2017年, 第45卷, 第6期　
刊出日期：2019-12-30

  

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  基于模糊PID混合的四旋翼飞行器全控制系统设计

  丁问司, 莫秋兢

  机床与液压. 2017, 45(6): 1-6. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2017.06.001

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  对四轴飞行器的结构分析建立动力学模型，并针对其飞行过程中存在的问题，采用模糊PID与传统PID混合的串级控制方法进行研究。由于四轴飞行器是在空间上具有6个活动自由度而仅有4个控制自由度的欠驱动系统，因此该系统通过直接控制飞行器的空间坐标系上的线位移x，y，z和偏航角ψ，从而间接控制滚转角φ和俯仰角θ，实现飞行器的全控制。使用模糊自适应PID与传统PID混合控制使得飞行器在加入扰动后具有更强的鲁棒性，从而提升了机体的抗干扰能力。
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  非均匀磁场作用下磁流变弹性体悬臂夹层梁振动响应实验分析

  胡国良, 龚美慧, 江敏, 李丙丙

  机床与液压. 2017, 45(6): 7-12,26. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2017.06.002

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  制备了两根中间层为磁流变弹性体材料、上下表面层是铝合金的磁流变弹性体夹层梁，其中中间层磁流变弹性体材料中的铁磁颗粒、硅油和硅胶质量分数为7：1：2和7：1.5：1.5。搭建了振动实验台研究分析非均匀磁场作用下磁流变弹性体悬臂夹层梁的振动响应，其中外加磁场场强大小的变化通过改变永久磁铁间的垂直距离获得。实验结果表明：无论是沿着夹层梁水平方向从固定端向自由端移动，还是在特定位置改变外加磁场强度大小，夹层梁的一阶振动频率都有逐步减小的趋势；含有更高硅油比的弹性体夹层梁有着更好的减振效果。
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  螺旋锥齿轮端铣加工刀位计算方法

  郭晓东, 王戈, 张卫青, 黄刚, 马朋朋

  机床与液压. 2017, 45(6): 13-19. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2017.06.003

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  针对螺旋锥齿轮在数控加工中心上加工效率低的问题，提出利用盘状铣刀对螺旋锥齿轮进行端铣的加工方法。由螺旋锥齿轮齿面及刀具的几何特征，调整铣刀与被加工齿面的相对位置，使齿面与刀具包络面的法截面相对法曲率最小，增大切削带宽，同时控制刀轴矢量调整切削深度避免加工干涉。最后将规划的加工刀位转化到数控机床轴上，利用VERI-CUT进行加工仿真验证该方法的可行性与正确性。
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  大型服务器液冷系统的管道振动应力分析方法研究

  吴健生, 陈扬枝, 苏峰华

  机床与液压. 2017, 45(6): 20-26. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2017.06.004

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  流体压力脉动致振是影响大型服务器液冷系统管道可靠性的重要因素之一。基于ANSYS workbench中的模块连接功能，提出一种液冷管道振动应力分析方法。首先在StaticStructural模块中分析管道在稳定流体压力作用下的应力情况，然后在Harmonic Response模块中分析管道在流体压力脉动作用下的响应情况。测量实际管道的振动加速度，并结合有限元仿真计算结果进行对比分析，确定液冷管道中流体的压力脉动幅值。分析结果表明：弯管处是管道上应力最大的部位，应优先进行振动可靠性分析。该成果可为大型服务器液冷系统管道可靠性研究提供了一种可行的振动分析方法。
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  基于UG的五轴数控渐进成形轨迹生成研究

  朱虎, 李佳良

  机床与液压. 2017, 45(6): 27-30,55. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2017.06.005

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  针对金属板材五轴数控渐进成形轨迹生成的需求，研究了基于UG的五轴数控渐进成形轨迹生成方法。为使挤压工具能够按照用户所希望的方向挤压板材，给出了五轴数控渐进成形中基于前倾角和侧倾角的挤压工具姿态定义方法。研究了基于等残留高度的五轴不等层间距等高线轨迹生成方法以及交错运动轨迹生成方法，并给出了五轴数控渐进成形加工轨迹应用实例仿真。
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  一种簇绒机故障诊断方法的研究

  高翔, 戴惠良, 王弘鹏

  机床与液压. 2017, 45(6): 31-36,61. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2017.06.006

