机床与液压杂志

机床与液压杂志2026年第4期

• 基于特征关键点匹配的机械臂类别级位姿估计与抓取

  吴继春，曹楚源?，杨永达，范大鹏

  为解决传统机械臂抓取依赖预设位姿、缺乏实时感知能力的问题，提出一种融合视觉位姿估计与PLC运动控制的抓取系统。采用自监督预训练与跨模态对比学习方法，通过双分支编码器与双向注意力机制融合RGB-D数据，实现类别级物体位姿估计。基于PLCopen规范开发模块化运动控制功能，结合手眼标定完成系统集成。实验结果表明：视觉位姿估计平均位置误差为(3.68,3.14,4.36) mm，姿态误差为(1.70°,1.41°,1.94°)；机械臂实际执行平均位置误差为(0.13,0.15,0.14) mm，姿态误差为(0.35°,0.16°,0.31°)；相较StereoSGBM与ELAS算法，平均位置误差分别降低28%与24%，姿态误差分别降低31%与23%，帧率达13 FPS。该系统在少样本条件下实现了毫米级抓取精度，具备良好鲁棒性与应用潜力。

• 阀用谐振式无线供电SMA驱动器的驱动特性研究

  魏列江，卢红煜，强彦，魏小玲，张海东

  针对某些需要密封的场合，可以采用无线供电形状记忆合金（SMA）驱动方式进行阀门驱动，但密封层厚度、外界操控装置的位置姿态和谐振频率等均会对该SMA驱动器的驱动特性产生严重影响。基于磁耦合谐振电路互感理论和传热学理论，建立谐振式无线供电SMA驱动器的电-热驱动模型。通过COMSOL与MATLAB/Simulink联合仿真，分析谐振式无线供电系统谐振频率、原边线圈和副边线圈之间的轴向距离、径向偏移、偏转角度等对SMA驱动特性的影响规律，并搭建试验平台进行试验验证。结果表明：在100~250 kHz范围内，系统谐振频率越高，SMA丝的响应速度越快，并且在频率高于200 kHz时，长度70 mm的SMA丝才能达到最大预期位移；此外，原、副边线圈之间轴向距离对无线供电SMA驱动器的驱动特性的影响最大，径向偏移的影响次之，偏转角度的影响最小，且随原、副边线圈轴向距离增大，径向偏移和偏转角度对SMA丝驱动特性的影响也越大。研究结果为全密封应用环境下阀门的能量供给与驱动方式提供理论支持与设计参考。

• 基于HFOA-FMD混合降噪结合RCMDE-GRU的织构轴承故障诊断方法

  龙日升，尚祖生，高淑芝，宗琳，于福一

  针对滚动轴承故障诊断中背景噪声干扰以及特征提取难的问题，提出一种面向微凹坑织构化轴承的故障诊断框架。提出一种融合鹰鱼优化算法的特征模态分解(HFOA-FMD)方法，通过互信息与改进小波阈值进行混合去噪(MI-IWT)，最终通过精细复合多尺度散度熵联合门控循环单元构建故障诊断模型 (RCMDE-GRU)，从而实现表面织构轴承故障诊断。利用HFOA优化FMD的模态数和滤波器长度，实现信号自适应分解；通过互信息去噪进行噪声模态识别，再基于能量熵阈值筛选含噪模态，采用改进小波阈值函数进行二次降噪。最后，采用织构轴承故障数据集进行验证。结果表明：混合去噪方法MI-IWT的信噪比提升至7.167 3 dB，均方根误差降至0.199 5 mm/s，有效降低了轴承噪声信号，提高信号质量；所提故障诊断模型在训练集和测试集上的准确率分别高达100%、98.1%，显著优于对比模型。该方法在织构轴承等旋转机械信号降噪、提取特征、故障分类方面具有一定的参考价值。

• 基于1D-SE-CDM的1DCNN-KAN小样本故障诊断方法研究

  王子云，杨旭东，孙栋

  针对工业场景中轴承故障数据稀缺导致诊断模型训练不足的问题，提出一种面向小样本条件基于1D-SE-CDM的1DCNN-KAN故障诊断方法，旨在提高轴承故障的诊断效率。采用改进的条件扩散模型1D-SE-CDM生成新的一维振动数据，并引入多尺度香农熵作为损失函数，以充分利用小样本数据，获得高质量且具备多样性的数据。将生成的数据输入1DCNN-KAN网络，利用其双通道结构和嵌入注意力机制进行故障诊断，从而进一步提升诊断准确性。最后，通过CWRU滚动轴承数据集进行实验验证。结果表明：1D-SE-CDM生成的信号与原始数据高度相似，加入生成数据后诊断准确率显著提升，仅添加每类10个生成样本即从89.8%提高至99.2%，样本增至40个时可达100%；1D-SE-CDM在相同条件下优于其他生成模型，诊断准确率最高且波动小；1DCNN-KAN诊断网络同样优于对比模型；极端小样本测试中，即使每类仅用1个原始样本生成数据，加入生成样本后最高准确率仍可达95%，较仅使用原始样本提升5.2%。该方法对一维振动信号的小样本故障诊断具有一定的理论价值与应用潜力。

