机床与液压

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高博轩, 赵弘, 吴婷婷

机床与液压. 2021, 49(12): 1-5. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2021.12.001

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管内智能封堵器在管道抢修与维护中被广泛应用，调速装置可以利用智能封堵器前后压差的改变来调整其在管道内部的运行速度。由于智能封堵器能量供给采用电池组供电的方式，受到电池组存储极限的限制，其工作时间会受到一定的影响。因此，设计一种带有蓄能器的调速节能装置来解决这一问题。利用MATLAB/Simulink中Simcsape软件对系统进行建模，采用模糊PID控制方法对该系统进行控制，并与传统PID控制方法进行对比。结果表明：模糊PID控制器可以大幅提升系统的动态性能，超调量几乎为0，响应速度快。

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高温合金切削刀具表面凹槽织构参数的优化研究

乐祺中, 雷学林, 吴波涛, 张俊楚, 肖懿洋

机床与液压. 2021, 49(12): 6-11. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2021.12.002

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为获得切削性能优异的镍基高温合金专用切削刀具，采用有限元仿真和切削试验研究车刀前、后刀面直线型织构凹槽的织构角度、凹槽间距和凹槽宽度对镍基高温合金GH4169切削过程中切削力和切削温度的影响规律。仿真结果表明：前刀面织构能降低刀具切削力和切削温度；与织构间距和凹槽宽度相比，凹槽织构的角度对刀具切削力和切削温度的影响更显著；当在刀具前刀面平行主切削刃建立凹槽状织构，织构间距60μm、凹槽宽度20μm时，切削力较低，切削温度最低。同时，切削试验显示平行于切削刃的织构刀具耐磨损性能和切削寿命均最好。织构刀具的工作寿命相比于无织构刀具提升了66.7%。

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外圆车削TC4钛合金颤振稳定性极限预测

李绍朋, 王利强, 吕志杰

机床与液压. 2021, 49(12): 12-18. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2021.12.003

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外圆车削加工TC4钛合金过程中，再生型颤振会在工件表面留下不规则的振纹，严重影响了钛合金的表面加工质量。考虑外圆车削动力学参数的影响，建立了外圆车削TC4钛合金再生型颤振动力学模型。在KDN数控车床上进行动力学参数识别试验，将试验结果代入所建模型解析解中，利用MATLAB软件绘制外圆车削稳定性叶瓣图并得到外圆车削加工TC4钛合金的极限切削深度为0.553 2 mm。进行外圆车削试验，对试验结果进行时域分析以及粗糙度分析。试验结果表明：当切削深度小于0.553 2 mm时，无论转速取何值，车削都相对稳定；当切削深度大于0.553 2 mm，但与转速构成的点位于叶瓣图曲线下方时，其振幅平均值、粗糙度较小，与前者相差不大，车削稳定；当切削深度与转速构成的点位于叶瓣图曲线上方时，与叶瓣图曲线下方相同转速的点对比，其振幅平均值增大了1倍左右，粗糙度值增大了31%左右，车削不稳定。试验分析结果验证了所绘稳定性叶瓣图的可靠性，对实际加工具有一定的指导意义。

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空间直线度最小区域的一般化判别方法

秦玲, 黄美发, 唐哲敏, 刘廷伟

机床与液压. 2021, 49(12): 19-22,86. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2021.12.004

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评定空间直线度时，仅由复杂的几何判定准则来裁定算法是否构造或找到了测点集的最小区域。针对这一问题，研究基于矩阵的空间直线度一般化判别方法。分析空间直线测点集与最小区域边界的相对方位、相对距离等关系，建立空间直线度最小区域模型；分析最小区域的基本数理逻辑形式及其便于求解的推论；利用矩阵性质将这些逻辑问题转化为等效的一般化判别问题。通过实例验证了所提出的判别方法的可行性。

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利用开关卡尔曼滤波器的目标跟踪技术研究

尹旷, 王红斌, 胡帆, 张铁, 方健, 喇元

机床与液压. 2021, 49(12): 23-28,40. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2021.12.005

