- 张丽萍;朱永博;孙涛;
针对传统四轮转向难以同时跟踪质心侧偏角和横摆角速度两个理想值的问题，并同时考虑汽车运动时轮胎侧偏角进入非线性区域操纵稳定性变差的特点，设计了具有轮胎非线性特性的分段式线性二次型最优控制（LQR）的双输入双输出主动四轮转向控制器。通过MATLAB/Simulink和CarSim中的双移线工况联合仿真，分析四轮转向车辆在车速90km/h，路面附着系数为0.4的极限工况下，分段式LQR转向控制器和传统比例控制以及线性LQR转向控制器的差异。结果显示：分段式LQR转向控制器相比于传统比例控制以及线性LQR转向控制器有附加的前、后轮转角使得车辆的操纵稳定性较好而且在质心侧偏角较小的同时也能够很好的跟踪理想的横摆角速度。为先进的4WS汽车操纵稳定性控制器开发提供参考。
2025年06期 No.412 1-5页 [查看摘要][在线阅读][下载 1399K] [下载次数：55 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：49 ] - 朱天敬;蒋云峰;马伟;郝谦;
变电站场站通常建立在地质结构复杂的地区，存在不同类型的地层和岩土体，如软弱的土层、砂砾等。这种地质环境使得其地表塌陷的预测更加困难。为此，设计一种基于倾斜变形监测仪器的变电站场站内地表塌陷预警方法。运用数据处理控制、无线通信、倾斜传感器、自备电池四个模块组成倾斜变形监测仪器，按照地质特征、规模及地貌等要素，架设变电站地面倾斜变形监测网，利用倾斜传感器输出的灵敏轴信号，结合重力加速度获取地表数据，根据地表变形值，识别地表变形边界轮廓，将预警事件划分成长期预警、中期预警、短期预警和临灾预警，在长短期记忆网络下构建地表塌陷预警模型，并结合麻雀搜索算法进行模型解析，最终输出地表塌陷的预警信息。通过实验结果可知，所提方法可准确获得地表变化情况，预警精准度高，鲁棒性强。
2025年06期 No.412 6-11页 [查看摘要][在线阅读][下载 1414K] [下载次数：53 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：13 ] - 陈清化;张波;范刚;颜毅斌;
针对轨道车辆锥形弹簧结构设计问题，推导了产品基于结构参数的垂向刚度、橡胶应变以及剪切应力的单独理论计算公式，提出了一种包括同时满足刚度性能、胶层等应变及最大剪切应力不超限的锥形弹簧产品结构设计方法。并通过具体项目产品进行了理论计算验证、有限元仿真分析验证以及试制试验验证。验证结果表明，该理论方法计算在小于80kN载荷时具有足够的刚度计算精度，在所有载荷情况下，理论计算的胶层应变值偏差均小于0.1，满足设计要求。锥形弹簧结构设计方法能够快速准确设计出同时满足刚度性能要求、胶层等应变要求以及最大剪切应力要求的锥形弹簧结构。同时，该设计方法中的约束计算公式也可用于锥形弹簧新产品设计和老产品校验。
2025年06期 No.412 12-17页 [查看摘要][在线阅读][下载 1395K] [下载次数：110 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：13 ] - 邱法聚;赵成立;
门座式起重机属于大型工程机械，其工作背景复杂，工作环境恶劣。其拉杆对中度的测量需要多个的关键点坐标，但是获取难度较大。针对这一问题，提出一种基于麻雀搜索算法的门座式起重机拉杆对中度测量方法。该方法根据定焦镜头焦距已知这一先验条件，利用高斯分布改进了麻雀搜索算法的初始化方式，提出了自适应搜索策略，将麻雀搜索算法融合到摄影测量方法中，对相机进行标定，获得精准的有效焦距，并完成起重机拉杆上关键点坐标的测量。以港口的门座式起重机为实验对象进行实验，实验的结果表明，该方法能够稳定的输出对中度的测量结果，且测量精度能够满足工程需要。
2025年06期 No.412 18-22页 [查看摘要][在线阅读][下载 1369K] [下载次数：6 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：12 ] - 马文静;曹永刚;张慧;
为了解决机器视觉在高密度场景下进行垃圾分类时，出现的微小目标、堆叠目标和遮挡目标漏检、错检等问题，提出了一种专注于高密度垃圾分类的改进型YOLOv7算法，即MicroStackYOLO。该算法在YOLOv7基础上引入了微小目标检测预测头，采用Swin Transformer替代了主干和颈部网络中的卷积块，能更准确地定位高密度场景中的微小目标。同时，集成了CBAM和空洞卷积核，优化了遮挡、堆叠目标的检测效果。实验表明，本算法在高密度场景下平均检测精度为98.3%，相较于YOLOv7提升了6.2%，且检测速度满足实时性要求。
2025年06期 No.412 23-27页 [查看摘要][在线阅读][下载 1490K] [下载次数：474 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：10 ] - 周春平;李昂瑞;姚远;陈希成;
传统定值参数油液减振器不适应大范围变化的轮轨接触锥度下的车辆稳定性要求，为了显著改善列车在极端轮轨接触状态下的车辆横向动力学性能，并提高车辆自适应稳定性，采用油液减振器端部串联液压关节实现减振器的频变刚度特性，对减振器液压关节进行了结构优化设计，并通过仿真软件ADINA-FSI流固耦合分析模块研究液压关节的动态特性，分析橡胶弹簧体积、惯性通道长度和惯性通道截面积对其动态特性的影响。研究结果表明：减振器液压关节在频率10Hz内能够实现“低频低刚度–高频高刚度”的频变刚度特性；频变刚度与橡胶主簧厚度呈负相关，当激励频率超过3Hz后，主簧厚度对液压橡胶关节内置液压机构的性能影响逐渐显著；阻尼滞后角随频率增大而快速增加，到达峰值后，再随频率增大以较缓速度减小，具有相对较强的迟滞作用；阻尼滞后角峰值随着橡胶主簧厚度增大呈现递减趋势，而与惯性通道截面积表现为正相关趋势。
2025年06期 No.412 28-33页 [查看摘要][在线阅读][下载 1469K] [下载次数：130 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：5 ] - 龙云泽;封进;张瑞宾;韦韬;
为解决参数不确定性分布式驱动电动汽车侧向稳定性控制问题，提出一种鲁棒D稳定与H∞控制器设计方法。建立车辆二自由度动力学模型，构造侧向稳定性系统矩阵及增益控制矩阵。并考虑车辆动力学模型线性分式参数不确定性，建立了分布式驱动电动汽车不确定性控制系统模型。给定复平面上的圆盘域D，通过鲁棒D稳定方法将不确定系统的全部极点设置于圆盘D内，保证系统稳定性和良好的暂态响应性能。设计了一种综合考虑鲁棒D稳定条件的车辆侧向稳定性H∞控制器。运用CarSim与MATLAB/Simulink进行联合仿真实验。实验结果表明，所设计鲁棒H∞控制器能有效提升分布式驱动电动汽车在极限工况下的侧向稳定性能。
2025年06期 No.412 34-39页 [查看摘要][在线阅读][下载 1543K] [下载次数：187 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：10 ] - 赵英杰;傅子霞;沈建;
