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- 《机床与液压》 “工业母机”专刊征稿启事
发布时间：07-23
- 《机床与液压》在“2022年度中国科协主管期刊审读”中被评为“优秀”
发布时间：01-03
- 《机床与液压》再次入编2023年版《中文核心期刊要目总览》
发布时间：01-03
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- 《机床与液压》杂志招聘启事
发布时间：05-26
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发布时间：07-03
- 《机床与液压》论文著作权转让合同
发布时间：12-09
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燃料喷射控制压电阀的驱动控制策略研究
李帆，高翔，王勤鹏，贺玉海
摘要：压电式喷射器中压电阀的响应速度决定了内燃机燃料喷射控制的性能和精度。为提高压电阀响应速度，针对自主研制的压电阀及其基于脉宽调制（PWM）控制方式的驱动电路，利用MATLAB/Simulink建立两者的联合仿真模型，并搭建压电阀性能测试试验台，通过仿真与试验结合的方式探究喷射控制信号PWM脉宽、脉冲数对压电阀响应时间的影响。结果表明：对自研驱动电路，喷射控制信号PWM脉宽存在最优值，且最优脉宽在0.3~0.42 ms内；多脉冲控制策略下，压电阀开启和关闭响应时间分别为0.525、0.725 ms；单脉冲控制策略下，压电阀开启和关闭响应时间分别为0.5、0.6 ms，均满足内燃机一个循环内实现多次喷射的控制要求；相较于多脉冲控制策略，单脉冲控制策略开启响应时间缩短4.762%，关闭响应时间缩短17.2%。
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基于阀控缸电液系统的前馈-反馈联合控制策略研究
王大卫，王思民，丁海港，弓智强，庞智珍，李亚龙
摘要：阀控缸电液系统应用广泛，提高其响应速度、控制精度与可靠性具有重要意义。传统闭环控制基于反馈误差调节，控制简单、稳定性好、易用于复杂系统，但存在时滞与稳定性问题；前馈控制作为一种开环控制方式，具有响应快、无时滞的优点，但控制效果依赖模型精度。针对上述问题，提出一种基于阀控缸电液系统的前馈-反馈联合控制策略，建立其数学模型，运用AMESim软件搭建仿真模型并进行可行性分析，通过实验建立伺服阀流量-压差-电压前馈参数表，最后基于Simulink建立变转速恒压油源实验平台并进行实验验证。仿真及实验结果表明：前馈-反馈联合控制可提高阀控缸电液系统的控制精度和响应性，相较于反馈控制方式跟踪精度提高45%，具有良好的综合控制效果。
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面向EtherCAT总线的伺服系统误差及插补算法误差辨识方法
侯欢，李翔龙，谢希杨
摘要：目前，工业运动控制中多采用EtherCAT总线进行主站和从站之间的通信，在EtherCAT总线上传输着大量的运动数据信息。基于此，提出一种面向EtherCAT总线的伺服系统误差及插补算法误差辨识方法。此方法通过ET2000和WireShark抓获运动过程中EtherCAT总线上的数据，筛选有效数据生成.pcapng文件，再对此文件和运动控制系统的ENI.xml文件进行解析获得目标位置和实际位置信息，最后对得到的位置信息进行误差分析。针对各类误差设计了相应的运动轨迹，在机床上对单轴点位运动、两轴插补运动及两轴前瞻插补运动进行了多组运动控制实验，完成了伺服响应滞后、伺服动态性能不匹配、跟随误差、位置到位抖动以及插补算法误差等的辨识，通过此方法可获得单轴的运动控制精度以及多轴运动之间相互配合的能力。
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机床运动性能驱动的五轴加工刀具姿态光顺插值
刘其广，徐金亭，徐飞飞，金鑫
