动方式。给出3种不同状态下伺服阀阀芯位置变化过程,从而得到气门阀液压驱动变化表达式。分析神经网络PID控制系统和跟踪微分器过滤原理,设计组合控制系统。为了验证不同干扰条件下气门阀运动位移和速度产生的误差,通过MATLAB软件对其进行仿真验证。仿真结果表明:在受到相同外界干扰条件下,采取传统PID控制系统,气门阀运动位移和速度的最大误差偏大,误差跳动幅度偏大;采用组合控制系统,气门阀运动位移和速度的最大误差偏小,误差跳动幅度偏小。采取组合控制系统,系统能够抑制外界的干扰,气门阀回程着陆时相对稳定,从而降低气门阀位移和速度的输出误差。

    • 电液伺服马达驱动系统的奇异摄动控制仿真研究

      2020, 48(22):150-154. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2020.22.030

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

      摘要:为了提高电液伺服驱动系统控制精度,设计了奇异摄动控制方法,并对液压驱动系统输出结果进行仿真验证。建立电液伺服驱动系统,给出电液伺服阀原理图,并介绍电液伺服阀工作原理。创建电液伺服阀节流孔的非线性数学模型,推导出液压驱动方程式,通过最小二乘法对运动参数进行估计。利用反馈线性化技术和奇异摄动理论解决了非线性和不确定性问题。采用MATLAB软件对电液伺服驱动系统液压马达角位移、角速度和负载压力跟踪结果进行仿真,与传统PID控制结果进行对比。结果显示:采用传统PID控制系统,电液伺服驱动系统液压马达角位移、角速度和负载压力跟踪误差较大;采用奇异摄动控制系统,电液伺服驱动系统液压马达角位移、角速度和负载压力跟踪误差较小,控制系统反应速度较快,可以提高电液伺服驱动系统控制精度。

    • 基于ADAMS的液压挖掘机整机挖掘力仿真与实验

      2020, 48(22):155-158. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2020.22.031

      摘要 (214) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对传统理论解析法计算挖掘机作业过程中整机挖掘力存在仅能得到特定姿态下离散数据点的问题,提出一种基于空间挖掘轨迹的整机挖掘力求解方法。该方法利用虚拟样机技术建立仿真模型,采用载荷谱测试的油缸位移、压力作为仿真输入条件计算整个挖掘范围内的挖掘力曲线。实验结果表明:该方法准确可靠,能够为挖掘机静、动态结构分析提供载荷数据。

    • 液压金属打包机的研究进展及展望

      2020, 48(22):159-166. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2020.22.032

      摘要 (256) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:液压金属打包机将废铁、废铝、废铜、线材、板材等边角余料挤压成特定形状的包块,以便于对废旧金属进行回收、运输和回炉再造,这样既减缓了废旧金属对自然环境的污染,又降低了金属矿产资源的消耗。综述近年来国内外液压金属打包机的研究现状,分析了我国液压金属打包机存在的主要问题,并从门盖锁紧方式、加压方式、出包方法3个方面介绍了液压金属打包机的工艺,重点总结了液压系统、PLC控制系统在液压金属打包机中的应用,并展望了未来液压金属打包机的发展方向。

    • 基于节能的液压电梯设计与优化研究进展

      2020, 48(22):167-171. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2020.22.033

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

      摘要:液压电梯具有运行平稳、乘坐舒适、承载力大、噪声小、安装灵活、运行维护简便等优点,在国内外中低层电梯市场具有巨大的应用前景。然而,液压电梯较高的运行功率和能耗有悖于现代电梯工业绿色节能的发展理念,成为制约液压电梯发展和推广的主要瓶颈,因此,降低运行功率与能耗对液压电梯技术的发展具有重要的意义。综述了基于节能的液压电梯系统设计与优化的研究进展,为液压电梯节能技术研究提供参考,并展望了液压电梯节能技术发展的研究前景。