针对滚动轴承故障预测起始点确定困难以及故障预测结果不科学的问题，深入开展滚动轴承故障预测方法研究，提出了基于快速谱峭度-多点最优最小熵解卷积（Rapid Spectral Kurtosis and Multipoint Optimal Minimum Entropy Deconvolution Adjusted，简称RSK-MOMEDA）与粒子滤波（Particle Filter，简称PF）的滚动轴承故障预测方法。通过RSK-MOMEDA方法实现轴承早期故障特征增强，进而挖掘出滚动轴承全寿命退化数据中的早期故障发生节点，从而为后续故障预测起始点的确定提供科学依据；基于PF方法的概率统计特性，开展滚动轴承故障预测并给出置信区间下的故障预测结果，有效提升滚动轴承故障预测的置信度，为工程实际提供一种有益故障预测参考方法。
2025年06期 No.412 40-45页 [查看摘要][在线阅读][下载 1497K] [下载次数：200 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：1 ] - 汤亮;蔡凯翼;龚发云;杨敏;
在利用激光位移传感器对轨道减震弹性垫板尺寸进行测量的场合，为了解决激光位移传感器单点测量速度难以满足生产要求这一问题，提出了一种激光位移传感器线扫描测量方法。通过激光位移传感器对弹性垫板的宽度数据和厚度数据进行采集，利用拉以达法则去检测采集中的异常数据，并使用BP神经网络模型对其进行修复，最后将各数据进行长度匹配达到弹性垫板检测的目的。实验表明：经过神经网络训练后的预测值和实际值具有高度吻合度，各模型的回归拟合值均达到0.98以上，该方法宽度重复测量精度在0.036mm以内，厚度重复测量精度在0.028mm以内，平均测量时间为4.0493s，满足实际生产要求。
2025年06期 No.412 46-49+54页 [查看摘要][在线阅读][下载 1404K] [下载次数：57 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：7 ] - 赵振东;刘国庆;吴金国;李思涵;
自动紧急制动（AEB）系统能够辅助驾驶员避免车辆的纵向碰撞，为进一步对避撞算法进行优化，提出了一种基于Honda算法的动态安全距离模型。考虑到驾驶员反应时间，建立了优化后的算法模型，提出了新的控制策略，并与原有算法进行对比。研究结果表明：与固定的安全距离模型相比，动态安全距离模型能够较好的反映两车的相对状况，并且能够解决固定安全距离模型刹停时距离远近不一的问题，在实现有效避撞的基础上完成定距停车，同时满足驾乘者舒适性条件。
2025年06期 No.412 50-54页 [查看摘要][在线阅读][下载 1352K] [下载次数：601 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：7 ] - 周祺;杨胜腩;陈颖阳;杨胜博;
为提高游乐设施的安全性，以武汉市某社区滑梯为例，从人、机、环境角度提取游乐设施安全风险因素，运用决策与试验评价实验室（DEMATEL）理论，系统地对因素进行分析评估，识别其因果属性，找出关键因素，并通过解释结构模型（ISM）对评估结果进行系统层次划分。结果表明利用DEMATEL-ISM模型可确定系统中的8个关键因素，递阶层次结构将因素分为5级3阶模型，更加直观、准确的反映各因素间的递阶关系。验证了DEMATEL-ISM模型可有效表明各安全风险因素之间的内在联系和层次结构。基于DEMATEL-ISM分析出的关键因素和递阶关系图用于设计指导，对现有社区滑梯进行改进设计，经验证表明，可有效降低游乐设施的安全风险。
2025年06期 No.412 55-60页 [查看摘要][在线阅读][下载 1433K] [下载次数：170 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：5 ] - 张东桥;姚主林;余中全;丁永剑;
针对复杂装配体中部件结构优化困难—以装配体整体为基础进行拓扑优化难收敛，单一部件拓扑优化精度低的问题，提出子装配体模型拓扑优化方法。以锚固钻机钻臂整体结构为研究对象，首先，建立锚固钻机五自由度上装结构的力学模型，使用MATLAB软件对其进行仿真，得到钻臂整体关键铰点最大受力工况条件；然后，对钻臂整体进行静强度分析，基于子装配体模型，以子装配体模型结构刚度为响应目标，子装配体模型强度与连接件结构质量为响应约束，对钻臂连接件结构进行拓扑优化，得到重构模型；最后，采用响应面分析方法进行重构模型参数优化，以重构模型的6个关键尺寸范围为约束，以钻臂连接件结构质量和钻臂整体最大静应力为优化目标，确定连接件结构的最终尺寸参数。结果表明：优化后的连接件结构，钻臂整体最大静应力值降低了67.91%，质量降低了1.23%。
2025年06期 No.412 61-68页 [查看摘要][在线阅读][下载 1614K] [下载次数：104 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：11 ] - 周阿连;于子茵;刘刚;
为提高自动驾驶机器人车速控制的精度和系统稳定性，提出一种联合改进鸽群优化RBF神经网络PID的自动驾驶机器人车速控制方法。对基本鸽群优化算法（pigeon-inspired optimization,PIO）进行改进，通过增加局部搜索机制，以提升算法全局收敛精度。设计改进的RBF神经网络，采用改进核FCM聚类算法（improved KFCM,IKFCM）初始化RBF神经网络中心，利用改进的PIO(improved PIO,IPIO)优化RBF神经网络参数配置。最后，利用IPIO和IKFCM优化后的RBF神经网络对PID参数进行自适应调整。与其它车速控制方法相比，所提方法车速控制精度提高了约1.2%，能够精准实现对机器人车速的控制。
2025年06期 No.412 69-74页 [查看摘要][在线阅读][下载 1600K] [下载次数：434 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：4 ] - 章凯羽;周佳易;孙政;
横梁结构设计优劣直接影响数控机床的加工精度。为了提高机床横梁的刚度和强度，提出了一种基于异形结构设计的横梁二次优化设计方法。以优化某工业龙门机床横梁为例：在横梁集中载荷区处添加不同方向的筋板，设计12种异性横梁横截面结构。从结构刚度和强度角度筛选出最优设计。此外，在横梁非受力位置处删除不必要的筋板，对结构进行轻量化设计。基于优选结构建立横梁三维模型，对整体结构进行的结构参数优化。以横梁的上/下/前/后壁厚、水平/竖直筋板厚度等作为参数设计因素，以横梁的质量、重力方向最大变形量、最大总变形量和最大等效应力作为评价目标函数进行多目标优化设计。基于正交试验，对横梁在不同工位进行结构力学计算。运用综合平衡法分析试验数据，确定横梁的最优设计。优化结果表明：与原横梁相比，优化后的横梁质量减少了14.87%，中间工位的总变形量减少了45.69%，重力方向最大变形量减少了48.21%。
2025年06期 No.412 75-80页 [查看摘要][在线阅读][下载 1414K] [下载次数：21 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：5 ] - 张文兴;丁桦;王建国;刘文婧;