• 基于改进长短期记忆网络的AUV推进器故障诊断

  王宏超，薛国庆，高艺源，孟凡念

  为解决由于水下环境复杂性、模糊性和随机性造成的水下自主航行器(AUV)推进器精准故障诊断难的问题，提出一种融合干扰抑制模块的卷积长短期记忆神经网络混合诊断模型。该模型采用长短期记忆网络与卷积神经网络的并行架构，能够同时捕获输入信号的时间相关与空间相关故障特征信息；在混合模型中引入一种新的线性整流函数，以提高混合模型的抗干扰能力；通过引入注意力机制，使其更好地关注关键融合特征，进一步提高混合模型的诊断性能。最后，通过实验及对比分析验证所提模型的抗干扰能力及性能优越性。结果表明：在极低信噪比（2 dB）下，该模型的诊断准确率仍高达95.96%，显著优于WDCNN、LSTM及传统CNN等对比模型；模型约在60次迭代后达到稳定，且多次实验结果显示其准确率波动小，平均准确率达99.66%；混淆矩阵与特征可视化表明，该方法能有效分离不同故障类别，分类精度高。所提混合模型通过并行提取时空特征与集成抗干扰模块，显著提升了AUV推进器在强噪声环境下的故障诊断性能。未来工作将聚焦于利用真实海洋环境数据，进一步提升模型的实用性与泛化能力。

• 基于TCN特征提取及LSTM-Transformer的轴承剩余寿命预测方法

  王志国，张新元，肖子鸣，钱东海

  针对滚动轴承剩余使用寿命（RUL）预测中存在的单纯局部时序特征预测或单纯全局退化趋势预测不足的问题，提出一种融合时间卷积网络（TCN）特征提取与LSTM-Transformer特征融合的预测模型。基于时间卷积网络（TCN）构建原始振动信号特征提取器，通过膨胀因果卷积同步捕获多尺度退化特征，有效避免传统时频变换导致的相位信息损失；构建LSTM与Transformer的双流特征融合模型，其中LSTM分支通过门控机制捕捉局部细粒度时序演变模式，Transformer分支利用Transformer编码器的自注意力机制建立跨周期全局退化趋势；最后，设计改进型通道注意力动态融合模块，基于退化阶段的特征分布熵值自适应调整LSTM与Transformer双分支的权重分配，显著增强关键退化特征的表达能力。为验证模型的有效性，在XJTU-SY和PHM2012轴承数据集上与LSTM、Transformer及CNN-LSTM进行对比。结果表明：在XJTU-SY数据集上，所提模型的平均绝对误差（MAE）为0.018 9，均方根误差（RMSE）为0.023 0，其MAE相比LSTM、Transformer和CNN-LSTM模型分别降低了70.74%、82.20%和77.36%，其RMSE分别降低了71.03%、79.57%和75.10%；在PHM2012数据集上，所提模型的MAE为0.046 7，RMSE为0.056 6，其MAE相比LSTM、Transformer和CNN-LSTM模型分别降低了18.21%、17.05%和31.72%，其RMSE分别降低了18.32%、19.37%和22.03%。所提模型的预测精度更高，并具有较好的泛化性。

• 分裂齿磁通切换永磁电机设计与代理模型分层优化策略

  刘喆，庄建军

  针对现有电机输出转矩不足的问题，提出一种新型分裂齿磁通切换永磁电机。通过分裂定子齿设计，有效丰富了气隙磁场谐波，从而显著提升了电机转矩密度。在理论分析电机拓扑结构和工作原理的基础上，利用有限元分析法研究不同转子极数对电机性能的影响，确定了12槽14极的电机结构作为进一步分析和优化的对象。为探究设计参数对电机性能的影响，分析不同结构参数下的输出转矩和转矩脉动特性，并计算各参数的敏感度。同时，针对传统优化方法耗时且易陷入局部最优的问题，提出一种基于代理模型的分层多目标优化方法。采用归一化超拉丁立法生成高敏感度参数的输入样本，并通过有限元仿真得到输出结果，构建代理模型并与多目标遗传算法结合，优化高敏感度参数；对低敏感度参数进行参数扫描，最终确定电机参数。优化结果表明：优化后的反电动势谐波得到了明显降低，仅有少量的5次和7次谐波存在，正弦度得到了明显提升；电机输出转矩平均值约为13.2 N·m，较优化前提升约6%；转矩脉动约为5.2%，较优化前略有提升，但仍然可以输出稳定的转矩。该方法不仅耗时更短，还能获得更优的电机结构参数组合，使电机具备高转矩和高效率的特点。