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为了使机器人视觉伺服控制系统的目标跟踪精度得到进一步提高，构建一种基于开关卡尔曼滤波器的视觉伺服控制系统。研究视觉伺服的目标跟踪原理，推导相关的数学模型，并分析跟踪误差产生的原因；针对图像采集和处理引入的延时问题，通过卡尔曼滤波估计得到目标运动的速度信息，以此作为前馈量输入视觉伺服控制器，补偿由于目标运动和延时造成的跟踪误差；为了解决卡尔曼滤波器由于目标运动的突然变化而降低估计性能的问题，引入运动监视器以在目标运动突然变化时发出开关信号并重置卡尔曼滤波器；最后对该算法进行实验与仿真。结果表明：基于卡尔曼滤波器的视觉伺服控制器能把跟踪误差控制在1 mm以内，而开关卡尔曼滤波器能有效地减少因目标运动状态突然变化而产生的跟踪误差。

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数字图像相关亚像素位移测量中迭代相关系数曲面拟合算法研究

李荣丽, 郭琦, 刘小勇, 秦昕洲, 范依航, 高嵩, 郝兆朋, 孔清屿

机床与液压. 2021, 49(12): 29-32,189. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2021.12.006

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相关系数曲面拟合算法是数字图像相关方法中一种简单而高效的亚像素位移测量算法。在相关系数曲面拟合算法中，拉格朗日曲面拟合算法、二元三次多项式曲面拟合算法和二元四次多项式曲面拟合算法不能直接推导出亚像素位移量的解析解，而需采用迭代算法获得亚像素位移量。为对比分析上述3种迭代相关系数曲面拟合算法的性能，利用真实散斑图像对3种算法的计算精度与效率进行了对比实验。实验结果表明：3种算法的求解精度与效率从高到低依次为二元三次多项式曲面拟合算法、拉格朗日曲面拟合算法、二元四次多项式曲面拟合算法。

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基于非线性能量阱的小卫星飞轮微振动抑制

蒋权, 鄢吉多, 林芸

机床与液压. 2021, 49(12): 33-40. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2021.12.007

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研究基于橡胶材料迟滞阻尼特性的非线性能量阱对光学卫星飞轮微振动的抑制。通过对飞轮扰动机制的分析，建立考虑飞轮扰动的动力学模型。结合飞轮微振动模型，提出一种基于非线性能量阱的飞轮微振动抑制方法，设计一种基于非线性能量阱的金属橡胶减振器。设计卫星飞轮地面试验方案，验证了微振动抑制方法的有效性。试验结果表明：飞轮微振动模型分析准确，设计合理，基于该模型的减振器能有效抑制飞轮微振动。

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航空形状记忆合金永久连接钛管连接件性能评价技术及试验研究

郭浩然, 张宗华, 隋明丽, 黄自力, 蒋红岩

机床与液压. 2021, 49(12): 41-46. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2021.12.008

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形状记忆合金永久连接管路件已大量应用于国外航空航天流体系统中，国内已开展相应的研究和应用工作，但相关考核评价标准匮乏。调研了形状记忆合金永久连接技术及其应用现状；通过分析形状记忆合金永久连接钛管连接件服役工况和结构特点，提出包含静态性能考核、动态性能考核和环境性能考核的性能评价技术及方法；给出试验判定依据及试验接口的设计要求，并对典型件性能进行试验评价。该研究为国内相关产品考核评价提供参考。

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恒压恒流凸轮柱塞泵凸轮曲线特性分析及优化

董小杏, 骆科技, 王和顺, 朱维兵

机床与液压. 2021, 49(12): 47-51. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2021.12.009