时变结构元素滤波（TMF）与多尺度形态滤波（MMF）相比，其结构元素不再固定，能够自适应调整结构元素使形态学滤波更精确的拟合原始信号，但当信号故障不明显、环境嘈杂时，由于结构元素变化过于敏感导致信号滤除效果较差的问题，因此提出了一种改进的时变结构元素策略，并根据时变滤波特点提出适合时变结构元素滤波的新双结构元素综合平均算子，进一步提高了时变形态滤波的自适应性和综合性能。通过仿真数据以及更加真实、复杂的轴承-齿轮数据进行了有效性验证。
2025年06期 No.412 81-84+91页 [查看摘要][在线阅读][下载 1527K] [下载次数：3 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：1 ] - 祁文韬;张继业;李田;何沛恒;
在冰冻环境下，悬挂元件被冰冻时会对列车动力学性能产生显著影响，严重时会危及列车安全运行。基于悬挂元件非线性粘滑特性，建立冰冻环境下列车的非线性动力学模型，同时采用拉丁超立方抽样方法均匀组合成100种随机工况，仿真分析不同冰冻状态对列车动力学性能的影响。计算结果表明：当一系悬挂或电机弹簧被冰冻时，列车动力学各项指标在（100～350）km/h均能达到合格，满足运行要求；但当二系悬挂被冰冻时，列车需降速至200km/h运行；当全部悬挂被冰冻时列车的动力学性能会进一步恶化，特别是蛇行运动稳定性，车速要限制在150km/h以内。在不显著降低列车运行速度的前提下，需要及时清理悬挂元件上的结冰，尤其是二系悬挂上的结冰，可以有效改善列车动力学性能。
2025年06期 No.412 85-91页 [查看摘要][在线阅读][下载 1746K] [下载次数：80 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：5 ] - 邹俊伟;孙家保;
犁刀混合机腔体内壁内衬陶瓷件的防磨损性能及有效的粘结强度是防止腔体内壁磨损、零件损伤、产品污染的一道坚固屏障，是影响混合机正常使用寿命的关键因素。针对混合机内衬陶瓷件防磨损性能及有效粘结强度问题，首先通过试验验证所选氧化铝陶瓷件在一定的喷砂压力下其磨损值能否达到国家标准要求，再通过试验得出所选陶瓷件室温固化时间对粘结剂粘结强度的影响，确定室温固化时间，最后在一定的固化时间下通过试验得到粘结强度与温度、持续时间的关系。试验结果表明：喷砂压力为0.3MPa时，陶瓷件试样最大磨损体积为0.037cm3，小于国标要求值0.06cm3；粘结剂室温固化48h粘结强度能达到设计要求；温度150℃时，持续时间为24h时，拉伸强度测试值为2.25MPa>2MPa（最小拉伸强度要求值），剪切强度测试值为6.69MPa>5MPa（最小剪切强度要求值），满足设计要求。研究结果可为犁刀混合机设计者或使用者提供参考和依据。
2025年06期 No.412 92-95+101页 [查看摘要][在线阅读][下载 1372K] [下载次数：68 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：6 ] - 金毓林;陈长征;罗园庆;张品杨;
滚动轴承在实际工作中的故障数据较难获取。在基于深度学习的故障诊断中，数据不足会导致卷积神经网络模型的泛化能力较差。针对此问题提出了一种基于Wasserstein距离的生成对抗网络同半池化的卷积神经网络结合的故障诊断方法。首先，将原始的一维时域信号转化为二维矩阵形式，训练生成对抗网络生成特征相似的二维矩阵。然后，将生成样本添加至训练样本集中扩充训练样本数量，来提高卷积神经网络模型的泛化能力。在分类过程，所采用的半池化的卷积神经网络有效的减少了训练时间。最后，使用轴承故障数据进行对比验证，结果表明所提出的方法能够有效提高在故障数据不足情况下的诊断精度。
2025年06期 No.412 96-101页 [查看摘要][在线阅读][下载 1487K] [下载次数：59 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：3 ]
- 李华;彭春雷;杨帆;张昌明;
扭簧作为飞机起落架中的关键零件之一，由于其尺寸小、易变形、难定位，在长期交变载荷的作用下可能会发生疲劳失效。为了客观评价扭簧的性能与有效性，设计了一种新型双扭簧抗疲劳性能试验台并完成了试验验证。根据试验参数要求，设计了一种曲柄-导轨-双滑块-摇杆复合机构，对该机构进行了运动学分析，计算了满足试验要求时所需伺服电机驱动力矩的变化规律，在研制的试验台上完成了双扭簧抗疲劳性能的测试。试验结果表明：该试验台能够完成扭簧不同扭转角度条件下的抗疲劳性能测试和失效判定，其工作稳定可靠，各项指标满足设计要求。
2025年06期 No.412 102-106页 [查看摘要][在线阅读][下载 1485K] [下载次数：125 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：7 ] - 张美芸;王训杰;薛丽;
涡旋膨胀机是发动机有机朗肯循环余热回收系统中较好的做功部件，为揭示工质的变化对涡旋膨胀机内部流动特征及性能参数的影响机制，探究其对膨胀机功率和效率的影响规律。通过建立涡旋膨胀机的流体域模型，采用CFD动网格技术开展数值模拟，研究不同工质对压力、温度、质量流量、轴功率等性能的影响，分析流场特性的瞬时和时均效应。研究结果表明：涡旋膨胀机压力和温度由内到外逐渐减小，同一膨胀腔内的压力分布均匀而温度分布不均匀，压力和温度在动静涡旋盘啮合间隙处存在较大的梯度；对比五种工质的流场特性，R365mfc的容积效率最高，R152a的轴功率和单位质量流量输出功最高，R123的平均进出口流量和等熵效率最高，工质沸点越低其热负荷越大，等熵效率越低。研究结果为涡旋膨胀机工质的优选提供一定的参考。
2025年06期 No.412 107-113+120页 [查看摘要][在线阅读][下载 1485K] [下载次数：157 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：4 ] - 徐劲力;司马立萱;崔玥;王新强;
为解决纯电动汽车的由于传动系统NVH性能导致的啸叫问题，这里以同轴式动力总成为研究对象，考虑在转速的外部激励作用下，探求同轴式动力总成的振动特性。综合考虑时变啮合刚度、动态传递误差以及齿侧间隙和啮合误差等内部激励，建立六自由斜齿圆柱齿轮的弯-扭-轴动力学方程，引入机电耦合动力学模型，通过同轴式动力总成的机械部分与电机部分之间的耦合关系，推导出同轴式动力总成的机电耦合数学模型，并采用变步长Runge-Kutta算法对机电耦合方程进行求解。结果表明，在7000rpm和10000rpm时一级齿轮出现单边冲击现象，是同轴式动力总成振动特性的之一。
2025年06期 No.412 114-120页 [查看摘要][在线阅读][下载 1475K] [下载次数：25 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：4 ] - 余泽通;王占奎;逄明华;刘贯军;
表面渗氮处理是提高零件表面性能的重要方法之一，Unimax钢以其优异的力学性能广泛用于模具领域。针对Unimax钢表面离子渗氮工艺，利用正交实验研究了氮氢比、压力、渗氮时间、渗氮温度等参数对Unimax钢渗氮效果的影响，分析了试件表面硬度、磨损率、成分及渗氮层结构。结果表明，随着渗氮时间的增加，渗氮层厚度增大，渗氮时间对渗层厚度的影响明显；其次，随着渗氮温度提高，渗氮层厚度增加，此因素仅次于渗氮时间；最后，随着氮氢比的升高，表面渗氮层厚度先缓慢上升然后下降，而压力因素影响效果不明显。本研究为Unimax钢表面渗氮技术的发展奠定了理论及技术基础。
