机床与液压杂志

机床与液压杂志2025年第1期

• 计入冲击与摩擦的齿轮副传动特性研究

  何泽银，裴世丰，杨金，伍宏健，易锋

  为揭示啮合冲击与摩擦对齿轮副传动特性的影响规律，基于啮入冲击理论提出一种受载齿轮副转速计算方法，准确求解齿轮副时变转速变化情况。构建齿轮副啮入冲击数学模型，结合势能法得到线外啮合刚度，进而确定啮合齿对的齿面载荷。根据齿面油膜润滑状态，计算时变摩擦因数和摩擦力。最后，建立时变转速解析计算模型，阐明受载齿轮副转速周期性变化机制，并对齿轮副进行动态接触有限元分析。结果表明：线外啮合阶段主动轮转速呈先增大后减小的变化规律，从动轮转速突增，之后非线性减小；线内啮合阶段，主从动轮转速在理论值附近波动且波动幅值较小。数值分析与解析计算结果良好吻合，验证了解析算法的合理性。

• 基于MTF与改进ResNeXt神经网络的齿轮箱故障诊断

  郑心成，郝如江，孙汇宇，范亚飞，杨青松

  齿轮箱的振动信号包含丰富的信息。通过将采集到的一维时序信号转换为二维图像，可进一步增强信号特征，从而更好地表征设备状态。基于此，提出一种基于马尔可夫变迁场(MTF)与改进ResNeXt神经网络相结合的齿轮箱故障诊断模型。通过MTF对采集到的一维信号进行转换，得到与时序相关的二维特征图。采用像素平均法对图像进行压缩，以更好地突显其特征信息。最后，将压缩后的图像送入改进ResNeXt神经网络中进行故障识别分类。通过使用动力传动故障诊断综合实验台齿轮箱数据，验证了模型的可行性，并确定了图像转换的最佳尺寸。此外，通过使用凯斯西储大学滚动轴承数据进行消融及抗噪性实验，验证了该模型的有效性与泛化性。

• 基于VMD与TCN-SENet-BiLSTM网络的轴承寿命预测

  张发振，张清华，秦宾宾，朱冠华，邓兴超，刘迪洋

  传统的滚动轴承剩余寿命预测方法存在缺乏明确学习机制和模型预测精度较低等问题，无法有效提取不同时序特征之间的差异所包含的重要退化信息特征。为了进一步提高预测模型精度，提出一种融合SENet注意力机制的时间卷积网络(TCN)和双向长短时网络(BiLSTM)的剩余使用寿命预测模型。利用变分模态分解将原始信号分解为多个特征分量，使用皮尔逊相关系数对特征进行优化，得到重构后的信号作为模型输入。通过TCN-SENet-BiLSTM模型有效学习重构特征信号与轴承退化之间的复杂关系。最后，运用后处理技术输出平滑后的预测结果，并在IEEE PHM 2012数据集上进行验证。实验结果表明：相较于TCN、TCN-SENet及TCN-BiLSTM 3种模型，基于VMD与TCN-SENet-BiLSTM方法的预测结果最优，平均绝对误差(MAE)和均方根误差(RMSE)均最低。其中，工况1的3号轴承RUL预测的MAE值相比其他3种网络分别下降了36.49%、50.00%和48.35%；工况2的6号轴承RUL预测的RMSE分别下降了24.11%、33.07%和61.54%，且预测的Score值最高为0.866。实验结果验证了基于VMD与TCN-SENet-BiLSTM模型在轴承剩余使用寿命预测中的有效性。