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医疗器械中体外诊断分析仪中使用的恒压恒流凸轮柱塞泵，其关键在于凸轮形成的轨迹曲线。根据柱塞运动的轨迹计算凸轮的轨迹曲线并在SolidWorks软件中进行仿真，发现凸轮的轨迹曲线与理想轨迹曲线存在偏差，从而影响凸轮柱塞泵恒压和恒流的性能。为了优化凸轮轨迹曲线，采用Catmull-Rom三次插值曲线拟合离散点及NURBS柔性曲线控制顶点位置和权因子两种设计方法，并将两种方法得出的凸轮曲线与理想轨迹曲线进行对比，结果表明：采用后一种方法，凸轮的轨迹曲线更接近理想轨迹曲线。为了验证计算结果，搭建凸轮柱塞泵测试平台，利用国外先进的微型流量计测试流量的脉动。该实验平台可以实时反馈流量的变化，并且通过曲线的形式反映优化前后的不同数据。经过测试，优化后的流量脉动及脉动率明显要比优化前的小，满足体外诊断分析仪产品的使用需求。

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采用电动液压执行机构对机床进行主动隔振研究

李爱民, 王启广

机床与液压. 2021, 49(12): 52-56. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2021.12.010

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地面振动容易使机床超过允许的加工或测量偏差，从而影响机床的加工质量。提出一种新型电液执行机构对机床进行振动隔离，构建机床主动隔振系统，采用神经网络PID控制器实现机床主动隔振系统的有效控制，并对控制效果进行仿真验证。分析机床主动隔振系统的结构，建立机床主动隔振系统中电液执行机构以及机床的动力学模型，将执行机构的数学模型耦合到机床的虚拟模型。基于神经网络与PID控制器，开发神经网络PID控制器。采用MATLAB对机床主动隔振系统进行仿真，同时与传统PID控制器的计算结果进行对比和分析。结果显示：神经网络PID控制器控制下的工作台以及工具中心点位移振幅相比传统PID控制器减少30%~82%，采用神经网络PID控制器控制后，控制精度更高，隔振效果也更好。采用神经网络PID控制器的电液执行机构能够有效地衰减并隔离地面运动。

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环境振动对工业机器人位置重复性的影响

吴清锋, 胡伟健, 王清忠, 王海霞

机床与液压. 2021, 49(12): 57-59,77. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2021.12.011

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GB/T 12642—2013《工业机器人性能规范及其试验方法》规定性能测试的环境条件包括：温度、相对湿度、电磁场和静电场、射频干扰、大气污染和海拔高度极限，忽略了周围环境振动对工业机器人性能的影响，特别是对位置重复性的影响。在不同振动环境下对同一台机器人的位置重复性进行检测，发现在防振条件下测得的位置重复性为0.009 mm，在未防振条件下测得的为0.015 mm，两者相差巨大。因此，在进行位置重复性检测时应在防振条件下，国标应该对性能测试的环境条件进行重新规定，应该考虑周围环境振动对工业机器人性能的影响。

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异形薄壁件加工工艺优化研究

刘冠成, 李玲辉, 张海洋, 毕凯, 张东东, 李强, 王凯

机床与液压. 2021, 49(12): 60-63. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2021.12.012

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针对异形薄壁件加工普遍存在效率低、变形大的问题，以一个典型异形薄壁件为例进行工艺流程优化和装夹方式优化，其中装夹方式优化引入了新设计夹具。采用对比试验的方式将优化前工艺与优化后工艺进行对比，并分析零件加工时间和尺寸精度。结果表明：优化后工艺加工效率较高，且零件精度显著提升。该工艺优化研究取得良好效果，对异形薄壁件加工具有指导意义。

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基于UG和VERICUT的维纳斯四轴数控加工研究

佛新岗

机床与液压. 2021, 49(12): 64-67,157. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2021.12.013

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详细介绍基于UG软件平台和AVL650e四轴立式加工中心对维纳斯进行数控仿真与实体加工的实现思路与步骤，针对AVL650e四轴机床的特殊运动关系，基于UG/Post Builder开发了针对该设备的专用后处理程序文件、机床文件和控制器文件，并通过VERICUT模拟仿真和加工验证了其正确性和可行性，对拓展同类多轴机床的加工范围有一定的参考价值。

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新型压力管道绘制技术的研究

周航, 周伟, 李治和, 刘泽威, 唐琪

机床与液压. 2021, 49(12): 68-70,125. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2021.12.014

