机床与液压杂志

机床与液压杂志2026年第6期

• 基于多尺度残差注意力网络和自适应Transformer编码器的滚动轴承故障诊断

  付文龙，李帅，郑波，祝鑫锋，熊浩伟?，邵孟欣

  针对滚动轴承振动信号故障特征的多尺度性与时序依赖性，为克服传统卷积神经网络（CNN）在相关特征提取方面的局限，提升复杂工况下的故障诊断精度与模型效率，提出一种基于多尺度残差注意力网络（MSRAN）和自适应Transformer编码器（ATE）的滚动轴承故障诊断模型——MSRAN-ATE。通过MSRAN提取多尺度故障特征，并通过残差连接增强特征传递，同时结合通道注意力机制优化特征表达，减少冗余并提升计算效率。引入ATE提取信号时序特征，并通过自适应位置编码，使模型学习时序信息。将融合特征经过全局平均池化处理，并输入Softmax层进行故障诊断。最后，为验证该模型的有效性，在机械故障模拟实验台轴承数据集上进行实验。结果表明：t-SNE可视化表明，经MSRAN-ATE模型提取后的特征聚类清晰，各类故障得到有效区分；测试集在4种转速下的混淆矩阵对角线元素均为最大值52，表明MSRAN-ATE模型具备精确的分类能力，且模型训练迭代10轮便收敛稳定，相较于对比模型训练速度更快；在4种不同转速的测试集上均取得最高准确率，均高于99.8%，优于对比的CNN、ResNet等基准模型。该模型为在复杂运行状态下实现滚动轴承高精度、高效率的智能故障诊断提供了有效的解决方案。

• 基于永磁体顺极排布的轮辐式电机减振设计与分析

  王维龙，史立伟，荣若河，石世峰，潘子恒

  针对轮辐式永磁同步电机（STPM）存在的电磁振动问题，提出一种基于永磁体顺极排布的新型电机拓扑结构（C-STPM），通过改变电机永磁体极对数实现减振。考虑转子气隙磁场调制作用，将永磁体顺极排布与非均匀气隙设计相结合，建立数学模型并分析电机的径向电磁力频率特性和时空分布；通过有限元仿真对比分析了C-STPM与传统STPM的电磁性能与振动性能，体现所提电机的优越性；最后，制作样机并搭建振动测试平台，以验证理论分析与设计的有效性。结果表明：径向电磁力密度空间分布由2阶椭圆形变为4阶四边形，最低非零阶电磁力密度降至传统STPM的53.96%；C-STPM在二倍频（2f）和四倍频（4f）下的振动速度分别为0.692 mm/s和0041 mm/s，较传统STPM分别降低47.1%和72.3%；样机测试最大振动速度为0.714 mm/s，与仿真结果误差3.18%，验证了模型的有效性。

• 风电机组主轴轴承刚柔耦合动力学建模与动态响应分析

  栗鑫豪，孙文磊，周乐，李龙，陈国勇，张家亮，王晓峰

  传统刚体建模方法难以准确表征轴承柔性部件的变形行为及实际接触状态，无法满足非稳态工况下的分析需求。针对该问题，建立基于某公司2 MW平台V80型风电机组的多体动力学仿真模型，融合刚柔耦合特征，涵盖主轴、前后轴承、滚子、保持架及座体等关键部件，采用ANSYS与ADAMS平台联合建模分析。通过引入模态叠加法及Hertz接触理论，有效提升非线性接触问题的求解精度。在稳态工况下，仿真所得振动主频结果与实测数据误差在5%内，验证了该模型在动态响应分析中的准确性与工程适用性。进一步分析启动过渡与转速突变等典型非稳态工况下的接触力演化特性，揭示滚子与内圈及保持架之间的载荷传递规律。在转速突变工况下，滚子-内圈接触力的波动显著加剧，出现明显的峰值激振并伴随明显的非线性载荷重分布现象；滚子-保持架接触冲击的频率与强度同步上升，表明保持架对突发扰动具有较高的响应敏感性。滚子与内圈之间构成系统的主载荷通道，其接触力幅值大、周期性显著；滚子与保持架则表现出高频低幅的冲击特性，是诱发疲劳与早期磨损风险的关键区域，应在结构设计中予以重点关注。