• 五轴数控机床轮廓误差在线估计与补偿算法研究

  姜天浩，王丽梅，孙宜标

  针对五轴联动数控机床轮廓误差估计算法通用性较差、在曲率变化剧烈区域易失效且未充分考虑刀具位姿同步性的问题，提出一种综合考虑刀具位姿的在线轮廓误差估计与补偿方法。利用各驱动轴实际位置结合机床运动学正解模型计算刀具实时位姿。将传统点对点的距离估计算法改进为空间几何特性对比法：通过将刀具指令位姿等效为空间直线段，计算实际刀位线段与前一段时间内有效切削范围内的多个理想刀位线段所围成的空间歪扭四边形面积，并以4个三角形面积之和作为其近似值。通过对比确定最小面积对应的理想刀轨点,将其作为误差补偿点，从而实现刀尖位置与刀轴方向轮廓误差的同步在线估计。将计算的位姿补偿量实时反馈至伺服系统进行偏差修正。仿真结果显示：在花瓣形复杂曲线加工中，所提方法相比传统方案的轮廓误差补偿精度较高；加入振动扰动信号后，该算法仍可将刀尖位置误差控制在10-3 mm量级，刀轴方向轮廓误差控制在10-5rad量级，并表现出更强的抗扰性能与响应速度。该方法有效提高了五轴机床在复杂路径下的加工精度与算法稳定性，曲率变化剧烈时的优势较大。

• 基于DCVGG-UNet的飞机刹车盘损伤区域面积评估方法

  康瑞，马开宇?，夏正洪，李飞，王裕林

  针对UNet模型应用于飞机刹车盘损伤区域面积计算时，像素面积比与真实面积比存在较大误差的问题，提出一种基于DCVGG-UNet的刹车盘损伤区域面积评估方法。分析损伤区域的像素比与面积比之间的差异，并选取规则且面积已知的三角形、正方形、圆形损伤区域作为几何参照基准。以VGG16为骨干网络，通过深度可分离卷积替换其第5部分卷积块，以降低计算复杂度和参数量。同时，引入双层残差模块和门控基因调控网络层，以增强模型的特征提取与泛化能力，并结合CBAM注意力机制，以提高多尺度信息融合及关键区域关注度。最后，在自建的飞机刹车盘数据集上进行消融实验。结果表明：较原VGG-UNet模型，改进后的DCVGG-UNet模型在复杂损伤数据集上的平均交并比、平均准确率、平均精确率、平均召回率分别为88.24%、93.34%、93.63%、93.34%，较基线模型分别提升了9.09%、9.19%、2.13%、9.19%；在规则形状模拟数据集上，分割误差控制在3%以内。模型有效提升了分割边界的连续性和对小目标的检测能力，为刹车盘损伤面积的精确评估提供了可靠方法。

• 超临界CO2微量润滑加工技术及其应用研究进展

  汪喜，王军，王成勇，李伟秋，郑李娟，颜炳姜

  综述超临界CO2微量润滑加工技术的最新进展，揭示研究成果中的关键问题点。首先，系统分析超临界CO2微量润滑加工技术原理、冷却机制、润滑机制；其次，基于不同的应用形式，总结各装置及关键核心部件的工作原理和技术特点；再次，从切削热、切削力、刀具磨损、表面质量等方面分析超临界CO2微量润滑加工技术针对难加工材料切削的应用性能；然后，详细剖析超临界CO2微量润滑加工技术应用问题（干冰团聚、温升影响冷却、润滑油溶解度小）产生的原理并归纳解决措施；最后，分析该技术的局限性和发展方向，为超临界CO2微量润滑加工技术的进一步推广应用提供了技术支撑和参考。

• 基于变阻尼力颤振抑制策略的低压微弧铣削TC4薄壁件研究

  张逸舟，周建平，许燕，丁胜威，桂贤成，毛家征

  低压微弧铣削薄壁件过程中虽然未产生宏观切削力，但电弧作用力等物理活动会导致其颤振。为探究低压微弧加工薄壁件中颤振的具体影响,利用调谐振动平台进行振动频率与振动位移单因素实验，结果表明：振动频率未对薄壁件表面质量产生明显的影响，而振动位移对表面质量起主要影响。模拟并探究不同实验条件下颤振对薄壁件表面质量的影响。通过超景深和电子扫描显微镜等精密仪器对加工后的薄壁件表面进行检测分析，探究颤振幅度与加工质量之间的关系。通过仿真分析进一步探究其颤振机制并建立电弧作用力预测模型，并通过实验验证了其准确性。最终设计适用于低压微弧铣削的磁流变阻尼器对颤振进行抑制，并通过实验验证其效果。结果表明：未抑制颤振时，表面粗糙度（sa=47.61 μm，sz=338.94 μm，sq=57.2 μm）显著恶化，重铸层较厚（最大达97.28 μm），微观形貌呈现密集微裂纹、电蚀凹坑等缺陷；而设计并使用适用于低压微弧的磁流变液阻尼器的动态阻尼调控策略后，表面粗糙度显著提升（sa=23.82 μm，降幅50%；sz=183.94 μm，降幅45%），重铸层均匀性改善（最大厚度降至64.72 μm），微观损伤形貌明显缓解。

