2020, 48(9):1-4. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2020.09.001
摘要:针对现有巡检机器人自动上下线系统作业风险高、无保护装置的特点,提出了一种巡检机器人自动上下线系统的制动装置,使自动上下线系统运行更加安全。设计了制动装置的三维模型,分析了制动装置的制动过程。建立制动装置的静力学模型,求解制动装置的制动稳定状态。使用ADAMS软件仿真制动装置制动过程中的动态特性,求解制动装置的制动时间与制动距离,证明了制动装置设计的合理性。通过现场实验,验证了该制动装置在机器人自动上下线过程中具有良好的可靠性与更高的安全性,具有工程应用和推广价值。
2020, 48(9):5-9. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2020.09.002
摘要:为解决线束包覆过程中劳动力消耗过大的问题,运用SolidWorks设计了一种行星结构轮带复合传动的线束自动缠绕机构,该机构具有配合工业机器人进行缠绕及自动断带的功能。为了解该机构运动特性,使用ADAMS对其进行了动态仿真,研究了该机构的传动特性、影响传动稳定的内外因素、振动响应频率及齿轮啮合特性。结果表明:该线束缠绕机构运行平稳。该研究为后续模型的优化提供了参考。
2020, 48(9):10-15. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2020.09.003
摘要:针对传统3-RPR型非冗余平面并联机构运动过程中存在奇点,且需要较大驱动力矩无法实现平滑轨迹跟踪问题,提出了一种新型3-PRPR运动冗余并联机构。建立了新型并联机构的位置、速度和加速度模型,基于运动学模型进行了工作空间仿真分析,分别对不同末端执行器位置和大小、不同基圆半径对工作空间的影响进行了对比分析,并对工作空间运动轨迹进行了分析。仿真结果表明:末端执行器位置只影响定向工作空间,对可达工作空间无影响;定向工作空间和可达工作空间均与基圆半径成正比;末端执行器大小与定向工作空间成反比,与可达工作空间成正比。相同条件下,与传统3-RPR并联机构相比,所提出的新型并联机构工作空间明显增大,证明了该新型并联机构的有效性。
2020, 48(9):16-20. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2020.09.004
摘要:提出了一种基于单目视觉和激光雷达的同步定位与制图融合语义信息的新方法,该方法利用从单目视觉中提取的特征和在激光雷达深度地图中的对应关系来获得相对于关键帧的姿态数据,同时对图像进行语义分割;通过从深度卷积神经网络CNN获得的语义特征来细化语义信息,地图中的每个点都与一个语义特征相关联,以执行语义引导的本地和全局姿态优化。提出的语义标记和SLAM的耦合具有更好的鲁棒性和准确性。在室内环境中对装备单目视觉和激光雷达的移动机器人进行验证实验,实验结果表明:该方法可以提高机器人导航精度,实现机器人智能自主导航,同时也可以提供语义信息的图像数据。
2020, 48(9):21-23. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2020.09.005
摘要:当前对在役球罐进行定期检测时,需在球罐内外搭建脚手架,由人工操作无损探伤设备完成检测。检验人员工作量大,且检测效率低。因此,研制出满足于现场条件的自动检测系统代替人工检测十分必要。本文作者在对国内外爬壁和检测机器人的研究现状进行归纳和总结的基础上,提出了一种适用于大型球罐的爬壁检测机器人。该机器人能够实现宏观视频检测、超声测厚、磁粉检测等功能,能够提高工作效率,降低工人劳动强度,具有较大的应用前景。
2020, 48(9):24-28. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2020.09.006
摘要:针对550 kV架空输电线路巡检机器人在运行过程中对线上金具识别不稳定及自主越障效率低等问题,基于多传感器信息融合的方法,结合机器人在线越障过程的特点,提出了一种基于多传感器信息融合自主越障方法与策略,并进行了在线自主越障实验。结果表明:以巡线机器人为平台,基于多传感器信息融合的机器人自主越障策略是可行的,提高了机器人越障运动的准确性和灵活性,保证机器人安全可靠的运行。