• 基于多源原型网络小样本变工况轴承故障诊断

  方世豪?，刘晋胜，崔得龙，周靖，刘志良

  针对实际工业中轴承样本量少和工况不断变化导致轴承故障诊断能力弱的问题，提出一种基于多源数据融合的原型网络诊断方法——PNMF。基于信息熵加权融合方法，实现对同构原始数据的加权融合，以降低数据中的不确定性；采用提出的多尺度CGC特征提取模块来增强网络对信息特征的表示能力，并通过决策融合实现鲁棒性更强的分类能力；通过结合原型网络对数据融合模型进行优化迭代，以提高模型的泛化能力。最后，在PU和BJTU-RAO两个公开数据集上进行实验，以验证所提方法的性能。结果表明：在小样本条件下（如每类仅5个训练样本），PNMF在PU和BJTU-RAO数据集上的平均诊断准确率分别达到84.18%和84.63%，显著高于传统的原型网络、关系网络、孪生网络及普通深度学习融合模型；在变工况场景下（如载荷或转速改变），PNMF同样表现出优异的泛化能力，其在PU数据集变工况任务上的平均准确率为82.99%；t-SNE可视化结果显示，经PNMF提取的特征在低维空间中聚类明显、类别间边界清晰，证明了其强大的特征判别能力。研究为实际工业环境中数据稀缺下的设备状态监测提供了解决方案。

• 基于接触动态耦合与节点自适应优化的滚珠丝杠热网络模型

  李铁军，王凯瑞，于和圆

  现有滚珠丝杠热网络模型常忽略螺母-丝杠接触面积的动态变化，且节点分布过于僵化，精度与效率难兼顾。针对上述问题，提出一种考虑温度梯度的滚珠丝杠温度自适应热网络模型，并在模型中引入实际工况下螺母与工作段各单元体之间的接触状况，建立相应的接触模型。该自适应热网络模型能够根据温度梯度变化及单元节点间距，自行划分或合并节点，准确定位各段所需节点数量。最后，将仿真结果与实验数据进行对比，验证所提模型的有效性与准确性。结果表明：未考虑以及考虑接触界面时，螺母温度预测的最大误差分别为0.42、0.29 ℃，误差降低约31%。这表明在模型中引入接触动态耦合能够有效提升温度预测精度。与均匀节点热网络模型相比，基于温度梯度的自适应热网络模型能够根据温度场变化动态调整节点分布，模型由最初的20个温度节点增加至25个节点。因此，该方法在控制节点规模的同时，显著提升了关键部位温度预测的准确性。

• 融合机器学习与振动特征的风电主轴轴承故障预警研究

  周乐，孙文磊，栗鑫豪，黄也轩，李龙，陈国勇，张家亮，王晓峰

  针对风电主轴轴承早期故障识别困难、误报率较高的问题，提出一种融合振动特征与机器学习的故障预警方法。通过SCADA系统采集主轴轴承运行过程中的多通道振动信号，运用小波包变换及阈值去噪技术提取时域、频域及时频域多维特征。基于XGBoost构建分类模型，并引入海星优化算法(SFOA)对其超参数进行自适应调整，以提升模型的识别能力与收敛效率。以某风电场2 MW机组实测数据构建实验数据集，开展多类型故障分类识别验证。结果表明：该方法在多工况下准确率可达95%，AUC值为0.96，其性能全面优于WOA-XGBoost、PSO-SVM及CNN-LSTM等模型；消融实验证实SFOA有效提升了模型精度和收敛速度；在跨机组泛化性测试中，模型在非试验机组中仍保持良好分类性能，显示出较强的鲁棒性与工程适应性。融合SFOA优化的XGBoost方法能显著提升风电主轴轴承早期故障的识别精度与可靠性，误报率可控制在5.5%以下。

• 基于Hilbert模量和卷积去噪自编码器的感应电动机定转子故障诊断

  王宇佩，王进龙，臧凤启，刘扬，张成，王攀攀

  针对感应电动机定子电流信号中定转子故障分量易被基波和噪声分量淹没的问题，提出一种基于Hilbert模量和一维卷积去噪自编码器的故障诊断方法。对采集的定子电流信号进行Hilbert变换，构造其解析信号，进而求解Hilbert模量，消除基波对故障特征的影响；构建一维卷积自编码器网络，通过无监督学习提取故障特征，并引入去噪机制和宽卷积核提升特征提取的鲁棒性；通过少量标签样本训练分类器，实现定转子故障的分类；最后，搭建感应电动机故障诊断实验平台，通过实验验证所提方法的有效性和优越性。结果表明：所提方法在无噪声添加下识别率为100%，在20、17 dB噪声下的识别率达到90%以上，即使在15 dB噪声下的识别率仍达到82.25%；相较于常规故障诊断方法，具有更优的诊断性能和鲁棒性，为感应电动机定转子故障的智能化诊断提供了一种可靠思路。