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针对目前压力管道单线图存在的一些问题，如无法精确提供管道之间的相关位置和无法消除粗大误差对坐标系转换的影响，提出了一种基于空间直角坐标系转换的新型压力管道绘制方法，减少矩阵解算转换参数的频繁性并充分利用了可靠数据。采用抗差估计，减小个别公共点粗大误差对坐标转换参数的影响。结合模拟点的数据，验证了所提方法的可行性与有效性。该方法具有工程应用价值。

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面向维修的备件共享服务及配置优化

王成, 许建新, 李连玉, 王红军, 张振明

机床与液压. 2021, 49(12): 71-77. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2021.12.015

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备件的共享服务及配置优化水平对装备维护水平起着关键作用。针对现有备件管理在服务能力和配置优化方面存在的不足，提出基于维修BOM的备件共享服务方法，在备件库存确定的情况下，实现了备件利用率和精准服务能力的提升；提出基于备件BOM的串联系统备件配置优化方法，实现以系统备件满足率和保障任务时长为约束、以备件配置成本最小为目标的最优备件配置方案。最后，以数控机床主轴系统为例验证了所提方法的可行性。该方法对备件服务能力的提升和装备维修成本的降低具有一定的参考意义。

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基于视觉路径识别的智能车控制系统设计

焦冰, 李琳, 邱会然

机床与液压. 2021, 49(12): 78-81. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2021.12.016

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为实现智能车对各种复杂路径快速稳定的识别，设计一种根据视觉图像进行路径识别的智能车控制系统。该智能车控制系统以MK60DN512ZVQ10控制器为核心，采用OV7725视觉传感器获取赛道的二值化图像；通过图像处理提取赛道边沿及中心线，并提出环岛等复杂路径的识别算法；通过增量式编码器测量实时车速，采用PID控制算法控制舵机的转向和驱动电机的转速；通过调整视觉传感器的高度并合理布局车体结构，增强智能车的路径识别能力和稳定性。实验测试结果表明：利用该系统，智能车在速度约为2.4 m/s时可在赛道上快速稳定行驶并正确识别各种路径。

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基于STM32+FPGA的多轴运动控制器的设计

胡呈祖, 周军连

机床与液压. 2021, 49(12): 82-86. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2021.12.017

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运动控制器是数控机床、高端机器人等自动化设备控制系统的核心。为保证控制器的实用性、实时性和稳定性，提出一种以STM32为主控制器、FPGA为辅助控制器的多轴运动控制器设计方案。给出了运动控制器的硬件电路设计，将S形加减速算法融入运动控制器，提高了控制精度，可有效避免过冲、振荡等现象的发生。在三维点胶机平台上对运动控制器的性能进行了测试，结果表明：点胶机各轴能按照设定的轨迹运动，运行平稳且实时性高，具备良好的应用前景。

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基于WSNs的大型机械设备远程监控系统设计

王斌

机床与液压. 2021, 49(12): 87-92. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2021.12.018

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针对现有大型机械远程控制系统通信中存在的高延迟问题，设计一种基于WSNs的远程控制系统。该系统从整体上分为前端传感器控制部分和远程控制部分；硬件设计包括STM32F107型微处理器、CAN总线、无线通信模块、信息采集模块、电源管理模块等；在主控程序和软件算法设计方面，采用一种混合资源调度机制，动态地调整窗口数据和报文周期，以降低网络系统延迟和总体丢包率。系统测试结果显示：所提出的监控系统性能良好，且系统通信时的总体响应时间短。

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基于田口法与遗传算法相结合的液静压导轨优化设计

马辉, 冉翠翠

机床与液压. 2021, 49(12): 93-98. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2021.12.019

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针对一般的液静压导轨油腔单一进油孔造成压力分布不均匀，承载力、刚性和阻尼性能低的问题，对液静压导轨进行优化设计。建立液静压导轨的数学模型并获得导轨设计参数，挑选影响导轨性能的关键参数并建立优化性能指标的函数，结合遗传算法、田口法和灰色关联分析法寻求承载力、刚性、阻尼性最优的导轨设计参数组合。模拟和实验结果证明了该设计的可行性和有效性。

