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  • 2022年第50卷第18期文章目次
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    • 空气-磁流变液半主动型动力吸振器的研究

      2022, 50(18):1-5. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2022.18.001

      摘要 (20) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:为实现高振幅削减百分比的带宽制振,提出一种具有可调刚度和可调阻尼的半主动型动力吸振器。刚度装置为空气弹簧,改变空气弹簧内两气室的初始高度和初始气压可以改变刚度;阻尼装置为磁流变液阻尼器,改变阻尼器内线圈电流大小可以改变阻尼力。计算空气弹簧的刚度、气室的初始高度、气室的初始气压之间的函数关系;计算磁流变液阻尼器的阻尼力和线圈电流之间的函数关系;仿真探究动力吸振器的制振效果。结果表明:该空气-磁流变液半主动型动力吸振器最多可以削减45%的主质量振幅,可以有效抑制主系统的共振。

    • CVC轧辊非对称磨损的磨削力均化方法

      2022, 50(18):6-10. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2022.18.002

      摘要 (11) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:在板材轧制过程中,CVC轧辊会产生非对称磨损,严重影响板材加工的质量。针对CVC轧辊磨削过程中非对称磨损的大余量磨削阶段,提出一种磨削力均化的优化方法。根据CVC轧辊的工作特性,对其特有的非对称磨损辊形曲线进行分析;以减少大余量磨削过程中磨削力波动为目的,建立磨削力均化模型,并开发磨削力均化软件。结果表明:采用所提方法,磨削力的波动明显下降。

    • 考虑疲劳的压电振动能量收集器发电能力分析

      2022, 50(18):11-14. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2022.18.003

      摘要 (26) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对压电振动能量收集器的振动疲劳问题,研究疲劳对压电悬臂梁发电能力的影响。以能量收集器用压电悬臂梁为研究对象,通过扫频模态试验和基础激励振动试验测得试验件的应变响应和电压响应。分析数据,讨论基础激励加速度与激振频率对应变响应和电压响应的影响。通过5×105次疲劳循环加载前后试验件的应变响应和电压响应变化情况,研究疲劳损伤对试验件电压响应的影响。结果表明,不同激励环境对压电悬臂梁的疲劳损伤具有不同程度的影响,而压电悬臂梁的电压响应变化与因疲劳损伤导致的疲劳应变响应变化近乎呈正相关性。

    • 机床齿轮箱变速器振动特性分析及优化研究

      2022, 50(18):15-20. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2022.18.004

      摘要 (17) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对机床在运行过程中需要平稳少振的特点,以某型号的机床齿轮箱变速器为研究对象,分析齿轮箱变速器振动的成因及理论减振方法。利用MASTA软件建立齿轮箱变速器仿真模型,对其进行齿轮耦合模态分析和阶次跟踪分析,得到关注频率内的共振参数和动态啮合力、啮合柔度相位及大小的变化曲线,确定变速器的谐波啮合阶次和响应峰值频率。通过游隙控制分析,获得游隙对齿轮箱变速器振动特性的影响规律,得到不同轴承对响应峰值的作用规律和不同游隙下各谐波阶次对应响应峰值的变化规律。结果表明:优化后的响应峰值显著降低,齿轮传递误差减小,改善了齿轮箱变速器的振动特性。

    • 集成式电液制动检测系统研究

      2022, 50(18):21-25. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2022.18.005

      摘要 (21) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:国内缺少集成式电液制动(I-EHB)系统的检测仪器,因此研发一套基于LabVIEW的I-EHB检测系统。针对I-EHB性能测试需要模拟的工况多的问题,设计一套基于CAN总线的ECU通信系统,能够配置控制I-EHB内部ECU电磁阀、电机所有动作的报文,自动完成报文与具体控制目标的对应、转换成报文帧格式、对对应地址值数据修改的动作。该检测系统采用电缸模拟脚踩刹车动作,通过通信模块控制I-EHB动作,利用测试管路模拟实车工况,用高精度传感器采集I-EHB制动状态,并在软件上实时显示。针对I-EHB的3种工作状态,分别制定基础制动试验,对某I-EHB进行测试。结果表明:所设计的检测系统测试结果曲线及特征点值均符合预期,能够满足I-EHB性能检测台的稳定性与可靠性需求。