2020, 48(9):29-34. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2020.09.007
摘要:为解决高精度制造业中机器人适应性差,无法重复利用的问题,将可重构工业机器人应用到制造业中。针对不同构型的机器人,提出了一种确定可重构6自由度机器人运动学参数的方法。定义单个模块坐标系和模块间坐标系的转换关系,并将与机器人构型变化相关的信息存储在专用库中,通过可重构的正向运动模块动态生成末端执行器在笛卡儿空间中的位置和方位;提出采用5-3-5样条曲线的机器人轨迹规划方法;建立单样条曲线和多样条曲线轨迹规划方程,求解不同参数下的最佳运动轨迹,保证了所生成的轨迹在位置、速度上是连续可微的,并且在开始和结束时具有0阶连续的加加速度轮廓;通过MATLAB进行轨迹跟踪仿真,与其他轨迹跟踪误差控制方法进行对比,仿真结果证明:所提出的轨迹规划方法具有良好的控制精度,并可使机器人无振动地平稳运行。
2020, 48(9):35-39. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2020.09.008
摘要:球型机器人具有结构简单、适应性好等优点。为了提高球型机器人运动稳定性,提出利用LQR并结合PID对球型机器人的自平衡运动进行控制。利用SolidWorks建立球型机器人的三维模型并搭建相应的物理样机;利用雅可比矩阵及等效一级倒立摆模型求出机器人的运动学和动力学模型;建立PID运动位置控制算法和LQR运动倾角控制算法,设计相应的PID和LQR运动控制器;利用MATLAB/SIMULINK对所建立的PID及LQR控制器进行仿真并分析;利用所建的物理样机进行实验验证。结果表明:利用PID结合LQR所设计的运动控制器及其控制算法是准确的,有效地提高了机器人自平衡运动的控制精度及稳定性。
2020, 48(9):40-45. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2020.09.009
摘要:为了保证机器人在任意的抓取位姿皆能够完成3种形状轴孔零件的装配任务,提出了一种利用力传感器实现主从双臂协调运动的轴孔装配策略。详细描述了该策略在3个不同阶段的控制方法,在理论上保证了该策略的可行性。搭建了实验平台,针对3种不同形状的零件,分别采用4组不同的抓取位姿进行了实验。实验结果表明:由于零件形状的不同使得双臂在Z轴方向的调整角度不同,导致了装配任务耗时的差异性;对任意形状的零件以任意的位姿抓取,系统均能够在最短的时间内搜索出准确的装配位姿,以完成各种复杂形状轴孔零件的装配任务,验证了所提出的主从双臂协调下的轴孔装配策略的可行性和有效性。
2020, 48(9):46-49. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2020.09.010
摘要:在移动机器人的视觉环境探索研发中,在视觉定位不精确的条件下,如何保证移动机器人可靠地运动,是目前移动机器人视觉环境探索与视觉导航中有待解决的问题。提出一种基于单帧图像语义分割的运动控制算法,利用深度卷积神经网络高鲁棒性的语义分割结果,在图像像素空间进行运动目标点规划。仅以当前观测图像为基础,以最大化探索可能运动方向为规划代价函数,在脱离全局视觉定位结果的情况下,实现移动机器人在视觉环境探索中的可靠运动控制以及避障。实验和仿真结果表明:所提出方法可满足环境探索问题中对环境覆盖以及避障的运动控制需要。
2020, 48(9):50-54. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2020.09.011
摘要:微电子用玻璃基板加工过程中需要将来料的大板玻璃切割分断成小板,以往采用机械定位的方式,通过定位治具与工件进行机械接触,工件的侧边受到定位治具的压力,易发生形变或者因外力产生崩口或裂痕等缺陷,良品率较低。针对上述问题,设计了基于视觉定位的玻璃基板切割分断生产设备,论述了玻璃基板切割分断机构设计的整体方案、结构组成、视觉定位系统的功能及控制流程。上料搬运、切割和分断过程中分别采用线阵相机识别系统进行初对位和自动对位,减少了单片玻璃的边破和角破,提高了单片玻璃的边缘质量。
2020, 48(9):55-60. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2020.09.012
