2021年, 第49卷, 第20期　
刊出日期：2021-10-28
  

  • 全选
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    试验与研究
  • 基于神经网络的液压缸微小内泄漏数据分析及预测的研究
    郭媛, 熊戈, 曾良才, 邓晨浩
    机床与液压. 2021, 49(20): 1-5. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001－3881.2021.20.001
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    液压缸的内泄漏是工程机械故障中难以避免的,该故障会降低液压系统的工作效率,严重的内泄漏还会引发安全事故。构建一种实时测量液压缸内泄漏的系统,提出一种模拟液压缸微小内泄漏的方法,采用压力应变片将流量变化转换为应变信号的实验模型,对实验数据进行分析并建立应变-流量的数学模型,利用神经网络的学习与训练,对内泄漏量进行预测。最后将实际微小内泄漏量与神经网络的预测值相比较。实验结果表明,神经网络具有高精度和高效率的预测能力,为液压系统的微小泄漏监测奠定了基础。
  • 改进引导因子的精英蚁群算法航迹规划研究
    刘高兴, 袁亮
    机床与液压. 2021, 49(20): 6-11. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001－3881.2021.20.002
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    针对基本蚁群算法在无人机自主航迹规划过程中容易陷入局部最优解的不足,采用对引导因子进行改进的精英蚁群算法来研究二维空间环境下无人机的全局航迹规划问题。首先选择栅格法对空间进行划分,建立静态障碍物地图并构建启发因子;其次,通过加入改进引导因子的精英蚁群算法寻找到达目标点距离最短的航迹;最后通过仿真实验对比改进引导因子的精英蚁群算法与基本蚁群算法和最大最小蚁群算法搜索的航迹优劣。
  • 低压涡轮轴-轴盘调姿装配系统设计与研究
    刘小臣, 何卫东, 张迎辉, 姚世选, 崔泽
    机床与液压. 2021, 49(20): 12-17. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001－3881.2021.20.003
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    针对航空发动机涡轮轴-轴盘对接装配过程中因人工操作引起的对接点位置精度低、装配稳定性差以及效率低等问题,设计一套集测量、调姿、装配于一体的闭环控制系统。利用高精度测量探头对涡轮轴与轴盘内外表面位置进行测量。通过空间几何和坐标转换原理对涡轮轴和轴盘的姿态分别进行调整,保证涡轮轴面和轴盘轴面处于同一平面、涡轮轴轴心和轴盘轴心共线。针对测量过程中存在的误差,将装配过程中运动轴伺服参数实时反馈至PC端,利用PC端与控制器全闭环实现装配过程位置的检测和调整;调姿装配结束后,利用高精度传感器测量涡轮轴与轴盘对接处缝隙值并与目标值对比,以保证装配精度。通过试验对测量、调姿、装配过程进行验证,得到装配缝隙值小于2 mm。试验结果表明:涡轮轴与轴盘表面位置测量准确度高,对接装配过程稳定性强,测量装配精度满足实际要求,该系统具有一定应用价值。
  • 挖掘机行走马达正反向输出扭矩一致性技术研究
    杨斯冕
    机床与液压. 2021, 49(20): 18-22. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001－3881.2021.20.004
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    针对某型号挖掘机液压行走马达正反向输出扭矩不一致问题展开研究,分析得出马达正反向输出扭矩不一致的主要原因为马达正反向进出口压差偏差大,而导致压差偏差大的主要因素为马达正反向回油平衡阀阀口尺寸公差的不一致性。建立马达平衡阀阀口尺寸链模型,分析平衡阀阀芯、弹簧座、平衡阀阀头及端盖割槽尺寸公差对平衡阀阀口尺寸公差的影响。通过CFD仿真及阀口各组成环尺寸链优化设计,结合零部件实际加工难度进行公差分配,使马达回油平衡阀阀口尺寸保持在0.5~0.7 mm,从而缩小马达背压变化范围。试验结果表明:优化后的马达平衡阀口尺寸公差使马达进出口压差保持一致,从而保证了马达正反向输出扭矩的一致性。
  • 超精密大行程滚珠丝杠进给系统设计与实验研究
    薛宝珠, 李梦阳, 郭英杰