    • 脉冲射流式岩屑床清理工具的研究

      2022, 50(18):26-30. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2022.18.006

      摘要 (11) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对大斜度及水平井段,岩屑极易沉积在井筒底部形成一定高度的岩屑床,使得钻杆被埋没,造成钻杆摩阻增大、钻具断裂等问题,设计一种射流式岩屑床清洁工具,基于液固两相流理论,建立三维射流式清洁工具与普通携岩钻杆的仿真模型,并利用Fluent分析射流式清理工具的喷嘴喷射角度、喷嘴流速、岩屑粒径、钻井液排量等参数变化对环空井筒内岩屑体积分数及岩屑质量的影响规律。结果表明:增加脉冲射流式工具后,环空内的岩屑沉积量明显减少,在钻杆转速为80 r/min时,最佳的喷嘴角度为90°;增加喷嘴流速及钻井液排量都可以降低环空内的岩屑量;随着岩屑粒径的增加,环空内岩屑沉积更多。该工具能够降低沉积在环空内的岩屑质量,提高岩屑的运移能力。

    • 机床空间精度预测与NC代码补偿研究

      2022, 50(18):31-34. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2022.18.007

      摘要 (9) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:以某立式加工中心为研究载体,提出一种空间精度补偿技术。以旋量理论为基础,在充分考虑机床切削点空间位置的基础上,建立包含全部几何误差的立式加工中心空间精度模型,同时输出空间精度显示预测模型。针对传统空间精度补偿不充分的局限性,将空间精度补偿思路转换为NC代码最优化问题,基于遗传算法求解该最优化问题,通过实验验证优化结果的有效性。结果表明:基于旋量理论的机床空间精度建模包含21项几何误差,空间精度预测结果较为准确;基于NC代码最优化的空间精度补偿技术使得机床空间定位精度最大补偿率为90.94%,验证了所提方法的有效性。

    • PB-BBD响应面法优化全金属水力振荡器性能的研究

      2022, 50(18):35-39. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2022.18.008

      摘要 (14) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:目前从各类水力振荡器的现场应用看,普遍存在压耗偏大的问题,使钻井液辅助破岩的能力降低。基于自激涡流振荡的原理,设计了一种全金属水力振荡器,为充分发挥其性能,降低压耗,需对振荡器内部结构进行优化。通过Plackett-Burman设计对内部各结构参数进行了筛选试验,确定显著影响参数为射流道宽度、工具厚度和出口直径,再用Box-Behnken Design响应面法对显著影响参数进行分析,得到全金属水力振荡器内部结构参数的优化组合为射流道宽度14 mm、工具厚度41.432 mm、出口直径为46 mm,最后通过数值分析验证了优化方法的有效性。

    • SUS304不锈钢套内圆表面磁力研磨加工研究

      2022, 50(18):40-43. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2022.18.009

      摘要 (33) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:使用自制的环形磁刷工具配合多轴运动电解复合磁力研磨机,对SUS304不锈钢套内圆表面进行磁力研磨加工试验,探讨氧化铝磨粒粒径、加工时间、加工负荷以及加工电流对表面粗糙度的影响。结果表明:在纯磨粒磁力研磨试验中,当磨粒粒径为3 μm、加工负荷为2 N及振动频率为4 Hz时,研磨加工10 min后,Rmax=0.198 μm、Ra=0.045 μm, 而在纯电解磁力研磨试验中,在负荷2 N与加工电流200 mA的加工条件下,研磨10 min后,Rmax=0.292 μm、Ra=0.069 μm,较纯磨粒磁力研磨效果稍差;在电解复合磨粒的磁力研磨中,当磨粒粒径为3 μm、加工负荷为2 N、振动频率为4 Hz及加工电流为200 mA时,可获得最理想的研磨结果,加工10 min后,Rmax=0.146 μm、Ra=0.033 μm,效果优于纯磨粒和电解的磁力研磨;在工具无进给的两阶段电解复合磁力研磨试验中,先使用3 μm粒径的磨粒、2 N的加工负荷、4 Hz的振动频率以及200 mA的加工电流,研磨4 min,随后更换粒径为1 μm的磨粒,研磨12 min后,Rmax=0.112 μm、Ra=0.024 μm,此时工件内表面已被加工成镜面。

    • 基于OPC UA的数控机床远程监控系统开发

      2022, 50(18):44-48. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2022.18.010