• 永磁同步电主轴退磁研究与优化

  张及弟，单文桃，陈昆鹏，陈豫

  永磁同步电主轴在高速运转过程中，由于温升及材料损耗，会使内部永磁体产生退磁，进而引发电主轴运行时产生噪声与振动。针对上述问题，对永磁体材料、永磁体转子内部结构以及电主轴工作环境等因素进行优化。建立永磁同步电主轴二维模型，并使用ANSYS Maxwell软件进行仿真。通过筛选永磁体材料、改变外部环境温度以及优化永磁体外形等方法，分析永磁同步电主轴的转矩曲线、磁密云图及气隙内部的磁场密度。建立基于遗传算法的多目标优化模型，以电主轴输出转矩、气隙磁密为优化目标，对永磁体转角处倒圆角半径进行择优。最终，确定了最优材料、工作温度以及最佳永磁体倒圆角半径，并提出几种抗磁退措施。结果表明：采用NdFe35材料作为电主轴内部永磁体能减弱电主轴振动，提高运行稳定性；电主轴工作时应控温在20~60 ℃；通过多目标优化方法得出最优倒圆角半径为1 mm。该优化方案在保证电主轴工作能力及稳定性的同时，使气隙磁密峰值降低了10.3%。

• 基于Swin-Transformer的多尺度多源域自适应轴承故障诊断

  周玉国，张志凯，张金超，于春风，周立俭

  针对当前多源域自适应方法无法充分挖掘多源域中不同尺度故障信息的问题，提出一种基于Swin-Transformer（Swin-T）的多尺度多源域自适应轴承故障诊断方法。通过连续小波变换，获得振动信号在不同频带的特征。为更充分地利用多源域中不同尺度的故障信息，提出基于Swin-T的多尺度特征提取网络。为了减小各域之间的数据分布差异，构建基于最大均值差异的特征对齐网络，并根据不同尺度对分类的贡献赋予权值。此外，构建多尺度特征融合模块，对不同尺度的特征信息进行融合，得到故障特征集。最后，利用Softmax对特征集进行故障分类，并通过最小化多分类器预测差异损失得到最终分类结果。在凯斯西储大学和青岛理工大学轴承数据集上，该方法的故障分类准确度分别达到99.63%和99.40%。

• 基于强化学习的考虑运输资源分布式调度问题

  唐红涛，廖义峰

  分布式车间调度问题在传统制造业中具有重要意义。然而，在实际生产过程中，各种加工资源通常是有限的，且在以往分布式调度问题中未考虑到。针对分布式工厂运输机器有限问题，提出一种基于强化学习的RLDE算法。分析并建立RLDE的自学习模型，同时设计了3种初始化策略来获得高质量种群。设计基于Q-learning的变异和变邻域策略，使种群能够选择合适的变异和邻域搜索方法。在多个著名的基准实例上对所提RLDE算法进行性能评估，并与4种先进算法进行了比较。结果表明：RLDE算法在解决分布式车间调度资源约束问题上表现出非凡的优越性。

• 基于BP神经网络PID自适应控制的激振系统研究

  肖乾，葛一帆，符远航，常运清，汪寒俊，宾浩翔

  针对跨座式单轨车辆滚动振动试验台激振系统的位置控制精度易受参数变化和外部干扰等因素的影响，提出基于BP神经网络PID自适应的控制策略。建立激振系统数学模型，并推导出其开环传递函数。基于Simulink搭建3-5-3结构的BP神经网络PID自适应控制器，并施加阶跃干扰信号以验证系统的抗干扰能力。仿真结果表明：与传统PID和模糊PID控制器相比，BP神经网络PID自适应控制下系统达到稳态所需时间分别快52%和50%，且超调量基本为0；在应对外界干扰时，该控制器能自动调整控制参数，系统以较快速度恢复至稳态，显著增强了系统的抗干扰能力，同时展现出良好的适应性和鲁棒性。

• 永磁同步电机能量回收柔性切换控制研究

  卢仲辰，杜常清，魏树生

  针对永磁同步电机（PMSM）制动过程能量回收受电池状态的影响，以及回收过程能量快速变化会导致直流电压过冲的问题，建立PMSM矢量控制的电机制动能量回收模型，并提出一种基于电池电荷状态（SOC）变化和考虑多场景切换的能量回收策略。针对制动过程中的系统动态特性，提出一种制动功率直接前馈控制方法，以减少制动过程中瞬时能量造成的逆变器直流电压尖峰。仿真结果表明：该控制方法可适应电池在不同SOC状态下的能量回收需求；采用制动功率直接前馈控制后，系统动态特性显著提升，直流电压尖峰可减少83%以上，稳态建立时间缩短55%以上。

