机床与液压杂志

机床与液压杂志2026年第1期

• 滚动轴承故障诊断方法综述

  丁汕汕，吴卫兵，刘飞，陈仁文

  滚动轴承故障诊断是机械设备健康监测与预维护的重要技术，对提高设备运行可靠性和降低维护成本具有重要意义。针对此，对滚动轴承故障诊断方法的研究进展进行综述，重点分析传统数据驱动方法、深度学习方法、图嵌入方法和Transformer方法在该领域的应用及其优缺点。传统方法在特征提取上存在局限性，深度学习方法虽然表现良好，但计算复杂度较高；图嵌入方法虽可有效处理非欧几里得数据，但仍面临非线性关系建模的挑战；Transformer方法在时序建模中具有优势，但其计算效率和参数量需进一步优化。其次，进一步分析当前研究的主要问题，包括网络结构复杂、信息关注不足、图数据处理困难以及长期依赖建模困难等。针对这些挑战，未来研究应致力于设计更加轻量化和高效的模型，提升模型的计算效率、鲁棒性及泛化能力，并加强对故障特征的关注和深度挖掘。

• 基于EEMD-PCC与DenseNet的齿轮箱故障诊断

  尚腾龙，郝如江，冯鹏帆，王天池，姚勃羽

  针对齿轮箱在复杂工况下故障特征提取困难、诊断准确率低的问题，提出一种集成经验模态分解-皮尔逊相关系数（EEMD-PCC）与密集卷积网络（DenseNet）相结合的智能诊断模型。采用EEMD-PCC对原始振动信号进行预处理，通过计算本征模态分量与原始信号的皮尔逊相关系数，筛选有效分量进行信号重构，保留关键故障特征。将CBAM注意力机制加入DenseNet网络模型，以增强特征表达能力，采用自适配归一化代替批归一化以提高网络泛化能力。最后，使用动力传动故障诊断综合实验台对该模型性能进行验证。结果表明：在8类齿轮箱状态诊断中，该模型准确率达98?5%，混淆矩阵显示仅少数样本误分类；在添加-6~-2 dB高斯白噪声的条件下，准确率仍保持在94%以上，显著优于对比模型；特征可视化证实模型能有效分离不同故障状态。EEMD-PCC与改进DenseNet相结合的故障诊断方法能够有效提取齿轮箱故障特征，在不同工况和噪声干扰下均保持高诊断精度，为齿轮箱智能故障诊断提供了可靠解决方案。

• SC-EfficientNetV2的感应电机故障诊断方法

  石颉，葛俊杰，崔宪

  针对传统感应电机故障诊断方法消耗算力大、训练速度慢的问题，提出一种基于深度学习的轻量化故障诊断模型——SC-EfficientNetV2。以EfficientNetV2-b0为主干网络，将网络的SE注意力模块替换为ECA注意力模块，通过1×1卷积替代SENET的全连接层以减少网络参数并提高对特征的提取能力;引入SCConv卷积，依赖其优化图像特征表达的特性来降低特征冗余;通过减少网络模块的重复次数以减少网络参数量，得到SC-EfficientNetV2网络。为验证模型性能，以太原理工大学公开感应电机数据集为实验对象，采用格拉姆角场对数据进行升维，使网络更容易学习数据中的特征。结果表明：与原网络相比，改进后模型体积减少12.49 MB，准确率达到99.03%，提升了1.97%；同时在另一公开永磁同步电机数据集中，网络精度达到99.95%，证明了所提改进措施的有效性。

• 塑料流延装备主机的物质-能量流建模与系统性能分析

  张世龙，杨晓京，龙旦风，张春华，杨晓，黄栋

  针对塑料挤出流延装备系统复杂、生产流程繁琐、装备性能分析困难等问题，提出一种基于物质-能量流模型的系统仿真及性能分析方法。通过将塑料流延装备主机分解为多个物质-能量流元，根据物质和能量传递关系构建塑料流延装备主机的物质-能量流模型，列出各物质-能量流元的特征能量和特征质量方程，并基于物质-能量流模型建立主机性能仿真计算程序。利用该仿真计算程序对主机挤出量、比能耗、能源转换率等关键性能指标进行计算，结果显示计算值与测试值的误差不超过13.4%，验证了所提方法的有效性。在设定的工况与设计变量范围内，螺杆转速、螺旋角与螺槽深度是影响塑料流延装备主机性能的主要影响因素，其次为均化段长度，加热器外壳内外钣金直径的影响最小。研究结果为塑料流延装备主机的性能设计提供理论依据。