      摘要 (20) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:介绍基于网络技术的数控机床远程监控与数据管理系统结构及实现方法。以C#语言设计并开发了一种基于OPC UA通信协议的本地机床加工监控客户端,实现了机床OPC UA服务器与本地监控系统的连接,对服务器中节点数据进行读取、写入,以订阅的方式实现对机床加工工艺参数、电流、电压和PLC信号等机床内部状态数据的实时监控;开发了监控数据库,可实现对监控数据的管理。最后采用PHP语言和ThinkPHP框架搭建了机床远程监控网站,用户可远程监控和管理机床内部状态数据。该软件具有更好的开放性,能够很好地与具有OPC UA接口的数控系统连接,能够较好地解决数控系统“信息孤岛”的问题,对提高机床智能化、数据可视化和网络化有实际应用意义。

    • 自走式田间甘蔗收集搬运车液压系统的设计

      2022, 50(18):49-54. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2022.18.011

      摘要 (16) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对自走式田间甘蔗收集搬运车的驱动要求,设计一种液压系统,包括转运车厢升降液压系统、转运车厢翻转液压系统和转运车支腿调平液压驱动系统。利用AMESim软件建立液压系统模型,得到甘蔗转运车液压系统各执行元件的输出特性曲线。仿真与试验结果表明:利用所设计的系统,支腿、升降、倾倒液压缸运行平稳,输出参数稳定,表明该液压系统能够满足甘蔗转运作业使用要求。

    • 承压设备水压试验自动控制装置设计与实现

      2022, 50(18):55-61. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2022.18.012

      摘要 (48) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对当前承压设备水压试验手动加压过程难以控制和采用肉眼直接观察压力表判断水压试验合格性存在误差的问题,提出一种承压设备水压试验自动控制装置设计方案,并实现了装置结构和控制系统。该自动控制装置结构设计包含工作台结构设计、加压管路设计、泄压管路设计和其他保护设计;以PLC、变频器和比例阀为硬件核心,结合模糊PID控制器实现对水压试验过程控制;利用开发的上位机软件实现水压试验设备的人机交互;进行水压试验自动控制装置性能测试。结果表明:该装置能较好地实现水压试验全过程控制和合格性判定,具有对试验过程录像、试验数据实时保存等功能,且可追溯水压试验过程。

    • 基于机器视觉的凸轮轴盖夹具定位控制系统设计

      2022, 50(18):62-66. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2022.18.013

      摘要 (12) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:现有凸轮轴盖毛刺清理设备采用固定夹具,难以解决压铸工件不一致性带来的夹持稳定性问题。为此开展基于机器视觉的凸轮轴盖夹具定位控制系统设计。搭建机器视觉测量平台,进行凸轮轴盖孔径测量的图像处理算法设计;结合三坐标测量仪补偿测量误差,开发视觉测量系统,实现凸轮轴盖孔径的精确测量;与下位机STM32电机控制程序联动,完成夹具定位的自动调整。结果表明:所设计的控制系统自动化程度高、适应性强,提高了毛刺清理设备的柔性。

    • 基于Azure Kinect虚拟装配系统的研究与开发

      2022, 50(18):67-72. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2022.18.014

      摘要 (14) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:在虚拟装配领域中,提升用户体验和交互精度一直是研究的重点。在利用Azure Kinect人体跟踪技术获取手部信息的基础上,研究利用SVM算法提高手势识别准确率的方法,通过参数寻优进一步优化了参数模型。在Unity3D平台上开发了虚拟装配系统,将优化后的手势识别应用在虚拟装配系统中并实现了主要装配功能,同时加入语音识别进行辅助装配。实验结果表明:通过SVM算法优化后,手势识别更加准确、稳定,提升了虚拟装配系统的用户体验和交互准确性。

    • 模具智能制造平台关键技术研究及其应用

      2022, 50(18):73-78. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2022.18.015

      摘要 (15) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:介绍一个模具智能制造平台的建设思路、内容和技术特点。模云智能制造系统通过项目管理、智能设计、计划排产、智能制造等功能模块,完成数据采集、工序调度、车间排产、生产管控等功能优化,最终实现模具的智能制造。模云系统的开发与应用,实现了模具企业的智能化和精细化管理,可有效提高产品质量,降低运营成本,提升企业效益。

