机床与液压

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张振华, 聂松林, 张泽安, 杨凯强, 曹秀荣

机床与液压. 2019, 47(7): 1-5. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2019.07.001

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不锈钢和PEEK聚合物是海水液压元件关键摩擦副常用的配对材料，不锈钢材质对不锈钢/PEEK聚合物对偶副的摩擦学性能具有重要影响。在海水环境中对AISI 316L、AISI 630以及S32750三种不锈钢进行摩擦磨损试验，对比分析了上述3种不锈钢与同种PEEK聚合物对磨时的摩擦因数和磨损率，观察试样表面磨损形貌并对磨损轮廓进行3D测量，探讨了海水环境中3种不锈钢与PEEK聚合物对磨时的摩擦磨损机制。结果表明：在海水环境中3种不锈钢的平均摩擦因数相差不大；与AISI 316L相比，S32750与AISI 630的耐磨损性较好，AISI 630的磨损率受载荷影响较小；S32750与AISI 316L的硬度与其耐磨性呈正相关性，而AISI 630中过高的碳含量会削弱其耐蚀性，进而影响它在海水中的摩擦磨损性能。文中研究为海水液压元件关键摩擦副中钢质材料的选择提供参考。

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供油量对浮环轴承静动态润滑特性影响

彭立强, 郑惠萍, 师占群

机床与液压. 2019, 47(7): 6-9. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2019.07.002

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针对浮环轴承贫油润滑问题，基于雷诺方程，建立浮环轴承贫油润滑模型，以润滑油入口供油量为可变参数，通过有限差分法求解数学模型，分析了供油量对浮环轴承内外油膜力静态润滑特性影响，计算结果表明：供油量明显影响润滑油油膜力的起始角和轴承环速比，摩擦功耗随浮环轴承供油量的减小而增大。

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基于ADINA的摆动液压马达设计与位置控制试验研究

刘成强, 杜博然

机床与液压. 2019, 47(7): 10-13. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2019.07.003

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摆动液压马达功率密度比大、动态响应快，在伺服仿真转台等领域有着广泛的应用。为驱动负载进行100°范围内的摆动运动，基于ADINA有限元分析软件对摆动液压马达进行了分析，搭建了试验台，进行了摆动角度的位置控制试验研究。实验表明：在该试验测试系统中，摆动液压马达的最大速度90°/s，最小速度约0.02°/s。基于该试验台，可以继续进行摆动液压马达密封性能和控制策略方面的深入研究。

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考虑中间轴刚度的二级直齿轮系统动态特性分析

王胜男, 周建星, 陈锐博, 阿达依·谢尔亚孜旦

机床与液压. 2019, 47(7): 14-20. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2019.07.004

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两级间所连接的中间轴的刚度是影响行星轮传动系统工作状态的重要因素。以某试验台二级直齿轮传动系统为研究对象，运用牛顿动力学理论建立二级齿轮传动平移-扭转动力学模型，讨论中间轴连接刚度的改变对系统动态特性的影响。结果表明：中间轴连接刚度的改变对中间轴所连接的相邻两轮齿的动载荷影响较为明显，随着中间轴连接刚度的增大，该轮齿的支撑动载荷在逐渐减小；同时，对各频率成分以及其倍频的影响较为明显，随着连接刚度的增大，各频率成分及其倍频成分的能量呈现线性减小、再平稳的变化趋势。中间轴连接刚度的改变使系统的固有频率及其振型产生了模态跃迁的情况。

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永磁同步电主轴的电磁噪声分析

于慎波, 郭凯, 赵海宁

机床与液压. 2019, 47(7): 21-24. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2019.07.005

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为了提高永磁同步电主轴的加工精度、减小振动、降低其电磁噪声，考虑谐波磁动势的影响，推导永磁同步电主轴气隙磁密的解析表达式，提高了永磁同步电主轴径向磁密的计算精度。采用解析法计算径向磁密及其谐波，利用有限元法求解径向电磁力。建立该永磁同步电主轴的三维模型并进行模态分析以及谐响应分析，实测了电主轴的振动加速度。将模型电磁力频率以及模态分析结果与实测振动加速度频谱进行对照，结果表明径向电磁力是引起振动的主要原因，共振是产生噪声的主要因素。通过对永磁体结构的优化，减小了永磁同步电主轴的径向电磁力。通过噪声仿真分析，验证了电主轴结构优化后噪声的降低。