• 基于多目标优化的振荡截盘截割参数设计

  蒋云仲，孟文俊，孙征宇，刘泽平

  为探究振荡截盘最优截割性能下的截盘截割参数组合，以偏心距、振荡频率、进给速率和截割深度为设计变量，以比能耗、最大瞬时截割率和截盘载荷为性能评价指标，基于25组正交试验数据建立响应面模型。采用多目标遗传算法（MOGA）进行优化求解，针对两种典型工况（工况1：优先考虑低能耗、低载荷；工况2：优先考虑高截割率、低载荷）分别赋予不同权重系数进行加权处理。结果表明：工况1中第一组最优解，相对于正交试验中第16组数据，比能耗降低64.7%，最大瞬时截割率提高25%，截盘载荷降低20.6%。工况2中第一组最优解，相对于正交试验中的第22组数据，比能耗降低32.5%，最大瞬时截割率提高391%，截盘载荷降低77.2%。仿真验证结果表明，相对于正交试验第22组，工况2第一组最优解截割深度由20 mm变为100 mm，平均载荷降低57.3%，显著提升了破岩效率，验证了该方法的有效性。该研究可为确定振荡截盘截割参数以达到最优截割性能提供参考。

• 基于遗传算法的RV减速器主轴承优化设计

  王燕霜，薛连金，张明宇，杨海涛，薛云娜

  为提升RV减速器主轴承的疲劳寿命，探讨其影响因素并开展优化设计，采用遗传算法对主轴承结构参数进行优化。以基本额定寿命为优化目标函数，将内/外滚道曲率半径、钢球数、钢球直径以及节圆直径作为设计变量，构建优化模型。通过遗传算法搜索使疲劳寿命最优的轴承结构参数。基于全因子法分析所有设计变量排列组合对疲劳寿命的影响，并将全因子法所得的最佳结果与遗传算法优化结果进行对比。最后，通过敏感度分析研究各结构参数对疲劳寿命的影响程度。结果表明：经遗传算法和全因子法优化后，主轴承的基本额定寿命分别提升54.6%和55%，全因子法较遗传算法提升0.27%。此外，两种方法优化的结构参数中，唯一存在差异的是滚道曲率半径。敏感度分析显示，在5种设计变量中，钢球直径对疲劳寿命的影响最显著，其次为钢球数，滚道曲率半径影响最小。研究结果为RV减速器主轴承的寿命优化设计提供可靠的理论基础和工程实践指导。

• 基于ANSYS的摆动轴漂移热误差消减设计研究

  杨红军，李清耀，慕道增

  为解决五轴加工中心摆动回转轴因热变形引起的定位漂移问题，通过热误差分析与结构优化提升轴系精度稳定性。通过多种工况测试及ANSYS热-结构耦合有限元分析，确定定位漂移的根源在于冷却介质温度变化引起主轴周期性热变形。通过约束热变形及降低系统热变形内应力，重新设计多种编码器支撑结构，并利用ANSYS对新结构的热误差和灵敏度进行仿真分析，并采用最优结构方案进行实际应用验证。新摆动回转轴精度采用验棒和动态采样两种方式检测，结果表明：新结构使热漂移量从5.4″降至0.18″；实际测试中最小进给单位0.000 1°（0.36″）下轴系响应灵敏无超调。改进后的回转轴定位稳定、灵敏度优良，漂移热误差问题得到解决，验证了分析与改进设计的有效性。

• 融合机制模型与LightGBM残差补偿的大行程数控铣床加工误差预测方法

  任重义，耿文博

  针对大行程数控铣床加工过程中运动链复杂及多种误差源耦合作用下传统机制模型预测精度不足的问题，提出一种融合机制模型与LightGBM残差补偿的大行程数控铣床加工误差预测方法。对大行程数控铣床的多源误差产生机制展开研究，建立几何运动误差、拼接误差、热变形误差模型。基于机床运动链结合多体系统理论与齐次坐标变换，建立大行程数控铣床多源误差综合模型，作为误差预测基础模型。针对机制模型预测存在的残差，通过引入集成学习策略，构建基于LightGBM的残差补偿模型用于补偿残差。结果表明：相较于传统机制模型，所提出的融合模型的平均绝对误差(MAE)和均方根误差（RMSE）分别降低29.9%、36%；在与机制模型结合决策树、随机森林及支持向量机等方法的对比中，该融合模型在MAE、RMSE和决定系数（R2）上均表现最优，同时训练效率大幅提升，训练时间较对比方法分别减少52%、61%、63%。该融合方法有效结合了机制模型的物理解释性与LightGBM处理非线性关系的高效性，能够更精确地捕捉复杂误差波动，为大行程数控铣床实现高精度加工与实时误差补偿提供了可靠的技术途径。