    • 泵用无困油无根切齿廓及其轴向超低恒脉动结构

      2022, 50(18):79-83. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2022.18.016

      摘要 (13) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对外啮合齿轮泵困油现象和流量脉动大的结构性问题,基于渐开线齿轮的传动优势和成形原理,提出一种以重合度为1和齿廓根点位于基圆上为限制条件,齿数为唯一设计构造参数的无困油无根切齿廓的逆向构造方法。通过设计新的轴向双齿轮副结构,解决原有单一齿轮副流量脉动大的结构性问题。结果表明:逆向设计构造方法简单、精准;单副重合度为1可确保无困油现象;齿根点位于基圆上及变位滚切加工可确保无根切现象;单副0.375、双副0.094的恒流量脉动系数与齿数无关,利于在最小齿数为6时采用高容积利用系数0.35,且泵轻量化效果较好;双副轴向180°/齿数的错位间隔装配易于实现,综合重合度为2可确保传动平稳性等。

    • 风电轴承测试系统设计

      2022, 50(18):84-88. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2022.18.017

      摘要 (13) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:风电轴承包括风电机组的偏航轴承、变桨轴承、主轴承,属于风电机组的关键部件。风电轴承的出厂游隙、摩擦力矩、空载温升是影响其运行性能的重要指标。精确测量轴承的游隙、摩擦力矩、空载温升,可定量分析轴承设计制造的一致性,保证后续装机使用的可靠性;因此,设计一套专用的风电轴承功能测试系统,实现风电轴承的出厂游隙、摩擦力矩、空载温升的测试,可验证风电轴承的设计与制造的可靠性。

    • 不同路堤下携沙横风对高速列车气动特性的影响

      2022, 50(18):89-94. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2022.18.018

      摘要 (11) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:为研究携沙强横风在不同路堤下对高速列车气动特性的影响,建立简化的高速列车模型,采用三维、定常、不可压雷诺时均Navier-Stokes方程和标准κ-ε两方程湍流模型,数值模拟高速列车在单线路堤、双线路堤、半堑路堤的气动性能,分析列车在不同路堤倾角的流场结构,计算列车的侧力系数、升力系数、倾覆力矩与路堤倾角之间的关系。结果表明:不同类型的路堤下,在列车背风侧近地面处,都生成一个形状不规则的漩涡,漩涡的大小与路堤倾角正相关,且负压的最大值是漩涡的中心;在列车的头车处,不同路堤下的侧力系数相差很小,尤其是半堑路堤,携沙风环境下和净风环境下侧力系数基本一致,说明有沙风对半堑路堤下高速列车侧力系数的影响很小;在各个倾角下,双线路堤的倾覆力矩系数最高,半堑路堤的倾覆力矩最小。

    • 一种无人机回收系统蓄能器能量回收效率研究

      2022, 50(18):95-100. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2022.18.019

      摘要 (11) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:为减少无人机回收过程中能量浪费,采用以蓄能器为储能元件的无人机回收过程能量回收系统。推导系统主要组件的数学模型,搭建系统的AMESim模型并进行仿真。研究蓄能器体积、蓄能器预充压力、回收装置质量、无人机质量对能量回收效率的影响。结果表明:蓄能器体积、蓄能器预充压力、无人机质量对回收效率影响较大,是影响蓄能器能量回收效率的关键参数。

    • 滚动轴承腔内气液固三相流场数值模拟

      2022, 50(18):101-106. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2022.18.020

      摘要 (12) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了研究高速轴承内气液固三相流动状态,基于VOF模型和DPM模型,建立三维轴承腔多相流模型,在考虑接触角及石墨烯含量的条件下,分析不同进气速度、转速下轴承腔内液固两相分布状态。结果表明:轴承外圈滚道润滑油膜形成与转速和进气速度有关;不同工况下,进入轴承腔内的石墨烯数量不同,随着转速的提高,石墨烯在轴承腔内沿周向的扩散速度加快,进气速度的提高使得石墨烯沿轴向扩散的速度增加。在转速为9 000 r/min时,润滑油易生成较为均匀的润滑油膜。

    • 高速高压圆弧螺旋齿轮泵漩涡空化数值模拟研究

      2022, 50(18):107-111. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2022.18.021