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  针对簇绒机的故障诊断问题，提出采集滚动轴承的振动信号进行故障诊断。采集的实际振动信号中往往存在噪声信号，需要去掉噪声后再进行诊断。局部均值分解（local meandecomposition，LMD）方法是一种新型的信号自适应分解的时频分析方法，并且已经应用到故障诊断中。为了进一步提高LMD的性能，提出采用分段Hermite插值替代原始的滑动平均方法。提出一种新的故障诊断方法，首先应用小波包变换分析方法，去除信号中夹杂的噪声，然后使用改进后的LMD方法进行信号的分解，选择相关系数较大的PF分量进行希尔伯特变化包络谱分析，成功提取相关的故障特征。通过仿真实例的分析和对滚动轴承的实际故障数据进行故障诊断，证明了该方法在故障诊断应用中的有效性。
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  户内变电站主变压器室空气冷却系统改进及数值模拟研究

  宋鹍, 王路生, 陈松, 黄霞, 丁军

  机床与液压. 2017, 45(6): 37-42,68. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2017.06.007

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  针对室内变电站主变压器室在夏季对流换热过程中由于温度过高导致的设备安全问题，设计了一种室内变电站变压室的对流换热通风换气系统，并且利用CFD技术对安装了通风换气系统的户内变电站对流换热效果进行了数值模拟和分析。仿真结果表明：引入通风换气系统后，主变压器主体的温度进一步降低，变压器主体两端温度由于散射片的作用温度迅速降低，使得整个主变压器室的流场更趋于均匀合理，避免了在变压器本体正上方空气流动较少的问题，使得空气在主变压器室里面的流动更充分，保证了户内变电站在夏季工作时的安全性和稳定性。
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  ZG40Cr25Ni20炉管服役后断裂韧性试验分析及断口微观形貌研究

  何家胜, 胡雄, 朱晓明

  机床与液压. 2017, 45(6): 43-46. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2017.06.008

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  将断裂力学原理应用到炉管寿命预测中。利用MTS810试验机，对服役3万h的炉管和未服役炉管的断裂韧性进行了试验分析，并利用扫描电镜进行了断口的形貌分析。研究结果表明：服役后炉管的断裂韧性与未服役炉管相比显著下降，抵抗裂纹扩展能力减弱；服役后的炉管断裂面没有裂纹稳态扩展区和宏观塑形变形，对应于断裂韧性的下降，断裂面微观形貌呈典型的脆性断裂特征。
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  浆滴参数对酸性烟气净化的影响分析

  臧仁德

  机床与液压. 2017, 45(6): 47-55. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2017.06.009

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  建立了SO₂、HCl酸性烟气喷雾干燥净化的气相、颗粒相及传热传质数学模型，模拟了浆滴运行参数对酸性烟气净化的影响，研究了浆滴在塔内的位移随入口烟气速度的关系；实验分析了雾化加湿和浆滴浓度对烟气净化效率的影响。实验结果表明：喷雾干燥过程中加入雾化加湿水后，SO₂、HCl的脱除效率都增加，SO₂脱除效率增加明显；增加浆液浓度，SO₂脱除率和HCl脱除率均略有下降，且SO₂脱除率减小程度大于HCl。模拟结果表明：当入口烟气速度为5 m/s时，浆滴的位移范围较大；随着浆滴粒径的增加，浆滴的温度随着时间逐渐升高，30，60和9 0 μm粒径的浆滴温度分别在3，3，4 s时达到稳定；随着浆滴粒径的增加，脱除效率不断增加，30，60和90 μm粒径条件下HCl的去除效率分别在1.5，1.7和2 s达到平衡，SO₂的去除效率分别在2.5，3.5和4 s达到平衡，可以看出，HCl与SO₂相比，其达到最大脱除效率的时间更短；随着入口烟气温度升高，SO₂和HCl的脱除效率都在增大，HCl脱除效率比SO₂脱除效率达到稳定的时间更短。
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  一种新型回转式电力推进空气动力艇的设计分析

  向家涛, 王东辉, 汤旭晶, 王建伟, 房建彬, 刘开龙

  机床与液压. 2017, 45(6): 56-61. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2017.06.010

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  针对湿地旅游、保护和开发的需求，提出了一种采用超级电容和锂电池组复合储能、具有太阳能光伏发电装置辅助供能、以回转式电力推进装置替代传统燃油发动机进行推进的新型空气动力艇的设计方案。分析了其基本结构与原理、关键技术及优势。研究发现：该艇不仅可实现绿色供能，以降低污染排放，而且操纵灵活、机动性强，能更好适应障碍物多、水面情况复杂的湿地环境，具有较高的应用价值和广阔的发展前景。
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  基于分子动力学的金属钛纳米振动切削研究

  朱瑛, 樊虎, 张银成

  机床与液压. 2017, 45(6): 62-68. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2017.06.011

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  采用分子动力学模拟方法进行了金属钛的纳米振动切削和普通纳米切削的比较研究。结果表明：在相同仿真条件下，单向振动X、Y向切削力平均值仅为普通切削的1/3左右；椭圆振动切削（elliptical vibration cutting，EVC）相比单向振动切削，剪切角变大，切屑的塑性变形降低，同时主切削力以及背吃刀力值均降低；单向振动切削和EVC的切削温度呈近似正弦脉冲变化，对比普通加工，振动切削的温度显著下降；相比于单向振动切削EVC的工件平均切削温度略高。
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  FlexRay总线在线控刹车系统中的特性与应用