• 涡轮叶片三维建模及增材制造应用研究

  彭俊超，马建徽，赵纪元，李睿

  为了满足航空发动机高性能和高稳定性的发展需求，需对未知几何特征参数的涡轮叶片进行精准复刻，通过对叶片实物进行多角度图像信息采集重建可得到叶片的三维模型，因叶片叶身段型面复杂，横截面各不相同，传统制造方法生产效率较低，利用现有增材制造技术完成对叶片的制造。采用一种基于整合策略的SFM三维重建方法获得叶片三维模型，对三维模型进行切片并控制打印机参数，通过增材制造得到叶片增材制造件。实验选取增材制造件与实物叶片6处不同位置进行测量，结果表明：二者最大相对误差为4.76%，满足误差小于5%的原则，验证了叶片从三维建模到增材制造方法的可行性，为未来航空发动机叶片制造提供了新的技术方案。

• 风电齿轮传动系统轴心位移估计及公差分配方法

  王昱晨，周建星，崔权维，费翔，李殿鹏，任国龙

  针对风电齿轮传动系统装配过程规划缺乏定量分析，导致装配成本高、部件偏心误差大的问题，提出一种对传动系统各部件轴心位移误差进行预测和公差分配的新方法。以某6 MW风电机组中的齿轮传动系统为研究对象，根据误差在装配过程中积累和传播的顺序建立误差传递链。在考虑装配精度、零件加工总成本、当前装入零件误差的情况下，建立各部件轴心位移误差传递的状态空间模型，并结合卡尔曼滤波方法对最终装配步骤的误差进行估计。最后，根据部件加工成本与公差的关系，使用Fmincon函数对各部件轴心位移进行公差分配。结果表明：装配精度权重系数对误差控制影响显著，当权重q从0增至100时，一级太阳轮与行星轮的轴心位移差值从1.81×10-4m锐减至1.20×10-6m；公差分配后，系统部分零部件（如两级太阳轮）的加工精度等级从5级放宽至6级，降低了加工成本；动力学仿真显示，公差分配后系统各啮合单元（除二级行星轮与齿圈外）的最大动态啮合力和均值均有所减小，系统传动平稳性未下降反而有所提升。该融合状态空间模型与优化算法的公差分配方法，能在保证系统装配精度与动力学性能的前提下，有效降低加工成本，为风电齿轮箱的精密装配提供了定量分析与优化工具。

• 切削参数对刀具非均匀磨损的影响规律及其优化方法

  易婧雯，陈永鹏?，谭欣婷，黄程鹏

  针对车削加工中刀具前刀面非均匀磨损导致的加工精度下降和刀具寿命缩短问题，面向刀具磨损分布形态，提出基于高斯核密度估计函数的磨损分布评价指标，并根据不同加工参数（主轴转速n、背吃刀量ap和进给量f）获得相应的磨损分布形态及其对应指标。通过仿真计算，对比分析改变加工参数对前刀面最大磨损量和磨损分布均匀性的影响，发现最大磨损量与加工参数呈正相关，随主轴转速、背吃刀量和进给量的增大而增加；背吃刀量对磨损的分布均匀性影响最大，转速次之，进给量影响最小。最后，通过多目标优化得到最优参数组合为n=530 r/min、ap=0.4 mm、f=0.2 mm/r，在该参数组合下，前刀面磨损相对均匀且最大磨损量较小。

• 不同电导率溶液放电-电解复合钻孔工艺特性研究

  陈豫龙，张阿健，陈小康

  为探究不同电导率溶液对放电-电解复合钻孔工艺特性的影响，以提升镍基高温合金的加工效率和质量，以不同电导率的去离子水和碳酸钠溶液作为电解质，以材料去除率、工具电极磨损率、电极宏观形貌、孔口三维形貌、孔锥度、孔壁粗糙度、微观形貌和重铸层等为评价指标，研究不同电解质对放电-电解钻孔特性的影响规律，并分析加工后孔表面和截面表面完整性。结果表明：电导率为2.4 mS/cm的碳酸钠溶液表现出最优的综合加工性能；与去离子水作为电解液溶液进行放电-电解加工相比，工具电极磨损率降低76%，材料去除率提高23%，孔锥度减少65%，孔壁粗糙度降低82%，加工孔壁表面几乎没有重铸层，微裂纹数量显著减少，孔口圆度明显改善，有效控制了加工表面缺陷和裂纹的产生。电解液电导率的提高增强了电化学溶解效应，促进电流均匀分布，减少局部过热和放电缺陷，从而提高材料去除率并改善加工质量。