摘要:以3UPU并联机构为研究对象,运用Solidwork建立机构的三维模型, 根据方位特征集理论对机构的方位特征集、自由度、耦合度进行分析;同时求解机构的运动学逆解;采用一种新型数值分析法分析机构的工作空间;基于果蝇优化算法(FOA)对3UPU并联机构结构参数进行优化。结果表明:3UPU并联机构具有较大的工作空间且工作空间存在空洞。优化后的参数为后期样机研制、轨迹规划提供了依据。
2020, 48(9):61-65. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2020.09.013
摘要:为提升航空机载产品的研制质量和效率,提出了航空机载产品设计制造一体化研制平台。从流程管控一体化、数据传递一体化和资源共享一体化等3个维度分析了航空机载产品设计制造一体化研制的需求,在此基础上构建了设计制造一体化研制平台架构;并研究了基于BOM的产品数据一致性传递、基于XML的多业务系统集成、基于流程模板的电子化审签以及设计制造一体化共享资源库构建等平台实现的关键技术;基于Teamcenter实现了平台的开发,该平台目前已在某航空机载产品生产企业中得到试运行,其初步应用效果良好。
2020, 48(9):66-69. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2020.09.014
摘要:由于单一传感器存在获取信息量有限、抗干扰能力较弱等问题及传统网络模型诊断时间长、诊断率低等现象,采用振动、噪声等多个传感器监测铣刀的磨损状态。提出将深度学习和多传感器相结合的铣刀磨损状态信号监测方法;将经核主元筛选和未筛选的数据分别输入到BP神经网络、RBF神经网络和深度卷积神经网络中进行模式识别,并对识别结果进行对比和分析。结果表明:深度学习和多传感器相结合的铣刀磨损状态监测方法在特征量比较大、数据量比较多的情况下诊断速度、准确率均比较高,在铣刀磨损状态监测中具有明显的优势。
2020, 48(9):70-74. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2020.09.015
摘要:针对传统电机作为无阀液压系统动力装置时存在的效能低下、速度调节不稳定和响应速度慢等问题,提出将矢量控制永磁同步电机代替传统电机驱动无阀系统中的泵,并建立无阀液压系统的数学模型。传统PID很难解决该无阀液压系统控制过程中的时变性、非线性等问题,因此设计基于该无阀液压系统的模糊PID位置控制器。采用AMESim和MATLAB软件对无阀系统进行联合仿真,将仿真实验结果与采用传统PID的仿真实验结果进行对比。结果表明:模糊PID控制方法对永磁同步电机驱动的无阀液压系统在响应速度、抗干扰性以及位置跟踪精度方面有着良好的效果。
2020, 48(9):75-78. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2020.09.016
摘要:为了提高带有形位误差的薄壁机匣件使役性能,研究了一种限位检测方法,通过改变约束表面的约束方式来探究约束表面和相关表面的变形规律。不同的约束方式对约束面都能够起到限位作用,限制量为0.064 mm,对相关表面的限制量为0.052 mm。只考虑单一约束因素时,压板位置的改变对约束表面的限制作用比压板数量和压紧力大。综合考虑3个因素,压紧力较大、压板数较多,压板压在接触面变形较大位置的可能性就较大,对约束表面的限位效果较好。结果表明:模拟装配的预测值与实测值相对误差在10%以内,有限元模型准确有效,能够预测机匣件的装配情况,提高机匣件的装配质量,为加工制造端提供反馈信息。
2020, 48(9):79-82. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2020.09.017
摘要:为了提高熔融沉积成型(Fused Deposition Modeling, FDM)成型件的表面质量,提出利用数控加工对FDM成型件进行表面加工的后处理方法,研究打印速度、挤出速度和分层厚度等工艺参数对成型件的成型误差和表面粗糙度的影响,在此基础上,研究数控加工对其加工误差和表面粗糙度的影响。结果表明:FDM成型件表面粗糙度较大,最大达到24.434 μm,合理设置打印速度、挤出速度和分层厚度可以有效降低FDM成型件的成型误差;数控加工可以有效降低FDM成型件的表面粗糙度值,表面粗糙度降低到1.979~2.446 μm。
2020, 48(9):83-88. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2020.09.018