• 基于多源信息融合的机床主轴状态评估

  梁泽明，周盛，张新宸，索海龙，高建民

  针对单一信息源监测方法难以全面反映主轴运行状态的问题，提出一种基于多源信息融合的主轴状态评估方法。对采集的振动、温度和电流信号进行预处理，并对各类信号进行时域、频域和时频域特征的提取，得到24维特征矩阵；采用主成分分析对多源特征进行融合分析，对高维特征矩阵进行降维，实现多源信息的高效整合；最后，通过构建主轴状态指数，输出数据融合结果，实现机床主轴的状态评估。结果表明：融合后的特征指数能清晰区分5种不同状态，各类状态在特征空间呈现良好可分性；多源信息融合的离散度（0.089 7）显著低于单一振动（0.103 3）、电流（0.152 3）和温度（0.162 9）信息源，证明融合方法能有效抑制噪声干扰，提高评估稳定性。该方法为机床主轴的预测性维护提供了技术支持，可推广应用于其他复杂机电系统的状态评估。

• 基于自适应深度强化学习的铝箔车间调度优化

  王芸轩，袁逸萍，王炳帆，卢永鑫

  针对铝箔车间置换流水车间调度问题，提出一种基于自适应深度强化学习的智能调度框架，以最小化最大完工时间为目标。通过改进双深度Q网络算法，引入自适应机制和动态超参数调整策略，结合遗传算法、模拟退火算法、禁忌搜索算法和人工蜂群算法构建层级式动作空间，设计包括最大完工时间奖励、寻优能力奖励和超期惩罚的多因素综合奖励函数，实现调度策略的闭环优化。实验结果表明：所提DDQN算法在10～50个订单的全规模测试集上均显著超越NEH基准算法，其基于NEH的相对偏差百分比相较次优算法禁忌搜索算法（TS）提升18.1%。在稳定性方面，DDQN的标准差均值较TS算法降低33.5%，在大规模测试中的降幅达45.8%，表明所提算法在工业场景下的鲁棒性优势。此外，通过“离线训练-在线应用”的混合模式，算法在实际生产中展现出良好的泛化能力和实时响应性能，为复杂生产环境下的调度优化提供了高效、自适应的解决方案。

• 薄壁件机械加工颤振监测技术研究进展

  单青海，伍济钢，葛吉民?，安泰，王容容

  薄壁件凭借轻量化、高承载和高材料利用率等特点，在航空航天、能源、交通等领域得到广泛应用。然而，其在加工过程中极易受颤振现象影响，严重制约薄壁件在高效精密加工领域的发展。因此，基于颤振产生机制，从监测技术实时性与精确性需求出发，系统综述传统与机器视觉两种核心监测体系的研究进展。介绍传统颤振监测技术，针对基于物理与数据驱动的监测方法的核心原理进行归纳与分析，指出所面临的技术难题与适应性优化策略；介绍基于机器视觉的颤振监测技术，重点阐释了如何构建完整技术链路及3种机器学习模型的原理与优缺点。最后，总结薄壁件机械加工颤振监测技术中的难点，并结合未来发展趋势对薄壁件颤振监测技术进行展望。

• 金刚石电极低压微弧-磨削高效精密放电加工GH4169工艺试验研究

  胡江涛，周建平，丁胜威，周文涛，黄嘉阳，许燕

  针对低压微弧放电加工表面质量较差、重铸层过厚等问题，提出一种金刚石磨削电极协同作用的复合加工新工艺，通过机械磨削与微弧放电耦合效应，解决电弧加工效率和质量难以兼得的难题。采用正交试验法探究脉冲电压下低压微弧磨削加工中工艺参数（放电电压、磨削深度、进给速度、主轴转速）对相对电极磨损率（RTWR）和表面粗糙度Sa的影响，使用超景深显微镜对复合加工后的表面形貌和微观形貌进行观测，并用电子扫描显微镜对加工后的工件表面进行元素能谱分析。结果表明：各参数对相对电极磨损率的影响由大到小依次为电压、磨削深度、主轴转速、进给速度，对表面粗糙度的影响由大到小依次为磨削深度、进给速度、电压、主轴转速；在放电电压12 V、磨削深度0.2 mm、进给速度0.8 mm/min、主轴转速700 r/min的参数组合下可实现零重铸层加工；磨削深度与进给速度呈现动态平衡关系；大磨削深度需匹配低进给速度，以避免蚀除物堆积引发的放电不均与电极损耗；在优化参数下，重铸层厚度可控制在7.45~14.42 μm；微观形貌显示表面存在电蚀凹坑、球状熔滴等特征；能谱分析表明加工后工件表面C、O元素质量分数显著升高，主要源于加工液分解及环境介质的元素迁移与反应。研究为低压微弧磨削加工改善表面质量提供了一种新思路。