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超高压水力破拆混凝土参数分析

彭见辉, 邓三鹏, 殷素峰, 赵天婵

机床与液压. 2019, 47(7): 25-28. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2019.07.006

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超高压水力破拆混凝土方式与传统机械破拆方式相比具有突出优势。以伯努利方程为理论基础对超高压水力破拆混凝土过程进行分析，建立混凝土表面水力与泵压参数间的关系，并在实验的基础上探究超高压水力破拆的各项参数与破拆效果间的关系，对超高压水力破拆混凝土的分析与应用具有一定的参考意义。

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绞车型升沉补偿模拟系统的压力脉动分析及实验

何军, 邹大鹏, 肖体兵, 郭子豪, 吴百海

机床与液压. 2019, 47(7): 29-34. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2019.07.007

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为了研究脉动对绞车型升沉补偿系统的平稳性影响，在搭建升沉补偿模拟实验台液压系统的基础上，理论分析影响柱塞泵控液压系统的流量脉动和压力脉动的因素，通过实验测试直驱柱塞泵控马达液压系统压力脉动的规律与计算机仿真柱塞泵控液压系统所得的压力的脉动规律基本一致。并开展实验，验证高压腔体积和泵转速对直驱容积泵控马达液压系统压力脉动的影响与理论、仿真是一致的。

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空气喷射辅助少量润滑对航空铝合金7050-T7451铣削力的影响

仲为武

机床与液压. 2019, 47(7): 35-38. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2019.07.008

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为了提高少量润滑的冷却润滑效果，提出了空气喷射辅助少量润滑的方法，并利用建立的空气喷射辅助少量润滑系统对航空铝合金7050-T7451进行铣削实验。通过采集切削力信号对干切削、不同切削液流量的空气喷射辅助少量润滑切削和湿式切削进行比较研究。结果表明：干切削条件下的切削力大于空气喷射辅助少量润滑的切削力，且随着切削液流量的增大，气液两相冷却润滑介质的润滑能力增强，导致切削力呈减小趋势；空气喷射辅助少量润滑与湿式冷却润滑两种条件下的切削力相比，总体来说前者小于后者，这一现象表明空气喷射辅助少量润滑的润滑效果优于湿式冷却润滑，但切削液的使用量仅为后者的3%。

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基于声信号处理的窨井盖盗毁检测方法

龚中良, 梁力, 杨张鹏, 游江辉, 蔡宇, 刘寒霜

机床与液压. 2019, 47(7): 39-43,28. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2019.07.009

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为遏制偷盗和毁坏窨井盖行为，提出一种利用声信号对窨井盖偷盗和毁坏进行检测的方法。因不同声信号的能量基于频率的分布存在差异，将窨井盖产生的振动声信号进行FFT变换，将变换后的频谱转化为能量谱，利用统计方法确定窨井盖振动声信号能量在频率上的特征分布区间和分布阈值，计算其他干扰声信号的20个最大能量点在该特征区间的概率分布数并与阈值对比，判断窨井盖的振动声是否是遭受盗毁时敲击引起的。实验结果显示：窨井盖敲击声的能量分布与其他声信号具有明显不同，其能量分布的特征频率为48~504 Hz，分布阈值为85%。该方法能够有效识别盗毁窨井盖声音，且在一定信噪比环境下具有较强鲁棒性。

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基于切削速度和高压润滑的钛合金切削磨损研究

高永祥, 尹显明

机床与液压. 2019, 47(7): 44-48. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2019.07.010

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介绍了在传统切削和高压喷射辅助切削方式下WC/Co硬质合金刀具对钛合金Ti17的加工，并进行了对比分析。在不同的切削速度和喷射压力下，研究了刀具的磨损演化以及切削力和轴向力的变化，并进行了相应讨论。在切削速度为50~100 m/min和喷射压力为5~25 MPa之间进行试验，确定了最佳润滑喷射压力和切削速度。当喷射压力为10 MPa时，最佳切削速度v_c为81.40 m/min，与常规润滑方式相比，刀具寿命提高约9倍，效率可提高约30%。