• 基于负载弹性系数在线辨识的泵控直驱执行器自适应模型预测压力控制

  刘道杰，王启武，李昱，高建波，治文辉，董果凤

  为提高泵控直驱液压缸压力控制精度与响应速度、避免模型失配导致的动态性能衰减，提出一种压力自适应模型预测控制（AMPC）方法。为了提高控制精度与响应速度，压力控制采用电机转矩输出的自适应模型预测控制，通过离散状态空间模型构建代价函数，直接输出最优电机转矩参考值，规避了传统转速控制环路的延迟。为了提高模型预测控制的鲁棒性，采用具有遗忘因子的递归最小二乘法（FFRLS）辨识负载弹性系数，实时更新模型参数。电机转矩控制采用广义双矢量模型预测电流控制（GTV-MPCC）。为了验证AMPC-FFRLS控制策略的有效性，构建高细节度联合仿真模型，设计4组仿真试验，并于传统方法进行对比。结果表明：GTV-MPCC能够有效提高电流内环带宽，减小转矩脉动；FFRLS能够精准跟踪参数；在负载弹性系数失配时，常规MPC输出的转矩大幅振荡，稳态误差较大；PID仍能有效控制压力，但其超调约为10.5%，上升时间约为70 ms；AMPC-FFRLS方法基本无超调，上升时间为50 ms；腔体容积偏离预设值的工况下，常规MPC控制器由于模型参数偏差较大，输出的转矩大幅振荡，稳态时间变长，稳态误差变大，而AMPC-FFRLS方法由于动态调整模型预测控制所需腔体容积参数，仍能保持较好动态性能。AMPC-FFRLS方法显著提高了泵控直驱系统响应速率，能精准跟踪液压缸参考压力。

• 镍基高温合金GH4169低温动态力学性能及铣削试验研究

  于家祥，齐振超，杨德玉，钟涛

  为探究镍基高温合金低温铣削加工性能，对镍基高温合金GH4169进行低温Hopkinson压杆试验，研究其低温动态力学性能；设计低温铣削加工正交试验，分析切削参数和冷却条件对铣削力和表面粗糙度的影响规律。通过超低温切削系统实现液氮混合气体冷却，测量铣削力、表面粗糙度及切削温度，并采用极差分析与回归分析建立工艺参数与输出指标的预测模型。结果表明：GH4169低温下表现出明显的应变率强化效应和温度效应，低温会抑制材料原子热运动，使得位错等缺陷的运动更加困难，导致屈服强度提高，应力-应变曲线塑性阶段缩短变陡，延伸率降低；铣削力随主轴转速增大而减小，表面粗糙度随主轴转速增大先增大后减小，随铣削深度和每齿进给量增大而增大；低温冷却可以显著改善GH4169铣削表面质量，降低表面粗糙度。研究为GH4169低温铣削工艺参数优选提供了理论模型与实践参考。

• 阳模电泳辅助微细超声加工微流道性能实验研究

  张林鹏，郭钟宁，连海山，陈小军

  为改善微细超声加工中加工区域磨粒利用率低导致加工质量与效率不佳的问题，提出一种阳模电泳辅助微细超声加工新方法。利用超微磨粒的电泳特性，在加工过程中通过施加辅助电场将工作液中的超微磨粒吸引至加工区域，从而有效提高超微磨粒的利用率。基于加工原理，研制阳模电泳辅助微细超声加工微流道机床，并开展加工微流道性能研究。通过与传统微细超声加工（无电场辅助）在相同工艺参数下进行对比实验，系统评估该方法对微流道崩边率、过切率、加工深度和表面粗糙度4项关键性能指标的影响。结果表明：相比于微细超声加工，在其他加工条件相同的情况下，电泳辅助微细超声加工的微流道崩边率从13.57%降至7.95%，过切率从9.85%降至6.56%，表面粗糙度从1.11 μm降至0.62 μm，微流道深度从54 μm提高到了173 μm。因此，阳模电泳辅助微细超声加工可以有效提升微流道加工性能。

