机床与液压

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游达章, 康亚伟, 刘攀, 胡雅梦

机床与液压. 2021, 49(11): 1-6. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2021.11.001

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针对移动机器人路径规划中存在易陷入局部最优、收敛速度慢、搜索路径消耗成本较大等问题，提出一种改进的灰狼优化算法对移动机器人进行路径规划。建立移动机器人避障路径规划二维空间模型，将灰狼优化算法中的线性收敛因子转变为非线性收敛因子，并将灰狼优化算法与粒子群算法结合，给予Omega狼意识；加入协同量子化优化灰狼群体；采用4类国际测试函数证明了改进算法在收敛精度、稳定性方面更优。将改进算法运用到移动机器人路径规划中，并与粒子群算法、原始灰狼优化算法进行对比，仿真结果验证了该算法的有效性。

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管廊消防巡检机器人设计与分析

李金良, 芦伟, 宗成国, 刘德建

机床与液压. 2021, 49(11): 7-11. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2021.11.002

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针对综合管廊的安全运维与管理的需求，设计一种集巡检和消防灭火功能于一体的管廊消防巡检机器人。该机器人由机器人本体、灭火器、机械臂和智能检测系统构成。介绍了机器人的总体结构及功能，建立了机械臂的D-H坐标系，对机械臂进行正、逆运动学分析。运用蒙特卡洛法及MATLAB软件对机器人机械臂的工作空间进行仿真与分析，得到不同情况下的机械臂末端的工作空间，仿真结果验证了机械臂可灵活满足机器人的工作要求，为后续管廊消防巡检机器人的控制工作和优化设计奠定了基础。

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非线性时滞弹性关节机械臂系统稳定性与Hopf分岔

顾强强, 蒋扇英

机床与液压. 2021, 49(11): 12-16,21. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2021.11.003

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以非线性时滞弹性关节机械臂系统为研究对象，引入时滞建立系统动力学方程。利用多尺度法对非线性弹性关节机械臂系统进行理论分析，得到系统发生Hopf分岔的规范型。讨论时滞参数对系统Hopf分岔的影响，并对其周期解的稳定性以及产生的唯一极限环进行分析；通过数值计算对理论分析结果进行验证。结果表明：数值计算的结果与理论分析的结果具有较好的吻合度，验证了多尺度方法的有效性和可行性。

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基于ROS的消毒机器人控制系统设计与实现

刘小军, 温宏愿, 周军, 崔宇豪

机床与液压. 2021, 49(11): 17-21. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2021.11.004

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针对公共卫生领域消毒机器人存在开发成本高、维护性差等问题，提出一种基于机器人操作系统（ROS）的消毒机器人控制系统方案。该方案基于分层控制的理念将消毒机器人的控制系统分为用户层、决策层以及执行层，各层次功能明确，耦合性低、复用性好、灵活性高。用户层主要用来接收用户的应用指令，起到人机交互的作用；决策层主要承担机器人语音识别、定位与导航、路径规划等核心预算；执行层主要执行决策层发送过来的控制指令，控制机器人运动以及消毒工作。试验结果表明，该控制系统具有可靠性高、灵活性好、低成本等优点。

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一种大口径管道内爬行机器人的设计

尹铁, 王金鹏, 周伦, 张倩, 赵弘, 王新升

机床与液压. 2021, 49(11): 22-25. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2021.11.005

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在石油化工、管道建设等行业，管道内爬行机器人得到了迅速的发展应用。针对大口径油气长输管道的特点，对内爬行机器人进行工况分析，设计一种由压缩空气作为动力驱动的、适应管径1 422 mm的内爬行管口组对机器人。该机器人采用遥控操作控制方式，可以实现前进、后退、紧急停车、涨紧对口等动作，采用大扭矩气动马达双侧四轮驱动，爬坡能力强，可以适用于大坡度施工工况。通过功能扩展还可以实现管道内监测、设备检修等功能。介绍了管道内爬行机器人的机械结构、控制流程、控制原理等内容。该机器人具有扩展性能强、爬行能力好、安全环保、操作控制简单等优势。