摘要:针对列车轮对测量机的测量需求,设计了整个液压系统。对轮对液压系统的控制时序进行分析,对机构中的左/右顶紧、左/右升降、左/右拨叉、摩擦轮进给7处液压缸进行合理的布置,并进一步计算了液压系统的主要参数,合理选择了液压系统的元器件。设计了整个控制回路,并进行了升降机构的同步回路设计。该液压系统已实际运行3.5年。结果表明: 该液压系统的压力损失在适宜范围内,在测量过程中液压系统工作正常、可靠。
2020, 48(9):89-94. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2020.09.019
摘要:刀架轴强度、刀片间隙、动态特性等参数对塑料粉碎机粉碎效果有较大影响。为确保SG-90200大型粉碎机工作的可靠性,避免刀架轴断裂,降低粉碎机振动,提高粉碎效率,对刀架轴危险截面进行校核,所得结果满足设计要求;采用正交试验与样机验证相结合的方法,得出刀架轴最佳刀片间隙、动刀厚度及刃高参数;运用ANSYS Workbench对其进行动力学、静力学分析,采用动平衡机HQ-500及动态信号分析仪COCO-80对最优刀架轴结构进行动态特性实验,将有限元分析结果与动态信号分析仪测得的动态特性实验结果进行对比,研究结果显示:两者频率误差控制在5%以内,HQ-500动平衡机测试其动平衡度在95%以上;同时,SG-90200大型粉碎机刀架轴与批量生产的SG-4390型粉碎机刀架轴静力学分析结果相当,其粉碎效率及能耗最优;ADAMS动力学分析显示,随着刀架轴所受粉碎载荷的增加,刀架轴所受冲击也增大。
2020, 48(9):95-98. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2020.09.020
摘要:多轮多支柱起落架飞机特点是主起落架数量较多,且试验机及设备质量较大,单支柱起落架承载受限,因此试验过程中无法采用单个主起落架作为试验支持点,但选择多个主起落架作为支持点则造成飞机静不定,因此设计了一种试验支持系统。借鉴连通器结构,应用帕斯卡原理及静压支撑原理将支持点起落架通过液压系统进行虚拟联合,形成一种类等臂杠杆,保证所联合支持点的起落架受载一致,结合前起落架实现飞机静定支持。对该支持系统进行了功能验证,结果表明:该系统完全能够满足试验支持的要求。该系统已成功应用于飞机结构强度试验,并取得了良好效果。
2020, 48(9):99-101. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2020.09.021
摘要:闭式液压系统冲洗流量影响泵马达的冷却均衡,从保证泵马达冷却更加均衡的角度出发,研究了闭式液压系统冲洗流量的确定方法,结果表明:在额定转速下,定量马达系统、变量马达系统中冲洗流量分别约为补油泵理论输出流量的14.6%~31.5%、9.6%~29.4%,或者分别约为主泵理论输出流量的2.88%~7.39%、1.88%~6.89%;初始设计时定量马达系统、变量马达系统冲洗流量可分别选为补油泵理论输出流量的23%、19.5%,或者分别选为额定转速下主泵理论输出流量的5.1%、4.4%。通过样机测试间接验证了所用冲洗流量确定方法的正确性。
2020, 48(9):102-105. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2020.09.022
摘要:介绍了抛沙灭火车移动进料装置的结构和工作原理。该移动进料装置由3个液压油缸驱动,在检测阀、控制阀和换向阀的控制下可实现3个油缸的依次运动和共同运动,并完成工作循环。该移动进料装置既可作为整车的货箱底板、又可作为物料的输送装置,具有承载能力大、占用空间小的优点。通过理论计算和实验测试,获得了液压油缸的输出力和运动速度的变化规律, 为分析移动进料装置的功率输出和效率提供了依据。
2020, 48(9):106-110. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2020.09.023
摘要:为了降低电液伺服阀控制系统能量损失,设计了双层模糊控制器,并对电液伺服系统能量进行仿真验证。分析了电液伺服阀模型简图,建立了电液伺服阀动力学模型,推导出比例溢流阀的开启压力与泵压的关系方程式。设计变论域双层模糊控制方法,分别对电液伺服系统负载反馈和输出误差反馈进行在线调节,通过MATLAB软件对控制系统节能效果进行仿真验证,并且与传统PID控制方法进行对比和分析。结果表明:采用传统PID控制方法的电液伺服系统输出误差较大、能量损失较多;采用双层模糊控制方法的电液伺服系统输出误差较小、能量损失较少。采用双层模糊控制方法,能够提高非线性电液伺服系统输出精度,从而有效减小了控制系统的能量损失。