2025年06期 No.412 121-124+129页 [查看摘要][在线阅读][下载 1378K] [下载次数：107 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：2 ] - 邢智慧;商丽;谭政;张力;
不锈钢材料由于其优异的耐腐蚀性能已应用于各种海洋设备，针对其在海洋环境中仍然存在着大量的腐蚀问题，使用纳秒激光纹理加工方法在316不锈钢表面加工出了仿生微纳复合结构，并研究了扫描速度、扫描间距、激光功率等激光参数对于表面润湿性的影响。在确定最佳激光加工参数后，对比了两种后处理方式对于表面超疏水性能产生的作用，使用其中效果最好的化学修饰后处理方法制备出了316L不锈钢超疏水表面样品，对样品进行了电化学阻抗谱测试（EIS）及动电位极化测试（PDP），对其表面抗盐腐蚀性能进行了分析。
2025年06期 No.412 125-129页 [查看摘要][在线阅读][下载 1449K] [下载次数：342 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：6 ] - 支皓;乌日开西·艾依提;贾儒;
研究了FDM 3D打印中往复扫描和插入扫描两种扫描方式对试件拉伸性能、弯曲性能和表面粗糙度的影响规律。结果表明，相同扫描间距下，采用插入扫描方式制备的拉伸试件的抗拉强度更高，其中采用纵向填充的试件抗拉强度平均增加了5.7%，采用横向填充的试件抗拉强度平均增加了67.9%，横向填充方向下插入扫描方式对试件的抗拉强度提升更明显；采用插入扫描方式制备的弯曲试件抗弯强度也更高，比往复扫描方式平均增加了6.2%；采用插入扫描方式制备的试件其表面粗糙度更低。且两种扫描方式均在扫描间距为0.3mm时，试件的力学性能最好，表面粗糙度最低。
2025年06期 No.412 130-133+139页 [查看摘要][在线阅读][下载 1405K] [下载次数：246 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：6 ] - 徐旺;邱新媛;李钦;李锡文;
含能材料在使用前都需要过筛，过筛要求在安全的前提下提高过筛速度，而筛机的过筛速度与筛机激励下的频率、幅值以及振动模态密切相关。因此，利用ANSYS的模态分析功能对该设备进行模态分析得到固有频率和振型，并利用固有振型对过筛设备进行振动特性分析，进而优化过筛装置的结构参数。根据现有的实验和工程经验，频率在5～10Hz时，筛料箱体的振幅在（4～6）mm时筛分效果最好。为此，这里采用谐响应分析对不同幅值、频率简谐激振力作用下结构运动响应进行了定量研究，并揭示了振动装置运动规律，得到激振力的调节范围为（800～2400）N。搭建实验平台，用电涡流位移传感器测量过筛装置在不同激振力幅值和频率的激励下的幅值响应，得到了仿真结果与实测值之间的误差不超过10%，证实了仿真结果的有效性。
2025年06期 No.412 134-139页 [查看摘要][在线阅读][下载 1489K] [下载次数：103 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：5 ] - 陶林;韩凤兵;温雪龙;赵元;
这里建立了激光熔覆仿真模型，利用“生死单元”法，对送粉式激光熔覆过程中的温度场变化进行仿真分析，研究激光熔覆过程中的温度变化规律，对比分析正交实验所得熔深数据与激光熔覆温度场仿真结果。实验结果表明：熔覆初始阶段，热影响区小且温度偏低，随后过渡到熔池状态相对平稳的时期。此时，熔池前端的等温线分布紧密而尾部分布疏散，相应的温度梯度也逐渐降低。伴随熔覆层数递增，温度呈直线上升态势，热影响区域持续拓展，熔池的规模也不断变大，与实际熔覆过程相符，证明了该仿真模型的有效性与可靠性。为激光熔覆技术制备316L提供可靠依据。
2025年06期 No.412 140-145+150页 [查看摘要][在线阅读][下载 1648K] [下载次数：552 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：4 ] - 耿晓明;张德三;
数控宏程序编程一般常用于三轴以下数控加工。多轴数控加工因坐标轴数量增加，编程时即要考虑各点位的多轴坐标，还要考虑刀位角等加工因素，利用宏程序编程难度较高，一般常用CAM软件自动编程。为拓展宏程序在多轴数控加工的应用，通过以典型螺旋曲面类零件整体叶轮加工为例，在分析其数学模型算法的基础上，采用四轴数控铣削方式进行宏程序编程，并利用VERICUT软件进行数控仿真加工验证。通过案例编程，探讨四轴宏程序编程特点，归纳此类零件四轴数控加工宏编程要点，可拓展多轴数控宏程序编程思路，发挥宏程序编程的优势。
2025年06期 No.412 146-150页 [查看摘要][在线阅读][下载 1411K] [下载次数：130 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：4 ]
- 刘源;李建国;王飞飞;
为了解决用单一（振动，压力，温度）传感器对液压泵故障诊断时效率低的问题，采用粒子群（PSO）与BP神经网络相融合的方式使BP网络获得更强全局寻优性能，利用D-S证据理论来完成多传感器信号的融合处理，从而获得更优的诊断性能。研究结果表明：选择融合算法联合诊断时柱塞磨损达到99.12%的准确率。采用优化处理的融合算法测定磨损故障时获得了几乎为100%的支持度，通过对比可以排除其它故障。单一（振动，压力，温度）传感器诊断精度基本没有超多90%，通过DS决策层把数据进行融合后精度都在98%以上，因此充分证明了PSO-BP诊断层与D-S决策层融合模型的可行性。本研究具有很高的液压泵故障诊断效率，尤其适用于一些微弱的故障信息，对提前侦测故障危险具有很好的价值。
2025年06期 No.412 151-154页 [查看摘要][在线阅读][下载 1396K] [下载次数：370 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：7 ] - 吴琰杰;李晓;
设计了一种易于实现的掘进机动臂节能系统，并给出了工作原理。利用AMESim构建了再生系统的仿真模型，测试了流量再生单向阀引起的动臂油缸压力流量变化，分别设置了不同的单向阀开启与回油压力，并对动臂油缸运动特性进行了分析。研究结果表明：没有设置节能系统的动臂油缸活塞达到了0.17m/s的再生速度。设置节能系统的动臂油缸活塞进行伸出时能够达到的最快速度为0.33m/s。小腔压力可以发挥油液补充的效果，大腔形成背压作用，避免下降阶段出现冲击振动的情况。逐渐增加回油孔截面积后，动臂油缸活塞速度下降，再生阀流量也降低并最终变为0。回油孔截面积提高到某一临界值后，关闭流量再生阀也不再发挥作用。该节能系统能够满足掘进机的常规控制器调控要求，易于推广使用。
2025年06期 No.412 155-158+162页 [查看摘要][在线阅读][下载 1391K] [下载次数：33 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：3 ] - 张海霞;李灿;