    机床与液压. 2021, 49(20): 23-27. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001－3881.2021.20.005
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    针对单级驱动系统难以同时实现大行程与超精密定位的问题,设计一种基于滚珠丝杠与液体静压导轨的超精密大行程进给系统实验台。无框式直驱电机通过胀紧套直接与滚珠丝杠联接,实现类似于直线电机的“零传动”,采用纳米级分辨率光栅尺实时检测运动部件的位移。实验结果表明:通过G代码补偿、摩擦补偿、提高PWM频率、降低干扰等方式,可以提高系统的定位性能,进给系统在180 mm的有效行程内可以实现103 nm定位精度和8 nm运动分辨率。
  • 基于图像处理技术的刀具热变形测量研究
    赵昌龙, 王阔, 王旭旭, 吕起印, 姚世航, 刘俊
    机床与液压. 2021, 49(20): 28-31. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001－3881.2021.20.006
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    针对机床预热时刀具变形问题,设计基于图像处理的刀具热变形测量方案,以获得刀具轴向热误差随预热时间的变化关系。采用高速相机采集刀具热变形图像,利用MATLAB软件,通过Canny算法对图像进行边缘提取粗定位。采用亚像素拟合边缘检测方法对刀具边缘轮廓进行精确定位,即运用最小二乘法拟合出刀尖圆弧曲线,从而计算出刀具预热过程中的热变形量,为后续机床热误差补偿奠定基础。
  • 高速铣削高温合金涂层刀具表面自组织结构研究
    于洲, 郑光明, 程祥, 刘焕宝, 杨先海
    机床与液压. 2021, 49(20): 32-35. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001－3881.2021.20.007
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    在高速铣削高温合金GH2132的过程中,刀具磨损严重、刀具寿命较短。在一定条件下,涂层刀具在稳定磨损阶段能够生成耐磨损或自润滑的氧化物薄膜层(自组织结构),此结构能够起到提高刀具切削性能、延缓磨损以及延长使用寿命的作用。基于此,进行高速铣削涂层刀具表面自组织结构研究,以提高刀具寿命。结果表明:高速铣削高温合金GH2132时,PVD-AlTiN硬质合金刀具表面自组织结构稳定存在的条件为Fx=90~105 N、Fy=115~168 N、Fz=410~510 N、σs=-735~-873 MPa。研究结果为涂层刀具加工高温合金提供了参考,并且有助于绿色智能制造。
  • 微型永磁电机转子辅助槽参数对齿槽转矩影响研究
    冯桑, 费德意, 胡雄辉
    机床与液压. 2021, 49(20): 36-40. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001－3881.2021.20.008
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    永磁电机作为微型电机广泛应用于工业领域,但其齿槽转矩会引起振动和噪声,降低系统控制精度。为削弱齿槽转矩,基于齿槽转矩产生机制,结合能量法与傅里叶分解法,推导转子齿上开设辅助槽的永磁有刷直流电动机的齿槽转矩的数学解析式。基于Ansoft Maxwell对某款电机转子齿上开设辅助槽的数量、位置、槽口宽度、辅助槽深度以及辅助槽的形状等相关参数对齿槽转矩的影响进行分析,得到辅助槽参数和齿槽转矩峰峰值之间的关系,确定了辅助槽各优化参数的合理取值。优化结果表明:电机的齿槽转矩得到了有效抑制。
  • 基于磁路法的液压换向阀用磁流变阻尼器研究
    何沛恒, 邓斌, 左荣, 徐新, 雷越
    机床与液压. 2021, 49(20): 41-47. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001－3881.2021.20.009
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    以双线圈内绕型剪切阀式磁流变阻尼器为研究对象,根据其磁场自封闭性,采用磁路法建立磁路数学模型。通过关键结构参数进行定性分析,得到活塞台阶间隙处磁感应强度近似化的结构优化依据。利用Ansoft Maxwell有限元仿真软件进行验证,结果表明:对于双线圈甚至多级线圈的内绕型剪切阀式磁流变阻尼器,采用磁路法进行初期设计计算有效且精确。