• 超高层ICCP动态爬升变形控制试验研究

  张龙龙，黄玉林，左自波，潘曦

  为了精确控制整体爬升建造平台（ICCP）动态爬升过程中架体的变形，并提高ICCP的作业安全性，提出一种ICCP爬升同步控制策略，搭建了ICCP监测体系，开发了远程智能监控平台系统。ICCP爬升控制采用基于PID反馈的电液比例群缸协同模式，架体姿态安全监测传感器采用光纤式水准仪、爬升位移传感器、顶升压力传感器。通过远程智能监控平台进行ICCP远程爬升控制、实时监测数据分析、危险状态的数据预警及报警。通过现场试验数据分析了ICCP的爬升同步位移-顶升负载-架体水平度间的相互影响规律，得出了如下结论：油缸爬升同步位移偏差超过5 mm后，ICCP架体变形规律显著；其次，外部动态荷载引起的油缸压力的不稳定变化，对爬升同步位移偏差控制有一定的影响；对ICCP爬升控制技术和架体姿态变形联合研究，有助于建立ICCP作业阶段风险预警和联动控制整体策略，提高超高层施工装备信息化管控水平，降低ICCP动态爬升过程风险。

• 小样本条件下车削加工工艺碳排放多目标预测研究

  杨历夏，王宇钢，唐祎晖，张阴硕，穆俊珍

  针对低碳耗的车削加工工艺数据采集困难以及因数据样本不足造成预测精度不高的问题，提出一种小样本条件下的车削加工工艺碳排放多目标预测方法。通过中心复合实验设计确定样本数量，在保留工艺有效信息的同时减少所需实验数据。基于反向传播神经网络构建以碳排放和加工时间为目标的预测模型，并通过改进麻雀搜索算法对反向传播神经网络的参数寻优，最终得到加工工艺多目标预测模型。最后，通过加工实验验证在小样本条件下该方法的有效性。结果表明：基于ASSA-BP的模型能以较高精度预测车削加工工艺的碳排放量和加工时间；与传统BP神经网络方法相比，文中方法的碳排放量和加工时间的预测精度均得到有效提升。

• 车齿法加工偏置螺旋齿面齿轮新建模方法及原理性验证

  王利兵，沈云波

  针对现有的面齿轮展成加工理论模型不能实现偏置螺旋齿面齿轮加工的问题，根据偏置螺旋齿面齿轮插齿和面齿轮车齿加工原理，提出一种车齿法加工偏置面齿轮的理论建模方法。采用斜齿轮当量齿数的方法，由与面齿轮啮合的圆柱齿轮齿数设计车齿刀具齿数，构建具有前刀面刀具的结构模型，获得车齿刀具刃形曲线方程。建立偏置面齿轮加工中刀具、工件和圆柱齿轮三者之间的布置模型、车齿加工运动关系模型及车齿加工坐标系，采用包络法推导出刀具与工件的啮合方程，进一步得到偏置螺旋齿面齿轮方程。利用VERICUT软件对车齿过程进行仿真加工，分析车齿齿面过切与残留的原因。最后，开展车齿法加工偏置螺旋齿面齿轮的试验，初步验证了刀具设计的合理性与理论加工模型的可行性。

• 基于AMESim的预压缩容腔四象限泵流量脉动仿真分析

  员钦勇，李世振，赵丹瑶，时文卓

  流量脉动是影响泵工作性能的重要因素。以海工装备中的四象限泵应用为背景，提出一种改进的四象限泵预压缩容腔方法来降低流量脉动。以工程中常用的九柱塞40 mL/r排量泵为例，利用AMESim仿真软件建立预压缩容腔九柱塞泵的整体仿真模型，明确预压缩容腔结构的作用机制。在此基础上，提出双阻尼孔通道预压缩容腔结构，并建立相应的AMESim模型，研究改进预压缩容腔结构各参数对四象限泵流量脉动的抑制效果。确定改进预压缩容腔体积为500 mL、阻尼孔C1直径为3 mm、阻尼孔C2直径为2 mm为降低流量脉动的最优参数。最后，仿真分析改进预压缩容腔四象限泵整体转速、斜盘倾角、柱塞倾角、油液特性等关键参数对流量脉动的影响。结果表明：油液含气量特性是对四象限泵流量脉动产生较大影响的要素。与传统四象限泵相比，所提出的改进预压缩容腔四象限泵在抑制流量脉动方面具有更好的效果。

