机床与液压

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李雪芝, 周建平, 王恪典, 许燕

机床与液压. 2020, 48(8): 1-6. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2020.08.001

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为掌握短电弧铣削加工工艺规律，应尽可能控制其加工效果，实现高效率、低损耗的目的，基于系统的工艺试验研究，选择W-Cu、石墨作为工具电极，开展不同电极材料对工作介质注入、蚀除物抛出、电能利用率影响规律的短电弧铣削工艺试验，获取各工艺参数对MRR、TWR、表面形貌和金相组织等评价指标的影响规律，并进一步解释其规律成因，发挥短电弧高效加工硬质合金的优势。

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基于环形铣刀铣削加工的工艺参数优化

彭彬彬, 闫献国, 杜娟

机床与液压. 2020, 48(8): 7-10. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2020.08.002

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为了对铣削加工工艺进行优化，有效提高加工质量，从优化铣削工具和优化工艺参数两方面入手，在选用环形铣刀的基础上，选取铣削速度、进给量和铣削深度作为优化参数，表面粗糙度作为响应指标，通过响应曲面法设计实验，利用方差分析法对实验数据进行处理，并建立模型分析影响显著性以及参数间的交互作用。结果表明：环形铣刀比球面铣刀加工效果好，且在铣削速度为147.31 m/min、进给量为0.13 mm/r、铣削深度为2.04 mm时，表面粗糙度为0.74μm，加工质量最优；表面粗糙度线性效应的影响显著性为：铣削速度 > 进给量 > 铣削深度。

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基于GA-BP的6061Al切削参数优化

高菲, 高琦, 李先飞

机床与液压. 2020, 48(8): 11-15. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2020.08.003

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针对6061Al铣削中表面粗糙度预测精度低、切削参数选择不合理的问题，提出一种基于遗传神经网络与遗传算法结合的优化模型，对6061Al切削参数进行优化。采用遗传神经网络（GA-BP）构建表面粗糙度预测模型；基于表面粗糙度预测，以材料去除率为目标函数构建切削参数优化模型；利用遗传算法进行优化求解，对6061Al切削参数进行优化。研究结果表明：所建预测模型表面粗糙度预测精度在97%以上；同时，优化模型能优化6061Al切削参数，达到较好的全局寻优效果，为铝合金工件铣削加工切削参数优化提供参考。

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带预压缩腔结构的柱塞泵出口流量分析及实验

杨辉, 吴小锋, 江炜

机床与液压. 2020, 48(8): 16-22,6. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2020.08.004

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以某型号带预压缩腔结构的高压柱塞泵为对象，建立该柱塞泵内部流体模型，利用计算流体动力学软件PUMPLINX对该柱塞泵内部流体动力学进行仿真，分析负载压力、转速以及不同的预压缩腔结构参数对高压柱塞泵出口流量脉动率的影响。结果表明：当预压缩腔节流孔直径分别为2、3和4 mm时，泵出口流量脉动率分别为39.87%、16.43%和17.67%；当预压缩腔节流孔跨度分别为5°、9°和12°时，泵出口流量脉动率分别为17.56%、13.21%和14.15%；当预压缩腔体积从200 cm³增大至300 cm³时，泵出口流量脉动率从22.67%减小至14.41%，当预压缩腔体积继续从300 cm³增大至400 cm³时，泵出口流量脉动率基本保持不变。该仿真结果为泵内部预压缩腔结构的设计与优化奠定了理论基础。最后对该高压柱塞泵进行了流量测试实验，实验结果与仿真结果一致，证明了仿真数据的正确性。

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某管路分离机构稳态数值模拟与试验

赵飞虎, 罗卫东, 符耀民, 贺迪华

机床与液压. 2020, 48(8): 23-27. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2020.08.005

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为了研究管路分离机构在稳态流动状态下的流阻和液动力，运用Fluent软件对分离机构内部流场进行数值模拟研究，并使用试验对模拟结果进行验证。建立管路分离机构以及考虑压缩弹簧的流域物理模型，通过分离机构的压力、速度矢量和湍动能的分布情况，分析了介质在插头与插座之间合理的流动方向；在此基础上详细研究了插头在不同入口速度下的特性流阻。分析结果表明：流体介质从插座流向插头的流动方式较为合理；插头的流阻特性随流体入口速度的增加而不断变大，且增加的速率在逐渐加快。最后对插头的流阻特性情况进行了试验，其试验值与数值模拟值的误差在5%以内，说明该数值模拟结果正确反映了管路分离机构内部的流程特性，为确定流体的入口速度以及机构的优化方案提供了参考。

