机床与液压

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杨伟朋, 杜群贵, 邱涛

机床与液压. 2019, 47(11): 1-6. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2019.11.001

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RV减速器中摆线针轮副的啮合是一个连续过程，在分析了最先接触点不同对初始间隙的影响和摆线针轮副传动具有小周期特点的基础上，提出了基于迭代原理的最先接触点分布区间计算方法；并借助赫兹接触理论对RV传动中摆线针轮副的小变形非线性接触问题进行啮合全过程的求解，得到连续的单针齿啮合力和RV减速器的转角误差，由此将RV传动传统受力分析方法从只能对某一特殊位置分析扩展到了摆线针轮副连续啮合的全过程，建立了摆线针轮副单个针齿受力分析和整机转角误差的连续分析模型；并研究了摆线针轮副结构参数对单针齿啮合力和整机转角误差的影响。

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基于模糊逻辑的小型气源定位移动机器人的设计

王晓涓, 单康

机床与液压. 2019, 47(11): 7-11. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2019.11.002

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气源定位的机器人已在有毒气体、火灾征兆、爆炸物探测等应用中广泛使用。为此，设计了基于模糊逻辑的小型气源定位移动机器人。该机器人以Arduino Mega 2560作为嵌入式控制器，并以TGS 2600芯片作为气体传感器。将气体传感器所感测的气体浓度作为模糊逻辑的输入，而用模糊逻辑的输出决定机器人驱动电动机的PWM信号。机器人跟踪的路径取决于机器人左、右电动机的PWM信号。当机器人右边气味浓度高于中间和左边时，模糊逻辑就决定让机器人向右移动。在这种条件下，左边电动机的移动速度高于右边电动机速度，致使机器人就向右移动。实验数据表明，设计的小型机器人具备在室内自主定位气源的能力。

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基于ARM+FPGA的机器人多轴运动控制器的设计与研究

严亮, 舒志兵

机床与液压. 2019, 47(11): 12-18. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2019.11.003

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为了解决多轴运动控制器实时性低、稳定性差的问题，提出一种以ARM微处理器为核心处理器，辅之FPGA为从处理器的多轴运动控制器设计方案。该方案以ARM+FPGA为基础完成多轴运动控制器的硬件电路设计，为了进一步提高多轴控制器插补速度的控制精度，将梯形加减速控制算法引入到多轴控制器的设计中，有效避免了在实际运行中可能出现的过度冲击、失步以及振荡等现象。最后，将设计的多轴控制器应用于并联机器人进行测试，测试结果表明：在PT （位置与时间）运动控制模式下，系统能够按照预定轨迹运动，同时各轴的速度变化也较平稳。

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六自由度经济型工业机器人设计与运动学分析

丁玮, 张冰蔚, 孟庆员, 朱启航

机床与液压. 2019, 47(11): 19-23. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2019.11.004

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设计了一种六自由度经济型工业机器人，从经济性考虑，完成了驱动电机、减速器及控制器的选型和各关节的结构设计，在保证性能要求的情况下降低了机器人的成本。根据D-H方法建立机器人的运动学数学模型，得出机器人末端点的运动方程，在Matlab环境下，采用蒙特卡洛法求出机器人的工作空间点云图，运用Robotics Toolbox对该机器人进行仿真建模，并进行了实例仿真。通过仿真结果分析机器人的运动情况，验证了运动学算法的正确性，符合预期的设计目标，为机器人轨迹规划和控制的研究提供了可靠的依据。

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基于STM32的双角度传感器工业机器人测量系统的设计与实现

张昌尧, 吴清锋, 蒋建辉, 王海霞, 王清忠

机床与液压. 2019, 47(11): 24-28. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2019.11.005

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随着传感器技术的不断发展，越来越多智能传感器应用到工业机器人的检测领域。针对当前测量方法存在成本高、精度低、操作复杂、可能断光而无法实现连续测量等问题，首先提出应用角度传感器测量系统检测工业机器人性能的方法。搭建基于STM32的双角度传感器模型，研究了系统的工作原理和实验方法，分析了测量数据的误差特性。引用了最小二乘法的思想，分析标定的残差特性；采用了迭代逼近特征阈值的方法，提高测量系统的精度和可靠性，精度评价为0.15 mm；经过多次迭代减小了积分累积的漂移误差，提高了测量系统的稳定性。实验结果表明：该测量系统实用、成本低、稳定可靠、精度高，为工业机器人的性能检测提供了一种新的方法。