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一种多轴电液转向系统的优化设计

李西德, 胡文才, 彭建军, 张国勇

机床与液压. 2021, 49(12): 99-103. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2021.12.020

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针对多轴电液转向系统行驶存在的安全问题，以六轴全路面起重机电液转向系统为例，分析现有技术存在的缺陷，按分组控制及冗余度设计理念，提出一种多轴电液转向系统的优化设计方案。试验结果表明：优化后的设计方案有效解决了因元器件故障而导致的转向安全事故，为相关多轴电液转向系统的设计提供了参考。

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基于ADAMS的理想铰约束模型的局限性研究

兰希园

机床与液压. 2021, 49(12): 104-107,200. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2021.12.021

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针对在多体系统动力学分析中采用理想铰约束模型模拟关节轴承的铰接功能引起仿真结果出现偏差的问题，以基于虚拟样机技术的组合臂架式门座起重机变幅过程的动力学分析为例，将其中的两个主要铰接点视为含间隙的滑动轴承，运用含间隙矢量模型、非线性连续接触碰撞力的混合模型和修正的库仑摩擦模型，综合考虑铰链间隙、接触变形和摩擦等因素的影响，求解了系统在典型工况下的动力学响应，并与按照理想铰约束模型得到的响应结果进行对比，揭示了理想铰约束模型存在的局限性，为如何在工程机械动力学分析中合理使用理想铰约束模型提供了参考。

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重载精密数控回转工作台的滚滑复合导轨设计

王全宝, 张伟华, 李佳, 杨靖, 杨林

机床与液压. 2021, 49(12): 108-111. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2021.12.022

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为满足重型机床在大负载切削条件下的性能要求，设计一种用于重载精密数控回转工作台的滚滑复合导轨。阐述了该导轨的具体结构、选型计算和设计要点，解决了重载和精密相互制约的难题。实际使用结果表明：该导轨形式可提高工作台的精度及运动平稳性，值得推广。

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预充针管脱巢机系统设计

胡世福

机床与液压. 2021, 49(12): 112-115,152. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2021.12.023

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预充针管脱巢机系统是依据注射器生产体系的现实需求而开发设计的。通过三相电机、齿轮传动、伺服电机和气动元件等实现多工位的同步工作，依据伺服电机的精确控制实现各工位动作位置的精准控制。

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三角形均压槽气浮轴承结构分析和仿真研究

唐志文, 李佳, 刘源炯

机床与液压. 2021, 49(12): 116-119,130. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2021.12.024

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为满足超精密制造装备的发展需求，提高气浮支承承载性能，设计一种狭缝进气且带有三角形均压槽复合式气浮支承结构。对该结构进行建模仿真，分析不同数量、辐射角度、厚度、半径的均压槽对气浮支承结构静态性能的影响。结果表明：均压槽半径和数量对刚度峰值大小影响显著，而不同均压槽深度和角度会使得刚度峰值出现在不同的气膜间隙厚度上；均压槽体积增大使得承载力得到提升，质量流量的损耗量增加。

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湿式离合器液压执行系统建模与仿真

曾小华, 陈虹旭, 董兵兵, 宋大凤

机床与液压. 2021, 49(12): 120-125. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2021.12.025

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针对湿式离合器液压执行系统，在分析其工作原理和结构的基础上，在机械域和液压域上分别对关键组成部分比例压力电磁阀和离合器油缸活塞建立数学模型，并采用AMESim软件对湿式离合器的液压执行系统进行建模；为了验证所搭建模型的有效性，在给定不同的激励电流情况下分析系统的动态响应；针对所搭建的AMESim模型，采用传统PID控制算法和基于模型的前馈+反馈控制算法控制输出油压，对比验证了跟踪效果。仿真结果表明：搭建的模型具有良好的动态特性，前馈+PID反馈的控制算法较PID算法的控制效果更好。

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基于静态加载和CEL的纯水射流冲击压力有限元分析

崔贝贝, 董建沛, 贺占蜀, 赵树森, 李大磊, 王培卓

机床与液压. 2021, 49(12): 126-130. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2021.12.026