摘要：针对现有五轴数控加工刀具姿态定位光顺性差、易引发刀具姿态剧烈变化等问题，提出一种机床运动性能驱动的刀具姿态光顺插值方法。在加工路径关键区域内指定无碰撞干涉的关键刀轴，并反解出关键刀轴所对应的机床旋转轴坐标；采用连续B样条曲线表示旋转轴的坐标变化，并推导其各阶运动学特性的线性表达式；建立以机床旋转轴运动的跃度（即加加速度）平方和最小为目标的优化目标函数，给出关键刀轴约束下的旋转轴最优坐标求解方法，实现沿加工路径的刀具姿态光顺插值。算例表明:所提方法能够在机床旋转轴各阶运动特性约束下，有效提升五轴数控加工的平稳性。
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径向磁液轴承定子温升及热变形研究
陈丽文，尚林，高殿荣，赵建华，吴晓晨
摘要：提出一种新型的磁液轴承，以电磁悬浮支承为主、静压支承为辅，实现双重支承，并可以实时调控。通过建立磁液轴承的有限元分析模型，对其进行流-固-热耦合求解，得到轴承的流场、温度、应力及应变分布云图。通过调整轴承系统的结构参数（进油孔直径和线圈匝数）及运行参数（输入电流、进油流量、转子转速）分别进行有限元建模，利用ANSYS软件进行仿真分析，求解不同参数对轴承温升及定子热变形的影响规律。结果表明：流体造成的压力在进油孔内最高为1 MPa，流体在油膜处流速最高为0.8 m/s；轴承定子温度分布对称，有利于散热。研究结果为磁液轴承系统的优化设计提供理论依据。
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基于Halbach阵列宏微复合驱动器的输出力优化研究
喻曹丰，杨坤，郑爽，魏益军，陶雪枫
摘要：为提升宏微复合驱动器的输出力以及改善输出力波动，采用将永磁体进行Halbach阵列方式布置，并通过添加辅助磁轭来改变宏动线圈与永磁体的相对位置两种方法结合的方案。为验证优化方案的有效性，采用有限元电磁场仿真，分析宏微复合驱动器优化前后的输出力变化，并以提高输出力和降低输出力波动为目标，得出了Halbach阵列的永磁体最佳尺寸。最后搭建实验平台验证了优化方案的合理性。结果表明：优化方案使宏微复合驱动器在电流大小为4 A时，输出力达到95 N左右，输出力波动减小为23 N左右，验证了优化方案的合理性。
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航发主轴球轴承喷油润滑热场分析及试验研究
刘欢，王健，朱海峰，张占立
摘要：针对航发主轴三点接触球轴承高速运转时容易引起轴承烧伤问题，采用局部法建立轴承生热模型。基于流体两相流理论和耦合传热原理，建立轴承流固耦合模型，分析转速、供油量等对流场以及轴承温度的影响。利用航发球轴承试验机开展轴承温升试验，并对仿真结果进行验证。结果表明：随着供油量的增加，轴承外圈的油量显著增加，轴承温度下降；当供油量达到1.2 L/min时，继续增加供油量冷却效果减弱；随着转速增加，轴承腔内油液减少，轴承内外圈温度均增大且内圈增幅比外圈大；随着轴向载荷增加，轴承内外圈温度均增大。试验结果与仿真计算最大误差为10.27%，验证了模型的合理性。
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Ti-6Al-4V钛合金超声振动辅助短电弧复合加工实验研究
丁胜威，周建平，周碧胜，王子健，苗李君
摘要：针对普通短电弧加工排屑不畅引起的电极和工件之间形成颗粒桥造成短路、局部放电和二次放电等非正常放电现象，提出一种超声振动辅助短电弧加工的新方法来改善工件加工质量。通过实验对普通短电弧和复合加工后工件宏观特征和微观形貌进行对比。采用超景深显微镜、电子扫描显微镜等对加工后的表面形貌、粗糙度和元素能谱进行检测分析。结果表明：两种特种加工技术耦合后的工件表面形貌发生了变化，其表面纹路在超声作用下呈现无序化、均匀化，电蚀凹坑和表面微裂纹数量显著减少，重铸层厚度深铣削加工下从93.06 μm降低至25.39 μm，表面粗糙度降低16%以上，同时材料表面元素发生了改性。这为短电弧技术改善加工质量、材料改性、技术耦合的发展提供了一种新的思路。