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基于Adam优化算法的双目机器人手眼标定方法

费致根, 吴志营, 肖艳秋, 王才东, 付吉祥, 李培婷

机床与液压. 2021, 49(11): 26-30. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2021.11.006

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在智能制造领域，视觉机器人应用前景十分广阔。视觉机器人的手眼标定精度直接关系到机器人的后续作业精度。为了进一步提高机器人的手眼标定精度，现提出一种基于Adam优化算法的双目Eye-to-Hand型机器人的手眼标定方法。根据多体运动学理论，建立了6DOF机器人手眼标定数学模型，以Halcon输出的手眼标定矩阵为初始值，采用Adam优化算法对目标函数进行迭代求解，将由优化前后手眼矩阵得到的两组机器人末端坐标系的位姿分别与从示教器得到的位姿作差值，并取Frobenius范数。结果表明：相机标定误差为0.089个像素，优化后的Frobenius范数平均值小于优化前，且一致性好。

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基于MATLAB GUI的角接触球轴承接触疲劳寿命计算系统设计

李俊文, 陈玉莲, 钟奇

机床与液压. 2021, 49(11): 31-35,81. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2021.11.007

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滚动轴承是机器中广泛应用的零件之一，依靠滚动体和滚道间的滚动接触来支承转动零件，轴承的使用寿命是轴承质量的重要衡量指标。针对滚动轴承失效形式主要是疲劳点蚀，往往采用接触疲劳寿命来反映轴承寿命，它综合考虑了轴承材料、接触特性等因素，更符合实际工况。采用MATLAB GUI软件平台完成角接触球轴承接触疲劳寿命计算系统设计，该系统使用方便，只需输入相关参数，便可计算出接触疲劳寿命、最大接触载荷和最大接触应力等参数，结果可在系统界面显示或输出txt文件和excel表格。该系统大大缩短了轴承寿命计算周期，提高轴承设计效率和精度。通过多次工程设计验证，该系统高效可靠，为工程设计中其他复杂计算系统的开发提供了参考。

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基于人体动态行为的智能跟随轮式机器人研究

肖奇军, 刘源杰, 王润宜, 林衍鑫, 陈颍, 蔡锐锋

机床与液压. 2021, 49(11): 36-39,69. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2021.11.008

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为实现对人体的自动跟随，设计一种基于人体动态行为的智能轮式机器人。以STM32F103CET6作为核心处理器，采用四轮驱动方式，结合多种感应器使其具备智能跟随避障、无线遥控等功能，通过角度传感器获取手持控制器的角度信息，利用超声波测距传感器获取手持控制器与机器人之间的距离，从而得出手持控制器与机器人之间的具体方位信息，获取人体动态行为，采用PID控制算法控制机器人四轮速度，实现机器人对手持控制器的距离和角度的精准跟随。跟随试验结果表明：此系统稳定性强，跟随平均绝对误差为3.9 cm，能够准确灵活地跟随目标移动。

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基于改进遗传算法的含间隙平面二连杆机器人模型辨识研究

薛邵文, 林乃昌, 王湘江

机床与液压. 2021, 49(11): 40-44. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2021.11.009

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针对含间隙机器人难以建立较准确的数学模型问题，以含间隙二连杆机器人为例，分别运用最小二乘法、传统遗传算法和改进遗传算法对其进行参数辨识；其中改进遗传算法分别从编码方法、交叉算子、变异算子以及交叉概率和变异概率的自适应改进方面对传统遗传算法进行了改进，解决传统算法容易发生“早熟”现象的问题。研究结果表明：利用3种辨识法对含间隙二连杆机器人进行参数辨识时，改进遗传算法辨识精度最高，收敛速度最快。与传统的应用动力学建模相比，应用该辨识方法更方便快速，为构建含间隙机器人系统模型提供了参考。