• 硅胶型磁弹磨粒力学性能及对刀具刃口钝化的研究

  夏仪航，赵雪峰，袁银，吕宗耀，王伟业

  为了提升硬质合金刀具的使用寿命与加工效果，针对刀具刃口钝化问题，采用基于磁场磁力刷的磁弹磨粒加工方法开展研究。以4035硅胶为基体、氧化铝颗粒为磨粒相、高纯铁粉为磁粒相，通过改变磁粒相粒径与磨粒相粒径，制备多种磁弹磨粒。利用SEM观测其微观形貌并构建磁弹磨粒的细观单元模型，通过ABAQUS软件分析不同粒径下磁弹磨粒的应力-应变规律。基于双磁盘磁力钝化设备进行正交试验，探究磁弹磨粒质量、氧化铝颗粒粒径、铁颗粒粒径、磁弹磨粒粒径和刀具转速对刀具刃口钝化的影响。结果表明：磁弹磨粒的应力-应变特性随各介质相粒径的改变而显著变化，其中氧化铝颗粒粒径280目、铁颗粒粒径500目时对刀具前后刀面和刃口钝圆半径的钝化效果均较好；且在刀具钝化过程中，随着各介质相粒径减小，刀具钝化量呈逐渐增大趋势。

• 模型和学习驱动的模拟退火算法求解面向成本的双边装配线平衡问题

  刘雨欣，李梓响，郑晨昱，张子凯，张利平，唐秋华

  针对面向成本的双边装配线平衡问题，进一步考虑工位的工具选择和分配，构建以成本为目标、考虑操作分配与工具选择的线性混合整数规划模型。针对该NP难题，设计一种模型和学习混合驱动的模拟退火算法，以实现大规模问题的快速求解。通过混合整数规划模型对小规模子问题进行精确求解，进而实现个体的局部寻优；同时采用?Q?学习实现参数组合自适应调整，以提升算法的搜索能力。为验证模型驱动和?Q?学习的性能，将所提算法与两种原始的模拟退火算法进行对比，案例求解结果表明：所构建数学模型可实现小规模问题的精确求解，但在面对大规模案例其求解速度较慢，而智能算法在大规模问题上的表现更优。同时将所提算法与12种其他算法进行对比，案例求解结果显示：采用模型驱动和?Q?学习有效增强了模拟退火算法的性能，同时所提模型和学习混合驱动的模拟退火算法优于12种对比算法，验证了算法的有效性。该模型和算法可帮助装配线决策者提升产线性能、降低成本，适用于企业调度系统的自动化操作分配。

• 超声不同位置辅助电火花线切割复合加工Ti-Ta合金试验研究

  郭千瑜，祝锡晶，李婧，李祚庥

  为了探究超声振动加在工件或工具电极上两种辅助方式，对电火花线切割加工Ti-Ta合金的加工精度和加工速率的影响，采用正交试验法，研究峰值电流、脉冲宽度、超声振幅、脉冲间隔比4个参数的影响。通过极差分析法评估各参数对表面粗糙度和加工速率的影响主次，并使用共聚焦显微镜和SEM观测工件表面三维形貌。结果表明：两种方式对表面粗糙度和加工速率影响最大的参数均为峰值电流；与超声加在工具电极上相比，超声加在工件上时表面粗糙度平均降低53.32%，加工速率平均提升10.24%；超声加在工具电极上比超声加在工件上局部区域的表面粗糙度降低29.8%，但存在材料堆积和表面不均匀的问题；除脉冲宽度外，各参数对表面粗糙度的影响趋势基本一致；除超声振幅外，各参数对加工速率的影响趋势一致。采用超声辅助电火花线切割可有效提升Ti-Ta合金的加工性能，研究为该合金在精密零件加工中的工艺优化提供了参考。

• 基于同源信息融合的废旧机械零件再制造工艺方案决策方法

  王蕾，杨润航，张泽琳，夏绪辉，郭钰瑶

  针对废旧机械零件包含与再制造过程相关的信息数据量多、结构多样，导致再制造工艺方案决策考虑因素不全面、效率和准确率低的问题，提出一种基于同源信息融合的废旧机械零件再制造工艺方案决策方法。分析废旧机械零件的同源信息特性，构建混合词嵌入的零件信息融合模型；采用BiLSTM-Attention模型建立零件信息与典型工艺方案的映射关系；采用BART模型生成具有一定顺序性的再制造工艺；以经济、资源为评价指标，建立云模型-熵权法-TOPSIS的再制造工艺方案评价体系。以废旧轴类零件的再制造过程为例，验证所提方法的有效性和实用性。结果表明：所提映射模型准确率为85.91%，相比LSTM、BiLSTM分别提高了10.20%和2.34%；将BART模型与T5、Flan-T5、Seq2Seq模型进行对比，以条件概率为评价指标，在满足工艺顺序逻辑性的前提下，BART模型的准确率最高，有效准确地生成该零件的工艺方案，为再制造企业提供参考。