• 18 MN机液混合式径向锻造机主机锤头控制系统性能分析与控制策

  闵为?，陈稷伟，赵辉翔，刘赟清，黄周轩

  针对18 MN机液混合式径向锻造机因液压系统油液可压缩性、负载时变等因素导致的锻造精度不足与锤头回程拉脱问题，开展主机锤头控制系统性能分析，并优化控制策略，以提升锻件尺寸精度和系统稳定性。建立主机锤头控制系统数学模型，得到影响主机锤头行程调节系统动态特性的关键结构参数，利用AMESim分析系统结构参数（控制器比例系数、回程供油压力、回程软管长度）和控制策略对锻造精度的影响规律。结果表明：减小液压调节垫容积、增大油液体积弹性模量（降低油液含气量）可显著提升系统的响应速度；提升回程供油压力和缩短回程软管长度有助于提升锻造精度和系统稳定性，当比例系数为150时，系统具有较高的位置精度；此外，与常规PID控制器相比，引入锻件尺寸修正控制器和锤头拉脱补偿控制器可将主机的位置精度提升约19%，锤头拉脱量减小约30%。研究结果为18 MN机液混合式径向锻造机的结构设计和控制策略优化提供参考。

• 直驱式电静液作动器改进自抗扰控制

  耿瑞，陈雪炜，陈立勋?，谭草

  针对直驱式电静液作动器力控制过程中参数不确定性和外部干扰等因素影响控制性能的问题，提出一种基于扰动观测的改进自抗扰控制方法。建立系统状态空间方程，设计自抗扰控制器，将系统未知扰动以及模型不精确部分视为总扰动进行观测并补偿。针对自抗扰控制器中fal函数在分段点处不可导，导致系统产生高频抖振、降低控制精度的问题，采用比例项和双曲正切函数相结合的拟合方法。由于双曲正切函数具有无限次可导的特性，能够确保控制律的光滑性，从而设计出连续光滑的faln函数，将其与fal函数进行对比分析，结果表明：faln函数在分段点处的连续性及平滑性更优异，有效抑制了系统的高频振荡。进而设计改进自抗扰控制器。最后，基于李雅普诺夫函数证明改进自抗扰控制器的稳定性。结果表明：改进自抗扰控制器的响应时间较自抗扰控制器和PID控制器分别降低30.76%和67.86%，跟踪误差的平均值分别降低51.73%和30%，有效提升了系统的跟踪性能；在持续干扰力的作用下，改进自抗扰控制器的稳态误差相比自抗扰控制器和PID控制器分别降低了35.56%和95.85%，有效提升了系统的抗干扰性能。

• 考虑饱和的反凸极永磁同步电机电流控制方法研究

  赵晓坤，郭启超，邹新鹏，朱良宽

  反凸极永磁同步电机恒功率调速范围宽，不同运行状态下交、直轴的电流变化大，电磁参数呈现非线性特征，传统线性模型难以精准描述其电磁特性。针对上述问题，提出一种在直轴处设计有旁路磁桥的RSPMSM结构，并建立其考虑磁饱和效应的全速域精确数学模型。针对该电机，基于冻结磁导率法计算不同运行工况下的电磁参数，并采用最小二乘法进行拟合，以量化磁饱和效应。在此基础上，构建考虑磁饱和效应的全速域数学模型，并研究相应的电流控制方法。最后，计算并分析电机电磁性能，并与传统数学模型的电流控制方法进行对比。结果表明：考虑磁饱和效应时，电机的恒功率调速范围提升至8∶1；在相同弱磁条件下，考虑磁饱和效应的电流控制方法能够使电机输出转矩更高。