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基于优化迭代学习算法的机器人运行轨迹跟踪控制

毛羽

机床与液压. 2021, 49(11): 45-50,56. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2021.11.010

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为控制机器人跟踪期望轨迹或使其达到指定的目标位姿，设计基于优化迭代学习算法的机器人运行轨迹跟踪控制模型。联合四驱WMR机械构架、主控传感器等交互型应用控制模块，在处理机器人运行轨迹信号的同时，遵照迭代学习算法的极值收敛性优化原理，建立关键动力学模型，实现对机器人运行轨迹的实时跟踪与控制。设计仿真对比实验，证实优化迭代学习算法对机器人运行轨迹的控制有效性。

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一种自适应垛型码垛工艺方法

彭玲, 黄昕, 祝润泽, 何炳龙

机床与液压. 2021, 49(11): 51-56. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2021.11.011

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针对当前码垛机器人示教生成垛型过程繁琐且耗时的问题，提出一种自适应垛型生成方法，通过修改物品与垛盘尺寸，拖拽物体，实现任意垛型的摆放。该方法能够满足不同尺寸工业产品的垛型生成，具有简单快捷的特点。以六自由度工业机器人为研究对象，在Linux+Qt的开发环境下对码垛相关功能进行验证，试验结果表明码垛机器人能够按照既定垛型实现产品的正确摆放。

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基于MEA-BP神经网络的6DOF工业机器人逆运动学研究

杨金鹏

机床与液压. 2021, 49(11): 57-60,74. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2021.11.012

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针对6DOF工业机器人逆运动学求解存在计算量大、通用性差、有奇异性等问题，提出一种基于思维进化算法（MEA）优化BP神经网络的工业机器人逆运动学求解方法。在机器人工作范围内，随机生成若干组关节角度值，通过正运动学方程获得机器人末端连杆位置和姿态，以末端连杆位置和姿态作为模型输入，关节角度作为模型输出，通过对样本数据的训练确定模型参数。使用该模型进行机器人逆运动学求解，并与传统的基于BP和RBF神经网络的求解方法进行比较，结果表明：该求解方法精度高、泛化能力强。

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基于激光跟踪仪的机器人参数标定方法

吴清锋, 胡伟健

机床与液压. 2021, 49(11): 61-64. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2021.11.013

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利用激光跟踪仪高精度测量的特性，通过变换机器人不同的位姿从而实现对机器人各杆长的直接精确测量，其标定结果与使用RoboDyn软件标定的结果进行比对，两种方法都能明显提升机器人位置准确度，但后者提升得更加显著。同时也分析了基于激光跟踪仪直接测量机器人杆长参数过程中的误差来源。试验结果证明，基于激光跟踪仪对机器人杆长参数进行简单标定的方法是一种便捷有效的方法。

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顶模体系中多缸同步顶升液压控制系统设计

魏列江, 顾青青, 辛钰林, 卢利锋

机床与液压. 2021, 49(11): 65-69. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2021.11.014

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针对超高层建筑施工中液压顶升钢平台的负载不均衡导致的多缸同步运动精度低的问题，设计一种以工业控制计算机为上位机、西门子PLC为下位机的液压同步控制系统。运用高精度的位移传感器和倾角传感器对系统的关键参数进行检测和反馈。基于经典的PID控制算法，对对称比例阀的阀口开度进行精确控制，进而控制进入各缸的流量，达到多个液压缸同步顶升的要求。建立单个阀控非对称液压缸的数学模型，并进行稳定性分析及系统特性分析。结果表明：使用PID控制算法，顶模液压系统响应速度较快，运行稳定且无超调，能满足液压缸同步要求。

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融合Camshift与YOLOv4车辆检测算法

胡习之, 魏征, 周文超

机床与液压. 2021, 49(11): 70-74. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2021.11.015