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空气射流喷嘴结构优化与破拱试验研究

方奕格, 谢文华, 刘亚俊, 贺磊

机床与液压. 2019, 47(7): 49-53,34. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2019.07.011

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为快速有效冲击破坏料仓出口上方形成的料拱，设计出一种能形成高速空气射流的收缩-扩张喷嘴。为探究喷嘴结构参数对空气射流速度的影响，采用正交试验与CFD数值模拟相结合的方法，优选出收缩段锥度60°、喉部直径2 mm、入口直径12 mm的喷嘴，并对其进行射流速度测试，测试结果与数值模拟结果的平均相对误差为4.8%。最后通过实验验证了空气射流冲击流化结拱粉体的有效性和快速性，并利用Fluent分析了射流冲击渗透粉体的区域，模拟结果与实验结果一致，揭示了空气射流与粉体颗粒相互作用的过程机制，为料仓破拱时合理布置射流喷嘴提供理论指导。

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进给量对超声振动钻削力的影响研究

史尧臣, 宗姝, 李占国, 于雪莲

机床与液压. 2019, 47(7): 54-56,61. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2019.07.012

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在振动钻削加工原理的基础上建立了振动钻削过程中平均钻削力的数学模型，在超声轴向振动钻削试验装置上进行了0Cr17Ni4Cu4Nb不锈钢的普通钻削和振动钻削的钻削力测量试验，通过试验分析了进给量对钻削力和钻头磨损的影响规律。试验结果表明，振动钻削过程中的钻削力明显减小，钻削力曲线更加平缓；振动钻削过程中，随着钻头进给量的增大钻削力逐渐增大，钻头磨损加剧。

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PCBN刀具高速铣削TC4钛合金切削性能与工艺参数优化研究

王沁军, 孙杰

机床与液压. 2019, 47(7): 57-61. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2019.07.013

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针对钛合金TC4（Ti-6Al-4V）的加工特性，采用PCBN刀具，基于单因素试验，研究高速铣削条件下工艺参数对切削力、切削振动等的影响规律，提出综合考虑切削力、切削振动、表面粗糙度的工艺参数优选方法。研究表明：切削力和切削振动随切削速度v和每齿进给量f_z的增大呈现一定的波动，随径向切深a_e和轴向切深a_p的增大而增大，切削振动受切削力影响较为显著。考虑切削性能，以材料切除率为优化目标，以切削力、切削振动和表面粗糙度等为约束条件，建立工艺参数优选模型，可得到不同约束条件下工艺参数的优选组合。

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光电精测仪分层自动调平装置的研究与应用

王磊, 卢聪慧, 张新棋, 王德志, 郭红芳

机床与液压. 2019, 47(7): 62-66. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2019.07.014

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根据高精度测量需求，研制了分层调整式自动调平装置。自动调平装置包括上下设置的两层角度调整机构，每层角度调整机构均包括1台伺服电机，电子水平仪测量两层角度调整机构对应方向上的水平度偏移量，并将测得值反馈到电脑终端，电脑终端与上下两台伺服电机连接，通过反馈的值驱动伺服电机转动。实验测定其调平精度为1″，整个光电设备调平时间约为120 s。实验结果表明：与以往的调平系统相比，该系统缩短了光电设备开展工作的准备时间，提高了调平精度。

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一种基于机器视觉的滴灌带孔位在线检测方法

潘俊朋, 董洁

机床与液压. 2019, 47(7): 67-71. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2019.07.015