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静态加载和耦合欧拉-拉格朗日算法（CEL）被广泛用于纯水射流冲击强化的研究。为对比分析2种仿真方法，运用ABAQUS有限元分析软件分别建立其纯水射流冲击强化模型，获取能量历程变化、冲击压力作用的动态过程规律。将冲击压力仿真结果与理论结果、实验结果进行对比，结果表明：2种仿真模型的结果均与理论结果相吻合，而CEL法与实验结果吻合程度更高。所得结论可以为探究纯水射流冲击强化提供一定的参考。

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风沙流对戈壁风区桥梁防风栅响应规律的研究

高卫强, 金阿芳, 岳海燕, 杨世佺

机床与液压. 2021, 49(12): 131-135. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2021.12.027

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为明确兰新二线桥梁防风栅的防风效果以及防风栅背风侧流场分布情况，选取兰新二线新疆段桥梁中最具代表性的32 m箱梁结构建模，基于Fluent风沙两相流非定常模型，运用标准κ-ε湍流模型，对风沙环境下高速铁路桥梁及防风栅整体风场分布特征进行定性的模拟分析。结果表明：在设置单侧、双侧防风栅后，会在防风栅背风侧形成一个相对连续的风压减速区；在布置单侧、双侧风栅的情况下，防风栅背风侧距床面0.4 m高位置处风速变化规律基本呈现先减小再增大趋势，且不同高度条件下的风速垂直廓线基本一致，呈先增大后减小再增大的趋势，双侧防风栅背风侧的风速变化始终小于单侧防风栅；在双侧防风栅作用下，随着风速的增加，在距上行线道床面1.2 m以上至防风栅自身高度区间内风速变化保持稳定；防风栅在一定程度上会加剧桥梁轨道线路上方的积沙。

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基于辨识模型的轨迹误差预测方法

张易晗, 李学伟, 孔令毅, 郑光明, 井宸

机床与液压. 2021, 49(12): 136-140. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2021.12.028

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为研究轨迹误差的影响因素及规律，进行加工路径优化和轨迹误差预补偿，并提出一种基于辨识模型的轨迹误差预测方法。采用所建立的数控系统前瞻插补模块对G代码进行插补处理，获得离散位置指令；通过进给系统辨识模型对插补后的位置指令进行加工仿真，得到输出位置；根据插补位置数据和仿真得到的输出位置数据对加工轨迹误差进行计算。仿真结果表明：该方法可以快速计算数控机床联动加工时的轨迹误差值和分布情况，为轨迹误差的成因及规律分析、刀具路径的优化及轨迹误差预补偿的实施提供方法和数据支持。

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摆线轮齿廓逆向设计的仿真加工

苏建新, 孔令举, 郭浩

机床与液压. 2021, 49(12): 141-145. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2021.12.029

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为了缩短未知修形方式摆线轮加工周期，降低生产成本，提高加工效率，提出一种高阶分段拟合算法，使用该算法可以通过逆向工程的方式实现对未知修形方式摆线轮齿廓的重构。为了验证该算法的合理性，先对已知修形方式的RV320摆线轮齿廓点使用高阶分段拟合算法进行齿廓重构，之后通过VERICUT仿真加工出RV320摆线轮模型，并将仿真加工的RV320摆线轮模型与RV320摆线轮理论模型进行对比，最大加工误差约为0.016 86 mm。之后通过实验加工出RV320摆线轮并对其进行精度检测，检测结果显示通过高阶分段拟合算法加工出的摆线轮符合使用要求，进一步验证了该算法的合理性。由此可得，使用高阶分段拟合算法同样能够实现对未知修形方式摆线轮齿廓的重构，同时也为未知修形方式摆线轮的高精加工提供了一种方法。

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复合载荷作用下轮轨接触特性有限元分析

涂文兵, 项云鹏, 杨锦雯, 刘思雨

机床与液压. 2021, 49(12): 146-152. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2021.12.030