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作为one-stage代表作的YOLO系列最新算法，YOLOv4在检测速度和精度相比于YOLOv3均有提升，但是YOLOv4在视频流的检测速度上仍有提升的空间。提出一种融合Camshift和YOLOv4的车辆目标检测算法。算法的流程为：首先计算图像的差异值哈希值，然后利用哈希值来判断当前帧图像与上一帧图像的相似度，当相似度小于阈值，则交给YOLOv4算法进行检测，并将检测结果传给Camshift作为其初始化跟踪窗口；当相似度大于阈值，则由Camshift算法来进行跟踪。最后在实际道路上采集的数据进行算法检测，检测结果表明融合算法的有效性。

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管内智能封堵器气动减振控制系统设计

苗兴园, 赵弘

机床与液压. 2021, 49(11): 75-81. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2021.11.016

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为减少管内智能封堵器的振动，在封堵器尾部设计三块可折叠扰流板，以降低管内流场的压力和涡量，从而减少流体对封堵器的冲击，但扰流板的角度对减振效果有着较大的影响，因此需要对扰流板的运动进行控制，使其翻转到指定的角度，达到最佳的减振效果。设计一种气动控制系统，建立气动控制系统的模型，选择模糊PID控制方法来控制系统的位移，进而控制扰流板的翻转角度。同时对系统的运动速度进行控制，间接调节扰流板的翻转角速度，使扰流板的翻转速度趋于稳定，避免由于速度波动而引起流场剧烈变化。仿真结果表明：所设计的控制器可以有效地控制扰流板翻转角度和角速度，满足实际工程需要。

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基于机器视觉多目标工件分类识别和定位研究

杨桂华, 刘志毅, 王晓文

机床与液压. 2021, 49(11): 82-86,126. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2021.11.017

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为实现对随机摆放的多类型工件进行分类识别和定位，提出一种基于连通域Blob分析与神经网络分类器相结合的方法。该方法运用机器视觉技术，以Halcon软件为试验检测平台，通过Blob分析提取工件的特征信息实现定位，并且应用提前训练好的神经网络分类器对多类型工件进行分类识别。试验结果表明：相比传统模板匹配和定位算法，该多工件分类识别和定位方案识别准确率达到100%，定位精度提升0.7 mm，识别和定位时间减少8.735 ms，具有更好的多工件识别定位效果，有一定的应用前景和推广价值。

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车用电子水泵噪声和振动特性试验分析

李亚伟, 马西沛, 刘宁宁, 朱海钟, 何郑

机床与液压. 2021, 49(11): 87-91. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2021.11.018

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设计试验方案对不同的电子水泵进行NVH试验，在不同工况下通过数据采集系统对电子水泵的噪声和振动信号进行记录和分析。试验结果表明：电子水泵径向噪声明显大于轴向噪声；试验泵的噪声明显大于对标泵；在电子水泵的加速过程中，转速波动是电子水泵产生噪声和振动突变的主要原因。通过分析电子水泵噪声阶次图，发现电子水泵在4 500 Hz频带处产生结构共振噪声；在高转速工况下，流体动力噪声对电子水泵的噪声贡献量较大；在中低速工况下，电磁噪声对于电子水泵的噪声贡献量较大，脉冲宽度调制是电子水泵产生电磁噪声的主要原因。研究结论对电子水泵的设计和控制方法提出改进意见，为电子水泵减振降噪提供试验数据和研究方向。

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精冲液压机能耗实时监测平台设计

于磊, 何镇豪, 闫佳林, 肖振沿, 徐志成, 刘艳雄

机床与液压. 2021, 49(11): 92-96. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2021.11.019

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为获取精冲液压机的实时能耗数据，通过研究液压机在单位工作周期内的能量流动、转化以及耗散过程，建立整机能耗的数学模型。基于LabVIEW，搭建能够实时监测精冲机能耗的平台。仿真结果表明：该平台可实时获取液压系统的能耗数据，为优化液压系统结构和提高能量利用率提供一定的参考。