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抛沙灭火车液压系统功率特性研究

杜辰蕊, 汉京勇, 魏广娟

机床与液压. 2020, 48(8): 28-31. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2020.08.006

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液压柱塞泵的功率控制阀，可使泵在输入转速不变的条件下，达到功率起调点后随着液压系统压力的增大自动降低泵排量，且保证泵的输出功率基本恒定。在抛沙灭火车液压系统中应用功率阀可满足抛沙灭火车的工况需求，在堵料或带载启动的情况下降低泵排量、提高液压系统的输出扭矩将物料排出，在正常工况下以较大的泵排量进行物料抛撒，提高抛撒距离和抛撒量。

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串接法中辅助元件的最优选择

惠伟安, 徐文灿, 蒋皖, 陈泽熹

机床与液压. 2020, 48(8): 32-36. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2020.08.007

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使用GB/T 14513-1993标准规定的串接声速排气法，按文中指导选用快换接头或管接头作为辅助元件，能大大降低临界压力比的测量误差，仅为0.032~0.042 5，这是用其他各种方法测临界压力比的测量误差中最小的。

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加工中心滚珠丝杠对流换热系数的研究

金映丽, 于奇, 王丹丹, 程远, 张新敏

机床与液压. 2020, 48(8): 37-39. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2020.08.008

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采用热成像仪对VMC立式加工中心滚珠丝杠进给系统温度场进行测量，对丝杠温度数据进行指数函数拟合，根据能量守恒原理进行建模分析计算，获得滚珠丝杠的热边界条件；利用有限元分析软件Workbench对加工中心滚珠丝杠的温度变化规律进行分析，结果与实验数据进行对比，验证滚珠丝杠对流换热系数计算模型的正确性；并修正利用传统经验公式计算得到的对流换热系数，为立式加工中心的热分析提供参考。

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方肩铣刀高速铣削TC4钛合金试验研究及参数优化

李体仁, 王心玉, 马超超

机床与液压. 2020, 48(8): 40-44. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2020.08.009

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利用单因素试验方法，采用镶齿硬质合金涂层方肩铣刀进行钛合金高速铣削试验，研究每齿进给量、铣削宽度、铣削深度、铣削速度对于铣削力的影响。通过对铣削力进行分析，建立方肩铣刀高速铣削的铣削力模型，并采用MATLAB遗传算法以进给方向铣削力F_y最小为目标，对铣削参数进行了优化并给出了最优解集。实验结果表明，使用优化后的参数加工薄壁件可有效减小切削力。

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纵扭复合超声振动铣削SiCp/Al表面质量研究

马亚健, 聂文忠, 陆建民, 刘运朋

机床与液压. 2020, 48(8): 45-48. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2020.08.010

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SiCp/Al复合材料具有优异的性能，在航天航空、光学行业、汽车工业等高科技领域得到了广泛应用，但它在塑性和硬度之间差距巨大，使得超精密加工显得非常困难。建立超声铣削动力学模型，采用单因素法检测分析了SiCp/Al复合材料在不同主轴转速、铣削速度和铣削深度下的表面粗糙度与表面形貌，建模仿真了纵扭复合超声振动刀刃铣削轨迹，得到了影响加工表面质量规律及机制。研究发现主轴转速为3 000 r/min、铣削速度为180 m/min时，表面粗糙度值最小；材料表面质量随铣削深度的增加而下降。为SiCp/Al复合材料铣削加工提供了合理工艺参数，提高了加工效率，降低了刀具磨损，延长了刀具使用寿命。

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多轮多支柱起落架飞机结构强度试验载荷限定技术研究

王鑫涛, 杜星

机床与液压. 2020, 48(8): 49-51. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2020.08.011

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多轮多支柱起落架飞机主起落架数量较多，试验机及试验设备重力大。试验应急卸载时，能量快速释放的不协调性易对支持点结构产生较大冲击载荷，且该载荷不可控，影响试验的考核。因此研究一种载荷限定技术，该技术能够兼顾飞机试验支持以及加载的功能。对该技术的原理、实现结构以及功能进行详细阐述；通过对现有设备进行改造和组合，搭建验证平台，对载荷限定技术工作原理进行验证。验证结果表明，该技术原理完全能够满足试验要求。