• 基于运动学的金刚石刀具平面铣削表面形貌再生研究

  崔奇，胡建民，王乐祥

  为了研究金刚石刀具精密平面铣削中工件表面几何形貌的再生，对加工过程中刀具切削刃与工件表面之间的运动学关系开展研究。综合分析铣削参数、主轴跳动和切削刃波纹度等因素对切削刃-工件表面之间相对位置的影响，给出切削刃在工件坐标系中的方程。基于上述运动学分析，提出工件表面再生过程的分析流程，并通过分析时间步长和空间步长对分析结果的影响确定合理的模型参数。随后，通过实验获得铣削主轴的径向跳动误差和轴向跳动误差，并将其拟合为曲线。同时，通过加工实验获得刀刃波纹度数据。之后，将实验获得的主轴跳动和刀刃波纹度数据输入分析程序，建立用于分析金刚石刀具精密平面铣削中表面几何形貌再生的模型。最后，通过开展铣削实验对建立的分析模型进行验证。结果显示，使用分析模型获得的和通过实验获得的工件表面粗糙度值符合程度较好，模型可以有效预测铣削加工工件表面粗糙度及其变化。

• 考虑位置耦合的双液压缸系统同步误差补偿模糊PID控制方法

  郝晓曦，辛增淼，王晨旭，黄伟焯，邝幸胜，王天雷，邱光繁

  为提升压铸机双液压缸系统在位置耦合干扰下的同步控制性能，提出一种同步误差补偿模糊PID控制策略。以常规模糊PID控制为基础，引入同步误差补偿机制，将两缸位移之间的同步误差作为辅助调节变量纳入控制器的设计中，从而增强其对系统内部耦合扰动因素的实时感知与响应能力。基于AMESim平台搭建双液压缸同步位置控制系统物理模型，并分析伺服阀频率差异、初始位置偏移等典型耦合因素对同步性能的影响；利用Simulink设计控制算法，构建以位移误差及其变化率为输入、引入同步误差补偿项的模糊PID控制器，形成闭环同步调节结构；最后，对不同目标信号（阶跃、正弦、多阶段位移）进行跟踪测试，并设置耦合干扰情形（如传感器偏差、伺服阀响应频率不一致、负载分布不均匀等）。仿真结果表明：在动态响应一致工况下，该控制方法能够将位置误差控制在±2 mm内,同步误差小于100 μm；在典型耦合干扰场景下，同步误差控制在微米级，具有较强的鲁棒性与工程适应性，为多缸协同控制系统提供有效参考。

• 基于马尔科夫模型链式喷浆机活塞磨损寿命预测

  王馨婷，刘兆霞，李玉铭，魏梦晓，付媛媛

  针对链式喷浆机核心部件活塞-缸套组的磨损失效问题，为提高设备运行可靠性，提出一种基于灰色预测与马尔科夫理论的链式喷浆机活塞磨损寿命预测模型。基于密封试验以及不同速度和温度工况下的活塞磨损试验获得的相关数据，建立活塞磨损预测模型；运用遍历法对模型权重进行优化，为进一步提高寿命预测的精确性，将马尔科夫运用于活塞磨损灰色预测模型中，通过状态转移矩阵对预测值进行修正。最后，通过模型预测活塞磨损失效时间，进而预测活塞失效阈值。结果表明： GM(1,1)模型的预测值与实测值之间的平均相对误差为1.4%，最大相对误差为3.4%，表明模型具有初步有效性；通过遍历法优化得到最优权重λ=0.52，较λ=0.5预测精度提高48.4%；经马尔科夫法模型修正后，平均相对误差降低至1.1%，预测精度更符合实际；基于最终模型预测的活塞磨损曲线，当活塞运行至2 515 min时，其磨损量将达到失效阈值4.5 mm。研究为有效评估链式喷浆机的可靠性并制定维修方案提供参考。

• 液压助力制动阀性能分析与实验研究

  魏霖韬，邓江洪，杨文军，王建立，刘瑞东

  针对叉车全动力液压制动系统中液压助力制动阀性能测试的技术需求，设计一套集成液压驱动、电控与LabVIEW测控的力特性测试平台，并结合仿真与实验方法对F3MD5型制动阀的助力特性展开系统性分析。通过构建AMESim多物理场耦合仿真模型，揭示制动腔与助力腔直径等结构参数对助力比的非线性影响；基于所研制测试平台实现了输入力、输出压力及位移的多物理量同步高精度采集（采样率不小于1 kHz），并完成了力特性曲线的自动化测试。实验结果表明：测试平台可精确测定助力特性，助力比均值为7.71，与仿真结果误差小于5%；系统压力存在临界阈值（1.5 MPa），超过后助力效应显著增强；输入力超出有效区间（如大于900 N）时，因流量饱和效应压力增益系数降至0.62 kPa/N。研究进一步提出了输入力-系统压力协同优化机制，可在保持目标助力比（7.5）条件下将系统压力降低12%~18%，预计关键部件寿命可延长1.8~2.3倍，为液压制动阀的动态性能优化与标准化测试提供了可靠方法与理论依据。