  赵莹, 孟祥

  机床与液压. 2017, 45(6): 69-71. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2017.06.012

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  分析了新一代车载网络FlexRay总线的传输特性和网络结构，设计了基于CIC310总线控制器的FlexRay节点硬件电路，讨论了线性控制系统中具有冗余刹车盘和双星连接FlexRay网络的实现过程。FlexRay总线协议的高可靠性使FlexRay总线有望成为车载网络的流行标准。
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  涡旋式膨胀机效率的研究

  王吉岱, 唐小庆, 魏军英, 马兰

  机床与液压. 2017, 45(6): 72-77. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2017.06.013

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  根据涡旋式膨胀机的工作原理，对涡旋式膨胀机进行动力学分析，得到了涡旋齿所受切向气体力的表达式，进而得出了输出转矩的表达式。以工程热力学的普遍原理为基础，得到了涡旋式膨胀机的有用功，结合气动功率概念，最终推导出涡旋式膨胀机有效热效率的表达式。在理论研究的基础上，设计了试验台，通过试验对结论进行了验证，证明了涡旋式膨胀机的效率与进气压力、体积流量、膨胀机转速之间的关系，并指出工质内泄漏对涡旋式膨胀机效率的影响，为提高涡旋式膨胀机的效率提供了理论基础。
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  橡胶隔膜蓄能器有限元强度分析

  王静, 付健, 黄贵川, 张骑虎, 李亚洲, 雷刚

  机床与液压. 2017, 45(6): 78-82. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2017.06.014

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  橡胶隔膜破坏是隔膜蓄能器最主要的失效形式。基于气体式蓄能器隔膜腔的工作原理，建立其轴对称结构有限元模型，其中橡胶隔膜材料采用Ogden本构模型，蓄能器中的气体采用ABAQUS中的流体单元进行模拟。通过隐式非线性有限元分析，计算出最大气体压力时蓄能器的应力分布情况，可为橡胶隔膜设计提供参考。
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  电力信息通信机房智能PDU监测系统的研究与实现

  吴维农, 唐夲, 肖静薇, 谢本建, 廖勇

  机床与液压. 2017, 45(6): 83-88. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2017.06.015

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  为解决电力信息通信机房的机柜配电单元（PDU）及末端配电监管存在的"盲区"问题，提出一套整体解决方案。该方案对各个用电单元的进线及出线的电流、电压、功率、频率、用电量、开关状态、防雷器、谐波畸变含量等电气参数，以及机柜内温湿度、烟感、水浸、等环境参数进行在线监测，实现现场实时显示查询，同时可以把数据通过通信接口上传至上级可视化监控系统及远方值班系统，并可以设置任意参数的阀值告警及预告警。该方案通过试点应用，验证了其可以提高电网通信运行的可靠性，提升信息通信机房的整体监管和运维水平。
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  数值仿真在大型二冲程船舶柴油机上的振动特性分析

  刘俊国, 邰新航, 陈锦汾, 郑卫刚

  机床与液压. 2017, 45(6): 89-95. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2017.06.016

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  采用数值仿真法对某大型二冲程船舶柴油机进行了振动特性研究。为提高数值计算精度，对模型采用全尺寸仿真，并分析了其振动模态和不同转速下的频率响应，为避免柴油机的共振提供设计依据。往复式柴油机的模态阻尼系数取决于结构零件在振动过程中的相互作用和能量耗散率，为解决大型二冲程船舶柴油机振动特性数值仿真时阻尼系数难以选取的问题，采用一种迭代算法，将柴油机看作一种多自由度的弹簧-质量-阻尼系统，逐步迭代出最佳的阻尼系数，并通过实验进行拟合分析，验证了该算法的准确性。
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  不同环境温度下轮轨滑动摩擦热分析

  饶贝, 张晋西, 陈江洪, 肖思伟

  机床与液压. 2017, 45(6): 96-99,113. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2017.06.017

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  轮轨之间的相对滑动所产生的摩擦热是引起轮轨摩擦损伤的主要因素。环境温度作为轮轨滑动接触中客观存在的自然现象，其大小决定了轮轨与空气间的热量传递以及轮轨表面温度，大部分科研在轮轨滑动接触分析中将环境温度取为20C°。借助ABAQUS有限元软件，对轮轨滑动状态进行三维热弹塑性分析，针对不同的环境温度，在指定滑动速度下，分析轮轨接触区的温度场变化。结果表明：环境温度的增加并未引起轮轨接触区温度场的巨大变化，环境温度数值的大小变化对轮轨滑动摩擦的接触影响较小，在轮轨的数值模拟计算中可以将环境温度取一个定值。
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  基于Filtered-X LMS自适应算法的车削颤振控制系统设计与实验研究