• 高水基大流量比例换向阀设计及动静态特性分析

  王雷雷，廉自生，席文韬，张喆

  针对煤矿综采工作面液压支架智能化发展的需要，为提高液压支架动作的控制精度并减小工作过程的冲击载荷，提出一种采用双先导阀控制的新型高水基大流量比例换向阀。该阀由两个先导阀与主阀组成，两先导阀分别为二位三通常闭电磁先导阀与二位二通常开高速开关阀。建立换向阀数学模型，并由此建立主阀的MATLAB-Simulink仿真模型，分析反馈口宽度、阀芯受力面积等参数对主阀动静态特性的影响。同时，采用AMESim软件进行建模及仿真，并与Simulink仿真结果相互验证。结果表明：斜坡信号输入下，占空比与进液阀芯位移成近似比例关系，滞环指标约为12%；阶跃响应下，比例阀开启时间约37 ms，关闭时间约40 ms；不同占空比信号输入下，阀芯位移均能保持稳定。

• 轴流式喷泵流体动态特性分析

  李祎博，徐增丙，熊文，黄海，李晗

  为了研究轴流式喷泵流体的瞬态特性，利用计算流体动力学对两级轴流泵的流场进行定常和非定常计算分析。通过对设计及大、小流量工况下，两级叶轮和导叶处各监测点的静压分布与压力脉动进行时域和频域分析，发现叶轮表面静压随流量增大而增大，且流速在设计工况下基本稳定，而在变工况下在出口处出现紊乱。此外，流体的压力脉动在前后叶轮处基本呈周期性变化，其频率成分主要为叶轮转频的1、4、8倍频，以及叶轮通频的1、2倍频。

• 多喷嘴挡板液压放大器流场仿真与特性影响因素分析

  葛声宏，王彦文，杨瀚浩，张鑫宇，朱玉川

  多喷嘴挡板单级电液伺服阀是飞机辅助动力装置中的燃油计量部件，其由力矩马达和液压放大器组成，液压放大器采用单侧四喷嘴结构形式，喷嘴的结构参数对液压放大器性能有重要影响。利用Fluent流场仿真，研究喷嘴径向、轴向尺寸及分布方式对液压放大器性能的影响。结果表明：径向尺寸中影响程度最大的是喷嘴内径，轴向尺寸中影响程度最大的是喷嘴伸出量，分布方式中影响程度最大的是喷嘴数量。其中，增大喷嘴外径以及减小分布圆直径，均可增大喷嘴总流量并减小挡板受力；当喷嘴外径增大23.4%、分布圆直径减小37.1%时，喷嘴总流量分别增加8%和5.5%，挡板受力分别下降9%和6.6%。

• 先导阀空化特性研究及结构优化

  张峰玮，王国志，齐天星，江海，王峰

  针对先导阀受空蚀影响的问题，通过分析其工作原理和结构特点，建立先导阀多相流空化三维求解模型。分析先导阀节流口模型的空化状况以及流动状态，并探讨单一结构因素变化对空化状况的影响。利用正交优化试验、单一结构参数变化以及拉丁超立方采样扩建数据集，建立非参数回归的响应面代理模型，同时结合多岛遗传算法求解找出多目标结构参数的最优方案，提出一种新型先导阀多目标优化结构，以减小空蚀对先导阀的影响。结果表明：相较于未优化模型，通过正交试验算法Y形流道与节流口部分气相指数评价指标分别下降26%与65%，通过多岛遗传算法优化的Y形流道与节流口部分气相指数评价指标分别下降了71%和67%，达到了提高先导阀性能、改善空化效应对先导阀的影响以及降低磨损损失的目的。