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一种基于机器视觉的铅酸蓄电池尺寸检测方法

崔可涛, 刘怀广, 周诗洋, 杨金堂

机床与液压. 2021, 49(11): 97-102,131. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2021.11.020

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国内废旧铅酸电池回收效率较低，仍停留在人工分拣与回收处理阶段。为此，提出一种基于机器视觉的智能拆解方法。通过工业相机采集铅酸电池图像后，通过去噪、二值化、连通域提取、边缘检测与作边缘最小外接矩形完成尺寸检测，通过HSV色彩分割、Blob连通域检测完成槽数检测，依据所得的相关检测信息控制切割机对废旧铅酸电池进行切割与回收，实现了高速、高精度检测，提高了电池的回收率及回收效率，减少了对环境造成的污染。

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基于Faster R-CNN算法的列车轴承表面缺陷检测研究

石炜, 李嘉楠, 张惠丽, 黄迎久

机床与液压. 2021, 49(11): 103-108. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2021.11.021

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将深度学习Faster R-CNN应用于列车轴承图像的表面缺陷检测。建立人工数据库BSD，通过对图像增广弥补数据不足的缺陷；采用Faster R-CNN算法进行目标检测和识别，卷积神经网络采用ZF Net模型，对BSD数据集训练，得到检测结果；并与传统检测方法Canny算法的检测结果进行比较。试验结果表明：和传统Canny算法比较，基于Faster R-CNN算法的轴承缺陷的检测精度为93.03%、检测时间为0.29 s，相比传统Canny算法检测精度提升21.73%、检测时间减少2.21 s，同时准确率大幅度提高，能够实现轴承表面缺陷的精确检测和识别，满足铁路部门对轴承检修的需求。

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变腔室气动软体机械手结构设计与实验

田德宝, 毕学文, 张欣欣, 刘晓敏, 赵云伟

机床与液压. 2021, 49(11): 109-112. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2021.11.022

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采用自制的变腔室气动驱动器设计了一种柔性三指机械手，通过依次改变驱动器的腔室结构提高柔性手爪的变形和刚度。建立变腔室气动软体驱动器形变模型，分析腔体鼓包变形与腔内气压关系，并进行仿真分析和静力学实验，获得不同气压下的变形特性和不同触点的正压力。进行了不同形状和尺寸物品的抓取实验，结果表明：该三指机械手具有较好的柔性和灵活性，变腔体结构的驱动器可以提高软体手爪的变形和夹持力。

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基于MPSO的电液举升伺服系统自适应模糊PID控制

李然, 倪骁骅, 顾明峰, 高豪杰, 洪海升, 李呈祥

机床与液压. 2021, 49(11): 113-117. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2021.11.023

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为提高电液举升伺服系统位置控制精度，提出一种基于改进的粒子群算法（MPSO）优化的自适应模糊PID控制策略。根据流体动力学原理，建立伺服阀控非对称缸系统数学模型，分析系统动态运动特性。综合考虑多种不确定扰动影响，设计自适应模糊PID（AF-PID）控制器，并通过MPSO算法对AF-PID控制器中的量化因子和比例因子进行迭代寻优。利用MATLAB/Simulink和AMESim仿真软件，搭建系统的联合仿真模型，并对所设计控制器的控制性能进行仿真验证。结果表明：相同工况下，相较于常规PID和AF-PID控制器，MPSO-AF-PID控制器作用下系统的轨迹跟踪性能最优，能更好地满足起下管柱作业需求。

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基于气吸手部的壶体生产线仿真设计与轨迹规划

郝建豹, 彭桂峰, 罗钊颍

机床与液压. 2021, 49(11): 118-122. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2021.11.024