目前轴承剩余寿命预测需要采用大量历史经验作为判断依据，导致最终的预测结果相对实际测试情况形成了较大的偏差。这里以小波包能量谱WPES的方法对轴承退化特征进行了提取分析，并利用FOA-GRNN模型使GRNN获得更高精度的预测结果，根据多种群自适应果蝇优化算法进行数据分析获得GRNN扩展速度，实现了轴承剩余寿命的准确预测。研究结果表明：FOA-GRNN方法预测获得的均方误差为0.0034，形成了0.0532的绝对误差，均方根误差为0.06025，轴承退化特征能够满足轴承剩余寿命精确预测的要求。FOA-GRNN指标参数最小，达到了理想的效果，表现出了最优的收敛性，寻优效率与精度同时获得大幅提升。该研究对提高调心轴承故障诊断和寿命预测具有一定的理论支撑作用，可以拓宽到其它的机械传动故障信号分析领域。
2025年06期 No.412 159-162页 [查看摘要][在线阅读][下载 1385K] [下载次数：51 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：2 ] - 屈晓莉;李鹏;王庆;
为克服缺少数控机床传动误差，设计了实现误差信号误差评价系统。给出了系统的硬件和软件设计，并开展了实验验证。为NIPXIe-1071主机配备了插槽以实现NIPXI-7842R采集卡安装功能，上位机数据采集程序把下位机产生的计数结果转换成转角参数再计算传动链运动的位置误差。利用信号接口预处理编码器TTL信号以及控制信号；通过数据接口获取信号状态与计数结果FIFO；利用控制模块调节计数器模块与数据接口逻辑结构。研究结果表明：设计了实验系统平台测定精密铣磨机床传动误差，系统平台可以达到的最佳分辨率。采用传动误差测试方法具备可行性与良好的重复性。传动误差的产生主要是在工作台传动链控制过程中形成的，蜗杆与蜗轮啮合传动副会形成明显的传动误差。该研究有助于提高机床的基础设计能力，为后续的工艺优化奠定一定的硬件基础。
2025年06期 No.412 163-166+171页 [查看摘要][在线阅读][下载 1348K] [下载次数：142 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：4 ] - 陈震;刘艳梅;李振东;许乃文;
输电线路架设过程中最关键的技术就是导线压接，传统导线压接需要工人手动移动压接管，人工测量压后压接管的对边距尺寸，利用断线钳人工断线，利用钢锯条剥线，劳动强度大，施工效率低。这里在传统的人工导线压接技术的基础上，设计一种自动化的导线压接与检测系统，上位机人机界面使用组态软件设计，以CP1H型PLC作为下位机主控制器，基于PID算法，控制压钳的自动移动与压接管的自动压接，同时利用红外测距传感器实时检测压接管压后的对边距尺寸，压力传感器测量压接过程前后压钳的压接压力，位移传感器测量压钳的移动距离，并在上位机实时读取数据变化曲线。实际压接结果表明，这里设计的输电线路导线压接自动化装置，相比于传统的人工导线压接，提高了工作效率和压接质量，降低了人工成本，在输电导线压接工艺上具有广阔的应用前景。
2025年06期 No.412 167-171页 [查看摘要][在线阅读][下载 1418K] [下载次数：85 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：4 ] - 潘明存;王丽娟;何勋;董峰;
为了进一步提高电动汽车转向系统的容错控制效果，结合多输入多输出（MIMO）技术和无模型自适应控制（MFAC）方法的优点，提出了一种基于MIMO-MFAC模型的电动汽车转向系统主动容错控制器方法。主要利用四个车轮传动马达产生偏航角扭矩的方式来实现对汽车动力参数的回馈，使汽车能够在设定轨道上对汽车期望速度和预期轨道进行有效追踪，保障安全行车状态。研究结果表明：MIMO-MFAC容错控制完成汽车的安全控制功能，能够保证汽车在无转向条件下实现自动调节，达到行驶安全性和提高汽车容错性能的目的。在系统中加入容错装置后，在汽车侧向位置偏差小于0.121m下，汽车偏航率小于0.001rad/s，保证汽车能够保持10cm的安全范围，当操纵装置发生故障时将汽车控制在安全区间内。
2025年06期 No.412 172-175+179页 [查看摘要][在线阅读][下载 1399K] [下载次数：267 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：3 ] - 齐冠然;李民;卢金生;
为了提高液压挖掘机电机驱动回转系统速度控制精度，在传统比例积分（PI）速度控制的基础上，通过扰动观测器（DOB）优化了变参数以及强干扰条件下的速度控制过程。加入扰动观测器后系统传递函数保持不变，可根据名义系统对主控制器K进行设计。以PI方式调控主控制器K，同时利用极点配置的方式计算出主控制器的系数。构建了Simulink模型并进行仿真结果表明：未扰动观测器的PI控制器时，会造成系统产生转速的大幅波动，降低了转台操控稳定性。增加扰动观测器的PI速度速度波动的幅度显著降低，此时在DOB环节中模型参数可以对本身差异与干扰因素发挥良好的补偿效果，获得一致的转台转速，优化了系统操控性能。该速度控制算法的控制过程较简单，能够满足挖掘机的常规控制器调控要求，易于推广使用。
2025年06期 No.412 176-179页 [查看摘要][在线阅读][下载 1379K] [下载次数：177 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：4 ]
- 初晓孟;董升;曾红;张志华;
针对输出转矩及功率要求，通过场路法计算基本参数，设计了一种车用永磁电机（PMSM）。首先利用Maxwell有限元，分析了气隙长度、永磁体厚度、定子槽口宽度、永磁体夹角对电机输出特性的影响，总结出相关规律并选取影响因素较大的参数作为田口法优化的优化因子。在保证电机输出性能的前提下，以电机齿槽转矩、输出转矩及转矩脉动为优化目标，对8级72槽电动机进行田口法优化设计，建立正交实验，并对实验数据进行处理，以提高电机的综合转矩性能。最终选定各优化参数取值，通过对优化前后电机对比分析，验证了设计的合理性。通过物理样机验证有限元分析的准确性，经实验验证与仿真结果的误差在5%以内，输出转矩提高约5%、齿槽转矩降低约25%、转矩脉动降低1.7%，为电机的设计提供了参考。
2025年06期 No.412 180-185页 [查看摘要][在线阅读][下载 1609K] [下载次数：605 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：6 ] - 贾延林;张艳岗;
中冷器作为增压空气进入气缸前冷却的装置，是增压柴油机正常运行中不可或缺的一部分。针对某大功率增压柴油机中冷器冷却性能不足的问题，这里基于Ansys Fluent仿真平台对中冷器的内流场进行数值模拟，并利用稳流试验台测定的中冷器性能试验数据建立中冷器计算边界条件，获得了中冷器空气侧详细的三维流场信息。通过对中冷器的压力、温度和速度云图以及冷却翅片平均传热系数等数据的研究，得出结论，在满足柴油机正常运行的条件下，中冷器散热带的传热性能与增压空气质量流量和冷却水管间距呈正相关，但是过大的冷却水管的间距将增大增压空气的压力损失，综合考虑选择冷却管间距为17mm作为优化方案。结构优化后的中冷器在不同的空气质量流量下散热量最高获得6.04%的提升，为进一步优化中冷器散热性能提供了可行的解决方案。