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侧风及弯道情况下的横向力对轮轨接触特性产生重要影响，从而影响轮轨的使用寿命。同时考虑轮轨所受的垂向力和横向力，建立轮轨接触有限元模型。轮轨的材料本构模型选择弹塑性，采用罚函数法模拟车轮和轨道之间的接触关系。对不同垂向力及横向力作用的轮轨接触进行有限元仿真，分析轮轨接触部位的接触变形、等效应力以及塑性应变等随垂向力和横向力的变化规律。结果表明：轮轨最大接触压力、接触斑面积、最大Mises等效应力和最大Mises等效塑性应变都随垂向力近似呈线性增加，但垂向力主要影响接触斑面积和最大Mises等效塑性应变；轮轨Mises等效塑性应变最大值随横向力的增加近似呈线性增长，且塑性变形主要集中在钢轨的接触部位。

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两栖复合腿机器人运动仿真及能耗分析

张冯, 张尚盈, 陈晧晖

机床与液压. 2021, 49(12): 153-157. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2021.12.031

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对水陆两栖复合腿机器人进行运动仿真及能耗分析。设计一种弧形腿与桨结合的两栖六足机器人，研究其地面三角步态行走机制，提取腿部转动关节运动模型。分析机器人能源消耗组成部分，简化得到其单周期能耗计算模型。构建9种不同腿长参数的机器人三维模型，在ADAMS软件中设置规划的转动关节轨迹，实现运动仿真。提取仿真后的电机力矩，计算一周期的能耗并进行分析。结果表明：适当减小机器人腿长参数可提高能源利用效率，这对提升腿式机器人整体性能具有一定的参考意义。

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泵阀并联驱动液压缸抗干扰控制器设计

吴斌, 柏艳红, 宋亦静, 赵志诚

机床与液压. 2021, 49(12): 158-161,165. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2021.12.032

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根据液压升船机、多自由度试验平台等重载、长行程单出杆液压缸控制系统高性能和高效能的要求，采用阀控开式回路和泵控闭式回路并联驱动非对称液压缸系统。该系统本身可以兼顾效能和性能，但还要保持性能。由于速度和位移传感器存在电磁扰动问题，为了抑制该扰动，提出在PID位置反馈控制基础上，增加抗干扰观测器策略，并通过仿真对该系统控制性能进行验证。仿真结果表明：与传统的PID控制方法相比，该方法能够精确估计出正弦扰动，并在前馈进行补偿，消除频率已知的单正弦扰动的影响，从而抑制检测扰动，使系统更快地跟踪给定信号。

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机床丝杠热膨胀零点及补偿技术研究

刘宏伟, 杨锐, 向华, 王平江, 李波, 陈国华

机床与液压. 2021, 49(12): 162-165. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2021.12.033

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机床丝杠在运行时转速很高而且换向频繁，热量不能及时散出而产生很高的温升。丝杠为细长杆，对温度的变化敏感。根据丝杠热误差的产生规律，提出丝杠热膨胀零点的选取方法，建立误差补偿模型。研究机床丝杠热膨胀零点的补偿方法，分析丝杠热膨胀误差的补偿流程；通过补偿实验证明丝杠热膨胀零点对误差建模的意义。

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基于自适应滑模控制的随车起重机控制特性分析

曹传剑, 宋慧, 姜云春, 王培芹, 于晓

机床与液压. 2021, 49(12): 166-170. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2021.12.034

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为提高随车起重机的工作效率、改善控制性能、降低操作过程工作强度，对随车起重机液压控制系统的控制性能进行分析，提出一种自适应滑模控制方法。通过分析随车起重机液压控制系统工作原理和数学模型，设计了自适应滑模控制器；对比分析自适应滑模控制和PID控制系统的控制特性。结果表明：采用自适应滑模控制的随车起重机液压控制系统具有良好的稳定性、动态控制性能和伺服跟踪性能。

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多级液压缸级间缓冲性能数值模拟

周文平, 杨彬

机床与液压. 2021, 49(12): 171-174. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2021.12.035