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以热水壶体生产线为研究对象，提出一种利用RobotStudio与SolidWorks软件构建的仿真热水壶体多机器人生产线方案。介绍了生产线的布局及工艺，并完成了气吸手部设计、气压驱动系统设计、手部动态Smart组件设计以及手部坐标系标定；对机器人码盘工作站进行了轨迹规划，给出了该工作站的程序示例，最后进行了生产仿真以及码盘工作站的轨迹跟踪仿真。仿真结果表明：生产线的轨迹规划和连续生产的可靠性都达到了预期目的。该方案可合理规划配置各生产单元、缩短开发周期、降低设备投资风险，为实体生产线设计提供依据和验证平台。

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比例减压阀压力稳定性测试系统的研制

王晓凯

机床与液压. 2021, 49(11): 123-126. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2021.11.025

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比例减压阀的出口压力稳定性是影响阀整体性能的重要因素，在阀的开发阶段进行合理设计尤为重要。结合液压系统、测控系统设计了压力稳定性测试系统，能够精确地采集阀的出口压力，并将LabVIEW软件和数据采集器相结合作为数据采集平台，实现电流、压力等数据的实时采集及显示。结果表明：该测试系统能够很好地监测出口压力的波动，为比例减压阀的设计及寿命检测提供了参考。

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转向节疲劳寿命有限元分析和台架试验

张鹏, 袁文强

机床与液压. 2021, 49(11): 127-131. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2021.11.026

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以某麦弗逊悬架中的转向节为研究对象，利用有限元分析的方法验证其是否满足设计要求，并采用台架试验验证分析结果的可靠性。结合转向节的疲劳试验条件，通过有限元分析的方法计算出转向节在规定工况下的静力学分析结果，再根据其材料属性，计算出其疲劳寿命。为验证分析结果，采用液压伺服疲劳试验系统进行转向节台架耐久试验。结果表明：有限元疲劳分析结果与台架试验结果相符合，验证了该分析方法对转向节的设计过程有参考作用，同时表明了该转向节结构需要进一步改进。

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电动扭矩扳手弯头试验机测控系统设计

张平洋, 李华栋, 徐峰

机床与液压. 2021, 49(11): 132-135,157. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2021.11.027

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弯头是弯头式电动扭矩扳手的关键部件，其性能是决定扳手控制精度、传动效率和稳定性的重要因素。为保证弯头式电动扭矩扳手整机性能，设计了弯头试验机测控系统。在整机装配前，对弯头性能进行测试，对其扭矩、转速和传动效率进行检验，实现了质量检验和质量管理，提升了弯头的设计和加工装配水平。基于西门子S7-200 smart PLC和昆仑通态TPC7062Ti触摸屏设计了测控系统，实现了不同工作模式以及数据处理和数据监测等。经试验，该系统界面友好、自动化程度高、试验效率高，测控功能满足弯头试验需求，提高了弯头式电动扭矩扳手智能制造水平。

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推力角接触球转盘轴承装球塞的结构优化

乔淑香, 吕振伟, 贾松阳, 王朋伟

机床与液压. 2021, 49(11): 136-138. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2021.11.028

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针对推力角接触球转盘轴承装球塞引起的轴承异响、噪声大等问题，对现有装球塞进行结构改进。现有螺纹装球塞内端面与轴承滚道存在落差，钢球滚动时出现碰撞，轴承长期使用后，装球塞易错位。改进后的装球塞为锥销插锁式结构，通过定位锥销使装球塞与轴承内座圈成为一体并进行加工，保证滚道的连贯性和一致性。定位锥销同时限制了装球塞的圆周运动和轴向运动2个自由度，为优化定位锥销自身移动，设计了垫片和螺钉结构；增加了O形密封圈，保证装球塞处的轴承密封效果。新型装球塞结构有效地改善了转盘轴承的稳定性。

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基于大涡模拟的离心风机流固耦合分析

苏阳阳, 穆塔里夫·阿赫迈德

机床与液压. 2021, 49(11): 139-143. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2021.11.029