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在内镶迷宫滴头滴灌带生产过程中，为了实现滴孔加工位置的检测和反馈控制，将机器视觉用于滴孔位置检测，提出了一种从图像泛白区域ROI多次深度提取ROI的优化识别算法。首先，通过去背景初步提取ROI，进而通过全局固定阈值分割、膨胀、闭运算和区域生长算法的合理运用，对处于光照泛白区域的滴灌带图片进行ROI提取，然后采用基于直方图的全局阈值分割算法进行边缘强化，通过Hough圆变换进一步提取滴孔位置，并通过Hough线变换以及附加约束条件提取迷宫滴头前沿位置，最后计算得到滴孔到迷宫滴头前沿的相对距离。实验结果表明，使用优化后的算法，滴孔的识别准确率达到了98%以上，滴孔到迷宫滴头前沿的距离测量误差由优化前的10%以上减小到了5%左右。

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基于ANSYS分析的液压动力卡盘力学性能的研究

齐强, 姜宝华, 邵瑞影

机床与液压. 2019, 47(7): 72-75. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2019.07.016

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目前，我国液压动力卡盘的研究相对落后，特别是力学性能研究的缺乏严重影响着卡盘夹紧力和传递精度的提升，这严重制约着我国数控机床的发展，因此对液压动力卡盘力学性能的研究迫在眉睫。提出基于ANSYS软件分析液压动力卡盘力学性能的方法，对楔心套、盘体、滑座及工件的接触方式进行定义，对螺栓连接进行模拟，对工作载荷下卡盘的应力和位移进行分析，为后续失效性等的分析奠定基础。另外，利用ANSYS软件对夹紧力进行分析，并与试验结果、理论计算进行比对，验证所提出的力学性能分析方法的正确性。

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液体静压导轨初始液阻比的最优设计分析

武鹏飞, 高峰, 李艳

机床与液压. 2019, 47(7): 76-79. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2019.07.017

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液体静压导轨刚度是衡量导轨性能的关键指标之一。以采用固定液阻的液体静压导轨为研究对象，通过理论推导得出液体静压导轨刚度s与油膜位移率ε（t）、初始液阻比λ₀的数学方程，研究发现随着初始液阻比λ₀的增加，导轨出现明显的刚度峰值s_max，该峰值随液阻比λ₀的增加而增大，且同时向曲线右侧偏移，但随着刚度峰值的增加s_max，导轨承载能力下降，系统溢流损失增大。提出了一种以导轨受载工况时的刚度需求，确定最优初始液阻比的方法，为液体静压导轨的综合性能的提升提供了依据。

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阀笼式调节阀套筒窗口形状设计与流量特性分析

张婷, 王洪成, 陈让让, 吴立群

机床与液压. 2019, 47(7): 80-84. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2019.07.018

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我国的阀笼式调节阀技术起步晚，传统的设计过程常常依赖经验公式，产品的实验结果与设计要求存在较大误差。因此，以阀笼式调节阀套筒为设计对象，基于阀笼式调节阀的孔板流量计原理，推导得到套筒横截面积的通用公式和4种流量特性（直线型流量特性、等百分比型流量特性、抛物线型流量特性和快开型流量特性）不同开度下套筒的横截面积，建立模型并用FLUENT软件进行仿真模拟，将调节阀在不同开度下相对流量的实验值与理想设计值进行对比。结果表明：此设计方法在调节阀开度为30%~80%时具有可靠性，不仅有效满足设计要求，而且该方法设计周期短、成本低、精度高。此外，通过推导的阀笼式调节阀套筒的通用面积公式，可改变套筒进口处和出口处的压力值和不同固有流量特性要求，得到符合特定要求的套筒，故具有一定的工程应用价值。

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基于DDA和最小二乘法插补的激光洗水加工技术设计与实现

崔林, 王士军, 郝树萌

机床与液压. 2019, 47(7): 85-88. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2019.07.019

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针对目前手工洗水加工技术中存在加工速度慢、环境污染严重等问题，研究数控技术与激光加工技术相结合的自动化激光洗水加工技术。设计一种基于数字积分法与最小二乘法的插补算法，可以保证较好精度的条件下，减少多余插补轨迹，提高插补运算速度，提高加工效率，减少电机的频繁启停，保证系统的稳定性和有效性。通过VB6.0编程软件开发了曲面图像图形的动态仿真系统，利用激光加工在牛仔服表面对图像图形进行了实例加工，解决了手工洗水技术污染环境的弊端，提高了加工效率，可实现批量生产。该激光洗水加工技术的实现为激光洗水的设计和加工提供了参考。