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多级液压缸换级时的级间缓冲性能会对液压系统工作的平稳性及安全性产生影响。以某三级液压缸为例，采用基于动网格及UDF （用户自定义函数）的三维非稳态计算流体力学方法，并计入活塞与缸筒的摩擦力，对收回阶段的液压油流动及活塞运动特性进行计算，分析液压缸的缓冲和换级性能。结果表明：采用圆柱形缝隙节流效果明显，但单个活塞收回时间较长，存在两级活塞同时运动的情况；换级时会产生较大的压力及加速度突变，导致系统产生液压冲击和振动。模拟结果能够为多级液压缸缓冲结构的优化设计提供参考。

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组合式空气减压阀性能建模研究

蔡冰

机床与液压. 2021, 49(12): 175-179. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2021.12.036

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基于计算流体动力学（CFD）方法建立高减压比组合式空气减压阀数值仿真模型。通过仿真计算研究减压阀流场特征和调节参数对性能的影响；以数值计算得到的样本点数据建立减压比响应面模型；根据性能模型研究性能特性和组合调节规律。结果表明：组合式减压阀流场复杂，调节参数对减压比等影响表现出非线性特性；基于非线性特性构造的两段减压比响应面模型具有较高的精度，通过模型开展调节规律研究是可行的技术途径。

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基于Fluent的径向柱塞泵滑靴设计及分析

何广进

机床与液压. 2021, 49(12): 180-183. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2021.12.037

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在径向柱塞泵设计中，滑靴作为关键部件，连接动子与定子。滑靴既影响柱塞泵的机械效率，又影响柱塞泵的容积效率，是柱塞泵设计中的重中之重。因此，滑靴设计既要求耐磨性能好，又需要保证配合面的密封性。采用剩余压紧力设计方法对45 MPa径向柱塞泵的滑靴开展结构设计，并基于Fluent分析方法对其密封性和油膜特性进行了分析，获得一种耐磨性和密封性均比较好的设计方案。

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多机器人轨迹规划研究综述及发展趋势

牛启臣, 张弓, 张功学, 徐征, 吴月玉, 侯至丞, 杨文林, 徐群华

机床与液压. 2021, 49(12): 184-189. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2021.12.038

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多机器人系统与单机器人相比，具有工作效率更高、灵活性更好等特点，受到广泛关注。轨迹规划决定了机器人末端执行器的作业效率和运动性能。多机器人系统在工作空间大范围重叠情况下，每个机器人的协同轨迹规划的计算量非常大。从基本轨迹规划、最优轨迹规划及深度学习等方面，详细分析和综述了多机器人轨迹规划的各类方法，并对该领域的技术发展趋势进行了分析和展望，指明未来工作的研究方向。

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基于数据驱动的空压机集群智能诊断系统

侯大立, 王宇, 成凡

机床与液压. 2021, 49(12): 190-195. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2021.12.039

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为挖掘西气东输项目中的SCADA系统的数据，提出一种基于数据驱动的空压机集群智能诊断系统。该诊断系统由相关硬软件、SCADA网络、神经网络算法以及人机界面等模块组成，能够很好地实现实时远程集中监视。在此基础上，运用人工智能技术对空压机运行大数据进行挖掘，实现空压机的综合报警、故障诊断以及空压机性能预测，对空压机的科学管理有明显的指导意义。运行结果表明：该系统满足对空压机实施智能故障诊断的要求，为传统诊断系统的升级改造提供指导。未来该系统可作为空压机管理子系统，归入到管道设备管理系统，对我国智慧管道的建设有重要意义。

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基于MED和1.5维能量谱的滚动轴承故障诊断

刘晶

机床与液压. 2021, 49(12): 196-200. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2021.12.040

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1.5维谱因具有抗高斯白噪声的优异性能而被广泛应用于故障诊断领域，能量算子解调与1.5维谱相结合形成的1.5维能量谱用于轴承故障诊断效果更佳，然而该方法处理低信噪比信号效果不佳。针对强背景噪声下微弱故障特征提取难的问题，提出最小熵解卷积（MED）与1.5维能量谱相结合的诊断方法。先用MED对原始振动信号进行消噪，再对处理后的信号做1.5维能量谱；分析包络谱中的频率成分并与对应故障特征频率相比较，得出诊断结果。仿真数据和多组实测数据均证实了所提方法的有效性和优越性。

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刊出日期：2021-06-28

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