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内曲线液压马达柱塞表面处理研究
张红娟，崔雪石，应宏，李莹，李成志，尚小明
摘要：柱塞的摩擦磨损直接影响内曲线液压马达的启动转矩、工作效率和使用寿命。尽管采用表面处理技术处理可提高柱塞表面的耐磨抗磨性，但现有的涂层工艺存在磨损和易剥落问题。为了探究不同表面处理方式对柱塞耐摩抗磨性的影响，对比分析了MoS2涂层、DLC涂层、QPQ盐浴复合处理3种表面处理技术，通过马达的装配测试，得到最适合内曲线液压马达柱塞表面强化的工艺流程，建立了内曲线液压马达柱塞的耐磨表面工艺流程。试验结果表明：经QPQ盐浴复合处理后的柱塞耐磨性最优，可将马达工作压力提升至25 MPa，有效改善了马达滚柱-柱塞副摩擦磨损的问题。
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涡旋压缩机轴向密封机构结构设计及摩擦学性能研究
王楠楠，池宝涛，闫安岗，王吉康，袁维运，张立国
摘要：涡旋压缩机运行过程中轴向间隙导致的气体泄漏以及密封材料与涡旋盘端板之间的摩擦损耗极大地降低了压缩机的工作效率，对其工作性能产生了不利影响。为了减少动、静涡旋盘之间的气体泄漏以及摩擦磨损，提出一种磁悬浮轴向密封机构，通过对其进行受力分析，得到动涡旋盘所受背压腔气体力的压力差，并以受力结果为指导进行不同石墨含量填充的PTFE密封材料的磨损试验，探究轴向密封材料的摩擦学性能。结果表明：该轴向密封装置能够有效降低轴向间隙引起的径向泄漏，使用石墨填充量为25%的PTFE密封材料搭配所设计的新型磁悬浮轴向密封机构能够实现较好的密封和减摩效果。
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基于前反馈控制方法的变截面杆中应力波消振研究
马磊，赵翼飞，袁庆磊，邹魁
摘要：基于应力波的基本传播方程，对杆件中的应力波传播方式进行推导，并预测杆件下游的应力波。设计一种前馈控制系统接收杆中上游的应力波传播信号，将接收到的信号通过控制系统得到的数据激励下游杆件中的压电陶瓷致动器，致动器在杆中激发出与输入电压成正比的法向力，通过抵消杆中的应力实现杆中应力波振幅减小，达到减振目的。并对输出结果进行有限元仿真，结果表明：测量噪声对前馈控制系统的消振影响很大。对杆中传播的干扰波和噪声信号进行建模，并以状态空间表达式来描述干扰信号和噪声信号的模型，通过输出干扰信号和噪声信号方差和，确定改进前馈控制系统的参数，得到修改后的前馈控制系统。将修改后的前馈控制系统的输出与杆中的应力波抵消过程进行仿真，验证修改后的前馈控制程序有效降低了杆中的应力波振动。
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沟槽织构涂层改善40Cr表面摩擦磨损性能的试验研究
李孝钦，林秉敬，黄仲
摘要：利用仿真和摩擦磨损试验探究沟槽织构涂层对40Cr表面摩擦磨损性能的改善作用。在仿真试验方面，利用激光加工织构的实际截面形貌，建立较真实单元沟槽织构的流体动力学模型，获得不同沟槽织构参数组合对模型摩擦磨损性能的影响。在摩擦磨损试验方面，利用多功能摩擦磨损试验机对不同沟槽织构涂层试样进行摩擦磨损试验，通过高精度水平仪统计摩擦磨损试验前后质量变化，进而计算磨损量，利用超景深显微镜进行磨痕面积的分析，探究摩擦因数、磨损量和磨损面积与织构几何参数的变化关系。结果表明：在仿真试验中，随着沟槽织构宽度的增加，垂直方向的油膜压力均呈现先增大后减小的趋势；在实际摩擦磨损试验中，沟槽织构和涂层的存在极大地改善了40Cr试样表面的摩擦磨损性能，除了宽度150 μm的磨损量有差异，随着沟槽织构宽度和深度的增加，摩擦因数、磨损量、磨痕面积均呈现先减小后增大的趋势，仿真结果与试验结果相互验证。
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射流掩膜电解放电加工工艺实验研究
陈朝大，巫少方，单亮，邵晓强，莫丰荣，何海熙