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滑动齿套拨叉槽的立方氮化硼刀具切削工艺试验研究

史尧臣, 宗姝, 于雪莲, 李庆华

机床与液压. 2020, 48(8): 52-54,31. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2020.08.012

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为了确定硬态切削代替磨削加工滑动齿套拨叉槽时各参数对其表面质量的影响，采用立方氮化硼刀具对20CrMnTi棒料进行切削，利用正交试验法对加工表面粗糙度进行了直观分析和方差分析，得出切削速度、进给量、背吃刀量对拨叉槽表面粗糙度的影响规律，并给出拨叉槽加工时合理的切削用量；同时也对加工过程中刀具的磨损进行分析，为滑动齿套拨叉槽的立方氮化硼切削工艺参数的选取提供了依据。

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基于UG的SKY-5L14075五轴联动数控机床后处理的开发

郭山国, 张华瑾, 张长军, 王玉, 马俊, 李刚峰, 张林

机床与液压. 2020, 48(8): 55-58,126. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2020.08.013

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以SKY-5L14075五轴联动数控机床的NC程序格式要求为研究对象，详细介绍基于UG软件生成符合SKY-5L14075机床需求的后置处理文件的关键技术。以叶轮为例进行数控实际加工，验证经后置处理后的NC程序的正确性。实践证明：加工出的叶轮满足规定的精度要求，验证了基于UG软件后置处理文件的正确性，体现了基于UG运用SKY-5L14075五轴联动数控机床进行加工的可行性，为使用其他控制系统五轴联动数控机床的后置处理提供参考。

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掘进机液压系统中柱塞泵壳体温升的试验分析

李亚, 田野, 温保岗, 刘洋

机床与液压. 2020, 48(8): 59-62. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2020.08.014

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针对隧道掘进机液压系统中三联柱塞泵壳体温度存在明显差异的问题，首先分析轴向柱塞泵的生热机制，并对三联泵中不同排量的轴向柱塞泵进行了壳体温升、泄油压力及泄油流量的空载试验。试验结果表明：排量为145、260 mL/r的轴向柱塞泵，其壳体中部温度最高，是滑靴副、柱塞副、配流副、柱塞泵搅动总功率损失所致；带离心加注泵的柱塞泵，通过将泵送的多余油液经壳体流回油箱，可显著降低柱塞泵壳体温度，降温可达11℃。

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一种新型5轴执行机构末端定位算法

孙浩崧, 李雷远, 刘刚, 任国芳, 吴娱

机床与液压. 2020, 48(8): 63-69,72. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2020.08.015

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针对一种5轴执行机构末端建立二维、三维的定位模型，使之定位到给定目标点处。采用向量积方法确定关节实际旋转角度的取值范围。二维模型中，分别旋转大臂、小臂和腕部关节点，进行二维平面定位；三维模型中，分别旋转腰部、大臂、小臂和腕部关节点，进行三维空间定位。逆运动学求解时，对大臂俯仰角度进行迭代，解出所有的有效解，并用正运动学分析方法对所有解进行验算。按照执行机构运行效率最高原则，从所有有效解中计算最优解。最后，给出二维模型和三维模型最优解的各关节点运动轨迹、各关节点角度-时间关系曲线。仿真结果表明：定位精度在毫米级，能够满足定位需求。

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液压自动平衡控制系统设计

屈福康, 程伟, 肖金

机床与液压. 2020, 48(8): 70-72. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2020.08.016

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海上作业及移动设备等特殊工况下工作台表面在外力作用下发生倾斜，影响工作效率及可靠性，对此基于PLC设计了自动液压平衡控制系统。该系统由PLC、人机交互界面、传感器及液压泵站组成。传感器对工作面倾角进行监测，通过Modbus-RTU将检测结果传递到PLC进行分析计算，根据分析结果对液压系统进行控制，实现工作面自动平衡。由测试结果可知：该液压自动平衡系统响应速度快，调整精准，具有良好的应用效果。

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新型摩擦焊机变频调速系统设计与应用

宋科, 曹建福, 谭亚丽

机床与液压. 2020, 48(8): 73-77. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2020.08.017