2020, 48(9):111-116. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2020.09.024
摘要:核电冷却泵泵体是主回路系统中三大核心部件之一,泵体的制造加工精度对整体设备的运行安全有直接影响。为提高泵体的加工精度,提出用五轴数控加工工艺加工泵体。分析泵体特征,应用尺寸中差建模,并设计专用夹具。基于遗传算法,研究加工工艺及方法,应用五轴联动数控加工中心完成核电冷却泵泵体加工。解决了圆柱倒扣面、90°弯管管道、薄壁件等加工难题。
2020, 48(9):117-119. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2020.09.025
摘要:利用AMESim建立的斜盘式轴向柱塞泵模型中,常用受控节流阀模拟配流过程中缸体腰型窗口和配流盘窗口之间的流量变化,而节流阀的实际控制曲线取决于配流窗口的几何尺寸,且对仿真结果的流量脉动有一定影响。推导出配流机构通流面积的变化曲线,有利于泵仿真模型的理论研究和泵配流结构的改进与优化。
2020, 48(9):120-124. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2020.09.026
摘要:对PPD汽缸体顶面油孔加工提出了切实可行、合理的工艺加工方案;根据加工方案确定了工艺装备的设计和专用机床的总体方案;介绍了汽缸体顶面油孔的加工方案和夹具设计。经计算,采用立式与卧式相结合的配置形式的专用机床加工油孔具有加工效率高、加工质量好等优点。
2020, 48(9):125-127. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2020.09.027
摘要:针对绞吸式挖泥船定位桩缓冲起升液压油缸起动压力大,油缸回落时冲击力大,工作时稳定性和可靠性差、使用寿命短等问题,对其整体结构进行重新设计。在缸体底部采用双进单出油路,用单向阀控制,实现了起动压力小;在活塞杆底部采用缓冲弹簧和节流孔相结合的缓冲装置,实现活塞杆回落时速度递减,冲击力小。使用结果表明:改进后的缓冲起升液压油缸的稳定性及使用寿命大幅度提高。
2020, 48(9):128-131. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2020.09.028
摘要:圆锥螺母与普通六角螺母相比不但原材料消耗减少约17%,还具有较高的防盗能力。使用圆锥螺母有利于提高设备的安全性。但由于缺少相应的拆装工具,圆锥螺母尚未进入工程领域。为此,设计了一种用于拆装圆锥螺母的专用扳手,介绍了该扳手的工作原理和结构设计的过程。
2020, 48(9):132-135. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2020.09.029
摘要:主轴箱作为主轴系统不可或缺的一部分,其热误差是影响数控机床加工精度的重要因素之一。以热设计为核心,通过结合田口法和有限元法,对主轴箱进行多目标优化设计与研究。搭建了主轴系统热态特性实验平台,以某机床厂的立式数控铣床为研究对象,获得其主轴系统的温度数据;根据实验测得的数据建立9组主轴箱优化模型;采用有限元法对温度-结构场耦合的9组模型进行仿真分析,得到各组模型的温度场分布云图和热变形分布云图,并进一步获得主轴箱结构优化结果和较优水平的主次因素参数组合。结果表明:对主轴箱热变形影响程度由高到低的因素为底板长度L、距离B、肋板宽度A、距离C;对主轴箱质量影响程度由高到低的因素为底板长度L、距离B、距离C、肋板宽度A。该研究为降低数控机床研发成本提供了参考。
2020, 48(9):136-139. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2020.09.030
摘要:为解决减速机箱体相似度大、厂家品牌识别度低的问题,提出将把箱体技术要求、企业文化内涵和中国传统文化等融合在减速机箱体外观的设计理念中。将有限元分析方法引入传统的减速机箱体造型设计流程,运用Creo2.0软件进行三维设计并建模;用Ansys Workbench软件对设计模型进行有限元分析;提出了造型与结构一体化的设计方法,通过此方法达到提高各减速机厂家品牌识别度的目的,从而提高产品的竞争力,增强产品造型的创新性,提高造型设计效率。