摘要：针对电解放电加工过程中放电击穿的不确定性导致的加工工件形貌不一致及质量变差等问题，提出采用射流掩膜电解放电技术加工工件。通过对射流结构的分析，研究圆形紊动射流流速沿轴线的衰减规律并计算初始段长度，设计并制作了喷嘴及夹具。搭建射流电解加工装置，在不锈钢工件上制备了蓝油掩膜，对加工间距对凹坑形貌的影响进行实验研究。实验结果表明：圆锥收敛结构喷嘴喷射的射流有良好的力学特性，能利用射流的初始段对工件进行加工；具有镂空图案的厚度为50 μm蓝油掩膜覆盖在工件上，能有效提高材料去除的定域性；当加工间距为2 mm时，材料去除率达到最大值。
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比例方向阀静态特性仿真与实验
张策，陈雷，莫雨桐，金波
摘要：比例方向阀是电液控制技术中最基础的元件之一，其作用是对液压执行机构的速度、方向、位置和输出力进行连续控制。在比例方向阀使用过程中，发现电压指令相同时，当比例方向阀阀口的压差较大时，随着压差的增加，流量出现了不增反减的现象。为了解释该现象，建立两种比例方向阀的静态仿真模型：第一种静态仿真模型基于液动力和阀口流量的经验公式；第二种静态仿真模型基于通过ANSYS Fluent流场数值计算得到的液动力和阀口流量插值公式。静态仿真结果表明：阀口流量不增反减的原因在于当压差增大时，液动力增加导致阀芯位移减小，进而使流量减小。实验结果证明：相比传统的经验公式，使用基于流场仿真数据得出的稳态液动力和阀口流量插值公式时，静态仿真结果更接近实验结果。
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矿用液压缸偏心加载及中心过载性能分析研究
唐小龙，高洋
摘要：矿用液压缸是煤矿用液压支架的重要工作元部件，其性能直接关系到整个综采工作面的生产安全。基于试验测试、数值计算及仿真分析对矿用缸偏心加载性能及中心过载性能进行分析。加载条件参照GB/T 25974.2—2010《煤矿用液压支架 第 2部分：立柱和千斤顶技术条件》，得到矿用液压缸偏心加载条件下的挠度数据，和中心过载加载条件下液压缸应力应变分布规律，并通过测试试验验证了搭建的矿用液压缸挠度及强度数值计算模型的准确性。研究结果为矿用液压缸设计制造及对应液压缸工作性能检测检验提供了参考数据。
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油气悬架阻尼数学模型对比分析
李泽光，李来平，裴洁，魏刚
摘要：当前针对油气悬缸动力学特性的研究中，弹性力主要采用多变气体状态方程建模，阻尼力则采用薄壁小孔理论建模，由于真实情况中阻尼孔和单向阀的过流厚度都并非薄壁，而是具有一定的厚度，采用薄壁理论会导致模型在一定程度上失真，所以采用短孔过流理论建立阻尼模型，并考虑入口和出口的局部水头损失，重新构建油气悬缸动力学模型。通过施加真实道路采集的振动信号，对比了1/4悬架系统的两种阻尼力模型下的响应与真实的悬缸上支点加速度数据的平均绝对误差MAE和均方根误差RSME，验证了两个模型在低频范围都能较好模拟悬架振动，但中高频存在明显缺失，而短孔过流理论模型在频域上更逼近真实值。
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基于虚拟现实的立管横焊机器人辅助焊接工艺设计与实现
罗雨，高萌萌，许耀波，任飞燕，于俊杰，田文鹏，刘铂洋
摘要：焊接工艺参数的选择对焊接质量有重要影响。针对立管J型铺设窄坡口横焊熔池下淌特性，提出基于横焊焊道厚度及热输入恒定策略的焊接工艺参数匹配算法。基于Unity3D开发平台和工艺参数匹配算法，通过C#开发了立管横焊CAPP模块，扩展了虚拟现实人机交互系统的功能模块；开展立管横焊计算机辅助焊接工艺实验，焊后焊缝成形良好，无焊接缺陷。实验结果表明：CAPP模块可有效获取匹配的焊接工艺参数，能缩短焊接工艺开发周期，降低工艺开发成本，有效提升系统的智能化水平。
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海底环境模拟三轴加压系统的设计与分析
聂忠，邹大鹏，黄俊鹏，阚光明，吴磊，张佳南，龙建军