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基于X86平台的EtherCAT主站设计

蒋杰, 高军礼, 徐超蓝, 张小花

机床与液压. 2019, 47(7): 89-93. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2019.07.020

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工业以太网现场总线EtherCAT具有高速高效率、同步性能好等优点，被广泛应用于运动控制领域。基于X86平台提出一种EtherCAT主站的设计方案、设计流程与实现流程，并构建了由EtherCAT主站、伺服控制器和伺服电机组成的控制网络。详细探讨了主站内核改造、主站对从站XML文件的解析流程，以及用于EtherCAT主、从精确实时同步分布时钟机制。实验结果证明：所研发的主站实时性稳定可靠，多轴同步误差在纳秒级别，达到了工业应用领域中对EtherCAT主站性能的要求。

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基于Geomagic Design X的个性化医疗护具设计

苏恒, 杨雪荣, 成思源, 张湘伟

机床与液压. 2019, 47(7): 94-97. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2019.07.021

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现有的医疗护具一般是通过设置型号来确定大小，这样的护具可能与患者身体部位不贴合，导致保护和帮助康复作用不明显。运用逆向工程技术，提出基于Geomagic Deign X的个性化医疗护具设计方法。以脚部护具设计为例，用人体扫描仪对人体脚部进行扫描，处理采集到的点云数据，通过面片拟合生成脚部的曲面模型。在此基础上剪切出所需要的曲面得到护具的基础模型，然后根据患者及医生的要求进行护具的后续设计。实现了逆向建模与正向设计的结合，为个性化医疗护具的设计提供一种便捷高效的方法。

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一种新型2-DOF太阳追踪装置的结构参数优化设计

王晓磊, 王云亮, 李晓丹, 王闯, 于涛

机床与液压. 2019, 47(7): 98-100. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2019.07.022

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为提高太阳能装置对太阳能的接收效率，提出一种新型并联机构的太阳跟踪装置。依据位置闭环矢量方程建立该机构的位置逆解模型，推导出速度雅可比矩阵，定义该机构的灵活性能评价指标；绘制太阳追踪装置的任务工作空间，并在其工作空间内给定约束条件，优化得到各参数关系，为该装置的详细结构设计奠定了基础。

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一种基于活塞结构的光纤流体压力传感器

胡浩

机床与液压. 2019, 47(7): 101-104. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2019.07.023

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对一种新型的光纤流体压力传感器进行了设计与研究。依据强度补偿原理，设计出了传感器系统，并建立了传感器系统的强度补偿模型；提出了一种基于活塞结构的光纤流体压力传感器探头，并建立了传感器的传感数学模型；在理论分析的基础上，对传感器进行了实验研究，得出了传感器在不同结构参数NA、l、d取值下的p-M曲线，实验结果表明：传感器的输出值与压力p之间存在线性关系，传感器具有较好的灵敏度。能够满足不同场合流体压力的检测。

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基于SM4算法的移动终端接入车间信息系统的安全性设计与验证

童世华

机床与液压. 2019, 47(7): 105-109. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2019.07.024

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网络化的车间信息远程控制带给用户便捷的同时伴随着安全隐患，为了杜绝移动终端接入车间信息系统通信过程可能存在的潜在威胁，针对移动终端接入车间信息系统可能存在的安全问题，设计了身份认证、访问控制、异常行为检测、黑白名单过滤和接入审核的安全机制，并建立一个3层信息安全控制系统。经测试结果表明，设计的安全机制有效地提高了车间信息系统移动终端接入的安全性，可阻止针对移动终端接入车间信息系统可能存在的恶意攻击。

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基于DSP的升沉运动模拟系统控制器的设计

杨捷, 肖体兵, 罗栋兵, 邹大鹏

机床与液压. 2019, 47(7): 110-113,20. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2019.07.025