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摩擦焊具有焊接接头强度高、焊接效率高、质量稳定、一致性好、可实现异种材料之间焊接的优点。焊接件变频驱动控制是摩擦焊接机关键技术之一，其调速性能直接影响着焊接性能和效率。从摩擦焊基本工作原理出发，针对某电解铝用专用焊接机的特定工艺要求，开发一种以西门子S120高性能变频器、S7-400型可编程逻辑控制器为核心的新型摩擦焊机控制系统。设备现场运行结果表明：该方案完全满足新型摩擦焊接机的技术要求，性能良好，运行可靠。

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超磁致伸缩驱动器及其微位移特性研究

成玫, 邱冶, 刘旭辉, 简震, 丁志娟, 张远方

机床与液压. 2020, 48(8): 78-80. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2020.08.018

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基于超磁致伸缩材料的磁致伸缩效应，研制一种具有可控微位移功能的超磁致伸缩驱动器，并对外加预压力下该驱动器的微位移特性进行了实验研究。采用位移传感器、数据采集卡、驱动电源等，搭建超磁致伸缩驱动器的微位移性能测试台，实验研究在外加电流、预压力下，超磁致伸缩驱动器的输出位移与外加电流的关系。研究结果表明：在外加预压力为0~300 N时，驱动器的输出位移随外加电流的增加而增加；而在外加预压力为300~400 N时，超磁致伸缩驱动器的输出位移随输入电流的增大而减小。

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新型内吹环的设计与多喷嘴内吹环流场分析

张明辉, 孟帅, 刘萌萌

机床与液压. 2020, 48(8): 81-84. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2020.08.019

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针对车间喷嘴吹扫镀锌钢管内部多余锌粒时，出现的消耗大、喷管出口速度低、吹扫效率低等问题，设计一种新型的内吹环结构。这种结构由4个喷嘴组成，每个喷嘴的结构内轮廓为B样条曲线，喷嘴出口采用椭圆形结构。对原内吹环与新型内吹环进行流场仿真，仿真结果表明：新型内吹环的吹扫效果要高于原内吹环。并且研究了内吹环出口到管口的距离、喷嘴压力以及喷嘴出口直径对于流场的影响。其结果表明：靶距为40 mm的吹扫效果要优于20和30 mm，内吹环压力为0.6 MPa时射流速度大于压力为0.3和0.15 MPa，出口截面积越小吹扫效率越高。

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一种适应快速重构的可切换工作台及其自动传动系统设计

黄泽辉, 张定, 陈勇坤

机床与液压. 2020, 48(8): 85-89. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2020.08.020

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可重构模块化机床是可重构制造系统的主要组成部分，其设计方法是实现制造过程可重构的关键。为了及时响应不同加工工艺的变化需求，提出一种可重构机床的模块化工作台设计，工作台可快速切换。同时也为工作台设计了一个自动加工运转流程，解决了因工作台的单方向旋转造成的液压夹具输油管缠绕扯断的问题，使PLC控制与液压传动在自动化生产中能充分结合。该工作台系统采用PLC来控制液压元器件的传动，进而带动相关机械结构的运动，并能在没有故障及人工干预的情况下实现自动循环加工。

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全自动线束端子插入机控制系统设计

吴晖辉, 曾宪荣, 梁铭峰, 吴福培

机床与液压. 2020, 48(8): 90-93,97. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2020.08.021

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全自动线束端子插入机的控制系统设计是一项复杂的软件工程项目。在分析插入机工作过程的基础上，构造控制系统的总体结构和功能模块，详细分析控制软件的3个核心模块：运动控制模块、品质监测模块和数据管理模块。在研制的全自动线束端子插入机样机上对控制系统进行了测试，结果表明：控制系统能满足设计要求，端子插入位置精度±0.1 mm，速度为1 800 pin/h。

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565 kW全液压推土机液压行驶驱动系统参数计算

赵勇, 王媛媛, 黄亚军, 时虹

机床与液压. 2020, 48(8): 94-97. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2020.08.022