2025年06期 No.412 186-190+196页 [查看摘要][在线阅读][下载 1474K] [下载次数：271 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：6 ] - 赵丽丽;王艳琴;冯轩;陈维荣;
为实现非实验室环境下的轨道交通车辆燃料电池混合动力系统用能量控制器代码开发和调试，研究人员研制出能够提供能量控制器代码开发和调试所需环境的测试平台，该平台能够提供可调传感器信号和执行器输出指示，并具有调试ECU和多个控制器进行Can通讯的测试功能，为能量控制器提供一个动态可调、灵活适应不同燃料电池混合动力拓扑的模拟实验环境，同时无需车辆、电子负载和混合动力系统其他控制器等物理器件的参与即可完成能量控制程序功能测试，方便技术人员掌握控制系统关键技术，并降低开发成本、提高系统测试安全性。
2025年06期 No.412 191-196页 [查看摘要][在线阅读][下载 1620K] [下载次数：187 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：4 ] - 魏国家;魏兆成;孙玉莹;
以工程中某直径400mm自由曲面叶轮为研究对象，将自由曲面叶片转化为直纹面以降低铣制成本，同时，为了确定叶片转化后对气动性能的影响，使用CFD软件Numeca模拟了在三个马赫数下自由曲面叶轮和转换后的直纹面叶轮内部流场情况，并在模型级试验台上进行气动性能试验验证。试验结果与数值分析结果均显示，转化后的直纹面叶轮与自由曲面叶轮对比，整体流量范围拓宽11%，设计工况下能量头系数τ提高了6.8%、压比ε提高1.5%、多变效率ηpol接近相同，则证明两者气动性能接近相同。通过进一步研究，产生以上结果的原因是转换后的直纹面叶轮叶片进口安装角度略变小，使得叶片前缘低能流体区减少，有效地提升了压比和多变效率；同时，转化后的直纹面叶轮进口喉部面积略增大，使得叶轮的稳定流量范围拓宽。基于以上研究成果，成功将转化后的直纹面叶轮应用于生产实践。
2025年06期 No.412 197-202+209页 [查看摘要][在线阅读][下载 1572K] [下载次数：201 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：4 ] - 陈艺文;李文辉;辛宇鹏;李秀红;
离散单元法是模拟滚磨光整加工过程的一种基础方法，主要用以分析滚磨光整加工机理或预测加工效果。为了提高仿真结果的准确性，提出了一种滚磨离散元仿真中零件的数字孪生表面模型构建方法；为实现对复杂表面轮廓不同形貌误差成分的提取，研究了小波分解中小波基及分解尺度的优选，得到数字孪生表面点云模型；通过泊松表面重建算法将点云模型转换为表面几何模型；最后选取试件完成数字孪生表面模型的构建，通过分析理想表面模型与数字孪生表面模型在滚磨离散元仿真中的磨损情况，并与试件实际加工磨损情况对比，从仿真效率与仿真效果上验证了构建方法的正确性。
2025年06期 No.412 203-209页 [查看摘要][在线阅读][下载 1592K] [下载次数：138 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：3 ] - 唐茜;刘艳婷;吴晓迪;肖聪迪;
为深入挖掘用户的感性需求和产品造型之间的匹配问题，辅助设计师进行造型优化设计，采用KE-AHP-TOPSIS集成的多设计方法对VR眼镜进行造型优化设计。首先，构建VR眼镜相关的产品造型样本库，运用KE构建对应的用户感性需求意象词库；其次，通过主成分分析筛选感性意象词，借助AHP建立用户感性需求意象词与产品造型特征之间的联系，计算其权重并进行重要度排序，进一步对样本进行综合评分，划分评分等级较高的区间样本进行造型推演；最后，通过TOPSIS对建模方案进行评价验证，选择最优方案并对其进行方案优化，将优化方案与样本方案进行SUS量表评分，评价结果显示造型优化方案更满足用户多层次的感性需求。在VR眼镜造型优化设计过程中，KE-AHP-TOPSIS集成方法可以量化用户对造型的感性需求，准确定位用户的感性需求和造型之间的关联，为相关产品造型优化设计提供了有效参考。
2025年06期 No.412 210-216+221页 [查看摘要][在线阅读][下载 1467K] [下载次数：296 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：5 ] - 尹尧杰;褚景春;姜培学;
风力发电技术在全球实现规模化发展，风电机组正在朝着大型化、智能化与数字化方向发展。这里利用深度学习中的卷积神经网络技术建立了大型风电机组载荷预测模型，该预测模型可以通过对风电机组运行数据和主要部件如塔架、机舱以及叶片载荷数据进行学习与训练进而对风电机组关键载荷进行预测与评估。应用建立的载荷预测模型对某型3.XMW风电机组DLC1.2所有设计工况载荷进行了预测。结果表明，预测模型对时域载荷、频域捕捉以及等效疲劳载荷的预测都能很好的跟随测试数据，精确度均达到90%以上，满足工程实际的要求。
2025年06期 No.412 217-221页 [查看摘要][在线阅读][下载 1493K] [下载次数：370 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：3 ] - 李刚;田甜;尚建宇;
针对大学生电动方程式赛车（FSEC）改善空气动力学性能和提高赛车操纵稳定性问题，进行了空气套件前翼的优化研究。设计了非多截面前翼、保压条前翼、无保压条前翼三种方案，分别使用CATIA软件进行三维建模，在ANSYSFluent软件中设计仿真工况，对每种方案进行整车外流场气动特性数值模拟和对比分析，确定了保压条前翼方案最优。通过在实车上进行丝线法实验验证了仿真模型的有效性。研究结果表明：保压条前翼与整车匹配设计方案提高了FSEC赛车的空气动力学性能和操纵稳定性。
2025年06期 No.412 222-226页 [查看摘要][在线阅读][下载 1436K] [下载次数：228 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：3 ] - 蒲阳凤;何海;王小魏;郭先婕;
磨鞋作为处理井下难打捞物有效的工具，合理的布齿参数对于磨铣效率有至关重要的作用。基于金属切削力学和岩石破碎力学，推导了磨鞋工具破碎比功的计算方法；以Johnson-Cook本构模型建立起磨鞋齿切削铸铁的三维有限元模型，得出了等效应力云图及其周期波动的主切削力曲线。通过分析不同被切削材料、前倾角、侧倾角、转速等参数对磨鞋切削效率值的影响规律，结果表明：破碎比功都随着前倾角的增加而减小，被切削材料硬度对于破碎比功有较明显的敏感度，破碎比功随着侧倾角的增加而增加，随着切削深度的增加而增加，而转速对破碎比功影响较小。研究结果对磨鞋工具布齿设计提供重要参考依据。
2025年06期 No.412 227-230+234页 [查看摘要][在线阅读][下载 1387K] [下载次数：83 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：1 ] - 张银;江丙云;季仁才;戚振贤;