  • 工艺参数对电熔爆大长径比异形深孔加工影响规律研究
    刘军强, 周浩, 吴伏家, 康盼, 王帅
    机床与液压. 2021, 49(20): 48-52. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001－3881.2021.20.010
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    采用电熔爆加工技术进行大长径比异形深孔加工时,加工表面质量和电极损耗是影响加工效果的主要因素。采取自主开发的异形深孔加工电极,通过单因素试验法研究大长径比异形深孔加工过程中峰值电流、电源电压、电极材料、冷却液压力等工艺参数对加工表面质量和电极损耗的影响;通过正交试验的方法确定各因素影响加工表面质量的主次顺序及最佳工艺参数组合。结果表明:在电极材料为铜钨合金时,峰值电流120 A、电源电压21 V、冷却液压力6 MPa为最佳工艺参数组合。研究结果为电熔爆异形深孔实际加工中的参数选择提供了参考。
  • 基于OPC UA的数控机床信息建模与通信研究
    胡飞, 胥云, 廖映华, 侯鹏, 杨明
    机床与液压. 2021, 49(20): 53-58. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001－3881.2021.20.011
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    针对异构数控系统信息采集不规范和通信协议不一致的问题,以数控机床为研究对象,提出一种基于OPC UA的数控机床信息建模及通信方案。应用OPC UA信息模型机制,建立可扩展的数控机床描述模型,使用OPC UA开发套件建立OPC UA服务器,信息模型映射到OPC UA服务器节点,OPC UA客户端通过访问服务器实现信息模型的浏览和修改。研究结果表明:利用该方案对数控系统GJ430进行测试验证,实现了数控系统的标准化通信,为数控机床的互联互通提供了参考。
  • 基于自抗扰控制技术的某舰船机械装置液压系统改进研究
    殷虎, 徐越, 何震
    机床与液压. 2021, 49(20): 59-63. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001－3881.2021.20.012
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    由于某舰船筒盖液压系统存在非线性因素以及不确定的外部干扰,舰船筒盖开关盖过程的控制精度以及动作平稳性难以保证。为提高开关盖过程的控制精度以及平稳性,基于自抗扰控制方法开展了筒盖开关盖过程控制研究。仿真及试验结果表明:相比传统的PID控制,基于自抗扰控制方法提高了开关盖过程的轨迹跟踪精度,有效保证了开盖瞬间及到位瞬间的平稳性。
  • 基于自适应滑模控制的进给系统运动精度和节能的研究
    唐伦, 陈玲
    机床与液压. 2021, 49(20): 64-68. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001－3881.2021.20.013
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    为了提高进给系统的运动精度和降低其能耗,设计一种自适应滑模控制方法。对进给系统的机械结构进行剖析,分析其组成。通过丝杠导程和效率计算丝杆的负载扭矩,并在丝杆负载扭矩的基础上得出丝杆的动力学方程。在电机转矩的作用下,建立电机轴的运动方程。进而在电机的作用下,得到进给系统的状态方程。以系统的跟踪误差为依据,构建非线性滑动面,在进给系统状态方程的基础上,以驱动系统状态趋于期望滑动面为目的,设计滑模控制律,并控制误差的薄边界层为约束,构造自适应增益模型,完成自适应滑模控制方法的设计。采用所提方法和神经网络方法对直线变化和圆周期望运动轨迹进行跟踪实验。结果表明:在跟踪直线变化和圆周期望运动轨迹时,所提方法的跟踪精度比神经网络方法分别提高了37.52%和32.72%,所提方法的能耗也比神经网络方法降低了10.37%。
  • 直线电动力加载系统多余力抑制方法
    李迎兵, 李艳妮
    机床与液压. 2021, 49(20): 69-72. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001－3881.2021.20.014