      摘要 (22) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了深入研究圆弧螺旋齿轮泵在高速高压工况下吸油腔漩涡空化及其对齿轮泵性能的影响,以过渡曲线为正弦的圆弧螺旋齿轮泵为研究对象,选择全空化模型,应用计算流体动力学软件(PumpLinx)对圆弧螺旋齿轮泵在高速高压工况下进行了数值模拟,针对漩涡空化出现的位置、形成过程、演变过程及对出口流量特性的影响进行了研究。结果表明:在高速高压工况下,齿轮泵吸油腔齿背部边缘位置出现漩涡流动,从而产生漩涡空化,漩涡核心位置的空化现象最为严重,向漩涡的边缘位置空化程度逐渐减弱;该位置的漩涡空化呈现周期性的形成-发展-消失的过程;空化导致泵出口流量脉动和压力脉动增大,周期性的漩涡空化造成泵出口流量周期性波动,对齿轮泵出口流量产生不利影响。

    • 农用机械液压驱动同步控制仿真分析

      2022, 50(18):112-117. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2022.18.022

      摘要 (22) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:“精准农业”对农用机械液压驱动系统提出了更高要求,要求其在行走时具有良好的直线行驶性、高准确性和安全性。为此提出一种缓冲制动回路,在该回路基础上进行同步控制。建立农用机械液压驱动系统原理模型,分析其工作原理,选择控制策略;在AMESim建模,然后在MATLAB/Simulink中建立模糊自适应PID模型,最后进行联合仿真并分析系统同步性和鲁棒性。仿真结果显示:系统启动后0.7 s时达到稳定的目标转速,最大同步误差为121.83 r/min,达到稳定的目标转速前最大超调量为4%,达到稳定的目标转速后同步误差为0.65 r/min;当系统负载波动时,系统也能在0.8 s内达到稳定的目标转速,最大同步误差为30.35 r/min,达到稳定的目标转速后同步误差为0.65 r/min。因此对于该农用机械液压驱动系统,采用主从控制和模糊自适应PID控制,响应速度快,超调量小,鲁棒性好,能够保证农用机械行走时具有良好的直线行驶性、高准确性和安全性。

    • 基于电磁激振的风电叶片双向疲劳加载控制算法研究

      2022, 50(18):118-122. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2022.18.023

      摘要 (26) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对双向疲劳加载导致的扰动大且叶片惯性大导致控制难度大、精度达不到要求等问题,提出一种基于电磁力驱动的风电叶片双轴疲劳加载新方法。在对该疲劳加载方法研究的基础上,将具有可调增益的模型参考自适应控制算法应用于风电叶片电磁双轴疲劳加载系统。该算法可根据电磁疲劳加载系统的内部频率变化不断地跟踪参考模型的输出。结合先前研究成果,建立风电叶片电磁力驱动的双轴疲劳加载模型试验平台,在现场试验对自适应算法的控制效果进行验证。结果表明:在挥舞方向,可调增益的模型参考自适应控制算法平均跟踪误差在10%以内,摆振方向为7%以内;相较于传统PID算法,该算法具有更好的跟踪能力、鲁棒性、抗扰动能力,控制性能得到了很大的提升。

    • 基于升沉补偿平台多缸同步的控制策略研究

      2022, 50(18):123-128. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2022.18.024

      摘要 (9) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:为保证升沉补偿平台的上平台在6个液压缸运动过程中始终处于相对平稳状态,提出一种将广义预测控制与相邻交叉耦合控制相结合的控制策略,实现对平台6个液压缸的位置同步控制。采用广义预测控制作为每个液压伺服通道的位置控制器,加入相邻交叉耦合同步控制方式,使每个液压伺服通道的液压缸考虑与其相邻两通道液压缸之间的同步误差,获得新的控制量,对6个液压缸进行同步控制;利用MATLAB进行仿真。结果表明:系统响应速度快,具有较好的位置控制和同步控制性能;将基于广义预测控制的相邻交叉耦合同步控制方法应用于升沉补偿平台,简化了控制器结构,协调6个液压伺服通道,在一定程度上减小了负载扰动对平台稳定性的影响。

    • 基于自适应的NSGA-Ⅱ多目标柔性作业车间调度

      2022, 50(18):129-135. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2022.18.025