• 埋弧焊变角度工艺参数优化与试验研究

  谭孟，王中任，张文，张小秋，杨洪波?，朱力

  针对传统埋弧焊仅适用于平焊，难以满足工程现场复杂空间构件多角度焊接需求的问题，以Q235碳钢板为研究对象，研究在0°~20°低角度焊接下埋弧焊的焊接电流、电压和速度对焊缝宽度与余高的成型影响。采用5种焊接角度下的三因素（焊接电流、焊接电压、焊接速度）三水平田口试验设计，共进行45组试验。通过结构光相机获取碳钢板表面点云，利用RANSAC算法分割焊缝，观测焊缝熔宽、余高变化趋势。通过信噪比和方差分别验证三因素在不同角度下对埋弧焊熔宽与余高的影响程度，并得到最优熔宽、余高参数组合。最后，通过非线性回归方法构建埋弧焊工艺参数与焊缝成形的预测模型，并使用均方误差和决定系数评估模型性能。结果表明：各工艺参数的影响程度随焊接角度变化；对熔宽影响最大的因素在平焊（0°）时为焊接速度，在5°及以上角度时转为焊接电压；对余高影响最大的始终是焊接电流，其次是速度，电压影响相对最小；所建立的熔宽与余高预测模型具有很高的精度，其决定系数分别达到0.96和0.93，均方误差分别为0.06和0.03，表明模型能良好反映工艺参数与焊缝成型间的复杂非线性关系。研究结果为低角度埋弧焊优化提供理论依据，对于实现工程现场复杂空间构件的埋弧自动焊具有一定意义。?

• 基于IAO-ICEEMDAN与NURBS曲面重构的自由曲面加工误差分解与补偿

  王伟龙，陈岳坪，谢梦敏

  针对自由曲面加工中系统误差与随机误差混杂、传统补偿方法难以有效分离与建模的问题，提出一种融合改进天鹰优化算法（IAO）、自适应噪声完备经验模态分解（ICEEMDAN）与非均匀有理B样条（NURBS）曲面重构的自由曲面加工误差分解与补偿方法。利用IAO对ICEEMDAN的白噪声幅值权重和噪声添加次数进行优化，并对曲面的加工误差进行了IAO-ICEEMDAN分解，得到了若干个固有模态函数，筛选出其中相关系数较大的分量（即系统误差）重构系统误差。根据系统误差，利用NURBS曲面重构来拟合加工曲面，并将生成的曲面导入UG软件，再次对曲面进行加工，对系统误差进行补偿。最后，对自由曲面加工误差进行检测，与未改进的ICEEMDAN误差补偿方法进行对比。仿真结果表明：相较ICEEMDAN方法，IAO-ICEEMDAN方法分解出的系统误差与理想系统误差的绝对平均差值从0.001 234 mm降至0.000 285 mm，且减少了伪模态数量。立式铣床上的自由曲面加工补偿实验表明：经IAO-ICEEMDAN分解与NURBS重构补偿后，工件的平均绝对加工误差从补偿前的0.060 2 mm降低至0.005 4 mm，降幅达91.03%，补偿效果优于ICEEMDAN方法（降幅为89.11%）。该方法大幅提高了自由曲面的加工精度，为高精度复杂曲面零件的制造提供了一种可靠的误差补偿解决方案。?

• 基于MHSA-CL-PPO的欠驱动灵巧手手内重定向控制

  卓鹏涛，赵纪元，范玲玲，姚纪阳，李忠豪

  欠驱动灵巧手执行重定向任务场景时，由于自身自由度的限制以及任务本身的复杂性，常面临奖励稀疏、难以学习到有效策略、任务成功率低等问题。为此，提出一种基于近端策略优化算法(PPO)、多头自注意力机制(MHSA)和课程学习策略(CL)的策略优化算法MHSA-CL-PPO。在策略网络输入归一化层与原有隐藏层之间加入多头自注意力层，通过注意力计算生成带权重的多维状态表示，使网络能够聚焦于对任务进展影响更大的状态维度；另外，引入课程学习策略并搭建奖励函数，根据翻转程度逐渐提升手内物块翻转的难度，以缓解策略学习过程中的稀疏奖励问题。最后，构建仿真场景，通过MUJOCO物理引擎进行实验验证。结果表明：相比传统PPO算法和DDPG算法，所提MHSA-CL-PPO算法获得了更高的平均奖励值，任务成功率明显提升，在物块90°翻转任务中，10 000次测试成功率达到82.31%，验证了改进算法在策略学习上的优越性，同时也证明了欠驱动灵巧手在手内物块重定向等灵巧操作任务中的可行性。

• 基于粒子群智能寻优的齿槽转矩脉动自动补偿方法

  张杰，张军，龙江

  永磁同步电机在稳态运行时，齿槽转矩会引起同频率的转速脉动。由于常规速度环控制器无法在该频率点处达到无穷增益，因此难以实现对转速脉动的完全抑制。这一问题在高精密机床的低速加工中尤为突出，刀头会在零件表面产生相应频率的加工波纹，严重制约设备的加工性能。针对该问题，提出一种基于粒子群PSO智能寻优的齿槽转矩脉动在线自动补偿算法。该算法将齿槽转矩视为理想的周期性扰动转矩，对于周期性扰动转矩的特征参数幅值和相位，以齿槽频次下转速脉动幅值最小为最优目标，结合粒子群智能搜索算法实现特征参数的自适应寻优。利用优化后的特征参数构建周期性齿槽转矩谐波发生器，并将其作为前馈量输入转矩环路，从而实现齿槽转矩脉动抑制。最后，基于搭建的实验平台，对特定转速条件下齿槽转矩谐波特征参数的自动寻优过程、齿槽转矩脉动补偿算法的控制效果以及不同转速工况下补偿性能的适应性进行系统验证。结果表明:在实际伺服运行条件下，所提方法对齿槽转矩引起的转速脉动幅值的抑制基本在50%以上，显著提升系统运行平稳性，验证了该算法良好的工程应用价值。