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    对基于电动推缸的直线力加载系统多余力抑制方法进行研究。由于被测产品启动/停止瞬间的速度突变,力加载系统不能及时响应,造成加载系统多余力的产生,引起巨大的力超调。采用基于结构补偿和速度补偿的复合控制方法对多余力进行抑制,并设计非线性控制器。试验结果表明:尽管电动推缸存在较强的非线性因素,该方法仍能明显降低大惯量力加载系统的多余力。
  • 基于微量液体的压力检测技术研究
    杨伟, 姚电鹏, 闫慧敏, 和发展, 赵鹏
    机床与液压. 2021, 49(20): 73-76. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001－3881.2021.20.015
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    以化学发光免疫分析仪的液体漏加检测功能为研究对象,建立压力检测系统的数学分析模型,推导出影响系统压力变化的影响因子,研究压力检测系统的管径、管长及抽液速度等参数对压力检测精度的影响,揭示了系统结构参数和性能参数对压力检测精度的影响规律。结果表明:加样系统的管长、管径及抽液速度,对压力检测系统的稳定性影响比较显著;合理选择管长、管径及抽液速度,有助于改善系统的稳定性,提高压力检测系统的准确性。
  • 喷嘴流量系数的测试研究
    云霞, 叶嘉, 丁建军, 程雪飞
    机床与液压. 2021, 49(20): 77-79. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001－3881.2021.20.016
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    通过实验测试结合理论计算的方法,详细研究了射流管式电液伺服阀不同喷嘴直径下的流量系数。结果表明:不同喷嘴直径下喷嘴流量系数有一定差异,且呈现出直径越大、喷嘴流量系数越大的趋势,为喷嘴特性的进一步研究提供了参考。
    • 设计与开发
  • 基于PLC的摩托车机油泵装配控制系统设计
    雷涛, 何庆中, 王佳, 王猛, 刘惺
    机床与液压. 2021, 49(20): 80-86. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001－3881.2021.20.017
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    针对我国小型单(双)缸内燃机广阔市场需求,根据JBZ-23-07型转子式摩托车机油泵生产装配自动化要求,设计装配系统总体方案,确定各零件装配顺序和流程,重点解决装配控制系统问题。针对控制系统硬件设计,选择PLC及串接模块,分析PCU与驱动器接线。设计控制系统软件,在CX-Programmer环境下,调试PCU参数设置,编写PLC控制程序和通信程序,开发人机交互界面。实验结果表明:该控制系统能够与视觉系统、上位机图像软件系统以及执行机构等有效协同配合工作,满足工业生产需求。
  • 大功率液压马达型式试验台的设计和试验研究
    郑智剑, 王洋定, 沈婵
    机床与液压. 2021, 49(20): 87-92. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001－3881.2021.20.018
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    搭建一套大功率液压马达型式试验台,主要包括硬件系统、测控系统和测试软件。试验台的最高试验压力为40 MPa、最大试验流量为1 000 L/min、最高试验转速为3 000 r/min、最大试验转矩为45 000 N·m,系统的测试精度等级为A级,可基本满足不同规格型号液压马达的型式试验要求。利用该试验台分别对10种不同规格型号的低速大转矩液压马达和摆线液压马达的容积效率、总效率、最低转速和起动效率进行测试,结果表明:有多个低速大扭矩液压马达和摆线液压马达的总效率和最低转速不符合行业标准要求,产品质量有待提升。该试验台已经用于液压马达产品的第三方检验检测。
  • 基于反馈控制的再省力千斤顶液压系统设计
    张敬妹, 张春燕, 高飞, 刘忠
    机床与液压. 2021, 49(20): 93-95. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001－3881.2021.20.019