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基于MATLAB的采摘机器人运动特性分析与仿真研究

程堂灿, 张凤生, 王浩

机床与液压. 2019, 47(11): 29-34. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2019.11.006

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以RB03型六自由度机器人为研究对象，将其应用于农业果蔬的自动化采摘领域。利用D-H法建立关节坐标系统，确定连杆参数，推导出运动学方程，并求解运动学正解和逆解。在MATLAB软件的Robotics Toolbox平台下，进行运动学建模与仿真，验证了求解过程的正确性，运用蒙特卡洛法生成该机器人在关节允许范围内的工作空间云图，分析其在空间运动的极限位置。仿真结果表明：该机器人结构设计合理，满足工作要求，并为后续的运动控制和路径规划提供了依据。

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基于机器视觉的随动式塑胶管喷码机设计

于复生, 祝凯旋, 张华强

机床与液压. 2019, 47(11): 35-38. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2019.11.007

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设计了基于机器视觉的随动式塑胶管喷码机。该喷码机由底部组件、前部组件、中间喷码组件和后部组件组成，采用Intel Atom D525作为工控机控制器，采用MCS-51作为下位机控制器，采用CCD相机作为装置的图像采集器，采用两个四线减速步进电机作为装置的执行器。通过CCD相机对塑胶管位置信息的采集，经过工控机和下位机的信息处理，控制中间喷码组件随塑胶管位置转动，实现对塑胶管随动精确喷码，满足工业需求。

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基于改进D*Lite遗传算法路径规划研究

李俊, 舒志兵

机床与液压. 2019, 47(11): 39-42. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2019.11.008

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针对遗传算法在移动机器人路径规划中易产生早熟现象和收敛速度慢的问题，提出了改进的D*Lite遗传算法。该算法将D*Lite算法和遗传算法相结合，通过引入碰撞系数和可视检测技术以提高路径安全性，寻找最短路径。在遗传算法设计中加入动态调整交叉与变异概率，以解决算法在路径规划中因陷入局部最优值而不能到达目标点的问题。最后，通过实验仿真可知：与蚁群算法和免疫遗传算法相比，改进的D*Lite遗传算法执行效率高，可以快速规划出全局最优路径。

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双自由度轮脚快速转换机器人系统设计

马亚琦, 耿宾涛

机床与液压. 2019, 47(11): 43-47. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2019.11.009

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针对轮腿或轮脚机器人进行轮与脚的转换时，必须在静止状态下完成，而不能在运动的同时实现转换。开发出由4个主驱动轴组成的双自由度轮脚复合机构的机器人，采用中枢模式产生器（CPG）的仿生控制架构，借助多种传感器信息生成适合于当前环境下运动的轨迹信号，使机器人能在未知的地形下进行流畅的步态、速度转换。通过测试表明，轮脚机器人通过改变控制参数K_p实现了运动中轮脚的平滑转换，轮模式和脚模式的最大速度分别为1.68 m/s和0.56 m/s，最大越障高度为15 cm，能为自动识别路径的越障机器人设计提供参考。

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康复锻炼用肌电控制机械手开发

韩书娜, 刘昆磊, 吕杰

机床与液压. 2019, 47(11): 48-52. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2019.11.010

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针对传统的刚体康复训练设备，无法适应不同患者的特定训练需求，以及无法整合功能性肌电刺激的辅助治疗功能等问题，开发出能够实现主动与被动训练的可变刚性自动化康复机械手系统。通过建立全新的适应性弹性耦合驱动器模型，并与采用非线性回归数学模型与支持向量回归分析设计的肌电信号力矩估测器进行整合，以数字信号处理器NI-sbRIO9642为控制核心，从而实现阻抗运动、等长运动、等张运动等外骨骼支持康复训练运动。实验表明：该机械手实现了不同需求的患者训练时的多种训练模式自动化，并具有舒适、安全的特点。