• 泵阀联控锚杆钻机回转马达转速研究

  高有山，唐光伟，闫政，张梦圆，孙浩然

  针对锚杆钻机在复杂煤巷钻锚支护作业中，因围岩性状多变导致马达转速调节不及时而引起的钻头磨损与卡钻问题，提出一种泵阀联合控制策略，并构建泵阀联合控制系统。在阀控部分，针对回转系统的非线性和未建模扰动，设计改进型滑模自抗扰控制器（SM-ADRC），利用扩张状态观测器估计并补偿系统总扰动，结合改进的趋近律滑模控制提高响应性和鲁棒性。在泵控部分，伺服电动机转速环采用一阶线性自抗扰控制（LADRC）以提升启动快速性和抗扰能力。为实现动力源与负载的流量匹配，引入基于灰色预测的负载流量预测模型，动态调节伺服电动机转速。此外，在系统中增设蓄能器以补偿负载突变时的流量需求。通过AMESim与Simulink搭建联合仿真模型，并在两种典型工况（围岩硬度系数突变、瞬时负载扰动）下与PID控制策略进行对比验证。结果表明：基于负载流量预测的泵控系统能使绝大部分输出流量用于负载马达回转，稳压阀溢流仅占5.82%，实现了流量的高效利用；在阀控部分，改进型SM-ADRC在围岩硬度系数由f=4突变至f=8时，马达转速超调量小于PID控制，调整时间略长但综合控制性能更优；在f=6工况下施加18 N·m瞬时扰动时，SM-ADRC控制的马达转速波动更小，稳定时间较PID控制缩短6.4%；在泵控部分，LADRC相较于PID控制使电动机转速响应时间减少10.6%，超调量降低1.8%；蓄能器有效平抑了系统压力和流量冲击，并在负载突变时快速补充流量，提升了系统动态响应能力。

• 大视场下天车吊运目标的视觉预定位方法

  赵富，渠政，王少锋，王国强，安俊峰

  针对传统天车预定位方法依赖于固定地面垛位划分、难以适应目标种类和位置变化的问题，提出一种基于机器视觉的大视场下天车吊运目标预定位方法，以实现对随机放置吊运目标的自动识别与定位，提升天车作业的自动化程度。合理布置工业相机覆盖天车作业空间，并建立图像像素坐标与地面世界坐标之间的单应性矩阵映射关系。利用吊运目标（料罐）的三维模型创建形状匹配模板库，在待搜索图像中使用模板库内的形状进行逐一匹配，并且使用图像金字塔以减小计算量，加快匹配速度，获得三维形状匹配最佳结果中投影到地面上的定位坐标系原点的像素坐标，再由图像与地面之间的单应性矩阵得到吊运目标的预定位结果。结果表明：该方法能较准确分辨吊运目标并获取其位置信息，天车大车和小车能够据此进行预定位；对料罐的实际预定位测试显示，其定位最大误差半径为112 mm，误差主要来源于地面平整度限制导致的单应性矩阵计算偏差、镜头畸变、料罐制造误差导致的与理想模型的差异以及天车自身重复定位精度等因素。尽管如此，该精度已能满足天车大车和小车进行初步预定位跟随的需求。

• 基于支持向量机预测可变参数的机电伺服系统动态面反步滑模位置控制

  程亮，董子健，张金营

  针对永磁直线同步电机位置伺服系统易受非线性摩擦力、参数摄动、负载扰动等不确定因素影响的问题，提出一种基于支持向量机预测可变参数的机电伺服系统动态面反步滑模的位置控制方法。结合滑模控制、动态面控制与反步长控制设计永磁直线同步电机位置跟踪控制器，以提高位置伺服系统的抗干扰能力。引入支持向量机智能算法对动态面反步滑模位置控制器参数进行建模预测，以提高位置伺服系统的稳定性和收敛速度。最后，为验证所提控制方法的跟踪性能、响应性能及鲁棒性，进行正弦波位置给定信号与非周期性变负载扰动信号位置伺服系统仿真实验，并与基于经验法整定的动态面反步滑模控制器进行对比。结果表明：在正弦波位置给定信号与非周期性变负载扰动信号位置仿真实验中，与基于经验法整定的动态面反步滑模控制方法相比，文中所提控制方法的位置误差分别降低62.5%与50%。所提控制方法不仅显著提高永磁直线同步电机位置伺服系统的跟踪精度，而且位置伺服系统的鲁棒性能和响应性能得到显著改善。