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介绍升沉运动模拟实验系统的原理，研制基于DSP的升沉运动模拟系统控制器，包括基于Windows系统的上位机监控软件和以DSP作为主处理器的DSP控制器；通过实验模拟正弦型和P-M海浪型升沉运动。实验结果表明：采用基于DSP的升沉运动模拟系统控制器达到了升沉运动模拟效果，控制器的结构合理。

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液力缓速器液压控制系统设计

李丹, 杨耀东

机床与液压. 2019, 47(7): 114-116. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2019.07.026

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液力缓速器体积小，安装方便，在车辆中的使用越来越广泛。设计一种小型液力缓速器及其液压控制系统。该控制系统整体结构简单，布置紧凑，操作方便，在小型车辆上也适用。采用转阀改变缓速器进、出油口通流面积，控制缓速器的制动力矩。转阀具有结构简单、响应迅速且液动力小等优点。该液力缓速器及其控制系统能为小型车辆提供稳定的辅助制动力，并实现多挡位精确控制。

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码垛机械手的真空搬运系统设计及其故障分析

谢波, 邓广基

机床与液压. 2019, 47(7): 117-120. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2019.07.027

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真空搬运系统是码垛机械手的重要组成部分，其性能直接影响着码垛机械手的工作，一套合适的真空搬运系统解决方案能有效提升码垛机械手的工作效率。基于SMC气动元件，针对码垛机械手，提出一种单体吸盘对应单个发生器的真空搬运系统解决方案，并针对该方案所出现的故障进行分析，给出相应的诊断方法和处理过程。

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高速瓶盖模压机液压系统的设计

吴展腾, 姚薇

机床与液压. 2019, 47(7): 121-123. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2019.07.028

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通过对瓶盖模压机设备结构以及高速运行工况的分析，应用变频调速技术分别对中压合模、高压成型、低压脱模等动作进行控制，研制出一种能满足高速瓶盖模压机运行的液压控制系统。实际应用表明：该系统性能稳定，响应速度快，节能效果好。

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基于ANSYS的膀胱动力泵特性仿真分析

曹睿, 李笑, 关婷, 肖远松

机床与液压. 2019, 47(7): 124-127. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2019.07.029

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为了研究膀胱动力泵的电磁驱动特性、温升特性及排尿动力特性，建立电磁驱动系统及膀胱动力泵3D有限元模型，仿真分析电磁铁电流、气隙和永磁体数量对电磁驱动力、温升、膀胱压、尿流率及排尿时间的影响。结果表明：所建立的有限元模型有效实用；增加电磁铁电流、永磁体数量和减小气隙，有利于提高电磁驱动力、膀胱压、尿流率并缩短膀胱压达峰时间及排尿时间；在辅助排尿期，初始电磁驱动力可达8.50 N，膀胱压峰值可达8.36 kPa，尿流率峰值可达25 mL/s，膀胱压达峰时间为5 s，排尿时间为40 s，温升仅为9.42℃，符合人体排尿动力特性要求。研究结果可为设计适用于动物和临床实验的膀胱动力泵提供理论指导。

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两相流对摩擦片间流体传动特性影响的数值模拟

李晓建, 张宏

机床与液压. 2019, 47(7): 128-131. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2019.07.030

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为了研究液体黏性传动中产生的两相流对摩擦片间流体传动特性的影响，也为减弱两相流、提高油膜传递剪切转矩的能力，通过流体动力学仿真软件对基于VOF模型的油膜流场进行数值模拟，获得油膜流场中两相流区域的产生及发展规律。研究表明：油槽是产生两相流的主要区域，在油槽靠近外径的侧面过渡位置空气所占体积比为1；两相流区域的产生主要受流体压力的影响，并且其产生是先从靠近外径部位开始，逐渐向内径方向发展；油膜流场中空气的体积比随着供油量的增大而减小，随着转速的提高而增大；油膜传递转矩随着供油量和输入转速的增大而增大。

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应用于推拿教学的气动式人体器官模拟装置设计研究

郑其兴, 李笑, 关婷

机床与液压. 2019, 47(7): 132-135. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2019.07.031