针对直流充电桩的整流模块，使用仿真和试验相结合的方法进行风阻特性研究。首先对整流模块进行三维逆向建模，然后导入热仿真软件中进行网格划分、迭代求解得到压力、流速等关键参数，得到风阻特性曲线，同时，开展相应的风洞和风量试验。结果表明：风阻特性的仿真结果与试验结果误差小于5%，证明仿真方法获取模块风阻曲线的可靠性。此外，基于仿真和测量结果绘制出模块风阻特性曲线，标记出风扇工作点，以此判断风机工作点位于最佳工作区。
2025年06期 No.412 231-234页 [查看摘要][在线阅读][下载 1389K] [下载次数：69 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：2 ] - 魏航信;刘天乔;李博;雷宽成;
在水平井压裂作业时会产生高压大流量含废气的返排液，分离出废气成本高、污染大、效率低。因此设计了一种基于液滴瞬态碰撞及重力分离机理的复合型气液自动分离釜，包括挡流板、稳流板、折流板捕雾器、互锁式同轴浮筒装置。分析了液滴瞬态碰撞机理，建立了分离釜内部气液多相流模型，并通过有限元法进行了数值模拟，研究了入口速度、挡流板倾角、稳流板、捕雾器形状对分离效率的影响。结果表明：挡流板垂直时分离效率最高；折线形折流板捕雾器对离散相的除雾效率最好；稳流板可提高分离效率，使流动变得稳定；在满足生产的前提下，入口速度越小分离效率越高。最后对样机进行了试验，试验表明分离釜可实现气液自动分离，效率为96.6%，解决了分离效率低及出气口出液、出液口出气等问题。
2025年06期 No.412 235-240页 [查看摘要][在线阅读][下载 1524K] [下载次数：62 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 瞿磊;谢纬安;喜冠南;
后向台阶内置圆柱绕流是一种典型的复合绕流，同时具有台阶绕流和圆柱绕流的特征。这里针对这一极具工程应用前景的绕流进行流动传热研究，重点分析了不同圆柱直径时绕流的周期性流动传热特征及强化传热机理。结果表明：不同工况下流道中均存在一定的周期性特征，周期振动的幅度随圆柱直径的增大先增大后减小，周期振动的频率随圆柱直径的增大而减小。圆柱大小对流动形态有显著影响，当D/S=0.4时，流动周期性明显，但周期性运动的近壁旋涡尺度较小，仅在主峰值下游局部区域引起了30%左右的强化传热。当D/S=0.6时，圆柱增大促使所诱导旋涡的尺度增大，从而在主峰值下游引起了明显的强化传热。当D/S=0.8时，圆柱进一步增大使得流道的阻塞比增大，剪切层加速效应增强导致下游流动周期性大幅减弱，因此主峰值下游未能形成强化传热。
2025年06期 No.412 241-245+252页 [查看摘要][在线阅读][下载 2004K] [下载次数：139 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：1 ] - 张新宝;阳香铭;吕子劲;
为了改善船舶轴系中结合面及滑动轴承的接触特性，提出了一种基于有限元方法和统计学方法的有序屋脊状质构结合面的接触模型，能准确地表征有序屋脊状质构表面的接触特性。该模型基于有限元法，构建了单个质构单元的接触模型。在此基础上，对质构高度分布函数进行修正来解决基体变形的相互影响的问题。通过MATLAB仿真实验，分析了不同法向变形情况下，结合面的接触压力、真实接触面积等接触特性。结果表明软硬基体变形、质构单元的高度分布是影响结合面接触特性的重要因素，可为结合面接触特性的预测和微观表面设计提供了更准确、有效的方案。
2025年06期 No.412 246-252页 [查看摘要][在线阅读][下载 1508K] [下载次数：36 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 周经宇;葛动元;姚锡凡;向文江;
为了通过深度学习来更方便且高效的检测轴承滚动体若干参数，从而自动判断出轴承滚动体是否存在异常。提出了使用Mask-RCNN来检测轴承滚动体并提取掩膜，然后通过使用图像处理的方法，计算出滚动体个数和其他若干参数，最后根据检测到的参数判断滚动体是否存在异常。本次实验设计了简单的背光源加同轴光源组合的形式并结合工业像机采集了50张轴承图像，然后通过对采集到的图像进行图像增强操作，获得了50张旋转、增强对比度和曝光等图像，组成100张图片作为数据集。通过对Mask-RCNN的训练来获得较好的模型参数，并随机对某张验证集的轴承图进行检测就可以得到各轴承滚动体的若干参数信息，从而根据求得的参数来自动判断滚动体是否异常，达到了检测的目的。
2025年06期 No.412 253-257页 [查看摘要][在线阅读][下载 1389K] [下载次数：244 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：1 ] |[阅读次数：2 ] - 焦方锐;李学伟;刘焕宝;丁建松;
针对目前人工精炼铝作业面临的工作环境恶劣、劳动强度大、工艺繁琐效率低等问题，综合考虑精炼铝车间布局和工艺技术要求，设计了一款集精炼、扒渣、清炉多功能于一体的新型自动化设备。为了保证设备具有较高的刚度质量比，对关键工作部件轮组式伸缩臂进行了参数化建模，基于响应面法对其结构尺寸进行了多目标优化设计，在保证足够工作刚度的条件下质量减轻45.6%，实现了结构的轻量化。对优化前后整体结构进行了有限元静力学仿真，分析结果表明优化设计后的总体结构相较于原方案而言，最大变形量减小了29.5%，最大Von Mises值减小了51.1%，总质量减小了8.2%，验证了所设计结构的合理性和优化方法的可行性。本研究可为类似金属炉内冶炼机械装置的设计与结构优化提供借鉴与参考。
2025年06期 No.412 258-262+267页 [查看摘要][在线阅读][下载 1538K] [下载次数：133 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 伍建军;蔡伟;万福兴;
柔度和疲劳寿命是柔性铰链的两个重要性能指标。针对倒圆角直梁型柔性铰链的两个性能指标相互矛盾，工作时受到变载荷、加工误差等复杂因素的影响，性能容易产生波动，难以同时使两个性能达到最为稳定的问题，提出一种基于田口方法和数据包络分析中的对抗型交叉效率模型的多目标稳健设计方法。该方法以田口方法为基础，通过交叉效率来反映设计变量与两个性能之间的未知关系，并根据平均交叉效率大小排列所得到的序数值来寻找最优的设计变量参数组合。结果表明，该方法与其它方法相比得到的结果更为稳健，有效的降低了性能的波动，与优化前相比柔度和疲劳寿命分别提高了8.84%、31.34%，验证了该方法的有效性。
2025年06期 No.412 263-267页 [查看摘要][在线阅读][下载 1410K] [下载次数：384 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：1 ] - 尚春民;关欣雨;邱李杰;张心明;
针对涡轮动力模拟器（TPS）系统中主轴轴承在油气润滑的条件下转速升高温升加剧的问题，以主轴角接触球轴承腔为研究对象，在考虑自旋因素下进行摩擦力矩热功率的数值计算。采用Eulerian多相流模型进行轴承腔温度场仿真分析，并与试验测得的数据进行对比研究。结果表明：随供气压力的增大轴承腔温度降低，但持续增大供气压力会导致轴承腔温度不稳定，因此TPS系统最佳供气压力在（0.3～0.4）MPa之间；在入口倾角的作用下，内滚道壁面温度变化稳定，内外滚道最高温度差达到10℃以上；随转速升高，轴承腔内最高温度位置越接近润滑点，油气两相流降温程度越明显。