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    传统液压千斤顶举升速度提高必然导致压下手柄所需的作用力增加,而减小压下手柄的作用力即提高省力程度时又会使其举升速度降低。针对传统液压千斤顶举升重物时存在的再省力与提速互相矛盾的缺陷,设计一种再省力千斤顶液压系统。将操作缸由传统系统的单作用缸变为双作用缸,运用反馈控制原理将系统输出即举升缸输出的高压油通过蓄能器引到系统输入端即操作缸的有杆腔,引入有杆腔的高压油对操作缸活塞产生向下的液压力,从而使压下手柄的作用力减小。详细介绍了系统节能、再省力设计方案,并分析了控制油路原理,得到所设计的再省力千斤顶液压系统可在不影响举升速度的前提下达到进一步省力、节能的效果,并可减小系统油箱体积。
  • 基于多工位夹具的呼吸辅助导丝封装机设计
    王宏民, 叶浩槐, 陈邦印, 张密, 林荣耀, 旷幸胜, 何有根, 潘增喜
    机床与液压. 2021, 49(20): 96-99. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001－3881.2021.20.020
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    呼吸辅助导丝的传统封装方式是人工封装,为提高其封装效率,设计一种自动化呼吸辅助导丝封装机。对产品的封装工艺进行归纳研究,并结合人机工程学,设计对应的机构模仿工人封装动作以实现封装功能。该封装机采用电机与气压作为动力源同步驱动机构工作,配以相关的PLC控制技术协调各机构工作,以实现自动化封装。结果表明:该封装机在保证封装质量的同时,能够实现一次性封装多根导丝,减轻工人的劳动强度,提高呼吸导丝的封装效率。研究结果为呼吸辅助导丝自动化封装提供了参考。
  • 数控机床健康诊断图形化动态交互平台的开发
    郎永存, 李积元, 郑佳昕
    机床与液压. 2021, 49(20): 100-104. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001－3881.2021.20.021
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    为实现对数控机床智能化的状态监测与故障诊断,通过对数控机床健康诊断系统分析模型与交互特性的分析,根据数控机床故障类型与结构特点,利用Python开发一个图形化交互的数控机床健康诊断系统的动态交互平台,详细设计了系统的总体架构、数据采集模块、数据处理模块、诊断服务模块、人机交互界面。该平台可实现数控机床的动态监控、故障分析、状态数据显示及信息的发布与预警功能。
  • 输送带断裂制动液压系统优化设计
    朱云开, 王希强
    机床与液压. 2021, 49(20): 105-109. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001－3881.2021.20.022
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    针对输送带定节流缓冲制动平稳性差问题,对传统输送带断裂制动液压系统进行优化,提出一种变节流缓冲制动输送带的液压系统。利用AMESim搭建优化后的输送带断裂制动液压系统仿真模型,仿真分析优化系统的平稳制动特性,分析了不同输送带制动初速度和制动总质量对输送带制动位移、制动速度、制动位移-制动力的影响规律。研究结果表明:提高输送带制动初速度或增加制动总质量,输送带制动位移不变,维持在1.0 m以内;制动速度和制动总质量对输送带制动特性的影响规律一致;提高制动初速度或增加制动总质量,液压缸制动力保持恒定值的制动位移区间延长。
  • 基于AMESim的1000kN快速压机液压系统动态特性分析
    左大利
    机床与液压. 2021, 49(20): 110-114. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001－3881.2021.20.023
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    针对传统液压机压制频次低、生产效率低的问题,设计一种可实现高频次压制的1 000 kN快速液压机。利用AMESim软件搭建快速压机液压系统仿真模型,通过仿真分析研究1 000 kN快速液压机的压制频次。介绍1 000 kN快速液压机的机械结构组成和液压系统工作原理,利用AMESim软件搭建液压系统各子系统仿真模型并验证其正确性。完成液压系统仿真模型搭建,并对1 000 kN快速压机连续2次压制过程进行动态特性仿真。结果表明:所设计的1 000 kN快速液压机能够满足高频次压制要求。
  • 基于FANUC机器人的鼓式刹车片成型生产线的设计与实现
    朱飞虎, 唐方红
    机床与液压. 2021, 49(20): 115-119. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001－3881.2021.20.024