• 某型航空燃油齿轮泵流固耦合分析与试验研究

  王建森，田世荣，司国雷，陈君辉

  针对理论计算难以获得外啮合齿轮泵齿轮副变形对泵壳扫膛的问题，利用PumpLinx和ABAQUS进行联合仿真，建立燃油齿轮泵单向流固耦合模型。计算燃油泵齿轮所受径向力及随齿轮转角的变化规律，得到齿轮副在压力载荷和啮合力作用下的力学特性变化，并研究流固耦合作用对齿轮副的变形分布影响。结果表明：流场仿真以及泵壳内壁扫膛的方位与主、从动齿轮所受径向力的方位一致性良好；流固耦合作用对齿轮结构产生较大影响，最大变形均发生在齿轮齿顶中间位置，且计算所得最大扫膛深度与实测平均值大致相同，验证了该模型及计算方法的有效性。

• 阀配流双排轴向柱塞泵配流阀的动态特性分析

  王传礼，叶飞，何涛，高语罕

  针对新型阀配流双排轴向柱塞泵配流阀的流量波动及滞后问题，建立高速开关阀数学模型及阀配流双排轴向柱塞泵AMESim仿真模型，分析柱塞运动频率、线圈匝数、阀芯质量和弹簧预紧力对配流阀动态特性的影响。结果表明：柱塞运动频率对配流阀的流量波动影响较小，但柱塞运动频率增加会加剧倒灌效应，导致容积效率下降；增加线圈匝数会引起电感系数增大，当线圈匝数从1 400增加至2 300，增加64.3%时，配流阀的流量波动仅为4.92%，阀芯关闭时间增加4 ms，开启时间未受影响；当弹簧预紧力增加到3倍时，配流阀的流量波动增大到5.5倍，阀芯关闭时间减少3 ms，开启时间增加1 ms；阀芯质量对配流阀的流量波动和阀芯启闭时间均呈正相关，阀芯质量增加至30 g时，配流阀的流量波动高达4.75%，阀芯关闭时间增加3 ms，开启时间增加1 ms。

• 井口简易防喷器密封胶芯形变及其密封特性分析

  郑刚，刘新福，刘广胜，魏韦，邓泽鲲，刘春花

  分析油液压力小于15 MPa的井口简易防喷器密封胶芯形变规律及其密封特性，对降低防喷器压力等级、防止井口失控以及尽可能减少井口非可控时间具有重要意义。依据Lindly模型，提出密封胶芯发生大、小变形时的形变改进计算方法。综合考虑油液压力变化、受压力与变形关系、不同阶段橡胶压缩量等因素以及壳体和闸板等结构参数，建立密封胶芯形变以及橡胶体主要面应力和抱紧力的数学模型。根据修正的Arruda-Boyce模型，揭示密封胶芯橡胶体本构模型的应力应变关系。结果表明：井口简易防喷器中部密封胶芯橡胶体环状部分的最大应力位于圆弧区域，且该区域内应力分布极不均匀；井口无压力时，中部密封胶芯橡胶体环状部分的Mises应力集中于中间位置，压力为3、10 MPa时，Mises应力集中在上下两个边缘区域，且橡胶体平面部分的中部区域应力随压力增大呈下降趋势；上部密封胶芯上部橡胶体的应力分布呈边缘大中间小的特征，上部密封胶芯较大应力分布区域的面积在闸板总成关闭时明显减小，且集中区域由开启时靠近壳体边缘和2个边角处转变为关闭时的4个边角处，且最大应力由开启状态下的2.95 MPa增加至关闭状态下的3.37 MPa。