• 基于周期相关性的多工况下轴向柱塞泵故障诊断

  谭浩洋，张建敏，宋豫，张帅印，周东波，陶建峰

  针对多工况下轴向柱塞泵故障诊断中存在的故障信号微弱、特征提取困难且易受噪声干扰的问题，提出一种基于周期相关性的弱故障诊断方法。考虑到出口压力信号易于获取，且能有效反映轴向柱塞泵的动态性能，通过分析柱塞泵出口压力脉动的周期性特征，结合傅里叶变换与显著性指标法，准确划分单个柱塞的运动周期，并采用互相关特征提取策略，增强故障信号中的周期性特征，抑制正常信号对深度学习模型分类过程的干扰。基于提取的周期相关特征，进一步引入自注意力机制的Transformer模型，以提高模型对高频时序信号的处理能力及其泛化性能。实验结果表明：与仅使用Transformer的故障诊断方法相比，所提出的方法在多工况物理实验数据集上的故障诊断准确率提高约10%，且在噪声干扰条件下仍能维持90%以上的诊断精度，充分验证了该方法的准确性与鲁棒性。

• HFC型轴向柱塞泵滑靴副表面织构化的润滑性能研究

  寇保福，杨潇

  为了改善水-乙二醇型轴向柱塞泵滑靴副的润滑性能，引入凹坑表面微织构对斜盘摩擦表面进行优化设计。采用CFD数值仿真与正交试验设计相结合，研究不同工况参数（膜厚、转速）、凹坑几何参数（凹坑形状、直径、深径比）以及面积率和排列角对承载力的影响，根据压力和速度云图分析不同形状凹坑的减磨机制。最后，通过试验分析摩擦磨损情况，并与仿真结果对比，验证仿真结果的正确性。结果表明：各参数对承载力影响的主次顺序为：膜厚、面积率、排列角、转速、深径比、凹坑形状、直径；最优参数组合为圆柱形凹坑、转速2 400 r/min、膜厚10 μm、直径0.8 mm、深径比0.1、面积率10%、排列角0°，此时承载力达339.74 N，较光滑表面（333.3 N）显著提升；流体在凹坑织构内部产生的流体动压效应提高了润滑膜的承载能力。试验结果表明，最优织构参数下的摩擦因数降低至1.226，减摩率达12.2%，且凹坑能有效储存磨屑，减轻二次磨损。仿真和试验结果均表明，表面织构技术能有效改善水-乙二醇型柱塞泵滑靴副的润滑性能。

• 压降比系数对低流阻调节阀工作性能的影响

  朱禄，符通辉

  为研究压降比系数对低流阻调节阀工作性能的影响规律，基于计算流体动力学数值仿真方法和调节阀流量特性试验验证，对不同压降比工况下调节阀的内流场及调节特性展开分析。以某航天器热控流体回路采用的盘式异形窗口低流阻调节阀为研究对象，采用RNGκ-ε湍流模型对盘式异形窗口调节阀的内流场进行全流道模拟，并通过流量特性试验验证了仿真结果的准确性。通过改变系统总压降，模拟5种不同压降比系数（s=0.13,0.2,0.27,0.33,1）工况下，不同开度下阀门的流场特性、固有流量特性及工作流量特性。结果表明：低流阻盘式异形窗口调节阀在开度低于30%时调节特性近似线性，开度为30%~90%时调节特性近似等百分比；流阻损失主要集中在阀芯节流区域；压降比系数s对调节阀工作流量特性影响较大，随着压降比系数s减小，通过调节阀的最大流量不断减小，当压降比s=0.27时，阀门全开流量减小至一半；当s≤0.2时，不同开度流量增益均减小50%。在低流阻调节阀设计中，必须充分考虑因负载变化引起的压降比系数变化对调节特性的影响。

• 平面流铸冷却辊出水侧流道特性分析与改进

  任锡义，李永康

  针对由冷却辊出水侧流道结构制约所导致的水流更新速率下降引发换热效率不高的问题，采用专业化建模软件Bladegen对现有冷却辊采用的直流道进行参数化建模，分析现有流道在入口冲击及流道涡旋等方面的不足。在此基础上，基于微流体受力与进出口速度分析，综合流道旋向、进出口角参数，提出一种流道旋转方向与叶片弯曲方向相同的新型冷却辊出水侧流道的设计方法，并通过仿真和实验验证改进设计的有效性。结果表明：改进后出水侧流道的流场分布更为均匀，其入口冲击及涡旋现象得到明显改善；对比改进前，改进后流道内的流动损失减小，流道出口处速度加权平均角降低了31.1%，总压下降了13.8%；改进后冷却辊实测流量相比于直流道提升20.6%。研究结果为冷却辊流道结构的设计奠定了理论基础，其分析方法也为其他领域的辊类零件流道设计提供了参考。