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    主要介绍一种基于FANUC机器人的鼓式刹车片成型生产线的设计方案和实现过程。在现有成型工艺和设备的基础上,研究自动化实现方案。采用3台六轴机器人配合相应桁架、运动平台、运料小车及自动收料机,以实现胚料压制、胚料取出、坯料运送、吹屑清洁、喷脱模剂、冷坯放置、成品取出、自动收料等动作,从而实现整个成型生产的自动化。
  • 基于牵引导向的液压油缸防自旋技术研究
    梁兴生, 周赛群, 徐涛, 赵苗苗, 贾士雄
    机床与液压. 2021, 49(20): 120-124. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001－3881.2021.20.025
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    介绍了液压油缸在盾构机推进系统中的作用与工作原理。带单撑靴的液压油缸油杆伸出时存在自旋现象,分析了此现象对盾构机工作造成的不良影响,并介绍了当前的技术解决方案。分析表明,现有技术方案未能从根本上解决液压油缸自旋现象。根据平衡力学原理以及液压缸液动力的特点,提出采取牵引导向防自旋的解决方案,并通过实际案例验证了其可行性。结果表明:所提出的牵引导向防自旋方案具备可行性、稳定性、先进性、经济性,能彻底解决带单撑靴的盾构机液压油缸油杆伸出时发生的自旋现象。
  • 高精度坐标镗床伺服电机温度主动控制装置研发与运用
    封光磊, 彭梁锋, 字立敏, 余庆明, 浦姣
    机床与液压. 2021, 49(20): 125-129. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001－3881.2021.20.026
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    针对高精度坐标镗床伺服电机温升影响机床精度问题,研发伺服电机温度主动控制装置。使用PLC程序实时读取电机内部温度,与室温进行比较,由程序控制在4种不同模式下调节比例阀控制冷却气体流量,并在冗余环路连接方式下使用传感器对各冷却口流量进行监控,实现闭环控制,使得电机温升幅度和速度得到抑制,同时在冷却气流影响下使电机周围温度场快速均衡。
    • 建模与仿真
  • 基于CFD-DEM的新型铝合金钻杆携岩仿真分析
    王志亮, 赵莹, 丛成, 何璟彬, 方永, 夏成宇
    机床与液压. 2021, 49(20): 130-136. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001－3881.2021.20.027
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    由于川渝地区的地层结构较复杂,在钻探过程中产生的岩屑容易在井内沉积,使得岩屑运移难度大,最终还会造成卡钻与钻具断裂等重大井下事故。为了提高页岩气井的携岩能力,提出一种新型铝合金钻杆,对新型铝合金钻杆的携岩原理进行分析,得出该钻杆既可以提高岩屑运移能力,也可以降低摩阻,减少钻井液压耗,再对该钻杆进行力学分析与建模,利用实际参数计算,验证了钻杆的可浮性;然后对岩屑沉降与排出全过程进行分析,提出岩屑沉降与排出全过程的5个阶段;最后在充分考虑了钻井液、岩屑颗粒、钻杆和井壁相互作用的影响下,利用CFD-DEM耦合对新型铝合金钻杆的携岩过程进行精确仿真。改变钻井液排量、钻杆转速、岩屑粒径、钻杆偏心度,对新型铝合金钻杆的携岩能力进行分析,并将该钻杆的携岩效率与传统钢钻杆进行对比,研究了两种钻杆的岩屑运移率,最终得出新型铝合金钻杆相比传统钢钻杆具有更高的携岩效率。该研究成果对减少岩屑沉降、提高岩屑运移能力具有重要意义。
  • 基于AMESim的新型蓄能器节能分析
    秦泽, 王爱红, 马浩钦, 鲍东杰, 左旸
    机床与液压. 2021, 49(20): 137-140. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001－3881.2021.20.028
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    为了解决传统蓄能器在放能过程中出口无法提供稳定的压力油而导致蓄能器的能量再利用效率低下的问题,提出一种可调节出口压力恒定的双皮囊蓄能器,并用于非对称泵控液压挖掘机动臂能量再生系统,在AMESim软件中建立仿真模型进行验证,再与普通蓄能器作用下系统节能效果进行对比。结果表明:在合理匹配参数的情况下,新型蓄能器可以为系统提供稳定压力油,且新型蓄能器相比普通蓄能器可多释放25%能量,电机功率降低9.85%,电机节约6.9%能量。