• 基于GGI与网格拓扑技术的滑阀启闭流场及空化

  王虎军，郑直，冀宏

  为探究滑阀在动态启闭过程中间隙流动诱发的空化现象及其演化机制，通过高保真数值模拟，分析阀芯运动与流场结构的相互作用如何导致空化初生、发展与溃灭。基于开源软件OpenFOAM的Foam Extend 4.1平台，二次开发一种融合网格拓扑技术与广义网格交界面（GGI）方法的动态两相空化流求解器。该方法利用一套网格，通过网格拓扑技术实现阀芯大幅往复运动的模拟，并借助GGI技术处理运动网格与固定网格间的非共形数据传递，从而精确构建并求解包含真实微观间隙的流场模型。构建滑阀启闭过程数值模型，对U形滑阀完整的启闭循环过程进行瞬态数值模拟。结果表明：阀芯开启时，压差形成射流空化，当背压特别小时，气穴剧烈且气泡分布广泛，背压升高后气穴迅速缩小，气泡粒度较小，表明其发育过程短暂；在阀芯关闭阶段，射流形成漩涡诱发空化初生；随阀口减小，低压导致游荡的空化阀芯剧烈膨胀，导致阀腔下游二次空化。所采用的网格拓扑与GGI耦合方法能够有效处理包含微小间隙的阀芯大幅运动问题，为深入揭示液压阀内瞬态空化流动机制提供了可靠的分析工具。

• 供液压力损失对液压支架支移速度的影响分析

  管彦太，牛田瑞，徐兵，刘伟，郑晨，刘元超，贾炳一，孟昭胜

  为了分析工作面液压支架因供液管路沿程与局部压力损失对液压支架运行速度的影响，建立液压支架供液系统压力损失模型，分析系统的沿程压力损失和局部压力损失。以BRW850/31.5型乳化液泵站和ZY8000/25/50（S）D型掩护式液压支架为研究对象，基于AMESim仿真平台建立液压支架供液系统的仿真模型，选取工作面不同位置的液压支架，分析压力损失与支架主要动作速度的关系。进一步地，提出快速回液阀及卸载阀自适应控制的供液策略，利用仿真模型分别分析所提出策略对支架动作速度的影响。结果表明：工作面不同位置的支架由于所受的沿程压力损失不同，在支架入口处压力相差4~5 MPa；在恒流供液时，首台与尾台支架的运行速度相差较大，在支架的升柱和降柱动作中，速度相差10%左右；而在推溜和移架动作中支架速度相差超过一倍；通过在支架回液系统中增加快速回液阀，一定程度上提升支架运行速度，支架降柱运行速度提升至原来的2.3倍，降柱时间可缩短至原来的43%，对支架其他动作影响较小；通过卸载阀自适应控制，显著提升了升柱、推溜和移架动作的速度，但对流量需求较小的降柱动作改善有限。针对性地采用快速回液阀或卸载阀自适应控制策略，可有效缓解因压力损失导致的液压支架动作不同步问题，提升工作面整体开采效率。

• 螺旋槽阀芯数字转阀流场特性研究

  郭磊，王兆强，王小强，黄增，孙灿兴，高伟

  为分析螺旋槽阀芯数字转阀在不同工况下的内部流场特性及其液动力与扭矩的变化规律，采用计算流体动力学仿真与试验验证相结合的方法，评估其对转阀动态响应与操作稳定性的影响。基于螺旋槽阀芯结构建立三维流场模型，并进行网格划分，选用标准?κ-ε?湍流模型进行稳态求解，研究不同入口压力及阀口开度对流场运动特性的影响。同时，搭建阀性能测试试验平台，对仿真结果的准确性进行验证。结果表明：阀口开度不变时，螺旋槽阀芯受到的液动力和扭矩与压差呈线性增长关系，螺旋槽流道处的压力和速度分布较为均匀；在压差不变时，随阀口开度增大，螺旋槽阀芯受到的液动力和扭矩呈现出“先缓后急再缓”的分段特征，较大开度有助于减轻阀口后部的压力损失，开度增大会使阀口处的流体加速效应变得显著；试验得到相同压差下不同阀口开度的流量特性曲线与仿真趋势基本吻合，证实了仿真模型的可靠性。