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为确定大功率全液压推土机液压行驶驱动系统中重要的液压元件-液压泵和液压马达的类型，针对某565 kW全液压推土机，进行其液压行驶驱动系统的参数计算。提出一种单边回路具有双泵双马达的液压行驶驱动系统结构，并根据其动力传递路线建立系统原理图；基于565 kW全液压推土机的原始设计参数，采用阻力计算法，由牵引平衡求出切线牵引力，进而确定马达的输出扭矩和排量；选取HMV-02系列排量为280 mL/r的液压马达和HPV-02系列排量为165 mL/r的液压泵，作为该565 kW全液压推土机的液压元件。经验证，选取的液压元件可以满足全液压推土机设计要求的有效牵引力；为其他大功率工程机械液压行驶驱动系统的研究提供了参考。

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棒料双头同步智能倒角机的控制系统设计

李煜, 王一臣, 张吉庆, 吴中立, 胡殿生

机床与液压. 2020, 48(8): 98-101. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2020.08.023

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在棒料精细加工生产过程中，为去除棒料端部的毛刺、凸起及飞边，设计一种双头同步倒角机。该设备以西门子PLC 1214C为控制中心，通过工业以太网与G120变频器进行通信，控制工件双侧主轴铣刀的旋转速度；通过与V90 PN伺服驱动系统通信，控制双向丝杠的转动角度与速度，进而控制双侧倒角装置的反向同步移动进行倒角加工；通过安装在料仓工位两侧的光电开关检测工件是否到位，如果到位触发送料气缸动作，开启棒料倒角加工。采用西门子TP700 Comfort人机界面与PLC通过工业以太网双向通信，对系统参数进行设置，并在界面显示设备当前工作的状态。

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车载配网巡检数据采集系统设计

肖鹏, 王海鹏, 许玮, 文艳, 李建祥

机床与液压. 2020, 48(8): 102-108. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2020.08.024

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针对现有配网巡检数据采集还主要依赖人工方式实现、巡检自动化程度还有待提升的问题，在已有研究成果基础上，设计了以巡检车辆为载体的配网巡检数据采集系统。通过对系统组成结构、工作流程、电气连接以及巡检路线规划与数据自动采集两个主要功能模块设计，实现了车辆运行过程中对配网巡检数据的采集。现场测试结果表明，所设计系统可以代替人工完成实际配网巡检数据采集任务。

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基于OpenCV的工件尺寸与划痕检测算法研究

陈洵凛, 黎小巨, 许梓烁, 谢小鹏

机床与液压. 2020, 48(8): 109-111,131. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2020.08.025

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针对制造业水平的不断发展对检测技术提出高精度、高速度、低误差的要求，提出一套工件尺寸与划痕检测算法。该算法基于OpenCV视觉库与工业相机，在适当的光源平台下运行，提取工件的轮廓尺寸和表面划痕，再利用相机标定参数求解出工件的实际尺寸。检测结果表明：提出的检测算法比传统的Hough变换直线检测算法检测误差小，划痕检测十分精确。

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全向四驱变电站巡检机器人运动控制系统设计

李荣, 栾贻青, 王海鹏, 李建祥, 周岳, 许玮, 黄锐

机床与液压. 2020, 48(8): 112-116. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2020.08.026

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为了实现变电站室内外一体化巡检，开发全向四驱结构的变电站巡检机器人。着重阐述该机器人运动控制系统的开发过程：介绍全向四驱移动平台的机械结构及运动控制系统结构，建立移动平台的运动学模型，探讨全向四驱机器人不同的运动模式并提出了控制方法。对研制的全向四驱变电站巡检机器人进行测试，验证了运动控制系统的可靠性以及控制方法的有效性。

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基于LabVIEW液压元件综合性能试验系统的开发

胡晓, 林明星, 董雪

机床与液压. 2020, 48(8): 117-122. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2020.08.027

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针对当前液压元件的测试要求，研发一套基于虚拟仪器的液压测控系统。介绍液压试验台的整体结构，在此基础之上开发检测系统的硬件和软件部分。测控系统基于LabVIEW与PLC通信的形式进行相关参数的采集与控制，并通过分析相关参数的特性对系统硬件模块进行选型。采用LabVIEW开发该试验系统的测控系统，实现数据的采集处理功能。该测试系统采用基于虚拟仪器的计算机检测与控制技术，具有性能高、可扩张性、性价比高、无缝集成、系统开放性强的优点。

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脱水压力机液压系统的设计与仿真

周鹏, 周红侠, 张军锋

机床与液压. 2020, 48(8): 123-126. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2020.08.028