• 乳化液泵多学科仿真研究

  陈伟，易李力

  为验证矿用乳化液泵国产化样机设计方案的可行性，在多学科仿真软件SimulationX中搭建BRW400/37.5H型乳化液泵仿真模型，并对动力端及液力端的动态响应性能开展数字仿真研究。在此基础上，分析配流阀运动特性，确定合理的配流阀结构参数。最后，在试验台上对乳化液泵物理样机进行对标测试。结果表明：吸液阀阀芯直径和排液阀阀芯半锥角对阀芯动态响应影响较明显，在一定范围内增大吸液阀阀芯直径或增大排液阀阀芯半锥角，都会降低阀芯响应速度，减小对阀座的冲击，但会导致阀芯开启和关闭时间延长；吸液阀弹簧刚度和排液阀阀芯直径对阀芯动态响应影响不大，但合理调整吸液阀弹簧刚度有助于提高阀芯运动的平稳性。仿真和试验结果显示：泵出口压力和平均流量相对误差均小于3%，验证了仿真结果的准确性。

• 基于特征融合的往复式压缩机气阀故障诊断

  王康，宋朝琪，聂方，袁宗泽，任护国，尧阳烽，余永华

  针对仅依靠单一信号难以准确诊断气阀故障且缺乏多参数综合利用的气阀故障诊断方法的问题，提出一种基于t-分布随机近邻嵌入（t-SNE）特征降维融合的往复式压缩机气阀故障诊断方法。以某型四级高压往复式压缩机为研究对象，通过故障模拟试验获取进、排气阀不同典型故障下的热力参数和声发射信号，利用t-SNE降维算法将不同信号源提取的高维特征参数融合降维，并基于K-近邻算法（KNN）构建气阀故障诊断模型。结果表明：与其他降维算法相比，经t-SNE降维后，同类样本的类内距离小，不同类型故障样本类间距离较大，可以有效区分进排气阀的各类故障；多信号特征融合降维后，基于KNN分类算法构建的气阀故障诊断模型能有效识别气阀故障，其准确率为100%。

• 超高压双级液压螺栓拉伸器油缸变形问题分析与优化

  赵梓辰，张锁荣，刘凯磊，陈国炎，胡莺，居金斌

  为了在操作过程中减小并均匀化超高压双级液压螺栓拉伸器中油缸的径向变形，采用有限元分析进行全面的仿真计算。仿真结果表明，活塞位置和油压升高将导致拉伸器油缸和活塞的径向变形增加，尤其是下油缸的周向存在明显差异，因此对下油缸顶部结构进行优化。确定最佳参数后，重构一个新的三维拉伸器模型并进行仿真。最后，通过试验验证了优化结构的合理性与有效性。结果表明：相比原始结构，新结构的径向变形减少了18%。试验结果验证了优化结构的合理性和有效性。重复的保压试验表明，相较于原始结构，优化结构的内泄漏显著减少，并且径向变形的不均匀现象得到改善。

• 新型高效螺旋式复合气锚数值模拟与分析

  赵庆丰，刘捷，柳莉娜

  在石油、天然气、煤层气和页岩气勘探与开采领域，当井下流体中含有大量游离气体时，这些气体会严重影响泵的效率。为了减小气体对泵性能的影响，需使用气锚将混合物中的气体分离出来。为实现高效的气液分离，结合重力差式分离和螺旋式分离的优点，研发一种新型螺旋式复合气锚。通过计算流体力学数值模拟方法，对内部流场进行数值模拟，并对工况参数进行优化。同时，对比不同结构参数（如螺旋圈数、螺距和孔眼宽度）对气锚的分离性能和压降的影响。结果表明：入口速度在5~9 m/s时分离性能较好；螺旋圈数对分离效率和压降影响不大；螺距越小，分离效率越高，且压降越大；孔眼宽度越大，分离效率越高，压降越小。

• 电比例卸荷阀设计与参数优化

  赵光瑞，易李力

  针对现有机械或电磁开关卸荷阀升降压过程压力冲击大的问题，设计一种采用可变阻尼槽的电比例卸荷阀，以满足煤矿智能化发展需求。以主阀通流能力1 200 L/min、工作压力40 MPa、主阀口卸载压差0.8 MPa为设计目标，建立电比例卸荷阀仿真模型，分析结构参数对卸荷阀升压、卸压响应时间及主阀口卸载压差特性的影响，并对卸荷阀结构参数进行优化。结果表明：阻尼槽面积梯度和初始开度越大、先导阀通流能力越小时，卸荷阀主阀芯位移越小，升压时间越短，卸压时间越长，主阀口卸载主阀压差越大。通过优化结构参数，该卸荷阀的升压响应时间为198 ms，卸压时间为47 ms，主阀卸荷压差为0.78 MPa，满足设计目标要求。