    • 基于改进ACCUGRAM的滚动轴承故障诊断方法

      2020, 48(22):172-177. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2020.22.034

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

      摘要:滚动轴承故障信号的特征容易被强噪声淹没,难以提取信号中的冲击成分。针对这一问题,提出多点最优调整的最小熵解卷积(MOMEDA)优化的ACCUGRAM算法,并应用于滚动轴承故障诊断。首先利用MED算法对原始信号进行滤波预处理,突显信号中的有效循环冲击成分,提高MOMEDA优化ACCUGRAM算法中频带选择的分类精度,选择最佳的带宽和中心频率,最后对获得包含信息量最大的频带进行故障特征频率的提取和轴承的故障诊断。仿真和试验数据分析结果表明:该方法能够有效提取信号中的周期性冲击特征,具有一定的实用性。

    • 基于ARIMA 和SVR 的滚动轴承状态预测方法研究

      2020, 48(22):178-181. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2020.22.035

      摘要 (179) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:滚动轴承作为多种机械设备的关键零件,其运行状态的好坏往往影响着整机设备的运行状况,因此高精度的滚动轴承状态预测对整机设备的运行状态有着重要的意义。针对滚动轴承单一预测模型精度较差的问题,构建一种基于时间序列ARIMA和支持向量回归机SVR理论的组合预测模型。首先针对单一模型进行预测,应用误差平方和倒数法得到两种预测模型的权重结果,最终将该组合模型的预测结果分别与单一预测模型作比对分析。结果表明:该组合预测模型的预测误差均小于单一模型,具有较高的可靠性。

    • 基于故障特征频率的精密机械主轴复合故障定位方法

      2020, 48(22):182-185. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2020.22.036

      摘要 (192) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对由于撞刀事故引起的精密车床主轴精度下降问题,首先通过主轴振动信号监测,获取故障主轴振动信号频域特征;然后基于主轴结构和轴承特征参数,计算不同故障模式下轴承故障特征频率;最后基于故障特征频率与监测振动信号频率之间的对应关系,定位主轴故障位置。通过主轴拆卸和精度测试,验证了所提故障定位方法的有效性。实验结果表明:角接触球轴承内、外圈损伤是导致主轴精度下降的故障源,理论方法故障定位结果与拆卸实验定位结果一致;采用新轴承重装配后主轴的精度检测结果恢复正常,进一步验证了此故障定位方法的有效性。

    • 基于滑油监测信息的轴承试验磨损故障预警方法研究

      2020, 48(22):186-191. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2020.22.037

      摘要 (174) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:航空轴承作为典型的摩擦学系统,在高速、高载、高温工况下的磨损失效是其故障预警的重要内容。磨粒作为轴承磨损过程的产物,可以实时反映磨损状态的演变过程,故已经成为滑油监测的重要指标。围绕航空轴承试验中磨粒信息提取方法及其在磨损故障中的预警方法开展研究,通过多参数相关性分析方法获得约减后的参数集,进而通过参数拟合回归及正态分布的验证,建立了基于3σ的磨损故障异常预警判据,最后结合航空轴承疲劳试验的过程数据验证了此方法的有效性。研究工作为航空轴承的磨粒监测方法及磨损故障预警提供了参考。

    • 航空液压导管寿命评估研究

      2020, 48(22):192-196. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2020.22.038

      摘要 (193) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对航空液压导管寿命评估问题,通过故障数据分析疲劳裂纹是液压导管严酷度高故障的主要模式。通过采集液压导管振动应力测试数据,分析振动应力值和疲劳裂纹发生规律,得出长期处于高振动应力环境是导管疲劳裂纹的重要原因;并评估使用一个周期后的飞机液压管路振动应力环境。针对导管抗疲劳性能考核特点,选取使用一个周期的高应力区域导管开展脉冲、弯曲疲劳试验,评估导管抗疲劳性能,最终为导管寿命判定提供依据。

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