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油管径向抗压承载力学特性及试验研究

刘冬, 邹龙庆, 高光甫, 王红艳

机床与液压. 2019, 47(11): 53-56. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2019.11.011

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为了研究J55油管径向的抗压承载能力以及施加载荷与截面变形之间的关系，基于轴对称压溃塑性铰模型的基础上，分别给出了接触、弹性小变形、塑性大变形3个阶段径向载荷的理论表达式。对3种规格油管进行了准静态的径向压缩试验，通过观察分析了结构的主要变形失效模式，分析显示对于常规不加厚油管理论与试验吻合较好，在发生相同变形时理论载荷值略小于试验数值。通过不同规格试件试验结果的对比研究表明，径向载荷随管的长度、壁厚、加载速度的增加而增大，总的径向塑性变形能力减弱，在左右两端外侧较早出现断裂而发生强度失效。

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一种新型无游梁抽油机的设计与分析

曹忠亮, 郭登科, 徐志宇, 郭建华

机床与液压. 2019, 47(11): 57-60,6. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2019.11.012

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鉴于传统游梁式抽油机在结构和工作原理上有诸多限制，提出了一种新型无游梁式抽油机的创新设计方案。根据经典力学平衡原理，采用变力矩配重机构来完成对减速器输出扭矩辅助做功，并结合具有良好弯曲性能的扁钢丝绳作为抽油机牵拉绳索，利用桁架结构保证抽油机长期稳定运转，由带传动和齿轮减速器完成对电机的第一级和第二级的减速工作，用空间来换取效率，以降低电机的平均功率，从而实现节能减排的目的。

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高速主轴在线动平衡控制策略与实验研究

王展, 涂伟, 李洁, 刘明贺, 朱峰龙, 张珂

机床与液压. 2019, 47(11): 61-66. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2019.11.013

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针对高速主轴机械式电机驱动平衡装置存在错调、平衡时间长等对主轴旋转精度造成的破坏问题，采用影响系数法无线控制在线动平衡作为试验调控手段，并提出解决方法。搭建实验平台，利用平衡装置在手动平衡的条件下多次实验，针对质量块移动方式总结出质量块移动策略，并对该移动策略进行仿真和实验验证，通过实验效果选出最佳移动方案。结果表明：该移动策略设计合理，可准确调整质量块，平衡时间短，达到预期效果；利用影响系数法对主轴在线动平衡，振幅降低明显，平衡精度、效率提高，为高速机械主轴在线动平衡调控提供依据。

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声波钻机液压振动头的液压系统设计及仿真分析

樊姗, 陈泽平

机床与液压. 2019, 47(11): 67-70,102. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2019.11.014

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液压振动头是声波钻机的核心部件，其液压系统性能的优劣直接影响着声波钻进技术。对液压振动头进行了结构设计及液压系统设计，并建立了液压系统AMESim模型，通过仿真分析寻找液压振动头的振动频率对液压系统性能的影响。仿真结果表明：液压振动头的振动频率f越大，振幅H越小，振动活塞的位移响应近似于正弦曲线，振动活塞的速度、加速度随之增加，振动活塞的激振力F显著增加。

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低地板轻轨车防折弯液压系统减振阻尼特性研究

丁问司, 田宇强, 熊艳伦

机床与液压. 2019, 47(11): 71-74. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2019.11.015

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以低地板轻轨车防折弯液压系统为研究对象，针对系统的横向减振功能，在建立相应数学模型基础上分析了组合阻尼形成原理，并利用AMESim系统对阻尼特性进行了仿真计算。进一步分析了缓冲阀门组设计参数变化对系统阻尼特性的影响。研究表明：缓冲阀门组中的节流阀与限压阀组合形成了具有多拐点特征的多段抛物线组合的防折弯液压系统阻尼特性。限压阀的开启压力决定着系统阻尼力峰值，节流阀孔径决定着与阻尼力峰值所对应的转向活塞最小临界速度。研究为防折弯系统的设计和优化提供了参考。

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一种新型多路阀斗杆流量完全再生特性研究

李云栋, 郭勇, 肖勇前

机床与液压. 2019, 47(11): 75-79. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2019.11.016