摘要：为实现海底沉积物在原位环境的模拟测量，设计海底环境模拟三轴加压系统。通过围压、反压、轴压3个加压单元，组合实现模拟海底沉积物所受的水深压力和埋深压力。建立液压加压单元的数学模型，通过水介质的割线体积弹性模量方程得出不同条件下水的体积弹性模量，研究不同温度、压力和海水盐度对加压系统加压性能的影响。经过分析与测试得出：每1 ℃温度变化、每1 MPa压力变化、每1‰盐度变化对加压系统加压效果的影响分别为0.36%、0.14%、0.21%；通过模拟环境波动引发水的体积弹性模量变化，导致测试仓产生0.6 MPa压力扰动变化，系统自动恢复稳定状态的调节时间不超过5 s。实验表明系统的超调量小于0.05 MPa，1~10 MPa的保压10 min内测试压力波动不超过±0.005 MPa。系统的压力控制特性和抗干扰性好，满足测量要求。
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基于AMESim的圆柱桥墩浇筑模具液压系统设计与研究
许全文，尹志宏，丁志威
摘要：针对当前预制桥墩浇筑过程中模具的对接、调平、内部清洗以及脱模等工作难以通过人力完成的问题，设计一套圆柱桥墩浇筑模具工作液压系统。通过分析模具工作要求，采用多路阀控制整个液压系统，实现不同执行元件的复合运动要求。建立AMESim仿真模型并进行分析，得到液压缸在不同Cv值下的动态特性曲线，并根据仿真结果对液压系统进行实验验证。结果表明：额定压力设定为16 MPa时，该液压系统能满足实际工作的负载要求，还能提供足够压力保证液压缸的速度和行程要求；系统Cv值设定为0.3~0.7时，满足系统变速要求且速度波动小；仿真结果与实验结果基本相符，验证了液压系统的有效性。
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基于Dynaform与Abaqus铝合金冲压成型及模具结构联合仿真分析
翟林，韩国泰
摘要：为实现多规格、小批量不同尺寸冲压件的个性化生产需求，设计一种新型可调式组合冲压模具。该冲压模具的凹模结构采用四边拼块组合而成，并且可在各自方向上实现位置的移动，由此可重新组合成不同尺寸的凹模，实现生产尺寸各异冲压件的目标。基于Dynaform平台通过模面工程技术进行冲压成型工艺仿真分析，同时输出最大成型压力。在有限元Abaqus软件平台上，将Dynaform输出的最大成型压力作为Abaqus的载荷输入，对可调式组合模具的凹模拼块进行刚度校核，确保倾向位移不影响产品质量，保证冲压模具结构的可靠性和使用寿命。结果表明：基于Dynaform与Abaqus的联合仿真，可以有效预测冲压成型工艺的可行性及模具结构的合理性，为冲压模具试模成功提供理论依据。
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工程车辆闭式行走液压系统的设计
李磊，李利民
摘要：轮式车辆的行走系统对于车辆运行的可靠性至关重要，其前期设计的好坏决定着项目的成败。以原理较为复杂的U形框架式支架搬运车为例，通过对行走液压系统原理进行分析，并计算了行走速度、牵引力、发动机机功率等参数，为工程车辆闭式行走液压系统的设计提供了理论依据，减少了因设计不合理造成的浪费。该车型已经过客户检验，各项指标均满足预期要求。
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某型航空发动机主燃油控制系统频率特性研究
杨艺琨，马静，杨军杰
摘要：为研究某型航空发动机数控系统主燃油控制系统频率特性，基于力平衡方程和流量连续方程建立元件和系统的动态数学模型。在其稳态工作点附近采用小偏离线性化建立等压差模块、主燃油计量模块、停车控制模块和整个系统的传递函数，并通过Fluent流场仿真重点研究了关键元件的稳态液动力及影响因素。在此基础上建立了主燃油控制系统的Simulink仿真模型，研究了控制系统的频率特性和关键活门固有频率。结果表明：主燃油控制系统的频率特性与实际工程经验一致，稳定裕度较高；系统的固有频率与系统中固有频率最低的元件基本一致；当元件结构确定时，稳态液动力对固有频率的影响较大。研究结果为燃油控制系统频率域优化设计提供了理论支持。