• 基于PLC的电线电缆挤出生产线智能控制系统研究与设计

  陈世军，钱伟，江传行

  在低压电线电缆挤出生产过程中，运动控制与温度控制精度不足制约了生产效率和产品质量的提升。为突破此瓶颈，基于生产全流程对控制系统进行优化开发。通过深入分析各生产环节的运行特性，明确温度场精确控制、线径精准调控以及多电机协同运动控制等核心技术难点。在技术实现层面，通过PLC与温度控制仪表进行Modbus RTU通信，实现对挤出机机身与机头温度的精准调控；以激光测径仪实时采集的线径数据为反馈，结合PLC函数块中编写的线径PID控制程序，实现线径的动态调节；针对前后牵引机和挤出机的电机控制，采用带编码器的闭环矢量控制策略，保障各电机协同稳定运行。基于上述方案，利用TIA Portal V18软件完成模块化控制程序开发与HMI监控界面设计，并将程序集成于西门子S7-1200 PLC硬件平台。现场调试结果显示：优化后产线运行速度的实际值与设定值完全吻合，挤出机螺杆转速与机头压力的实测值相对设定值仅存在0.1 r/min与0.1 MPa的偏差，温度偏差控制在1 ℃，有效提升了电线电缆生产过程的稳定性与智能化水平，充分验证了该优化方案的可行性与有效性。

• 高速轴向柱塞泵非对称转子系统的稳定性分析

  陈远玲，李城滨，陈家文，李先旺

  针对高速柱塞泵受复杂激励影响引起的转子系统稳定性问题，以某型高速轴向柱塞泵转子系统为研究对象，考虑柱塞往复运动引起的动态质量偏心激励和轴承非线性支承力的影响，建立包含增压涡轮和缸体柱塞组件的轴向柱塞泵转子系统非线性动力学方程，采用变步长4阶龙格-库塔法数值求解系统非线性方程。基于分岔和混沌理论，利用分岔图、庞加莱映射图以及时间历程图等探究不同支承刚度、阻尼和偏心距变化时转子系统的动力学响应，对其非线性动力学行为和系统稳定性进行分析。结果表明：轴承支承刚度越大，分岔特性越丰富，系统经历的概周期运动和混沌运动的时间越长，整体上更加不利于系统稳定运行;随着阻尼增加，系统的混沌区域明显增大，并且会更快进入混沌状态;随着偏心距增大，转子系统的概周期区域和混沌区域呈现出先变大再减小的规律;支承刚度为5×107 N/m、阻尼为500 N·s /m、偏心距为20 μm时，系统分岔特性较好，单周期和二周期运动时间增加，概周期运动时间减少，系统运行更加平稳。

• 基于正交试验及CFD的双联内啮合摆线泵容积效率的试验研究

  邱辉鹏，王三民，宋乾斌

  针对某农用机械液压式无级变速箱双联内啮合摆线泵容积效率偏低的问题，采用正交试验设计、数值模拟和试验验证相结合的方法对其结构进行优化。以容积效率为评价指标，选取轴向间隙l、径向啮合间隙s、进出口油槽夹角β作为试验因素，基于三因素三水平的正交表设计9种试验方案，并应用Fluent进行数值模拟计算。通过对模拟结果进行极差分析和方差分析，确定最优参数组合为：轴向间隙l =0.05 mm，径向啮合间隙s =0.10 mm，进出口油槽夹角β =26°。根据最优方案试制优化泵，并在双联内啮合摆线泵测试试验台上与原型泵进行对比测试。试验结果显示：在各转速工况下，优化泵的容积效率均高于原型泵，验证了结构优化的有效性，能够解决泵容积效率偏低的问题。