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为了解决普通液压挖掘机斗杆回路能源利用率低的问题，研制了一种新型斗杆完全再生回路。此种斗杆再生回路解决了工程中斗杆回路不能完全再生的情况。利用AMESim仿真软件对斗杆联的再生回路进行建模仿真，并对斗杆的完全再生特性进行研究。同时利用多路阀试验台对斗杆再生进行测试以验证仿真的正确性，并为技术的改进提供相应的技术参数。

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加工中心刀库旋转分度机构的设计与研究

张俊, 孙树礼, 吴央芳

机床与液压. 2019, 47(11): 80-84. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2019.11.017

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为了实现加工中心圆盘式刀库在分度过程中运动平稳、定位精确、承载能力大的功能特点，利用空间包络曲面的共轭原理建立了圆盘式刀库驱动用圆柱分度凸轮机构的数学模型并分析获取了圆柱分度凸轮的工作轮廓数据，使用NX三维软件对圆柱分度凸轮进行参数化建模。基于NX仿真模块建立机构的虚拟样机，进行机构动态仿真分析并输出相关特性曲线。仿真结果表明：圆柱分度凸轮机构设计方法正确，对机构的进一步优化设计以及制造具有参考价值。

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热因素对机床空间误差的影响分析

赵殿章, 黄浩, 陈国华, 向华, 张少博

机床与液压. 2019, 47(11): 85-91. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2019.11.018

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随着数控机床制造业的快速发展，热因素对数控加工精度的影响也越来越大。以华中8型数控系统的XHK715三轴立式加工中心为主要研究对象，通过对不同温度条件下机床各项误差的测量，分析了热因素对机床误差的影响，建立了热因素与误差影响的数学模型，推算出了热误差曲线拟合方程，得出热因素对机床各项误差的影响关系，为机床热误差控制提供了指导。

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基于模拟退火耦合粒子群算法优化BP神经网络的机床主轴热误差补偿研究

吴金文, 王玉鹏, 周海波

机床与液压. 2019, 47(11): 92-95. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2019.11.019

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为了降低机床主轴运行产生的热误差，建立混合算法优化BP神经网络预测模型，通过实验验证预测精度。分析模拟退火算法和粒子群算法的不足，采用模拟退火算法耦合粒子群算法，给出混合算法寻优步骤。引用BP神经网络结构，构造机床主轴热误差预测模型，采用混合算法优化BP神经网络预测模型。采用实验验证主轴热误差预测精度，并与优化前进行比较和分析。结果显示：采用混合算法优化后的BP神经网络预测模型，其Y轴方向产生的最大误差值从7.3μm降低到2.3 μm；而Z轴方向产生的最大误差值从7.5 μm降低到2.6 μm。同时，机床主轴整体误差波动幅度较小。采用混合算法优化BP神经网络预测模型，用于机床主轴热误差在线补偿，提高了加工精度。

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新式旋转阀芯液压阀低压工作条件下转动力矩

常学森, 吴海明, 姚瑶, 吴海燕

机床与液压. 2019, 47(11): 96-102. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2019.11.020

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介绍一种新式旋转阀芯液压阀的结构和工作原理，并对阀芯低压工作条件下受力在理论上进行分析。应用ANSYS软件对阀芯进行CFD分析，获得了低压工作条件下内部流场的特征，在理论上计算了阀芯工作力矩。通过实验研究获得了低压工作条件下阀芯在不同开口度和压力下的工作力矩，验证了CFD分析结果。转动力矩分析结果说明该型旋转阀芯液压阀低压工作条件下结构简单、稳定，转动力矩较小，控制灵活，选择合适的电机及控制方法可以对阀口开度实现灵活控制，满足液压系统实际需要。

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基于有源液压测试的电液换向阀泄漏预测理论与应用研究

赵红美, 杨成刚, 唐杰, 董玟, 赵士明

机床与液压. 2019, 47(11): 103-107. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2019.11.021

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针对飞机起落架液压系统电液换向阀内泄漏无法实施检测的问题，提出了飞机起落架电液换向阀内泄漏故障预测方法。根据飞机起落架由于电液换向阀内泄漏产生的各种故障，进行了电液换向阀内泄漏机制的研究。利用有源液压测试技术，建立了有源液压测试电液换向阀内泄漏模型。通过实验验证了有源液压测试技术预测电液换向阀内泄漏的可行性，解决了飞机电液换向阀内泄漏无法预测的问题。