• 滚压深度对滚压式无扩口导管连接强度的影响

  梁博健

  针对滚压式无扩口导管连接件安装过程中的复杂非线性接触问题，对不同拧紧力矩与不同滚压深度下导管连接件进行仿真分析，确定滚压深度对导管连接件密封性能和连接强度的影响。以管径18 mm钛合金导管连接件为研究对象，采用ABAQUS有限元分析方法，对导管滚压成型过程、导管连接件螺母拧紧状态和拉脱状态进行模拟仿真,分析不同滚压深度下导管连接件的应力分布、变形情况及其对连接强度的影响。最后，通过拉伸试验对仿真结果进行验证。结果表明：导管与管套之间的接触应力是影响连接强度的关键因素;增大螺母拧紧力矩可以提升导管连接件之间的接触应力，进而改善产品的密封性能和连接强度;在相同拧紧力矩下，过大的滚压深度会增加加工难度和成本，而过小则会导致密封性能不足，最终确定0.25 mm为最优滚压深度。

• 考虑上顶力的液压丢手工具研制及应用

  孙金斯，陈钦伟，马增华，李越，李英松，李啸峰，杨树坤

  针对无内通径管柱对丢手功能的需求，研制一种无需投球的液压丢手工具。该工具在打压丢手过程中，基于活塞效应会对丢手本体产生较大上顶力。为明确上顶力对丢手压力的影响，通过受力分析计算出由上顶力引起的摩擦力，并求解出包含摩擦力的丢手压力计算公式。为明确上顶力是否会引起丢手本体变形导致工具错位失效，基于Workbench开展上顶力对丢手本体变形量和应变的数值模拟分析，验证丢手本体设计的合理性。分别对丢手本体和丢手工具整体开展打压测试，通过测试对比得出打压过程中上顶力产生的摩擦力，并通过拉拔测试模拟较大上顶力时丢手工具的抗拉性能。测试结果表明，该工具可在设定压力下实现丢手功能，验证了理论受力模型的正确性。目前，该丢手工具已在渤海油田实现成功应用。研究对不含球座的液压式丢手工具的设计以及丢手过程中产生的上顶力分析提供了依据，具有一定参考价值。

• 液电混合动力拖拉机行走系统特性研究

  武瀚文，潘之杰，郭振兴，郝云晓，权龙

  针对拖拉机在犁耕工况下因泥土阻力导致匀速行驶能耗大以及地头转向时频繁启制动造成制动能量严重浪费的问题，提出一种液电混合动力与增程式混合动力协同工作的系统架构，其中增程式系统专用于匀速行驶工况，液电混合系统专门处理启制动工况。以甲醇发动机-发电机作为增程器，使其始终工作在高效区为电池充电，由电机作为主要驱动元件；同时，引入液压泵/马达和蓄能器，在启动时辅助电机驱动，在制动时回收动能。通过制定犁耕工况控制策略，完成动力系统关键参数设计与选型，并建立多学科联合仿真模型进行分析验证。结果表明：该混合动力系统取得了显著的节能效果，制动过程中系统的制动能量回收率达到46.9%；启动过程中，液压系统的辅助使电机平均扭矩降低了49.2%； 在一个完整启制动过程中，系统总能耗降低了39.9%。

• 矿用车辆液压混合动力系统基于热管理技术的能量特性研究

  梁玉芳，宋岩

  针对矿用重型车辆液压混合动力系统在频繁启停、负载变化大的工况下能源效率不高的问题，研究不同热管理条件下对系统能量特性的影响，以揭示热管理技术与系统能耗之间的关系。通过硬件在环测试台架采集60、80、90 ℃下的压力、温度等关键参数，并引入基于热力学的能量与?分析方法，利用实测温度和压力，计算液压油的比焓、比熵和比?等热力学参数，通过对比不同温度工况下这些参数的变化，定量评估系统的能量转换效率、热力学状态及功耗行为。结果显示：热管理技术对系统能效有显著影响，当参考温度下为60、80、90 ℃时，系统平均效率分别为78.51%、78.32%和77.87%；热力学分析表明，在较高参考温度下，系统关键测量点（如靠近液压单元出口的点3）的比焓、比熵和比?变化量更大，具体而言，在90℃下点1至点3的比?变化（-3 825 J/kg）远高于60 ℃时（-203 J/kg），表明高温导致产生了更多的热量并伴随更大的有效能损失，能量利用效率更低；反之，在低温条件下，系统能量损耗减少，在频繁启停时表现出更佳的稳定性和可靠性。结果表明，有效的热管理，尤其是维持系统在适宜的较低温度（如60 ℃）运行，能够显著提升矿用车辆液压混合动力系统的能量利用效率，减少有效能损失。