• 基于PumpLinx的外啮合渐开线齿轮泵压力仿真及液压径向力精确计算

  魏娜莎，田志毅，王文龙，曹伟，安高成?，张瑞亮，丁泽鹏

  利用传统压力分布精确计算径向力时计算量巨大，难以直接嵌入多目标优化流程。为此，提出一种简化过渡区压力分布与齿槽、齿顶独立坐标求解相结合的液压径向力计算方法。基于渐开线齿廓性质，推导得到各齿廓曲线在独立坐标上的计算式。基于瞬时啮合点与转角的关系以及伯努利方程，通过拟合得到困油区有无卸荷槽时的压力分布。随后，根据PumpLinx软件所得直齿轮泵过渡区齿槽、齿顶部位压力分布的仿真结果，对过渡区的压力进行简化。在此基础上，通过计算得到有无卸荷槽时直齿轮泵随单齿啮合过程重复变化的x、y方向液压径向力，并验证该计算方法的有效性。结果表明：相较于传统压力分布计算方法，所提计算方法的齿槽合力角度计算精度显著提升，平均误差由10.82%降至0.13%，其余指标与传统计算方法相近，精确计算液压径向力时的误差总体较小；同时，该方法可使整体计算量降低50%以上，有效提升了液压径向力的计算效率，能够为该类齿轮泵的优化设计提供理论依据。

• 单泵多执行器负载敏感系统构型研究

  刘成强，何绍华

  针对单泵多执行器负载敏感系统构型多样及流量分配复杂的问题，采用数学排列组合的方法，根据压力补偿器测压点位置的不同，分析单泵多执行器负载敏感系统的不同构型。根据压力补偿测压点位置的不同，将单泵多执行器负载敏感系统归结为10种构型；根据支路压力平衡原理建立10种构型的数学模型，基于Simulink进行仿真，分析正常工况和流量饱和工况下系统的抗偏载特性和效率特性；最后，对仿真结果进行对比。结果表明：单泵多执行器需要执行器同时动作时，要求系统具有抗偏载能力， 10种构型中仅构型4、10具有可行性;在流量饱和工况下，构型10能够实现复合动作，而构型4无法实现复合动作,因此，若设备会出现流量饱和且需要复合动作时，可采用构型10;在正常工作区，构型4、10的效率相同，随着主阀开口面积增大而增大，液压系统功率损失主要由主阀口和压力补偿器阀口的节流损失所致。在流量饱和情况下，构型4、10的最大效率分别为93%、70%。

• 基于田口法与CFD的新型螺旋式复合气锚的结构优化分析

  孙龙飞，齐韦林，祁炜，郝立，唐安达，杨林?，张康，张赟，张慢来

  针对深层煤岩气井放空气回收工艺对气液分离的高要求，设计一种新型螺旋式复合气锚结构。该结构通过重力分离与螺旋离心分离的双重机制，构成高效气液分离系统，且不含运动部件，维护成本低。进一步，应用CFD与田口法对气锚结构尺寸进行优化，以分离效率为试验指标，螺旋圈数、螺距、孔眼直径为控制因子，进行分组试验并利用信噪比与方差分析试验结果。各因素对气锚分离效率的影响按照从大到小排序为螺距、孔眼直径、螺旋圈数。对控制因子进行方差分析，确定其贡献度，其中螺距的贡献度最高，为51.98%；其次为孔眼直径，其贡献度为42.83%；贡献度最小的为螺旋圈数，仅为4.59%。当螺旋圈数为8、螺距为45 mm、孔眼直径为30.29 mm时，新型螺旋式复合气锚的分离效率最高，进一步验证了该优化方案提升气锚分离效率的有效性和可行性。

• 基于CNN-LSTM的锚链提升器液压系统故障诊断

  李文华，杨镜田，叶浩然，王火平，林珊颖，洪磊

  针对单一浅层学习模型不能有效处理时序数据的时空特征，而导致锚链提升器液压系统故障诊断准确率低的问题，提出一种基于CNN-LSTM的故障诊断方法。该方法结合CNN提取空间局部特征的能力和LSTM捕捉时序依赖关系的性能，实现时序数据时空特征的深度融合。依托锚链提升器实验台，模拟液压泵泄漏、管路老化和单向阀堵塞3种典型故障，并采集各工况下系统压力、流量和温度的多传感器时序数据，为故障的诊断提供数据支撑。诊断结果表明：该模型能准确识别故障严重程度，准确率达到99.62%，相较于单一的CNN、LSTM及RBF模型，准确率分别提高了5.61%、7.38%、11.64%。该方法为复杂机电液系统提供了一种有效的智能故障诊断解决方案，具有重要的工程应用价值。