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为了解决传统推拿训练引起医患纠纷等问题，设计一种新型的气动式人体器官模拟装置。研制一种气动驱动系统，建立胸/腹腔模拟器数学模型，仿真分析了压力和压缩位移等因素对胸/腹腔模拟器刚度特性的影响，实验验证了模型的有效性。结果表明：改变模拟器压力可模拟不同年龄段患者的胸/腹腔刚度。研究结果可为设计新型的推拿教学训练装置提供依据。

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基于直线电机的新型动态加载系统建模与仿真

朱国华, 游有鹏, 荣亮, 杨雪峰

机床与液压. 2019, 47(7): 136-141. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2019.07.032

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针对伺服作动器动态性能测试需求，充分发挥电动加载便于安装维护、控制灵活以及直线电机高动态特性的优势，提出由直线电机驱动增力模块，通过机液融合的方式实现小位移、大推力、高频响的动态加载方案。在建立加载系统与伺服作动器系统数学模型的基础上，为提高力加载精度、改善系统稳定性和响应速度，引入多环级联控制与前馈控制的复合控制方案，并基于结构不变性原理通过前馈补偿抑制多余力。MATLAB/Simulink仿真结果表明：提出的伺服作动器动态加载方案与控制策略能够有效改善系统加载性能和抑制多余力，具有良好的工程参考价值。

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新型消防机器人悬挂系统建模与仿真分析

黄田, 许益民, 宋佳庆

机床与液压. 2019, 47(7): 142-145. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2019.07.033

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为提高消防机器人的平稳性和可靠性，利用动力学软件ADAMS建立某新型消防机器人单轮悬挂系统动力学模型。基于履带式移动机器人动力学与冲击碰撞原理，在MATLAB/Simulink中建立随机路面激励模型，简化平面数学模型建立基础，并对单轮悬挂系统进行参数化分析。在D级随机仿真路面条件下进行运动学分析与动力学仿真分析，研究扭杆-液气减振器对消防机器人悬挂系统性能影响。结果表明：扭杆-液气减振器悬挂系统模型简单、平稳、可靠，具有非线性、变阻尼等特性。

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高速水力测功器安装机架的动静态结构特性分析

胡龙兵, 唐鹏, 蔡其波

机床与液压. 2019, 47(7): 146-149,159. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2019.07.034

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在高速水力测功器功率加减载测试系统中，发动机所产生的功率在被其吸收与测试的过程中会产生不平衡动态载荷，为了吸收在高速水力测功器中所产生的振动能量，其安装机架的强度与刚度必须满足技术要求。根据某型高速水力测功器的相关技术参数要求对其机架进行设计，随后应用ANSYS软件建立高速水力测功器机架的计算模型，并进行有限元计算，确保机架能够满足各向刚性和最低自然频率的要求。此外，采用试验测试手段得到安装机架在设备载重状态下的固有特性，并与数值结果进行对比，其最大误差不超过5%，表明数值计算方法的有效性。在此基础上，系统地研究机架的动态响应特性，为更好地确保整机的安全运行提供了依据。

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实体膨胀管膨胀力理论模型简化

张艳军, 雷美荣

机床与液压. 2019, 47(7): 150-154. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2019.07.035

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膨胀技术广泛应用于油气钻采领域中，膨胀技术中的膨胀力是膨胀工具合理设计的关键技术参数，采用主应力法建立了膨胀管膨胀力的计算模型。针对膨胀力解析式较为复杂、不利于计算的问题，采用理论分析、数值模拟和实验相结合的方法对膨胀力进行研究，引入扩径因子，通过改变膨胀锥角建立膨胀锥体和膨胀管有限元模型，采用有限元分析的方法对不同摩擦因数下膨胀管的膨胀力进行数值模拟，结果显示膨胀力的理论值与实测值较为一致。通过不同摩擦因数下膨胀锥角与扩径因子的关系得知：在相同摩擦因数时，扩径因子随膨胀锥角的增大而增大。在半膨胀锥角为10°时，对膨胀管膨胀力的实测值与简化模型理论值进行对比，结果基本吻合，证明了简化膨胀力理论模型的合理性。扩径因子的引入简化了膨胀力的计算，为膨胀工具的设计提供便利。