      摘要 (27) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)进行自适应改进,采用独立的交叉和变异操作对工序与设备进行排序及分配的调整,从而求解多目标柔性作业车间调度问题。改进后的算法可依据不同阶段,动态调整算法的交叉概率与变异概率,提升算法运算效率、种群多样性并减少非法解的产生。最终,通过实例仿真验证算法的有效性。结果表明:新方案的最大完工时间、加工能耗、加工设备总负载和延期时间均得显著改善,有效提高了生产管理效率。

    • 机器人铣削加工轨迹研究现状及发展趋势

      2022, 50(18):136-141. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2022.18.026

      摘要 (45) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:工业机器人因其柔性强、灵活性高及感知能力强等优势,在复杂零件的高柔性制造中具有巨大潜力。加工轨迹是决定机器人铣削加工中加工效率和加工精度的重要因素。机器人加工轨迹规划除了要考虑数控加工中已有的问题,还要考虑机器人刚度、精度、稳定性等特有的问题,因此复杂性更高。从机器人铣削加工轨迹规划及优化方法出发,总结了近年来国内外学者在包括刚度强化、误差补偿、稳定性优化等方面的研究成果。最后对该领域的技术发展趋势进行了分析及展望。

    • 基于动态贝叶斯网络的多状态系统可靠性分析

      2022, 50(18):142-145. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2022.18.027

      摘要 (15) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:为避免离散T-S模糊故障树计算误差,清晰表达系统可靠度随时间变化趋势,将基于冲激函数约束的连续时间T-S动态故障树与动态贝叶斯网络相结合,既可体现连续时间T-S模糊动态故障树的动静态描述能力,又能发挥贝叶斯网络双向推理建模与可描述动态的优势;然后在GeNIe2.0软件中搭建贝叶斯网络模型,导出后验概率,再计算合成动静态模块的重要度;最后以动车组空气供给系统为例,进行了可靠性分析,并于软件中仿真系统可靠度随时间的变化曲线,验证了模糊动态贝叶斯网络方法的正确性与合理性。研究结果表明:安全阀与单向阀为系统的薄弱环节,应加大检查检修频次,其余部件可参考图示结果合理安排设备维护频次。

    • 多尺度特征组合优化的航空液压管路故障诊断

      2022, 50(18):146-152. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2022.18.028

      摘要 (11) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:为根据管路振动信号准确识别故障类型,提出一种多尺度特征组合优化的航空液压管路故障诊断方法。利用能量比值法确定变分模态分解参数,实现管路振动信号的优化分解,选取最佳模态分量信号进行重构,重构后的信号作为分析信号。选择重构信号的优化多尺度散布熵作为特征指标,构建具有代表性的特征向量集并输入到利用麻雀搜索算法优化的极限学习机网络进行训练,以实现航空液压管路的故障诊断。结果表明:利用所提方法能够准确识别航空液压管路故障类型,为区分航空液压管路故障提供了一种可行的思路。

    • 基于DE-SVM的风电机组高速轴承故障诊断

      2022, 50(18):153-157. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2022.18.029

      摘要 (22) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:为减少风电机组传动链故障造成的重大损失和安全隐患,保证机组健康平稳运行,针对风电机组传动链轴承的故障诊断问题,提出一种基于差分进化算法改进支持向量机的故障诊断方法。利用集合经验模态分解方法对原始数据进行处理,提取有效的故障特征,实现信噪分离;采用差分进化算法对支持向量机关键参数进行优化以提高模型的泛化能力和预测精度;利用训练好的模型进行故障诊断。结果表明:所提方法具有准确性和有效性。

    • 改进EWT降噪与快速谱相关的滚动轴承早期故障诊断

      2022, 50(18):158-164. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2022.18.030

      摘要 (14) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对非线性、强背景噪声下滚动轴承振动信号早期故障特征微弱,难以识别的问题,提出一种改进经验小波变换(EWT)降噪和快速谱相关相结合的滚动轴承早期微弱故障诊断方法。针对EWT频带划分方式受噪声影响较大,存在划分不合理的问题,提出极大值包络处理的划分方式;采用改进的EWT进行自适应信号分解,获得不同的固有模态分量,采用峭度准则筛选出有用模态分量,并进行重构得到降噪后的信号;为增强早期故障信号中的故障冲击周期成分,对降噪后的信号采用快速谱相关(Fast-SC)进行分析,获得平方增强包络谱;对平方包络谱中幅值突出的成分与故障频率进行对比分析,实现早期故障诊断。结果表明:与快速谱分析、改进EWT降噪结合快速谱峭度图相比,所提方法能有效增强早期故障特征频率,实现早期故障的准确诊断。