• 航空发动机燃油调节系统FMEA与模糊综合评价

  张瑞鑫，李洋洋，马逸超，李运华

  航空发动机燃油调节系统由泵源、计量活门、压差稳定活门等组成，属于液压速度伺服系统。由于其工作环境恶劣、工况复杂，存在故障隐蔽性强、交联关系复杂和故障诊断难度大等问题。通过对燃调系统进行机制分析，明确各元件的故障机制，并采用故障失效模式与影响分析方法（FMEA），确定和识别系统中已知或潜在的故障。通过潜在故障分析，评估航空发动机故障发生概率，建立各部件的故障隶属度矩阵，并提出纠正措施与故障检测方法。通过模糊综合评价算法，实现定量的综合性分析与评价，从而保证航空发动机燃油调节系统的高可靠性运行。

• 变转速电机驱动变排量液压泵控制液压缸能耗特性研究

  魏列江，路全锋，展鹏，梁明远，何爱欢

  泵控液压缸系统因其不存在节流损失而被广泛应用，但仍存在动力源与负载功率匹配性差、电机与泵自身能耗损失大等问题。以变转速电机驱动变排量液压泵控制液压缸系统为研究对象，建立系统数学模型和电机-液压泵能量损失模型，完成泵控液压缸系统参数匹配设计，计算推导不同负载工况下变转速电机驱动变排量液压泵能量转换效率与电机转速之间的关系，提出一种控制电机转速实现功率匹配，并调节液压泵排量以实现液压缸位置闭环控制的转速、排量复合控制策略。在AMESim中搭建变转速电机驱动变排量液压泵控制液压缸系统模型，在Simulink中搭建复合控制策略模型，并进行联合仿真。结果表明：相较于同参数配置的变转速定排量泵控系统，复合控制泵控系统的控制精度在允许范围内有所降低，但系统整体能源利用效率提升明显。在一个完整工作周期内，液压缸位置控制误差增加0.6%，系统能源利用效率平均提升约18.9%。

• 基于HB-AFT法的磁悬浮双转子系统主共振特性分析

  赵晟翔，刘明政，王念先，邓江洪，卢本才

  磁悬浮双转子系统常用于高转速环境中，当转子跨临界转速时容易发生共振，引发较为剧烈的振动，不利于转子安全平稳运行。以磁悬浮双转子系统为研究对象，通过有限元方法建立中介轴承-双转子动力学模型，对磁悬浮双转子系统主共振特性展开研究。利用HB-AFT法求解系统动力学方程，分析磁悬浮轴承等效刚度和阻尼以及中介轴承刚度和阻尼对系统主共振特性的影响规律。结果表明：系统阻尼较大时，增加轴承等效刚度将导致转子第2、3阶共振峰发生左移，系统阻尼较小时则反之；增大等效阻尼会减小系统幅值，同时第1、2阶共振峰发生右移，第3阶共振峰无明显变化。

• 油田卸水机械臂的设计及其液压控制系统的优化

  罗明，周建平，周忠祥，许燕

  为了解决新疆部分地区采用水罐车向油田井口卸水时面临的人员占用较多和效率低的问题，设计一种油田卸水机械臂，以实现水罐车的自动卸水工作。对该机械臂进行结构设计，并优化其液压系统。在AMESim和Simulink中建立控制系统的仿真模型，并提出一种基于粒子群优化（PSO）算法的模糊PID控制策略。该控制策略引入非线性递减权重，对粒子群算法进行改进，采用改进后的PSO对量化因子和比例因子进行更新迭代，实现对模糊PID参数的优化。采用阶跃信号和正弦信号作为激励，通过上升时间、超调量和平均误差等指标来评价该算法的控制效果。最后，制作油田卸水机械臂样机和控制系统进行性能测试。实验结果表明：使用基于PSO的模糊PID控制时，机械臂调整迅速、运动平稳且定位准确度高，能够满足油田卸水的使用需求。