2020, 48(9):140-144. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2020.09.031
摘要:进给系统作为立式加工中心的重要部件之一,其振动特性对产品的加工质量具有重要影响。以某大型立式加工中心为研究对象,建立了滚珠丝杠进给系统的刚柔耦合模型,分析进给系统的丝杠动态特性,研究了丝杠在不同转速范围内的振幅变化规律,分析了滚珠丝杠的静态和动态力学响应。模拟仿真的结论验证该大型立加机床进给系统能达到设计要求,并为大型立加机床进给系统的设计优化提供了理论依据。
2020, 48(9):145-149. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2020.09.032
摘要:针对当前电液伺服阀控制系统响应速度慢、输出误差较大的问题,采用改进遗传算法优化控制系统,并对控制效果进行仿真验证。设计了新型电液伺服阀结构,建立了电液伺服系统动力学模型,推导了液压缸流量运动方程式。采用改进遗传算法优化RBF神经网络结构,通过MATLAB软件对双步进电机伺服阀改进的控制系统进行仿真验证,并且与传统PID控制效果进行对比。结果显示:在无干扰环境中,采用传统PID控制和改进RBF神经网络控制方法都能较好地提高活塞杆运动位移输出精度;在有干扰环境中,采用传统PID控制方法,活塞杆运动位移输出的误差较大,而采用改进RBF神经网络控制方法,活塞杆运动位移输出的误差较小。采用改进RBF神经网络控制方法,能够抑制外界的干扰,从而提高双步电机伺服阀控制系统的响应速度和输出精度。
2020, 48(9):150-153. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2020.09.033
摘要:针对液压起重机运动过程中,压力和选择角度变化难以预测问题,对液压起重机进行建模,提出了基于假设模态液压起重机运动控制模型。介绍了液压起重机结构,采用拉格朗日定理对液压起重机运动臂进行建模,推导出起重机动力学方程式。同时,假设平动连杆近似为单梁,对液压起重机伸缩臂的变形进行研究,采用MATLAB软件对液压起重机执行机构的压力和吊杆的旋转角度进行仿真,并且与实际测量值进行比较。结果表明:液压起重机执行机构的仿真压力变化值、吊杆的旋转角度变化值与实际测量值接近,能够对实际工作中压力变化及吊杆的旋转角度变化值进行很好的预测。采用假设模态建立的液压起重机运动模型,能够有效的模拟起重机臂运动产生的压力变化和角位移变化。
2020, 48(9):154-157. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2020.09.034
摘要:传统的液压模拟器不能完全模拟真实负载,因此建立一个可以模拟弹性载荷的机械摆锤液压负载模拟器。通过MATLAB软件对活塞连杆速度和摆锤旋转角度进行仿真验证。结果表明:在无干扰状态下,活塞速度和摆锤旋转角度与期望值差别较小、跟踪效果较好;在有干扰状态下,活塞速度和摆锤旋转角度在开始阶段跟踪误差较大,但是很快做出自适应调整,能满足期望值的要求。采用摆锤式负载模拟器能够模拟喷嘴在实际活塞连杆运动的速度变化。
2020, 48(9):158-161. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2020.09.035
摘要:基于模块化设计技术,开发了一种由直线电机驱动的高性能混联数控机床,主要由2-DOF并联主轴头和XY工作台两大功能模块组成。以该机床并联主轴模块为研究对象,基于边界元和刚度矩阵组集方法,建立了机床静刚度模型,并编制了刚度计算软件,由此计算得到机床主轴在整个工作空间内位置刚度和旋转刚度的分布。数值仿真表明:该机床具有较好的刚度特性,满足轻切削加工静刚度设计要求。
2020, 48(9):162-167. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2020.09.036