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安装误差对双圆弧齿轮啮合特性影响分析
杨树峰，王峰，张伟杰，车江宁，徐文博
摘要：为深入研究安装误差对双圆弧齿轮副啮合特性的影响，基于有限元法建立齿轮加载分析模型,研究啮合过程中单齿凸、凹齿廓的接触性能，对比分析安装误差对接触性能以及传动误差的影响规律。结果表明：啮合周期内，双圆弧齿轮的凹齿廓先接触且承担较大的法向接触力，但凸齿廓的啮入端接触应力最大，凸、凹齿面接触压力差与转矩成正比；安装误差对齿面接触性能影响较大，其中中心距误差容易引起齿轮分阶处应力集中，轴线平面的安装误差会引起齿面接触偏载，且对安装误差影响最大。
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差动式行星滚柱丝杠副的运动特性与动力学分析
乔冠，张校民，刘付乐，郭世杰，马尚君
摘要：差动式行星滚柱丝杠副是一种将环槽传动与螺纹啮合相结合的机械传动机构。为了探究差动式行星滚柱丝杠副的动态特性，研究一种新型的差动式行星滚柱丝杠副的结构组成与运动原理，建立其三维模型，并将模型导入虚拟样机分析软件中，通过设置合适的连接关系，对三维模型进行运动学及动力学仿真分析。结果表明：虚拟样机中差动式行星滚柱丝杠副的运动过程与运动分析相符合，验证了运动分析的合理性；当在螺母上施加负载时，滚柱与螺母之间的环槽设计使接触力波动更规律；随着负载的持续增大，丝杠与滚柱之间、螺母与滚柱之间的接触力波动也持续增大，加剧了机构内部的磨损情况，缩短了机构的运行寿命。
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高速开关阀先导控制电液换向阀特性研究
王伟，李智源，卢德来，廖瑶瑶，赵文博
摘要：针对现有液压支架使用乳化液传动介质电液换向阀存在流量控制不精准、压力冲击大、造成地下水污染等问题，提出使用水基高速开关阀先导控制电液换向阀，实现对主阀控制腔压力和主阀芯位移的精准控制。提出高速开关阀先导控制电液换向阀的液压桥路，针对先导高速开关阀提出复合PWM控制策略，将滞后时间缩短15.8 ms；提出脉频调制和脉宽调制占空比的方式控制主阀位移。仿真结果表明：在先导高速开关阀驱动信号一定占空比范围内主阀芯位移可以呈现比例开启效果。最后进行试验研究，试验结果证明高速开关阀作为先导级提升了主阀的响应速度。
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液压支架顶梁焊接机械臂的运动学分析与仿真
张鑫，刘长润，李旭，李军涛，王鹏
摘要：针对液压支架顶梁焊接过程中焊接工艺不完善、焊接难度大的现状，设计一种五自由度焊接机械臂，以保证顶梁的焊接效率和质量。基于改进D-H参数建模方法，对顶梁焊接机械臂进行正、逆运动学分析求解；采用蒙特卡罗法对液压支架顶梁焊接机械臂的有效工作空间进行分析；使用MATLAB中Robotics Toolbox工具箱对焊接机械臂进行建模和轨迹规划分析和仿真，得到各关节的角位移、角速度以及角加速度曲线；使用Adams得到机械臂的实时跟踪轨迹，经验证可知MATLAB的轨迹规划是正确的。分析仿真结果可得，设计的顶梁焊接机械臂轨迹平稳并连续，满足运动学要求，为后续顶梁焊接机械臂的动静力学分析和优化设计以及运动控制奠定了基础。
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滚珠丝杠进给系统刚柔耦合动力学建模与时变动态特性分析
张欣雨，赵巍，张雷，王太勇