• 水下电液方向控制阀可靠性分析及故障仿真研究

  刘致祥，张楚楚，余曦冉，鞠少栋，杨建义，屈少林

  为保障水下油气生产安全，对水下电液方向控制阀（DCV）进行可靠性分析，分析其关键故障模式对系统性能的影响，以有效预测故障的发生，降低故障发生的风险。采用可靠性框图分析法建立水下电液方向控制阀恒定失效率的可靠性模型，计算其整体可靠度与平均无故障时间，并与OREDA数据库中的水下电液方向控制阀整体失效率数据进行对比验证。结果表明：DCV的整体可靠度为96.1%，平均无故障时间为4 160 987.3 h，所建模型计算结果与OREDA数据库整体统计数据均方误差4.371×10-6h-1，验证了可靠性模型的准确性。梳理水下电液方向控制阀的5种故障模式，并利用SimulationX软件对内部泄漏和外部泄漏进行故障仿真。仿真结果表明：内部泄漏和外部泄漏均导致系统压力降低，阀门控制失效。最后，针对水下电液方向控制阀的5种故障模式在材料选型、结构设计、密封设计及加工工艺等方面提出优化建议，为国产高可靠性、低泄漏量水下方向控制阀的设计及实际工程故障识别提供参考。

• 阻尼孔尺寸对起落架缓冲性能的影响研究

  张鸣影，贺伟，赵通来

  针对阻尼孔尺寸对缓冲性能影响规律不明确的问题，以某型飞机支柱式油气混合起落架为研究对象，设计一种简易高效的新型缓冲器阻尼结构；构建起落架落震仿真模型，精准模拟不同下沉速度与阻尼孔孔径工况下的试验环境；开展落震试验，获取多工况下的缓冲性能；最后，结合仿真与试验数据剖析起落架落震缓冲性能随阻尼孔孔径变化的规律。结果表明：各工况下仿真与试验之间最大垂直载荷的误差不超过 2.52%，数据的拟合度较高，仿真分析结果与试验结果具有良好的一致性；阻尼孔尺寸对起落架缓冲性能的影响十分显著，在相同下沉速度的工况条件下，缓冲器在孔径 5、 6 mm工况下的最大垂直载荷相比孔径 7 mm工况下分别增加 29.85%和 5.60%，且垂直载荷的双峰值差距较大，说明阻尼孔尺寸的变化会对缓冲器的能量耗散和载荷分布产生重要影响，进而影响起落架的缓冲性能。当阻尼孔尺寸为 7 mm时，其落震特性满足相应的设计要求，能够在飞机着陆过程中有效发挥缓冲作用，保障飞机着陆的安全性和稳定性。

• 基于WOA-BP神经网络和MOGWO优化算法的液压缸缓冲结构改进

  高名乾，郭敏杰，贺建强，吴树海

  针对某型液压挖掘机液压缸小腔缓冲的末端冲击问题，提出一种联合WOA-BP模型、MOGWO算法的挖掘机液压缸小腔缓冲机液联合仿真结构优化方法。通过建立液压缸小腔缓冲机液联合仿真模型，选取缓冲套与缓冲孔的配合间隙、固定节流孔直径、楔形面角度和楔形面长度4个重要结构参数，分析其对液压缸小腔缓冲效果的影响规律；构建液压缸小腔缓冲时间和活塞末速度的WOA-BP神经网络预测模型；最后，以最短缓冲时间和最小活塞末速度为目标，采用灰狼多目标优化算法（MOGWO）对液压缸小腔缓冲结构进行优化。结果表明：缓冲套与缓冲孔的配合间隙、固定节流孔直径对活塞末速度的影响最大，并且利用鲸鱼优化算法优化后的BP神经网络模型预测精度显著提升，预测误差小于1%；经灰狼多目标优化算法优化后的小腔缓冲结构，其活塞末速度下降了40%，结合整机试验，某型液压挖掘机液压缸小腔缓冲末端冲击问题得到有效抑制。

• 新型齿轮式能量回收马达的回收效率分析

  李少年，茹常旭，王凯峰，付丽婷，李福豪

  针对液压系统溢流能量损失的问题，提出一种新型齿轮式能量回收马达，装置主要包括大齿轮、小齿轮、齿轮轴、月牙板、线圈、永磁体等零部件，通过将内啮合齿轮马达与永磁同步发电机集成，将溢流部分油液中的液压能转换为电能保存或者再利用，实现液压能量的高效回收与再利用。通过理论分析与公式推导，研究内啮合齿轮马达的输出扭矩、泄漏特性以及发电机的能量损耗，并提出一种新的能量回收效率算法，将内啮合齿轮马达的容积效率、发电机的发电效率与扭矩传递效率的乘积作为能量回收效率。同时结合给定设计参数与工况条件进行计算分析。结果表明，内齿轮端面间隙泄漏和外齿轮径向间隙泄漏量占马达总泄漏量的85.45%，发电机的铁损耗占发电机总损耗的95.72%，齿轮式能量回收马达的能量回收效率为73.67%。能量回收马达试验测试效率与理论计算值较接近，证明提出的效率计算模型合理。