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根据织物工业脱水的特点及要求，设计脱水压力机的液压系统。采用基于蓄能器和增压缸的增压保压回路，增加了液压缸的工作压力；在液压缸工作压力较高而流量较小的时候，对液压系统卸荷，降低了系统的发热量；采用压力变送器和比例溢流阀，能实时监测和调节系统压力。以西门子S7-200 SMART PLC为控制核心设计了脱水压力机的控制系统。利用AMESim软件对液压系统进行仿真，为降低液压系统模型的复杂程度，对系统进行了简化，设置了元件的参数，运行后得到了系统的压力特性曲线。结果表明，液压系统满足脱水压力机的设计要求。

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一种基于柔性铰链微旋转平台设计与仿真

虞启凯, 韩江义, 杨红鑫, 蒋旭伟

机床与液压. 2020, 48(8): 127-131. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2020.08.029

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针对微/纳精密操作定位精度需求，采用压电驱动方法，设计一种基于柔性铰链的新型微旋转平台。设计一个直角柔性铰链一级放大机构对机构的输入位移进行放大；并对放大倍数和旋转角度进行了理论分析；比较该微旋转定位平台输出位移理论值和ANSYS有限元仿真值，理论值和仿真值基本吻合；对微旋转定位平台的柔性铰链应力变形进行了验证，在满足其输出位移情况下，材料的力学性能符合设计要求。

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一种用于液压伺服系统位置跟踪的混合模型预测控制器设计

王向才

机床与液压. 2020, 48(8): 132-136. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2020.08.030

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为了提高液压伺服系统对目标位置的跟踪准确度，设计一种用于液压伺服系统位置跟踪的混合模型预测控制器。首先，通过对液压伺服系统建模，分析其组成结构，建立液压缸与伺服阀的运动学模型。然后，对传统模型预测控制器的工作状态进行分析，获取其对应的线性时不变模型。并在传统模型预测控制器的基础上，利用通过布谷鸟搜索算法改进的PID控制器，设计了混合模型预测控制器。最后，利用所设计的混合模型预测控制器，对阶跃、方波以及不规则信号产生的目标位置轨迹进行了跟踪测试。测试结果显示：所设计的混合模型预测控制器不仅能够跟踪多种信号产生的目标位置轨迹，而且跟踪准确度较高、波动性较小；混合模型预测控制器在跟踪阶跃、方波以及不规则信号产生的目标位置轨迹时，相比传统模型预测控制器的跟踪结果，最大偏离度分别减小了6.77%、17.39%、19.64%，说明所设计的混合模型预测控制器能够控制液压伺服系统对目标位置进行良好的跟踪。

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多对置柱塞泵的扰力平衡方法

王志晓, 魏修亭, 李帅, 朱昶昊

机床与液压. 2020, 48(8): 137-140,136. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2020.08.031

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多对置柱塞泵是新型产品，具有压力高、流量大、高效节能等优点，但由于结构新颖复杂，无法采用现有方法对其进行扰力平衡。针对多对置柱塞泵的特殊结构，分析多对置柱塞泵的主要运动机构，推导出扰力的计算公式；然后根据扰力的特点设计不同的平衡方法，对扰力进行平衡，提出了适应于多对置柱塞泵扰力平衡的有效方法；最后通过实例计算仿真，证明该平衡方法对多对置柱塞泵扰力的平衡具有实用价值。

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基于扩展电压矢量的永磁同步电机模型预测转矩控制

王建涛, 叶敏, 李忠玉, 赵博, 徐信芯

机床与液压. 2020, 48(8): 141-143,192. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2020.08.032

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基于永磁同步电机直接转矩控制方法电压矢量选择区域，结合不同幅值和相位的电压矢量变化时对磁链和转矩的影响规律，在电压矢量的4个选择区域扩展多个电压矢量。同时根据不同转矩磁链增减要求，选择合适的电压矢量组。最后使用可变权重系数的模型预测控制选择最优矢量。仿真结果表明：通过使用扩展的电压矢量，PMSM直接转矩控制运行良好，磁链和转矩控制均符合要求，转矩波动较小，转速曲线响应迅速且波动较小，定子磁链为理想圆。

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多段式仿生扑翼飞行器动力学建模与气动特性分析

邵伟平, 郭梦辉, 郝永平

机床与液压. 2020, 48(8): 144-148. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2020.08.033