• 基于RBMO-SVMD-MCKD和HMM融合的驱动减速器轴承故障诊断研究

  莫世科?，项斌斌，崔汉伟，王伟，郑天祥，林上民，杨雪桐，牛龙飞

  针对天线驱动减速器轴承在强噪声环境下故障特征微弱、难以准确诊断的问题，提出一种基于红嘴蓝鹊优化算法（RBMO）的连续变分模态分解-最大相关峭度解卷积（SVMD-MCKD）与隐马尔可夫模型（HMM）融合的故障诊断方法。通过RBMO优化SVMD和MCKD的参数，结合HMM构建噪声背景下轴承故障的分类模型，并通过凯斯西储大学提供的数据集进行了验证。结果表明：RBMO-SVMD-MCKD方法较PSO-EMD、BWO-VMD-MCKD和PSO-EEMD方案具有更高的故障频率识别准确率（99.41%）和更少的运算耗时（平均减少15%~28%）;将优化后的特征输入HMM分类器，在包含噪声的测试集上实现98.50%的准确率，验证了融合模型的有效性。该方法可为天线驱动减速器轴承故障诊断提供一种新的解决方案。

• 一种喷水推进式水下球形重载机器人水压驱动器结构设计

  刘靓，李晓晖

  针对传统螺旋桨推进方式的局限性以及普通水下机器人在执行重载任务时能力不足的问题，设计一种基于水液压传动原理的新型水下球形重载机器人。基于容积式液压泵控制体在推进系统中的分析，对中高压淹没水射流的推力特性与效率特性进行理论建模，表明高压喷水推进器的推进效率主要取决于推进泵的效率、射流速度与航行器航速之比、进出口压力损失和边界层影响系数等；明确了速比（射流速度与航行器航速之比）对喷射效率的决定性作用，并指出速比取决于船体湿周面积与喷嘴孔口截面积的比值，增加喷嘴孔口截面积可以降低速比。利用SolidWorks软件完成机器人壳体及内部元件的三维建模与布局优化。最后，搭建喷水推进式水下球形重载机器人样机，并在试验水池中进行直行、后退及任意方向运动的可行性初步验证。结果表明：机器人可实现0.6、1.2、1.8 m/s 3个速度等级的稳定航行，通过控制相邻喷嘴组合能灵活改变航向，运行过程平稳，验证了设计方案的可行性。研究为后续开展深海探测、水下作业及军事应用等重载任务奠定了理论和试验基础。

• 基于AMESim的油动机系统响应速度的仿真与实验研究

  罗浩玮，朱学彪

  汽轮机是以高温蒸汽为动力源的旋转型机械，其蒸汽进气量由调节阀的开度和驱动力矩控制。油动机作为调节阀的执行机构，其开关响应时间和阶跃响应速度直接影响汽轮机的整体性能。根据某低压油动机调节阀的技术参数，设计一套配套的油动机系统。为验证该系统是否满足响应要求，基于主要部件的基本原理，利用AMESim建立主要部件的仿真模型，进而集成完整的系统模型进行仿真分析。研究系统的快开时间以及在3种工况（伺服阀接收快关指令、电磁方向阀带电、系统安全油压力失效）下的快关时间及阶跃响应特性，所得结果满足要求。进一步搭建实验平台进行验证，对比实验数据与仿真结果表明：快开时间均小于3 s，快关时间均小于0.3 s，峰值油压仿真与实验误差仅为4.1%，阶跃响应的超调量亦满足要求。仿真与实验的一致性验证了所设计油动机系统的合理性，为汽轮机调节阀油动机的设计提供了有益参考。

• 液压式自补偿环形炉炉底驱动系统设计

  张慧宽，刘会杰，杨松源，谷立峰，陈硕日

  针对大型环形加热炉炉底驱动中，因下环结构尺寸大、加工装配误差导致销齿传动啮合精度低、炉底旋转不平稳、定位不准的问题，设计一种液压式自补偿驱动系统。采用电机-减速机驱动钝齿轮与炉底下环销齿啮合的传动形式，通过在钝齿轮上镶嵌一个圆形补偿压板，使其与销齿座外圆紧密贴合，从而保证销齿传动的准确啮合。通过对销齿传动的啮合点进行受力分析，计算出液压系统所需的压力。现场观察表明：在炉底旋转过程中，驱动装置能随销齿圈椭圆度误差进行前、后微小摆动，实现了对中心距瞬时误差的动态补偿，提升了旋转精度和平稳性；液压系统主要依靠蓄能器保压，电机泵组仅在压力低于3 MPa时启动补压至6 MPa，全天仅需启动3次，每次工作数十秒，节能效果显著。提出的液压式自补偿炉底驱动系统具有重要的工程应用价值。