  贾郑铭, 向永坤, 葛冀欢, 聂伟明

  机床与液压. 2017, 45(6): 100-104,118. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2017.06.018

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  基于Filtered-X LMS自适应滤波算法，设计了一种压电作动器来控制刀具与工件的切削力位移，并进行了数值仿真和实际的切削实验。研究结果表明：在相同的切削条件下，基于Fil-tered-X LMS自适应滤波算法控制的刀具加工精度明显优于传统刀具的加工精度，能有效的减少车刀的振动量，验证了该控制系统的有效性，对于提高车床的加工精度具有重要的意义。
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  环件轧制测量装置改进设计

  刘明

  机床与液压. 2017, 45(6): 105-108. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2017.06.019

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  环件轧制过程中需要实时测量环件直径，针对传统测量装置存在调整麻烦、控制精度低等问题，结合TRIZ创新理论，提出一种经济、简单、有效、稳定的测量装置改进方案。在D52型径向辗环机上实施并长时运行检验，证明改进后的测量装置稳定可靠，检测精度较高，降低了工人技能要求和劳动强度，提高了生产效率。
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  基于S7-300PLC的高温梭式窑温度控制系统设计

  马壮

  机床与液压. 2017, 45(6): 109-113. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2017.06.020

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  以高温梭式窑的工艺控制为背景，分析了影响系统温度的各个主要因素，确定系统温度控制方案为采用3个单闭环PID的控制方式。采用S7-300PLC作为下位机，用以采集实时数据与控制现场设备。将工控机作为监控系统的上位机，通过组态王软件实现对下位机的实时监控。实验室仿真结果表明：监控系统完全能够满足系统工艺控制要求，稳定性高，在温度控制精度与跟随特性上能够满足产品生产的要求，具有一定的借鉴价值。
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  基于PLC的轻轨水平轮拆卸装置控制系统设计

  戴明川, 任艳君

  机床与液压. 2017, 45(6): 114-118. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2017.06.021

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  水平轮作为轻轨运行的导向轮，在轻轨运行中的报废率相对较高。传统的人工拆卸和安装水平轮辋的方式存在效率低、成本高、操作具有一定危险性等缺点。为了保证轻轨水平轮轮辋拆卸、安装的安全与高效，在设计并完成轻轨水平轮拆卸的机械装置的基础之上为该装置设计了基于PLC的控制系统，实现了该装置在自动、半自动、手动3种模式下完成轻轨水平轮轮辋的拆卸与安装。
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  复杂不确定性过程中基于智能的多模态控制策略

  肖前军

  机床与液压. 2017, 45(6): 119-123. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2017.06.022

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  数学模型难以描述复杂不确定性的过程。为了避免复杂不确定性过程控制中用数学范式建模与控制的困境，探索了一种基于无模型的智能控制策略。基于分解协调原理，对过程控制的难点进行了剖析，总结了底层复杂不确定性过程的控制论特征，研究了面向独立子过程的无模型多模态智能控制策略，并构造了一种多模态控制算法。实验仿真的响应曲线表明：基于仿人智能控制的多模态控制策略能获得预期的良好控制品质。研究结果表明：提出的多模态控制策略是合理可行的。
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  面向离散制造业的MES单元控制器研究

  庞玥

  机床与液压. 2017, 45(6): 124-127,136. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2017.06.023

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  离散制造业具有产品结构、工艺流程和组织结构复杂、生产周期较长、零部件种类繁多等特点。RFID技术为制造执行系统的数据采集功能提供了一种高效、可靠的实时数据采集技术。以某公司汽油机生产线MES项目为背景，对基于RFID的MES单元控制器进行了研究，提出一种MES单元控制器设计，从软件角度研究了其体系结构和不同功能模块。该单元控制器提供了在制品识别、电子看板指导、物料比对等功能，其网络化监控与管理实效明显。
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  基于大数据的电力采购物资质量管理体系的研究与探索

  陈啸, 熊国宏, 徐世阳

  机床与液压. 2017, 45(6): 128-136. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2017.06.024

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  目前电网建设对电力物资需求量大、对电力物资质量要求高，保证入网物资的安全可靠、实现物资集约化管理成为电网建设的关键环节。为此，应采用科学合理、公正公平的方式对电力采购物资供应商进行评价和管理。从如何提高物资供应的价值创造能力和经营管理绩效、电力行业如何利用大数据技术构建一个电力采购物资全面质量监控管理体系等方面对该管理体系进行了讨论。