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为了实现鸟类飞行过程中翅膀的折弯效果，以平面四杆机构为基础，设计一套能实现主动折弯并具有急回特性的扑动-折弯运动模型。采用ADAMS对其进行动力学仿真分析，结果显示该模型具有优良的动力学性能；采用ADAMS与XFlow联合仿真方法对其进行气动特性分析，结果显示该模型具有优良的气动特性；同时，得到翅膀的扑动速度对扑翼的气动特性起着至关重要作用的结论。

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吸入式喷砂枪内部结构对颗粒输送及加速性能的影响

蓝天, 吴文海, 张霆, 王国志

机床与液压. 2020, 48(8): 149-152,156. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2020.08.034

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吸入式喷砂枪作为喷砂装置中的常用设备，是颗粒输送及加速的重要部件。为研究吸入式喷砂枪内部流场及颗粒运动情况，以及丸粒吸入口入射角、混合室直径对吸入式喷砂枪丸粒吸入及加速效果的影响，采用CFD软件Fluent进行气固耦合仿真计算。结果表明：随着丸粒吸入口入射角越小，颗粒输送及加速性能越好；随着混合室直径变化，吸入式喷砂枪的引射系数存在一个最优值，能使颗粒的输送效果最好，该最优值还随压缩空气压力的增大而减小，而混合室直径越小对颗粒的加速效果越好。研究结果为吸入式喷砂枪的设计及选用提供了参考。

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空调管翅式换热器接触状态研究

梁卫平, 李风雷, 刘亚俊, 方奕格, 张青

机床与液压. 2020, 48(8): 153-156. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2020.08.035

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空调管翅式换热器中铜管和翅片并不是完全接触，其接触状态会影响到换热器的传热。从理论和模拟两方面分析出间隙厚度为影响传热的主要因素之一，并以间隙厚度和接触长度占比作为接触状态的表征指标。通过模拟得到结论：随着间隙厚度减小，接触长度占比增加，从铜管传递到翅片的热量越多，翅片分布温度越高，传热效果越好。

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基于ANSYS Workbench铝合金双轴疲劳试验仿真研究

伍颖, 余佳佳, 曹雪婷

机床与液压. 2020, 48(8): 157-160. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2020.08.036

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主要以国家重大工程专项子项目《铝合金双轴额定细节疲劳强度试验研究》为依托，以十字形铝合金薄板试件为研究对象，利用有限元软件ANSYS Workbench建模并进行数值模拟，侧重研究十字形铝合金在0°、90°及180°三种相位差交变循环载荷作用下的应力分布、变形情况及疲劳寿命，比较分析了铝合金在不同相位差下双轴受力情况的差异，并对可视化的图形图像和计算结果进行了分析。通过与试验的对比确定了实际变形和理论分析基本一致，表明在ANSYS Workbench中建立的十字形铝合金试件模型是准确且可信的。在双轴疲劳试验中，应重点监控该十字形铝合金的中间圆孔区域，为大飞机用铝合金结构设计与强度评估提供了基础的技术支持。

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内置颗粒减振器的机床刀具减振分析

赵月静, 秦志英, 廖冬梅

机床与液压. 2020, 48(8): 161-166. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2020.08.037

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机械加工中刀具的振动对工件加工质量有很大影响，内置颗粒阻尼减振器会对刀具起到较好的减振作用。颗粒减振器通过在有限封闭空间中填充微小颗粒达到减振目的。安装有颗粒减振器的刀具是典型的刚散耦合系统，刚体和散体之间相互耦合作用是研究减振机制的关键。应用离散单元法对内装颗粒减振刀具进行建模，利用集合平均计算所有内装散体颗粒对外部振动刀具的接触作用力，在离散单元法应用软件进行二次开发实现刚散耦合建模。利用耦合程序进行仿真分析，通过幅频特性曲线中最大峰值降低比和等效阻尼比来衡量减振效果，研究减振颗粒的材质、粒度、填充率参数对减振效果的影响。结果表明：同样数量时颗粒密度越大减振效果越好；同等质量时颗粒粒度在5~6 mm之间减振效果较好；颗粒填充率为12.5%时减振效果最优。

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电流变阻尼器非均布场控电极设计及其电场仿真

窦世磊, 黄靖宇, 徐鲁宁, 韩立

机床与液压. 2020, 48(8): 167-170,180. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2020.08.038