• 重载车辆全盘式制动器有限元分析与散热性能优化研究

  许世维，郭少雄，朱代坤

  针对重载车辆全盘式制动器在高速及循环制动工况下因制动盘温升过高导致的制动效能热衰退甚至热失效问题，通过结构优化设计提升其散热性能，以降低其工作温度，保障车辆制动效能的稳定性。采用中心组合设计方法生成9个样本点，利用ANSYS计算各样本点温度，在此基础上建立响应面代理模型。以制动器最高温度最小化为优化目标，以钻孔孔径和数量为优化变量，采用自适应模拟退火算法对盘式制动器进行优化设计。结果表明：优化算法求得的最佳参数组合为：钻孔直径3 mm，钻孔数量52；与未钻孔的制动盘相比，优化后的钻孔制动盘在制动结束时刻最大温度降低了16.99 ℃，降幅为3.29%，有效提升了制动器的散热性能，提高了车辆制动效能的稳定性。

• 油-液双源混驱叉装车行走系统能量管理策略研究

  高帅，刘山清，刘国良，孙荣武，赵俊波，汪小兰，安颖

  为改善工程车辆的燃油经济性，以TH45-18伸缩臂叉装车为研究对象，设计并联式液压混合动力系统。设计包含发动机、液压泵/马达、液压蓄能器和转矩耦合器的并联式液压混合动力系统。提出一种基于规则的能量管理策略，根据车速、扭矩需求及蓄能器SOC值实现液压独立驱动、发动机独立驱动、联合驱动、制动能量回收和行车充能5种工作模式的实时动态切换。通过采集实际作业参数并参考道路车辆循环工况，构建适用于工程车辆的典型循环工况。采用正向仿真方法建立系统模型，通过虚拟测试验证策略有效性，并开展实车作业工况试验进行对比验证。结果表明：虚拟测试中，液压混合动力系统在循环工况下燃油消耗量较传统车辆降低24.34%，总可回收能量1.28 MJ中实际回收1 MJ，能量回收效率达78%，且发动机工作点转移至低转速和低扭矩区域，负荷显著降低；实车测试中，累计燃油消耗量降低25.63%，节油效果与虚拟测试基本吻合。研究结论证实，该能量管理策略能有效实现工作模式切换和能量回收，提升燃油经济性，为后续发动机排量优化和控制策略调整提供基础。

• 航空发动机机械液压式测扭系统理论与实验研究

  陈志刚，胡耿，李莉叶，刘飞明，张梦昊，谷悦，朱玉川

  为实现航空发动机扭矩参数的精确测量，解决现有机械液压式测扭系统存在的测试精度不高、重复性差及缺乏系统设计理论的问题，针对一种航空发动机用机械液压式测扭系统，通过建立精确数学模型来提升系统测量可靠性。基于系统结构和工作原理，通过流体微元法推导盘形溢流口的精确流量模型，并建立包含固定节流孔流量模型、测扭腔压力模型和测扭活塞动力学模型系统数学模型。利用MATLAB/Simulink平台搭建该系统仿真模型，研究固定节流孔孔径和溢流口内外径比值对系统压力-开度特性的影响。最后，搭建实验平台，通过对比实验数据与仿真结果来验证数学模型的准确性。结果表明：固定节流口孔径和可变溢流口内外径比值增加均会使系统溢流口工作开度、开度范围增加；在输入轴力变化条件下，仿真模型输出的测扭腔压力与实验测量相对误差不超过5%，有效证实了所建数学模型的正确性与可靠性。

• 多功能集成式车架稳定缓冲装置的设计

  张航舟，谭峰，刘庞轮

  针对传统大型飞机车架式主起落架系统功能单一、收藏空间大及地面滑跑时车架剧烈摆动等问题，设计一种多功能集成式车架稳定缓冲装置。将作动筒与液压控制阀集成于一个外场可更换单元中：通过三位四通电磁阀控制液压油路，实现车架的主动收放功能；在阀中位时，利用液控单向阀的节流孔实现拉压双向被动阻尼，抑制车架俯仰振动；内部集成高压气腔（第Ⅰ腔），在正常收起时压缩气体储存能量，当液压系统失效时能自动切换，利用气弹簧力推动活塞杆实现车架应急放下；同时设置安全阀组，在压力过载时泄压保护。最后，通过静压缩试验和动态阻尼试验对样机性能进行验证，结果表明：该装置气弹簧在148 mm行程时输出力大于14 kN，满足应急放下要求；阻尼特性曲线基本落在理论阻尼力-速度上下限内，验证了设计的有效性。该装置已成功应用于某型飞机起落架系统，表现出良好的工作可靠性和性能稳定性。