摘要：数控机床运行过程中，多轴滚珠丝杠进给系统的刚度和惯量会随着各轴位姿的变化而变化，致使其动态特性呈时变的特点。多轴滚珠丝杠进给系统时变动态特性的高保真建模与分析已成为数控机床轮廓误差精准预测的瓶颈难题之一。针对这一难题，提出基于拉格朗日方程与Ritz级数法的滚珠丝杠进给系统刚柔耦合动力学建模与分析方法。以某型号五轴加工中心的两轴滚珠丝杠进给系统为具体对象，重点考虑丝杠本体轴扭方向的连续弹性体变形影响，采用拉格朗日方程建立滚珠丝杠进给系统的刚柔耦合动力学模型，并采用Ritz级数法对方程求解，得到动力学模型的数值解。利用所建立的动力学模型分析进给轴位姿对两轴进给系统固有频率和模态振型的影响，发现各阶固有频率和模态振型随进给轴位姿的变化规律与对应阶次的主导轴有关。随着主导轴进给台由固定端移动至支撑端，对应阶次的固有频率逐渐减小，对应阶次的振型中丝杠本体的弹性振动幅值逐渐增大。此外，两轴进给系统的低阶模态振型主要由承载轴主导，高阶模态振型主要由附属于承载轴的子轴主导。最后，通过模态实验对所提方法进行应用验证，证明所建立动力学模型的准确性。研究结果对数控机床轮廓误差的精准预测具有重要参考价值。
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基于改进海马优化算法的PID参数优化
舒奕彬，李立君，张振翮，戚浩，刘姜毅
摘要：为了解决传统海马算法(SHO)在PID参数整定中存在全局寻优能力差且收敛速度慢的问题，提高PID参数优化质量，提出一种改进的海马优化算法(ISHO)。通过Tent混沌映射增加海马种群初始化多样性提高收敛速度；引入逃逸能量调控策略改进算法全局搜索与局部开发的转换机制，从而提高算法的全局寻优能力。将改进海马优化算法与传统海马算法、Z-N临界比例法、灰狼优化算法和粒子群优化算法进行比较，仿真结果表明：改进的海马优化算法优化PID参数具有调整时间更短、系统控制精度更高和收敛速度更快等优点，为PID控制系统的参数优化提供了参考。
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B-550E高速精雕机静动态特性分析
李洲，周俊荣，赵天义
摘要：以B-550E高速精雕机为研究对象，在ANSYS Workbench软件中建立其整机有限元模型，并对其进行静动态特性分析。通过分析机床在仅受重力以及重力与铣削力共同作用下的整机静态特性，找出机床结构系统静刚度的薄弱环节。通过模态分析得到整机的前6阶固有频率及主振型，在此基础上，对整机进行谐响应分析，获得整机在铣削力激励作用下各方向的幅频特性曲线。结果表明：前2阶固有频率对机床的动态性能影响较大；整机的最大变形及应力均发生在主轴箱，且前2阶固有频率的主振型均为主轴箱部件，因此影响机床动态性能的关键部件是主轴箱。
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隧道掘进机快速拆装举撑液压系统仿真
李楠，刘彦军，王国政，李恒，胡瑞，徐莉萍，李跃松
摘要：针对隧道掘进机（TBM）在施工现场因空间限制无法满足调试所需较大空地的问题，设计一种用于TBM洞内快速拆装变位的举撑液压系统。该液压系统由4组顶升单元构成，通过4组顶升单元同步运动实现TBM的起吊和举撑；液压顶升单元由4根四级液压缸、液压控制系统、激光位移传感器和机架构成。基于AMESim建立四级液压缸、变量泵和比例节流阀以及整个顶升单元的液压仿真模型，通过仿真分析负载下液压缸运动的速度、位移和压力曲线。结果表明：改变比例节流阀的输入信号可以实现四级液压缸速度的变化；泵出口压力可由比例溢流阀调整；在2.5×105N的额定负载下，四级缸的换级工作腔压力逐级上升；随着换级，活塞杆伸出速度逐渐上升。与理论计算对比显示，建立的TBM洞内快速拆装液压系统顶升单元的AMESim仿真结果和理论值基本吻合。
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矿物质直驱车铣复合中心立柱优化设计与研究
肖杰，唐晓腾
摘要：基于矿物质直驱车铣复合中心的立柱大多为实心结构，存在材料消耗大、整体偏重、制造成本高等问题，以CXK80型矿物质立柱为原型，对其开展动静态性能和热传导分析，把减轻矿物质立柱的质量、提高强度和刚度作为优化目标，运用拓扑优化和基于遗传算法的多目标尺寸优化方法对其进行减重设计。仿真结果显示：矿物质立柱经优化后减重14.2%，导轨镶嵌面温度降低21%，且立柱的前2阶模态均有相应提升。为验证仿真分析的有效性，利用模态锤击的方法进行验证，实验数据和仿真数据基本一致，误差在3%以内，实现了矿物质立柱减重、节省制造成本的目标。