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以某型号离心风机为研究对象，针对风机叶轮在旋转时的耦合振动问题，采用大涡模拟的方法，对风机的内部流场规律进行数值分析，并与采用RNG κ-ε模型的分析结果对比。利用大涡模拟的数值分析结果对风机叶轮进行单向流固耦合分析。结果表明：大涡模拟得到的分析结果更加精确，更能表现出风机内部的真实流动情况；在流场方面，叶片表面的压力会随时间的变化呈现不规律的波动；在静力学方面，等效应力主要集中在叶片中间位置以及与前、后盖板接触部位，叶轮叶片的中间区域变形量较大。

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水下采油树油管悬挂器传热计算分析

郭永宾, 王尔钧, 张崇, 王莹莹, 赵宏林, 李育房

机床与液压. 2021, 49(11): 144-149. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2021.11.030

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水下采油树是深海油气开发的关键设备，油管悬挂器作为采油树核心部件，其传热计算关系到后期油气的流动安全。以传热学理论为基础，分析水下采油树稳态和非稳态条件下传热控制方程及边界条件，对混合天然气比热容、导热系数以及对流换热系数等进行计算。采用数值传热方法建立水下采油树油管悬挂器传热的有限元模型，对油管悬挂器在稳态生产阶段和非稳态停机阶段的温度场分布进行数值模拟。稳态计算结果显示：油管悬挂器内壁温度关于X=0截面对称分布，最高为57℃，为生产的油气温度，最低温度出现在油管悬挂器顶部位置，为21.672℃；停机8 h后，油管悬挂器温度下降到21.66℃；在停机0.5 h内，温降幅度最大，油管悬挂器温度降到25℃，说明内部产出流体在关机初期和采油树本体间的热量交换剧烈；2 h后温度逐渐接近海水温度，最终达到稳态。

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液压管路弯管形式对系统性能的影响

孔备, 胡林华, 张健

机床与液压. 2021, 49(11): 150-153. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2021.11.031

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为研究液压管路不同弯管形式对系统性能的影响，对油管轴线不同弯曲角度以及弯曲处不同圆角半径等弯管形式进行研究。采用有限体积法，利用CFD技术对不同形式弯管的管路流场进行分析，得到不同管路形式下弯管受冲击情况；利用SimulationX软件搭建系统仿真模型，通过改变弯管参数获得不同弯管形式对液压系统性能的影响，确定较优的弯管形式。综合分析管道流场仿真与液压系统管路仿真结果，获得了管路布置方式优化建议，为液压系统管路布置提供参考。

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闭式柱塞泵配流过程气穴特性仿真研究

唐斐, 米江, 李萍, 刘晓玲, 刘占君, 周卫斌, 王峥嵘

机床与液压. 2021, 49(11): 154-157. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2021.11.032

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闭式柱塞泵采用“正开口”配流结构以保证全工况下配流冲击较小。配流过程中，减振槽进出口的压差变化时，槽中产生较大速度的压差流，导致低压区的出现，产生较严重的配流空化。为保证闭式柱塞泵配流过程中油液压力变化平稳、减小配流冲击和噪声，利用PumpLinx软件，对其全工况下配流气穴分布和气体体积分数进行研究。结果表明：随着排量、工作压力、转速、油温的增大和油液体积弹性模量的减小，配流盘流场区域的气体体积分数增大，气穴现象加剧。

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开式泵控叉车举升装置重力势能回收系统特性分析

覃羡烘, 范淇元

机床与液压. 2021, 49(11): 158-162. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2021.11.033