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均匀电场控制下的电流变液在高剪切速率载荷作用下会丧失电流变控制能力，无法满足高速冲击载荷电流变阻尼器的应用需求。现有研究表明采用具有与电流变液流动方向平行的电场分量的非均布电场控制会改善这一问题。设计一种圆环型交指状电极结构，能够形成具有平行电场分量的非均布控制电场，并以电流变作用空间内有效电场强度值来表征非均布控制电场，通过COMSOL Multiphysics软件仿真分析了电极结构几何参数对有效电场强度的影响规律。仿真结果表明：有效电场强度最小值随电极宽度的增加而减小，随绝缘宽度的增加而增加。研究结果对非均布场控电流变阻尼器的电极结构设计提供了依据，并为非均布场控下电流变液其他应用提供了参考。

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电动负载模拟器的自适应终端滑模控制

马小勇, 杨瑞峰, 郭晨霞, 葛双超

机床与液压. 2020, 48(8): 171-174. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2020.08.039

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为了更好地测试舵机性能，提高加载系统的鲁棒性和稳定性，实现电动负载模拟器对信号精确跟踪，同时抑制多余力矩，提出高阶非线性自适应终端滑模控制策略，避免了参数变化和扰动对系统的影响。将舵机看作一个扰动输入，确立负载模拟器系统为双输入单输出非线性系统，建立负载模拟器非线性数学模型，并基于此模型提出自适应终端滑模控制策略。利用Lyapunov函数证明闭环系统的渐进稳定性及有限时间收敛特性。并通过Simulink仿真验证了此控制策略的有效性。结果表明：与普通滑模控制相比，自适应终端滑模控制方法跟踪精度更高，对多余力矩也起到了很好的抑制效果。

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以聚焦能量为导向导波非穿透型缺陷检测研究

高耀东, 关守太, 王少锋, 王月明, 高琳

机床与液压. 2020, 48(8): 175-180. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2020.08.040

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为了达到导波的检测能量尽可能聚焦于缺陷处的目的，结合时间反转聚焦理论，采用模拟计算与实验研究相结合的方法对含有不同尺寸的非穿透型裂纹缺陷的管道进行检测研究，得到时间反转导波反射回波系数是直接导波反射回波系数的3倍，由此证明了时间反转法的时-空聚焦的特性，即时间反转导波同时到达缺陷位置，实现了能量的汇聚，论证了时间反转聚焦理论可用于管道导波的缺陷检测、提高小缺陷的检出能力。

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基于Hilbert-Huang变换的滚珠丝杠副振动信号分析

姚玲峰, 宋超, 肖世德

机床与液压. 2020, 48(8): 181-186. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2020.08.041

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为了验证HHT对处理滚珠丝杠副振动信号的有效性，通过对构造的调频、调幅混合信号进行HHT分析，并通过相关系数、均方误差、能量分布等指标分析各分量与构造信号的关联性，发现HHT对处理非平稳、非线性信号的有效性。进而引入实验数据，以同样的思路对振动信号进行分析，并计算各IMF分量对应的3个指标值，以图像的形式反映出各分量与原始振动信号的关联性，发现各IMF分量所携带能量都较小，说明滚珠丝杠副运行平稳、正常。通过FFT变换求出并绘制的首个IMF分量频谱图，更清楚地反映了实验台的固有频率所对应的幅值。整个分析过程表明，用HHT方法处理滚珠丝杠副振动信号是有效的。

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基于时频域混合分析的太阳能硅片缺陷检测方法

段春梅, 张涛川, 李大成

机床与液压. 2020, 48(8): 187-192. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2020.08.042

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针对太阳能硅片的水印缺陷，提出一种基于时频域混合分析的检测方法。在此基础上，设计太阳能硅片表面缺陷检测硬件系统。对采集的硅片图像，首先在时域进行图像预处理，然后利用实数快速傅里叶变换得到频率谱图像；在频域里，设计高斯滤波器滤波，再通过傅里叶逆变换获得重构图像，转换到时域，进行差分得到差分图像；最后通过阈值化和形态学操作获得缺陷区域。实验结果表明：此方法对包含水印缺陷的太阳能硅片样本进行缺陷检测的准确率高，具有较高的实用价值。

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2020年, 第48卷, 第8期　
刊出日期：2020-12-28

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