  • 骨手术中皮质骨铣削力的有限元仿真研究
    林贻泽, 郑清春, 陈先念, 刘婕, 胡亚辉
    机床与液压. 2021, 49(20): 141-144. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001－3881.2021.20.029
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    骨铣削是开颅手术和骨科手术中的必要步骤,铣削力过大会导致铣刀断裂、骨组织周围发生裂纹等问题,从而导致手术过程受到影响。使用ABAQUS仿真软件对四刃立铣刀铣削皮质骨进行有限元仿真并验证模型的正确性。基于仿真模型设计中心复合实验,通过响应面法得到铣削力的二次回归方程,探究铣刀转速、进给量和铣削深度对铣削力的影响。研究结果为骨科手术中合理设定铣削参数提供参考,二次回归方程作为预测模型也为手术中控制铣削力提供可能。
  • 混合动力汽车发动机在怠速状态下的控制
    吴毅, 帕孜来·马合木提, 纪承乾
    机床与液压. 2021, 49(20): 145-149. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001－3881.2021.20.030
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    针对发动机进入怠速状态下时,存在超调过大和响应速度慢的问题,提出一种Runge-Kutta预测自适应PID算法来对油电混合动力汽车的发动机进行怠速跟踪控制。首先通过Runge-Kutta对系统状态进行预测计算,得出下一步的系统预测输出,再由设定值与预测输出值得出两者偏差信号,结合最优梯度下降法在线修正PID参数,使得系统实现事先调整进而快速进入发动机怠速状态的目的,这样也有利于降低整车燃油消耗。从最终的仿真结果来看,超调和响应时间都有了很大的改善,从而验证了该方法的有效性和可行性。
  • 飞机座舱气动式压力调节系统稳定性仿真研究
    胡良谋, 朱芳镇, 焦强
    机床与液压. 2021, 49(20): 150-153. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001－3881.2021.20.031
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    建立某型飞机座舱气动式压力调节系统工作在恒压调节区时的数学模型,并进行系统的稳定性和动态性能的仿真试验研究。结果表明:所提出的压力调节系统的稳定性和动态性能较好。分别分析气密座舱体积和控制腔体积对系统稳定性和动态性能的影响。研究结果为深入了解飞机座舱气动式压力调节系统的工作原理、工作过程、稳定性和动态性能提供了参考。
  • 集成式油气悬架建模及车辆振动仿真
    张涛, 毕祥如, 郑玲玲, 李杰
    机床与液压. 2021, 49(20): 154-158. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001－3881.2021.20.032
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    根据油气悬架的2种构型分类,说明集成式油气悬架的优势和构造。基于基本假设,通过分析流量与运动量关系、阻尼孔压力与流量关系、管路压力与流量关系和各腔气体压力,推导出集成式油气悬架动态力的显式数学表达。采用滤波白噪声法描述车轮随机路面激励。应用车身和车轮两自由度模型建立集成式油气悬架车辆模型,确定振动响应量。在常用的B级路面和车速60 km/h条件下,对某集成式油气悬架车辆的振动进行仿真。结果表明:所建立的集成式油气悬架及其车辆模型用于车辆的振动仿真是有效的、可行的。
  • 正交车铣已加工表面宏观形貌的三维图形仿真
    孙涛, 秦录芳, 刘成强, 石荣玲
    机床与液压. 2021, 49(20): 159-163. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001－3881.2021.20.033
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    为探明正交车铣已加工表面形貌变化规律,对已加工表面宏观形貌进行研究。在建立正交车铣已加工表面宏观形貌仿真算法的基础上,仿真各切削参数下正交车铣已加工表面宏观形貌的三维图形,分析各切削参数对已加工表面宏观形貌的影响规律,并进行了试验验证。研究结果反映了正交车铣已加工表面圆柱度的变化规律,为提高正交车铣的加工精度提供了指导。