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叉车举升装置在下放过程中，货物和举升装置的大量重力势能由于控制阀节流作用被浪费，造成大的能量损失。为此，提出一种基于开式回路泵控技术的叉车举升装置能量回收系统。采用电动机驱动液压泵，为举升油缸无杆腔供油，超级电容作为储能单元回收重力势能。建立了所提系统的数学模型和仿真模型，对所提系统的运行和能效特性进行了详细分析。结果表明：所提系统可保证叉车举升装置的平稳运行；与传统举升统相比，根据货物质量不同，所提系统可实现节能23.6%~57.8%。

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TC4钛合金螺纹成型的有限元分析

苑铁兵, 田文广, 黄鑫, 朱功, 周丽

机床与液压. 2021, 49(11): 163-167. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2021.11.034

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以TC4钛合金螺栓搓丝成型过程为研究对象，利用ABAQUS有限元软件进行仿真分析，得到切向速度、径向进给速度和摩擦因数对螺纹成型质量的影响规律。结果表明：搓丝板切向速度和摩擦因数对螺纹成型质量有显著影响，而径向进给速度对螺纹成型质量影响很小；切向速度低于300 mm/s时螺纹成型质量较好，高于300 mm/s时成型质量较差；随着摩擦因数的增大，螺纹成型质量先变好后变差。通过对比分析，确定TC4钛合金最优的螺纹搓丝成型参数为切向速度300 mm/s、摩擦因数0.3~0.4。所得出的结论可为企业TC4钛合金螺纹搓丝成型工艺参数的选择提供参考。

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基于AMESim的机载导弹液压弹射机构动态特性研究

张振, 王彤, 吕峰

机床与液压. 2021, 49(11): 168-171. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2021.11.035

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针对传统机载导弹弹射装置存在的问题，设计一种以蓄能器提供弹射流量、伺服阀作为核心控制元件的液压弹射机构。论述了液压弹射机构工作原理，利用AMESim软件建立其仿真模型。仿真结果表明：在弹射过程中，蓄能器气体腔容积、液压缸无杆端活塞面积与液压杆伸出速度成正相关，液压缸有杆端活塞面积与液压杆伸出速度成负相关；在缓冲过程中，活塞杆的末速度及缓冲腔压力与凸缘前端与活塞内腔壁间隙成负相关。

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机器视觉在智能制造中的应用与产业发展

刘翠翠, 杨涛

机床与液压. 2021, 49(11): 172-178. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2021.11.036

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智能制造是我国实现制造强国的重要途径，而机器视觉技术已成为智能制造系统的核心技术之一。采用文献研究法对近年来机器视觉技术在智能制造领域的主要研究成果与应用情况进行了系统的梳理，详细阐明了机器视觉在智能制造领域的四大应用（引导、检测、测量、识别）及其研究进展；对全球机器视觉产业发展现状进行了详细的阐述与分析；预测了机器视觉技术在智能制造行业的发展方向。研究结果对我国智能制造底层建设、机器视觉的发展有重要意义。

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聚KPCA在高维轴承故障诊断中的应用

郑恒, 姜宏, 章翔峰

机床与液压. 2021, 49(11): 179-182. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2021.11.037

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轴承故障诊断环境复杂、影响因素多，导致特征高维化成为一个技术难题，采用核主成分分析法（KPCA）进行高维特征降维取得了一定成效，但KPCA未考虑特征间的相似性对计算复杂度以及分离效果的影响，对提高计算实时性和有效性以及提升分类效果形成了限制。为此提出了基于K均值聚类算法和KPCA方法的聚KPCA方法。利用均值聚类算法的思想对所提取的时、频域特征中的相似特征进行聚类，降低后续KPCA计算的复杂度，再用KPCA对聚类后的特征进行降维，将高维特征映射到一个类别可分度较高的特征空间。利用正常、内圈故障、外圈故障、滚动体故障4种轴承状态信号特征对聚KPCA方法进行验证，结果表明：与KPCA方法相比，所提出的聚KPCA方法具有更好的降维分离效果和较强的鲁棒性。

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2021年, 第49卷, 第11期　
刊出日期：2021-06-15

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