• ELID砂轮氧化膜等效弹性模量的预测

  叶俊宏，李屹，杨绿，纪斌，王柱

  在线电解修整磨削技术（ELID）被广泛应用于陶瓷等硬脆材料加工，其砂轮在线电解形成的氧化膜对砂轮与工件之间的接触、滑擦和耕犁过程影响显著。为了预测ELID砂轮氧化膜的等效弹性模量，提出一种大弹性模量夹杂物等效弹性模量数学模型。采用ABAQUS有限元仿真对所提出的预测模型与T-S方法进行对比，并应用纳米压痕表征方法验证了所提模型的有效性。结果表明：该理论模型可以较为准确地预测ELID砂轮氧化膜在厚度超过一定值的等效弹性模量，与实验检测的误差在5%以内；ELID砂轮氧化膜的等效弹性模量随着氧化膜厚度的增加而减少，当厚度超过一定值时，等效弹性模量增长缓慢，这是由于随着氧化膜的厚度增加，参与磨削的表层对整个氧化膜的影响变小，等效弹性模量趋于定值；根据理论数学模型，当颗粒增强复合材料夹杂物的弹性模量远大于基体的弹性模量时，在相同体积分数下，颗粒增强复合物的等效弹性模量与复合材料基体的弹性模量成正比。

• 基于AMESim的集装箱翻转机液压系统设计与分析

  史桢，王海滨，李耀翔，冷峰，楚志勇

  为降低集装箱翻转机研制成本并提高其翻转作业效率，对集装箱翻转机的翻转机构液压系统展开研究。分析其机器结构和工作原理，并进行受力分析，设计翻转机构液压系统。通过AMESim仿真软件对该系统进行仿真分析，并利用自行研制的集装箱翻转机进行翻转作业试验。结果表明：机器两侧翻转液压缸受力大小相近，闭环液压控制系统工作性能优于开环液压系统，闭环液压控制系统频带带宽满足作业要求。机器两侧翻转液压缸受力大小近似相等，与仿真分析结果一致；无杆腔压力试验值偏高、有杆腔压力试验值偏低、无杆腔和有杆腔流量试验值均偏低，与仿真曲线具有良好的相关性和高度的拟合性。

• 基于Mask-SIFT的LED芯片三维重建研究

  甘胜斯，陈新度，陈玉冰，吴磊，张宇，邱伟彬

  针对二维图像难以准确表征LED芯片金属键合线的三维缺陷特征，以及三维传感器在LED芯片三维成像中存在成本昂贵和成像结构不完整等问题，提出一种基于图像的LED芯片三维重建方法。针对LED芯片图像采集过程中容易受载物台纹理影响的问题，提出一种改进的Mask-SIFT特征提取与匹配算法，利用掩膜有效过滤载物台纹理引入的噪声，提升特征提取速度。采用运动恢复结构算法计算特征点的三维坐标，生成LED芯片的稀疏点云。最后，通过多视角立体几何算法对稀疏点云稠密化，生成LED芯片的稠密点云，得到更完整的点云结构。结果表明：改进的Mask-SIFT能有效过滤背景噪声，节省了62.39%的重建时间，有效实现了LED芯片三维点云的重建。

• 电解铝转运AGV液压系统设计与研究

  宋丽，鲁海宁，王吉瑞，胡晓，贺磊，景文捷

  针对电驱AGV驱动力小且抗电磁干扰能力弱的问题，提出一种电控液驱转运AGV液压系统设计方案。根据不同工况下整车所需驱动力，确定行走、制动及举升系统的技术参数。通过搭建试验场所，在平地和5°坡道运行两种工况下托举12 t阳极块，利用ZCANPRO软件，测试AGV液压系统运行的性能。结果表明：在AGV运行试验中，液压系统能够在5%的允许偏差范围内满足车辆运行时的速度稳定性要求，因此此液压系统能够满足使用需求。