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实体膨胀管的膨胀力理论计算及试验分析

张艳军

机床与液压. 2019, 47(11): 108-111. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2019.11.022

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膨胀技术广泛应用于钻井和堵塞领域中，膨胀力是膨胀技术的重要技术参数，也是膨胀工具设计的依据。为了确定膨胀力的计算模型，结合膨胀管的实际受力情况作出基本假设，采用了弹性理论分析的方法对膨胀管进行力学分析，得到了膨胀管膨胀力理论计算模型。对膨胀半锥角为10°的膨胀锥体通过膨胀管后的膨胀力进行理论计算，结果表明：膨胀力的理论值与实测值较为一致，证明了膨胀力理论计算模型的正确性和合理性。膨胀力理论计算模型为膨胀工具的设计提供了依据。

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Fe基非晶态合金切削性实验研究

王敏

机床与液压. 2019, 47(11): 112-115. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2019.11.023

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通过与45钢对比，分析了Fe基非晶合金在不同切削速度和切削深度的交互作用对主切削力和切削合力的影响，结果表明：在相同切削参数下，Fe基非晶合金主切削力小于45钢，而切削合力却大于45钢，切削力都表现出随着切削速度的增加逐渐减少，以及随着切削深度的增加均匀增大的趋势。研究发现切削速度在80 m/min下产生的切屑晶化程度多达52.5%，认为Fe基非晶合金锯齿状切屑的形屑机制为局部突变性剪切，在切削速度为60 m/min时切屑的片状结构中会出现大量微孔洞，而切削速度达到80 m/min以上时，黏滞流变会增加，微孔洞数量减少。

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外圆电解磨削工艺参数研究

敖太平, 张恕远, 左施施, 冉林, 吴攀, 邓勇

机床与液压. 2019, 47(11): 116-118. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2019.11.024

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针对影响外圆电解磨削加工效率与精度的3个主要工艺参数[1]，工作电压、电解液的浓度、阴阳两极间的间隙进行了研究与分析。利用某工厂改造的外圆数控电解磨床，对伺服机构二级活塞杆外圆进行加工，并对工艺参数不断地复合、修正，最终获得较好的实验数据。根据分析实验数据，确定了该零件外圆电解磨加工的3个主要工艺参数的组合。加工实验表明：采用这些工艺参数组合提高了外圆加工的质量与精度。

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自动变速箱液压主油路控制系统稳定性设计

李晨, 孙光辉, 方伟荣

机床与液压. 2019, 47(11): 119-123,128. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2019.11.025

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某自动变速箱液压主油路调节回路是一个由压力闭环和流量闭环相嵌套的高阶复杂控制系统，实践中缺乏对于高阶复杂液压系统稳定性设计的有效手段，致使压力、流量震荡成为复杂液压系统常见的故障。提出了基于系统主稳定裕度、主固有频率的优化设计、分析法，可有效解决高阶复杂系统稳定性设计的问题。通过建模分析计算了系统的主稳定裕度和主固有频率，将其作为设计目标，借助DOE工具对关乎系统稳定性的结构参数进行了正向设计，确保系统即具备动态响应快速性，又具备可靠的稳定性。最终通过实验验证了系统模型的准确性及所提出的稳定性设计方法的正确性。

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工艺参数对电火花电解复合加工过程的影响规律

孙永兴, 曲馨, 王引真, 冯涛, 焦震

机床与液压. 2019, 47(11): 124-128. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2019.11.026

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采用电火花电解（EDM/ECM）复合加工方法进行割缝加工时，加工效率和割缝宽度作为评价复合加工割缝的两个重要指标，但在实际加工过程中往往难以同时达到要求。使用自行研制的水包油工作液，利用单因素法探究电火花电解复合加工时工艺参数（电流、脉冲宽度、脉冲间隙、电极盘转速）对复合加工效果的影响规律，并通过正交实验分析不同工艺参数对电火花电解复合加工的影响程度，确定最佳工艺参数组合。最终通过正交试验，综合考虑加工效率及缝宽这两个评价指标选择缝宽最优1（A₁B₁C₃D₁），即确定工艺参数组合电流40 A，脉冲间隙10 μs，电极盘转速400 r/min，脉冲宽度44 μs为水包油工作液复合加工的最优参数。