• 固体制剂前道生产工作站设计与分析

  李科，殷文平，王辉，李玉胜，王好臣，李家鹏

  针对固体制剂前道生产（袋装粉状物料的拆垛、拆外袋、内袋整备与拆内袋）环节自动化程度低、依赖人工、效率不高的问题，设计并验证一套完整的自动化生产工作站，旨在实现全流程连续自动化运行，提升生产效率和可靠性。采用模块化设计方法，在SolidWorks中设计工作站各单元（拆垛、拆外袋、内袋整备、拆内袋）及专用夹具的三维结构。基于Visual Components平台搭建完整的虚拟仿真系统，进行组件功能定义、控制系统信号连接与工艺流程编程。通过虚拟仿真，对工作站运行进行碰撞检测、机器人TCP速度与能耗分析以及生产节拍测算。此外，针对核心的拆垛机器人，采用D-H参数法进行运动学建模，并利用三次和五次多项式插值法对其关节空间轨迹进行优化规划，以平滑运动曲线。结果表明：工作站设计实现了袋装粉状物料从输送、拆垛到内/外袋分离、整备及内袋拆除的全流程自动化；通过添加过渡点解决了设备间运动干涉问题；确定机器人较优TCP速度为1 000 mm/s，在保证效率的同时避免了速度突变与过高能耗；工作站3个拆内袋单元的平衡率分别为77%、81%、81%，满足生产线大于70%的要求；轨迹优化后，机器人各关节角位移、速度及加速度曲线变化平滑，显著减少了运行中的冲击与振动。所设计的固体制剂前道生产工作站方案可行，能够实现连续、稳定的自动化生产。

• 民机着陆动力学建模与重着陆风险关键因素分析

  杨士斌，张一瑞，惠旭龙

  为了解决当前民机着陆动力学仿真中存在的飞行状态参数敏感性分析与驾驶员操纵动态耦合不足的问题，建立融合飞机拉平姿态动力学与起落架缓冲特性的多体动力学民机着陆动力学模型，并采用QAR飞行数据包线校验方法，构建面向民用飞机重着陆预防的通用建模方法。通过对着陆参数进行敏感性分析，系统揭示飞机质量、垂直速率、飞机空速、拉平高度对机体重心处过载的复合影响机制。通过动力学仿真和参数分析，深入探究民机重着陆的动力学机制，提出合理的民机着陆飞行品质监控参数阈值，降低重着陆风险。仿真结果表明：当着陆质量超过最大着陆质量的88.15%时，过载峰值增幅达4.44%；进近空速每增加1 m/s会导致过载增加0.11g；而拉平速度每增大1 °/s，将使最大过载增加0.75g。为避免重着陆，飞机着陆过程中应控制好进近空速，特别是大质量下的着陆；同时，应控制好拉平时机，大质量-大空速略早进行拉平机动，不应过度追求落点；拉平速度不宜过快，应平缓拉杆，从而降低触地垂直速率。

• 面向可变泵液压系统驱动单元的节能控制策略

  梁金夏，梁添寿，岑曦

  为实现速度和排量可变泵(SDVP)液压系统的高能效控制，提出一种人工智能赋能的液压系统节能控制策略。基于实验数据建立考虑油温等环境因素的SDVP输入功率预测模型，采用极端梯度提升（XGBoost）算法对液压系统功率特性进行建模。以XGBoost功率模型为目标函数，引入遗传算法（GA）对电机转速和泵排量进行联合优化，能够在实际工作条件下实时生成SDVP的电机转速和泵排量的最佳组合，实现实际工况下的实时节能控制。构建人工智能节能策略（AIESS）整体框架，并将其应用于液压系统运行过程中。最后，在实验平台上对所提方法进行验证，并与多种算法模型及传统分段控制节能策略进行对比分析。基于XGBoost的模型在 RMSE、MAPE和R2指标上均优于基于 SVR、RF和BPNN的模型，尤其对于测试集，XGBoost模型的RMSE和MAPE性能分别约为RF模型的2倍。在典型冲压过程中，AIESS的能量消耗比SCESS降低了11.2%。所提人工智能节能策略能够有效提升 SDVP 液压系统的能效，具有良好的实时性和工程应用价值。

• 泥水式竖井掘进机射流辅助排渣特性研究

  文中保

  泥水式竖井掘进机开挖仓发生岩渣滞排后将导致刀盘扭矩异常增大、刀具磨损加剧等问题，严重制约掘进效率。为解决泥水式竖井掘进机排渣效率低的问题，基于CFD-DEM耦合方法对泥水式竖井掘进机的排渣过程进行数值模拟，探究竖井掘进机工作过程中开挖仓内泥浆流动情况以及冲刷系统对排渣性能的影响；在此基础上使用基于Bagging的多SVR融合模型与粒子群优化算法(PSO)对冲刷系统的泥水循环流量和中心冲刷管路安装位置进行优化。结果表明：现有结构中冲刷射流在排浆管下方交汇并向四周溅射，不利于排渣；随着泥水循环流量的增加，排渣总质量减少；随着中心冲刷管路安装位置的外移，排渣性能得到有效提升；优化后，冲刷流量和冲刷管路安装距离分别为700 m3/h和2 100 mm，与文中其他方案相比排渣性能得到显著提升，表明了近似模型的正确性。考虑到施工过程中的流量变化，建议将中心冲刷管路安装圆直径大于1 860 mm，施工时流量维持在420 m3/h以上。