    • 变频环境下异步电机故障诊断方法

      2022, 50(18):165-171. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2022.18.031

      摘要 (27) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对变频环境下异步电机故障时定子电流信号非平稳的问题,提出一种互补集合经验模态分解(CEEMD)与卷积神经网络(CNN)结合的异步电机故障诊断方法。首先通过ANSYS对变频环境下电机建模获得仿真电流数据,利用CEEMD将电机定子电流信号分解为一系列本征模态函数(IMF);其次通过计算排列熵和样本熵,选取复杂程度小的IMF分量并计算其平均值来提取出故障特征;接着将特征数据集输入卷积神经网络(CNN)进行训练和验证;最后搭建实验平台收集电流信号,对信号进行滤波和CEEMD分解重构,放入CNN训练好的模型进行测试,识别率达95.56%。证明了该方法是一种可行的异步电机故障诊断方法,可实现对异步电机正常、转子断条和气隙偏心状态的准确识别。

    • 基于BAS-BP模型的轴承剩余使用寿命预测

      2022, 50(18):172-175. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2022.18.032

      摘要 (24) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:为有效评估轴承退化趋势,提高设备健康管理的智能化,提出一种基于BAS-BP模型的轴承剩余使用寿命预测方法。提取轴承全生命周期振动信号的时域和频域特征,构建18维退化特征;为提高神经网络的预测精度,采用天牛须搜索算法对初始权重和阈值进行优化,建立BAS-BP预测模型;通过在公开数据集上验证该模型的有效性。结果表明:所提模型可对轴承剩余寿命进行有效预测且精度较高。

    • 变工况下采煤机故障诊断的迁移学习方法

      2022, 50(18):176-182. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2022.18.033

      摘要 (17) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对采煤机故障诊断过程中有效故障样本不足问题,提出变工况下采煤机故障诊断的迁移学习方法。对原始振动信号作小波变换得到时频图,利用图像增强原理凸显故障的时频特征,并对图像进行归一化后组成故障样本;利用大量不同工况下的现有故障数据组成源域数据,对卷积神经网络进行训练,以初步获取故障诊断模型;将训练后的模型迁移至采煤机故障诊断实验台,以最大均值差异(MMD)作为优化指标,利用实验台中的样本继续训练模型,实现权值微调。结果表明:振动信号经小波变换和图像增强处理后,能有效凸显故障特征;利用实验台小样本微调权值,能有效实现采煤机故障诊断的模型迁移。

    • 基于线性可分SVM的自动化机床在线故障监测系统设计

      2022, 50(18):183-188. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2022.18.034

      摘要 (11) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对自动化机床在线故障监测存在的问题,设计一种基于线性可分SVM的故障监测系统。在线监测系统的硬件结构由STM32F103ZET6型单片机、传感器模块、存储器模块、通信模块和显示模块等部分组成;在软件算法流程上,利用线性可分SVM分类器,可以确保数据集到最优超平面的几何间隔最大,同时提升距离最优超平面最近数据点的可信度及对故障样本的分类精度。测试结果显示:设计的系统数据训练收敛速度快,故障数据分类精度高,相对于传统监测系统具有性能上的优势。

    • 基于多元变模式分解的机械设备故障诊断方法

      2022, 50(18):189-196. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2022.18.035

      摘要 (13) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:机械设备在运行时,其振动信号往往表现为非平稳信号。传统的时频分析方法在处理含有强噪声和强调制的非平稳信号时,常表现出降噪效果不明显、不能准确提取故障特征频率等缺陷。为此,提出一种基于多元变模式分解的机械设备故障诊断方法。通过建立约束变分模型表达式,将多个信号在相同的频率尺度分解为相同数量的固有模态函数(IMF)之和,每一个IMF都是一个调频调幅信号。为验证所提方法的有效性,将所提方法应用于多传感器采集的轴承故障信号分析。结果表明:所提方法对复杂环境下机械设备振动信号的降噪和故障特征提取效果较好,验证了其可靠性。

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