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液压系统油液在线监测电容传感器的优化设计

刘凯

机床与液压. 2019, 47(11): 129-132,199. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2019.11.027

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设计了圆弧型极板油液监测电容传感器的结构，应用电磁场理论对传感器的电容值及检测场的灵敏度进行了计算和分析；应用ANSYS有限元分析软件，对传感器内部的电势分布和场强分布进行了仿真，得到与计算结果相一致的传感器特性，即传感器检测场内部灵敏度分布不均，在靠近极板边缘处灵敏度高，在中心处灵敏度低。应用正交实验法，对此结构传感器的主要参数进行了优化，得到了一组最优的结构参数，同时提出了传感器两对极板相错90°的极板优化排列方案。

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铣车复合加工解决方案

雷群, 高强, 田立辉

机床与液压. 2019, 47(11): 133-137. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2019.11.028

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随着全球对创新的愈发重视，新技术的快速发展，产品的结构越来越复杂，产品零件的精度要求也越来越高，对加工母机机床提出更多高效、高精的要求。复合机床因一次装夹多工序加工的特性，在大批量生产、复杂结构、高精度等场合成为一个很有优势的选项，成为越来越多企业的选择。针对这种发展趋势，推出了一种先进的铣车复合加工解决方案。这种铣车复合解决方案能够实现一次装夹实现复杂的零件多工序的加工，达到提升效率和加工精度，且对加工产品的表面粗糙度也能达到很好的效果。

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基于AMESim-Simulink的拨叉式液压舵机系统仿真研究

马来好, 陈海泉, 乔卫亮, 王生海

机床与液压. 2019, 47(11): 138-141. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2019.11.029

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针对拨叉式液压舵机系统，运用AMESim软件建立舵机液压系统模型和Simulink软件建立舵机转舵扭矩模型，联合二者对转舵力矩和液压缸压差进行了仿真分析，结果表明：转舵力矩和液压缸压差随着舵角的增加而增加，转舵力矩在大舵角区时受航速和吃水影响较大，液压缸压差在小舵角区受到航速和吃水的影响较小。

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三相永磁同步电机拖动的液压系统性能仿真研究

吴振松, 蔡向朝, 谷立臣, 李祥阳, 赵松

机床与液压. 2019, 47(11): 142-146,79. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2019.11.030

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由电机拖动的液压系统具有可靠性好、调速方便、效率高等优点，而三相永磁同步电机拖动的液压系统较异步电机拖动的液压系统在效率及调速精度方面更优越，在建立由三相永磁同步电机拖动的液压系统数学模型的基础上，考虑了液压系统中常见的油液黏温黏压特性、有效体积弹性模量和非线性摩擦力等3种非线性因素，使用Matlab/Simulnk软件分析了系统参量变化时系统的性能改变情况。通过仿真实验，验证了模型的正确性和有效性，为开展永磁同步电机拖动的液压系统性能研究提供了参考。

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基于ABAQUS多频率超声变幅杆稳态及谐响应分析

陈广鹏, 江京亮, 赵官传, 刘新福, 王德祥, 孙传东

机床与液压. 2019, 47(11): 147-150. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2019.11.031

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超声加工技术已经涉及到了多个领域，超声变幅杆是超声加工处理设备中超声振动系统的重要组成部分之一。为了对多频率超声变幅杆进行对比分析，以圆锥形变幅杆为例，选取25、30、35 kHz振动频率的变幅杆，运用ABAQUS大型非线性有限元仿真软件，对多频率变幅杆进行稳态及谐响应分析研究。对多频率变幅杆进行稳态对比分析，在圆锥形变幅杆添加力载荷，对比分析不同频率变幅杆的位移及应力变化曲线，得出多频率变幅杆在稳态分析及谐响应过程中的变化规律。

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多物理场作用下磁场辅助微细磨料水射流流场数值模拟

杨欢, 侯荣国, 吕哲, 王涛

机床与液压. 2019, 47(11): 151-154,107. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2019.11.032