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基于机器视觉的3D打印异常诊断方法
黄周林，周敏，李鑫炎，申飞
摘要：为解决3D打印过程中出现的诸如堵头、断丝、翘曲等异常情况导致打印失败的问题，搭建检测平台并提出一种融合Xception的改进YOLOv5算法，完成异常实时检测，达到及时处理、提高打印成功率的目的。通过对YOLO算法头部、躯干部以及瓶颈块进行轻量化改进，提高识别帧率并减小参量；然后对输出部分进行改进，使特征相似的异常图像被收集后输入至Xception算法中，提升异常识别分类的准确率；最后利用Qt跨平台开发框架设计打印异常诊断系统人机交互界面软件。结果表明：改进的融合算法在自建3D打印异常数据集中识别准确率为88.75%，较原YOLOv5算法提高3.22%，同时识别平均帧率为28帧/s，提高了40.0%，可以满足实际打印中对识别准确率及实时性的要求。
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一种POA-VMD和自编码器结合的风电机组轴承劣化指标构建及故障诊断方法
李俊卿，耿继亚，国晓宇，刘若尧，胡晓东，何玉灵
摘要：针对目前轴承性能劣化指标的构建及故障诊断高度依赖专家经验，限制条件繁多，实际应用情景单一的问题，提出一种鹈鹕优化算法(POA)优化的变分模态分解(VMD)和自编码器结合的风机轴承劣化指标构建及故障诊断方法。首先利用POA-VMD算法将轴承振动信号采用自适应方法分解为K个固有模态分量(IMF)，并针对上述分量分别构建K个自编码器；然后以正常状态振动信号的分解结果为训练样本完成自编码器的训练，并以训练完成后模型的输出结果为基础构建轴承劣化指标，借助劣化指标监测轴承早期微弱故障；最后对故障时刻振动信号的IMF分量重构结果进行包络谱分析，确定故障的类型。经实验验证：该方法不仅可以清晰地展现轴承的劣化过程，对早期微弱故障敏感性高，而且在故障发生后可以准确诊断出故障类型。
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基于一维卷积迁移学习的跨工况机床轴承故障诊断
姜广君，栾宇，巩勇智
摘要：滚动轴承作为机床的重要核心零件，对保证机床的正常运转至关重要。然而在实际工作中，机床的工况经常根据不同的工作要求产生相应的变化，对机床轴承的转速以及负载产生一定的影响，从而导致轴承的机械振动信号呈现出非平稳性、非线性和非周期性等特点。目前基于深度学习的轴承故障诊断方法对数据具有一定的依赖性，要求训练（源域）和测试（目标域）数据集具有相同的数据特征且存在足够多的带有故障信息的标签数据。然而，由于机床常在非平稳工况下运行，因此在某一工况上建立的训练模型无法直接用于其他工况。为了解决这一问题，基于迁移学习（TL）技术，设计一维卷积神经网络（1-DCNN）与迁移学习相结合的模型。该模型利用一维卷积网络直接从原始振动信号中提取故障特征信息，并利用对抗策略迁移技术提取两域的公共特征。利用域分布差异度量拉近两域的特征分布，实现轴承跨工况迁移故障诊断。最后通过构建的12组迁移任务对比实验，验证所设计模型的优越性。结果表明：设计的基于一维卷积的迁移学习神经网络模型可直接实现对机床轴承故障的实时监测；设计的模型通过结合对抗策略迁移与度量域分布差异两种迁移策略，大大提高了迁移故障诊断性能，可更好地提取源域与目标域的公共特征；在实验构建的12组迁移任务中优于其余两种迁移策略，能完美完成迁移故障诊断任务。
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大温差环境下某特种车辆液压锁紧回路故障分析
雷凯文，屈武斌，王跃进，张根源
摘要：通过对某特种车辆液压锁紧回路在大温差环境中的故障现象进行分析，建立计算模型并设计试验工装进行实装验证，结果表明：在大温差环境下，液压锁紧回路内流体介质压力变化明显，当处于温度上升段时，回路内压力会超过双向液压锁最大开启压力，与该回路设计值相比差值较大。最后，提出大温差条件下该故障的解决措施，试验验证了增大液压锁控制比或手动降低锁紧回路油压的方式能够解决该故障，对工程设计与应用具备一定的参考性。