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矿用单轨吊机车制动液压系统仿真研究

李慧, 宋志安, 侯良超

机床与液压. 2019, 47(7): 155-159. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2019.07.036

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为了提高柴油机单轨吊机车制动的安全性，改善制动液压系统的性能，在介绍机车制动系统工作原理的基础上，使用AMESim软件对制动液压系统进行建模和仿真分析，分析了具有外置式制动模块的制动系统在解除制动状态、工作制动状态和紧急制动状态下制动缸活塞杆的速度与位移、插装阀上下腔压力的动态性能，以及制动系统中重要液压元件参数对制动缸动作性能的影响。结果表明：制动系统能够在需要的时间内完成紧急制动和工作制动；重要元件参数值的选取为制动缸设计和工作参数的选取提供了依据。

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基于ANSYS的直线导轨热变形分析

刘国顺, 林宪旗, 张文亮, 刘建文, 李朝正

机床与液压. 2019, 47(7): 160-163. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2019.07.037

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对直线导轨副滑块往复运动过程中导轨摩擦热变形进行模拟，考虑导轨和滑块之间的相对位置变化，分析摩擦热在往返运动中对直线导轨热变形的影响。首先分析直线导轨副热载荷分布情况，建立热应变有限元模型，计算加载摩擦热源下导轨变形量，对加工过程中热误差补偿具有指导性作用。

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典型故障对直齿轮啮合刚度的影响

张斌生, 周建星, 章翔峰

机床与液压. 2019, 47(7): 164-168,97. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2019.07.038

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以外啮合圆柱直齿轮为研究对象，采用有限元法计算典型故障齿的啮合刚度，分析故障齿齿面应力分布特征以及主动轮的齿向载荷分配，研究含齿根裂纹、齿面断裂、齿面点蚀故障的齿轮副对啮合刚度的影响以及载荷变化引起的裂纹故障齿的啮合刚度的变化。分析结果表明：贯通裂纹齿啮合刚度相比斜裂纹齿啮合刚度变化明显，单齿啮合刚度变化更为突出；载荷较小时裂纹故障齿啮合刚度随载荷增大而增大，载荷超过一定值后啮合刚度趋于定值；齿面断裂面的大小严重影响齿轮啮合刚度。

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航空电磁阀原位遍历功能性测试

王立文, 胡伟楠, 英福君, 孙兆荣

机床与液压. 2019, 47(7): 169-172,176. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2019.07.039

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针对传统航空电磁阀功能性检测过程中由于人工手动测试而产生的测试效率低、误差大等问题，提出并设计一种航空电磁阀原位遍历功能性测试系统。使用该测试系统无需拆卸电磁阀或分解所在的控制电路，将测试转接线缆与航空电磁阀被测端口直接连接，实现原位测试；通过配置矩阵开关节点和被测端口的接线对应关系，依次闭合所有测试回路，实现遍历测试。根据对电磁阀故障因素的仿真并分析数据结果，该测试系统能够快速测试出航空电磁阀的功能性是否完好，并且测试结果准确、可靠。

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基于MTTFF的数控系统可靠性评价方法

刘维新, 李芳, 胡秋

机床与液压. 2019, 47(7): 173-176. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2019.07.040

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针对数控系统可靠性评价问题，提出一种基于平均首次故障时间（MTTFF）的可靠性评价方法。对20台采用FANUC 0i数控系统的数控机床进行24个月的故障跟踪，获得其首次故障时间实验数据，对首次故障时间的时间分布函数进行参数估计，然后基于蒙特卡罗法对该时间分布函数进行区间估计，得到较为精确的该型数控系统首次故障时间区间估计值。该估计值对数控系统可靠性设计和评价具有指导作用。

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机床液压安全启动控制逻辑设计与实现

刘本刚, 吴天池, 金光云

机床与液压. 2019, 47(7): 177-180. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2019.07.041

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根据大型动龙门铣床的液压需求，在分析机床松刀、换挡和轴锁紧功能基础上，通过优化液压系统启动控制逻辑，实现了机床液压站的安全启动功能，提高大型机床液压系统工作的可靠性和稳定性。

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刊出日期：2019-12-25

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