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为了解决磨料水射流加工过程中射流分散以及磨料分布随机的问题，采用在聚焦管处加入辅助磁场的方法。利用COMSOL Multiphysics软件数值模拟磁场辅助磨料水射流喷嘴内外在多物理场作用下流场分布规律，采用湍流、粒子追踪、磁场三模块分析磁性磨料在磁场、重力场、流场等多物理场作用下的运动状况，仿真结果表明：施加辅助磁场后，射流的发散性减弱，准直性增强，在磁场、重力场和流场的耦合作用下，微细磨料被约束在射流轴线附近，实现了磨料的聚集效应。模拟结果表明，辅助磁场有助于提高磨料水射流加工效率和加工表面质量。

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基于Fluent的圆管层流仿真研究

袁晓明, 朱轩, 侯振兴, 王储, 罗成

机床与液压. 2019, 47(11): 155-158,187. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2019.11.033

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圆管流动属于工程流体力学的经典问题，拟从沿程阻力系数、起始段长度经验系数和速度入口边界条件3个方面对其进行综合讨论。基于有限体积法模拟不同雷诺数条件下的圆管层流内部流场，探讨仿真和理论两种方法确定的沿程阻力系数误差；修正层流起始长度计算公式；讨论平均速度和抛物线速度入口两种边界条件对圆管层流流场分布的影响。

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基于可补偿误差项的机床几何误差建模与补偿技术

何春燕, 李为民

机床与液压. 2019, 47(11): 159-162,167. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2019.11.034

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提出一种可分离数控机床刀具与工件之间可补偿与不可补偿几何误差源的方法；依据可补偿误差项建立误差补偿模型；采用激光干涉仪+直角镜的垂直度直接辨识方法检测出几何误差，导出补偿量计算式，选用西门子840DNC的几何误差补偿模块进行补偿实验，其中8项指标补偿后的几何误差减小比例在16.5%~92%，补偿效果显著。实践证明本文作者所提出的机床可补偿几何误差的建模与补偿方法是有效和可行的，其补偿方法同样可以用于不同类型的机床。

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基于ANFIS-PID的四旋翼姿态控制系统设计与仿真

朱超, 张红欣, 陈磊

机床与液压. 2019, 47(11): 163-167. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2019.11.035

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四旋翼飞行器在飞行控制系统非常复杂，在飞行中极容易受到外界因素的影响而改变飞行姿态，为保证飞行器的姿态能实现自适应平衡，系统结合飞行器时变动力学模型，设计了一种自适应神经模糊推理系统（Adaptive Neuro FuzzyInference System，ANFIS）的PID控制方法，该方法具有自动检测、处理、执行的能力，同时能够有效地降低飞行中出现的卡顿、震荡等现象。通过采集数据在Matlab/Simulink中仿真，同时人为增加一些常见的干扰因素，观察各控制通道的参数变化曲线对自适应控制系统对飞行姿态做出实时有效地调整，确保飞行器在飞行姿态控制中能够很好地保持稳定性和鲁棒性。

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风力机叶片结构设计与数值模拟

贾双林, 王紫阳, 屈衍聪, 刘坤, 周修宇, 高兴华

机床与液压. 2019, 47(11): 168-172. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2019.11.036

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采用CFD技术对NACA0018型、NACA63A010型、NACA4412型、NACA23012型4种代表性翼型进行仿真分析，得出其单叶片翼型的压力场、速度场、升力系数和阻力系数变化情况，并对仿真过程中得到的曲线进行分析，得到4种翼型在不同风速工况下的气动特性因数。采用4种翼型中气动性能最优的NACA0018翼型，作为风力机叶片的截面翼型，借助MATLAB和SolidWorks软件完成风力机叶片结构建模。

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异种金属摩擦焊工艺温度场数值模拟研究

陈帮军, 张保丰

机床与液压. 2019, 47(11): 173-176,137. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2019.11.037