  • 基于Hammerstein模型的液压挖掘机非线性预测控制模型
    戚永委, 姜翠萍
    机床与液压. 2021, 49(20): 164-168. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001－3881.2021.20.034
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    液压挖掘机系统模型结构复杂,计算繁琐且分析耗时,无法满足高效操作的需求。对此,针对挖掘机模型跟踪性能较差的问题,采用Hammerstein模型,实现液压挖掘机的预测控制。通过液压挖掘机系统结构的理论推导,对复杂的液压挖掘机模型进行简化,建立具有Hammerstein结构的液压挖掘机非线性模型。结合序列二次规划算法对该非线性模型进行求解,实现对液压挖掘机非线性模型的预测控制。在MATLAB/Simulink环境下对回转装置、动臂、斗杆和铲斗的控制进行仿真和分析。结果表明:回转装置、动臂、斗杆和铲斗实际位置与预期位置存在较小偏差,且先导压力没有出现过于频繁的冲击,气缸压力波动幅度较小。该液压挖掘机非线性预测控制模型有良好的跟踪性能和较高的控制稳定性。
    • 综述与分析
  • 石墨烯涂层刀具的研究现状
    李小康, 王红, 李彬, 王槐朴, 郝勇
    机床与液压. 2021, 49(20): 169-173. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001－3881.2021.20.035
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    针对高效干式切削加工中润滑能力不足,将自润滑性能优良的石墨烯粒子原位生长或者以复合材料的形式沉积于硬质合金刀具基体表面,有望弥补传统干切削中刀具使用寿命和加工性能偏低的不足。介绍了石墨烯材料在金属切削刀具领域中的研究和应用的现状,解读使用不同的工艺制备方法获得原生石墨烯涂层或者石墨烯复合超硬材料,并用其进行金属切削加工和摩擦磨损的试验。结果表明:石墨烯涂层刀具具备优良的润滑性能,能有效降低刀具的摩擦因数和磨损率,提高其使用寿命。
    • 故障诊断与可靠性
  • 抽油机齿轮齿条机构疲劳寿命分析
    王鹏程, 穆塔里夫·阿赫迈德, 张伟国, 陶兴伟
    机床与液压. 2021, 49(20): 174-178. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001－3881.2021.20.036
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    齿轮齿条式抽油机齿轮齿条机构由于长时间承受循环交变载荷而产生疲劳破坏。针对齿轮齿条机构的疲劳寿命问题,用名义应力法和Miner线性损伤理论对齿轮进行疲劳寿命分析。绘制精确的齿轮齿条机构模型,并对模型进行瞬态动力学分析;通过计算机构的疲劳寿命,得到齿轮和齿条的应力云图、损伤云图和疲劳寿命云图。结果表明:齿轮与齿条的应力主要集中在啮合处;疲劳破坏集中在齿轮齿条啮合处;齿轮的粗糙度越高疲劳寿命越低;环境温度对齿轮的疲劳寿命影响很小。研究结论为齿轮齿条式抽油机的结构优化提供了参考。
  • 基于CEEMDAN样本熵与PNN的行星齿轮故障诊断
    徐晋宏, 魏秀业, 贺妍, 程海吉, 张宁
    机床与液压. 2021, 49(20): 179-183. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001－3881.2021.20.037
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    为对行星齿轮进行故障诊断,采用自适应噪声完备总体经验模态分解(CEEMDAN)方法对采集的信号进行分解。对分解得到的各IMF分量进行相关系数计算,优选出与原始信号相关性较大的前4阶分量进行样本熵计算,得到特征值,构成特征向量。将特征向量输入到概率神经网络系统中进行诊断,且与基于局域均值分解的样本熵特征提取方法的诊断结果进行对比。结果表明:利用CEEMDAN样本熵提取的特征值能更精准地反映系统的故障特性,故障诊断的正确率高。
机床与液压
Machine Tool & Hydraulics
ISSN 1001-3881
CN 44-1259/TH

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