摘要:为了提高变分模态分解(VMD)对滚动轴承微弱故障特征提取的准确性,提出了一种基于参数优化VMD与奇异值分量及其熵相结合的滚动轴承故障诊断方法。该方法通过寻优算法确定VMD的模态数K和二次惩罚因子α;根据余弦-标准差指标提取VMD典型本征模态分量(IMF);计算IMF奇异值及其熵,并利用计算结果分别判断滚动轴承的不同故障状态。结合美国西储大学轴承振动信号数据,实验结果表明:相比经验模态分解奇异值故障诊断方法,基于参数优化VMD奇异值故障诊断方法能更明显地识别滚动轴承的不同故障类型,为区分滚动轴承微弱故障提供了一种可行的诊断思路。
2020, 48(9):168-171. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2020.09.037
摘要:数字阀作为液压系统的核心部件,一旦发生故障将导致严重后果。为提升数字阀的可靠性,以增量式数字阀的可靠性为研究对象。根据给出的增量式数字阀机械结构和工作原理建立数字阀的可靠性框图,分析得到故障模式和故障机〖JP2〗制;建立数字阀故障树模型,进行故障树分析;对故障发生对机构的影响程度进行致命度分析,得到致命性矩阵图。结果表明:数字阀的阀芯不动、阀芯运行卡停、阀芯运行不精确是数字阀工作过程中常见的3种故障,其中阀芯在运行过程中突然卡停是数字阀的致命度中最严重的故障模式。研究成果可为增量式数字阀的结构设计优化和可靠性分析提供一定参考。
2020, 48(9):172-175. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2020.09.038
摘要:机床冲孔产生的声音信号包含了许多有用信息,为了滤除声音信号提取过程中的工厂环境产生的噪声,使用改进阈值小波去噪方法对声音信号进行处理。利用信噪比(SNR)和均方误差(MSE)作为去噪效果指标,使用新的阈值选取规则,提出了一种分段连续的阈值函数,对传统小波去噪方法进行改进。该改进函数通过引入常数a,解决了传统阈值函数中软硬阈值函数不连续和恒定偏差问题。采集机床冲孔声音信号并叠加高斯白噪声作为机床冲孔含噪信号进行验证。通过实验确定了最佳小波函数类型和分解层数,将改进阈值小波去噪算法与传统算法进行对比,结果表明: 改进后的算法去噪效果良好,且有效保留了较低的信号能量。
2020, 48(9):176-180. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2020.09.039
摘要:某轻型无人平台无法靠自重实现预期的车姿快速下降功能。为了探究其故障机制并查找原因,以该平台为研究对象,基于FLUENT流体仿真软件建立了车姿下降回油路仿真模型并进行了仿真分析。仿真结果表明:该平台车姿下降缓慢是由于车姿回油路油气弹簧端存在较高背压所致,而该背压的形成是由于主溢流油路与车姿回油路串连并共同作用所产生。根据仿真分析的结果,对该平台车姿的液压系统回油路进行优化,将主溢流油路与车姿回油路断开并单独引回油箱,解决了该平台车姿下降缓慢的故障,并通过实车试验得到了验证。
2020, 48(9):181-186. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2020.09.040
摘要:提出一种基于深度自编码网络与模糊推理相结合的矿用齿轮箱故障诊断方法。通过对完整齿轮、裂齿齿轮和缺齿齿轮3种齿轮工作状态的声信号进行小波分析并建立特征数据库,构建深度自编码网络与模糊推理系统相结合的诊断系统,实现了齿轮故障诊断与辨识。实验结果表明:这种基于声信号的故障诊断方法能够有效检测矿用齿轮箱的运行状况;与传统神经网络诊断方法以及奇异值分解诊断方法相比,该诊断方法对故障状态的辨识准确度分别提高了3.8%和8%。与传统基于振动信号的故障诊断方法相比,基于声信号的诊断方法对故障状态的辨识准确度无明显差别。表明深度自编码网络模糊推理系统同样适用于基于振动信号的矿用齿轮箱的故障特征提取与分析。
2020, 48(9):187-191. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2020.09.041
摘要:分析了三电平变频器发生故障的原因,并将2只IGBT开路故障进行分类,为各类故障进行编码。选择逆变电路3个桥臂的相电压信号作为研究对象,利用d-q变换将三相电压信号转换为两相以减少故障信息的维数,通过傅立叶变换提取不同故障下的特征向量;建立一个4层的BP神经网络并进行故障诊断,将特征向量作为输入,对应故障的编码作为输出,对网络进行训练仿真,实现并验证了采用BP神经网络对三电平变频器故障诊断的可行性和准确性。
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