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基于摩擦焊接过程中热-力学现象，建立摩擦焊接过程中热力耦合模型，对陶瓷/金属焊接过程中温度分布进行数值模拟。所提出的模型能够预测金属陶瓷摩擦焊接过程中随时间增量的温度分布情况；焊接界面区域产生的摩擦热消耗中间层铝，并在氧化铝和低碳钢之间建立焊接层。由于氧化铝和低碳钢具有不同的温度属性，在界面处会产生更多的热应力。数值模拟用来预测氧化铝/低碳钢接口处残余应力的变化情况，进而避免异种金属摩擦焊接过程中不完全联锁、接头强度差的现象。

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基于ANSYS Workbench的百米重轨冷却过程温度场有限元分析

郭喜平, 崔立刚

机床与液压. 2019, 47(11): 177-180,111. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2019.11.038

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基于传热学及有限元理论，采用SolidWorks三维建模软件，建立60 kg/m、U75V重轨三维瞬态非线性有限元模型。采用ANSYS Workbench对重轨轧制后自然空冷过程中的温度场进行有限元数值模拟。结果表明：重轨在冷却过程中及终冷时刻，轨头的温度始终最高，轨腰、轨底依次降低，两端部分其温度较中部温度低。重轨在冷却过程中及终冷时刻，其横截面上的温度均不相同，其主要是受重轨的固态相变与重轨异型截面的影响。

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磁流变阻尼器参数化力学模型的修正改进型研究进展

李刚, 刘前结, 胡国良

机床与液压. 2019, 47(11): 181-187. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2019.11.039

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磁流变阻尼器（MRD）是一种广泛应用于半主动振动控制系统中的智能装置，其力学模型的准确建立是系统设计的关键任务之一。对目前已有的各种MRD参数模型的修正改进型进行了详细综述，分析了各种参数模型建模方式的特点，可参照不同的设计与控制需求以采用所需的建模方案，从而发挥各自的优势，并讨论了MRD建模研究中还有待解决的问题。认为还需要对磁流变液的微观机制和行为描述做更为深入细致的研究，同时也应进一步深入研究具有智能特性的MRD非参数模型在半主动控制系统中的具体应用。

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复杂特征下数控机床状态整体监控应用研究

陈学振, 宋智勇, 李颖, 王丰, 李连玉

机床与液压. 2019, 47(11): 188-193. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2019.11.040

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传统的基于数控机床关键部件的故障预警研究具有一定的工程应用局限性，如传感器寿命问题、测试步骤繁琐问题等。通过对关键部件的故障频率进行深入研究，并考虑特殊结构情况下的信号减震及关键部件之间相互影响，提出了Daubechies滤波和Fourier频谱相结合的信号分析策略，改变了原有的传感器安装到具体部件的方式，提出了宏观的整体测试方法。最后，通过数控机床整体测试和单点测试对比研究，验证了基于特征频率的机床整体测试研究方法的正确性。

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齿轮箱运行状态综合诊断平台设计与开发

朱毅, 李东波, 童一飞, 吴绍锋

机床与液压. 2019, 47(11): 194-199. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2019.11.041

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基于齿轮箱广泛应用于机械设备的现状，满足企业对于其运行状态评估的现实需求，研究设计了针对齿轮箱监测和诊断的平台系统，以温度、振动等多源指标实时监控齿轮箱运行状况，并基于专家系统对异常数据进行诊断与反馈。以J2EE平台和SSH三层架构进行系统开发，通过底层调用MySQL、界面层运用ECharts对数据进行操作；以Jess引擎作为核心推理模块，建立基于孤立森林与模糊推理的专家系统。该系统可实时地显示齿轮箱运行数据，并完成对异常数据的诊断反馈，能够有效地应用于实际工业领域。

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基于小波包样本熵及GA-BP网络的旋转机械故障识别

石启正, 童荣彬, 张志伟, 王新蕾

机床与液压. 2019, 47(11): 200-203. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2019.11.042

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针对旋转机械故障信号具有非线性、非平稳性特点，提出一种基于小波包样本熵及GA-BP网络的故障识别方法。首先对故障信号进行小波包分解，计算重构节点信号能量较大的前4个子频带振动信号的样本熵作为特征向量；然后将特征向量输入GA-BP网络模型进行故障类型识别，并且与传统BP网络作对比。实验结果表明：转子实验台不同故障信号的小波包样本熵不同，该方法对转子故障区别度更有效果，故障识别率明显提高。

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刊出日期：2019-10-10

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