2025年06期 No.412 268-273+279页 [查看摘要][在线阅读][下载 1526K] [下载次数：105 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：1 ] - 陈勇兴;肖玲斐;张旺;郭勤涛;
为研究面向航空发动机主轴圆柱滚子轴承在高速工作时的打滑问题，通过UG建立圆柱滚子轴承的几何模型，由于轴承在高速下存在剧烈碰撞，遂将轴承各部件柔性处理，基于LS-DYNA的显式动力学算法进行有限元仿真。主要研究轴承内圈转速和径向载荷对轴承打滑的影响，通过提取保持架转速在轴承运转周期中的数据来分析轴承打滑情况。结合现有的试验条件，验证了仿真的有效性。根据仿真数据，通过Polynomial多项式法拟合三维曲面，得到了打滑率关于转速、径向载荷的关系，为轴承的使用提供有利的参考。根据仿真分析：在较低的径向载荷下，随着转速增加，保持架打滑率增加明显；在相同的转速下，增加径向载荷能够有效降低保持架打滑率；当径向载荷继续增大，超过某一临界值时，打滑率维持在一个较低水平。
2025年06期 No.412 274-279页 [查看摘要][在线阅读][下载 1451K] [下载次数：228 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：2 ] - 毕玉华;郝德伟;吴彪;申立中;
人们对噪声的研究从分贝控制转向声品质研究，而声品质评价主要分为主观评价和客观评价。对于声品质的主观评价主要是利用客观参数归一化值来表示主观声品质，而对于客观评价主要利用客观参数：响度，粗糙度和尖锐度三个参数来表示。基于客观参数归一化值利用LabVIEW软件编写声品质评价模块，并在台架间和操作间进行验证，试验采集两通道信息，在不同转速下台架间和操作间的声品质进行对比，从而评价好坏。结果表明，台架间和操作间的声品质符合实践预期，且操作间的声品质优于台架间声品质。
2025年06期 No.412 280-285+291页 [查看摘要][在线阅读][下载 1482K] [下载次数：10 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：1 ] - 胡平平;熊宗慧;何志琪;曹东升;
为帮助企业解决生产线中存在的问题，对生产线优化过程提出系统化的解决思路。采用价值流图识别出生产过程中存在的产线不平衡、在制品堆积严重、生产周期过长等问题，引入可拓共轭对分析方法对问题进行全面分析生成优化方案，同时利用Flexsim软件对优化方案进行仿真，验证优化方案的客观性。基于上述提出的方法，以家装企业为例，改善后生产线平衡率提高了33.2%，非增值时间缩短了39.8%，生产周期缩短了39.5%。研究表明，价值流图与可拓共轭分析方法可以有效的解决生产流程中存在的问题，对生产流程改善具有很好的指导作用。
2025年06期 No.412 286-291页 [查看摘要][在线阅读][下载 1496K] [下载次数：240 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ]
- 吕磊;寇子明;李军霞;
针对目前带式输送机巡检机器人无法实现全方位无死角检测，提出一种少电池、重量轻、长续航的巡检策略，采用中间关节为欠驱动的水平面三连杆机械臂，实现带式输送机特定位置的定点全方位深度检测。首先采用齐次坐标变换法和拉格朗日法分别对系统进行运动学和动力学建模，根据期望位置求出三根连杆的期望角度；其次对两根驱动连杆进行两阶段轨迹规划，利用粒子群算法找到两根驱动杆的较优中间位置，之后将轨迹光滑的拼接起来；接着设计滑模控制器对预期轨迹进行跟踪，使系统从起始位置到达期望位置；最后通过仿真实验进行验证。研究结果表明：与期望位置坐标比较，x轴方向相对误差为0.04%,y轴方向绝对误差为0.03%，误差较小，满足定点巡检要求。
2025年06期 No.412 292-296页 [查看摘要][在线阅读][下载 1437K] [下载次数：309 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：2 ] - 张钦仰;何玲;周映宇;刘丹;
动力电池的荷电状态（State of Charge,SOC）是保障储能电站正常运行和安全的重要参数之一。提出一种基于卷积神经网络（CNN）与门控循环神经网络（GRU）结合的电池SOC预测方法。首先使用该网络分别对单体电池充放电实验数据进行估计并于真实SOC值进行对比分析，测试结果显示，充电时所提出的CNN-GRU联合神经网络估计的SOC值与真实值之间的误差绝对值[0.0004%,1.71%]。放电时充电时所提出的CNN-GRU联合神经网络估计的SOC值与真实值之间的误差绝对值[0.0002%,3.0%]。然后采用电池组的运营数据进行电池组的SOC的估计，并与实际运行数据的中SOC值进行比较，充电时的误差绝对值范围为[0.0029%,3.1%]，放电时误差绝对值范围为[0.0001%,3.7%]。结果表明所提出的CNN-GRU联合算法在纯电动公交车锂电池组SOC估计方面具有良好的应用价值。
2025年06期 No.412 297-301+307页 [查看摘要][在线阅读][下载 1474K] [下载次数：13 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 褚含冰;张娴静;贾更新;
机器人的末端执行器通常由多个关节和连杆组成，其位置和姿态涉及复杂的运动学。由于机器人工作空间的非线性特性、关节间的耦合效应等因素，精确计算末端执行器的位置变得非常复杂，导致机器人在动态环境中执行抓取动作时抓取力控制难度极大。为此，提出了机器人末端执行器抓取力控制。确定驱动关节参数，引入机器人的D-H参数，建立相邻关节坐标系的齐次变换矩阵，获得末端执行器位置，清晰描述机器人连杆和关节之间的相对几何关系；基于此，建立相机、图像、像素和末端执行器位置坐标系映射关系，得到内、外参数矩阵，提取虚拟位姿。通过阻抗算法与PD控制算法求解虚拟位姿期望的机器人末端执行器加速度，结合逆动力学获取各关节的驱动力，并将接触力与关节角度、关节角速度等数据输入到控制器内，完成机器人末端执行器抓取力控制。通过实验结果可知，研究方法控制下，机器人末端执行器关节的角度在（-0.10～0.09）rad之间波动，波动范围非常小，证明所提方法能够有效控制机器人末端执行器抓取力，实现稳定且准确地抓取物体，避免了滑落或损坏。
2025年06期 No.412 302-307页 [查看摘要][在线阅读][下载 1403K] [下载次数：216 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：1 ] - 蔡蒂;程思敏;吴凌峰;张铁;
为提高四足爬壁机器人在不同半径的管道内周向爬行的能力，这篇论文基于机器人机构，规划一种蠕动爬行方式的周向爬行静步态，并针对足端与壁面贴附较差的问题，基于惯性测量单元数据和关节状态数据，提出一种考虑管道半径变化和重力变化的管道内静步态自适应调整方法。在所搭建的四足爬壁机器人上进行不同半径管道内壁周向爬行实验，实验结果表明机器人能够在不同半径的管道内实现稳定周向爬行，验证了所提出的管道内周向自适应爬行方法的可行性。
2025年06期 No.412 308-313页 [查看摘要][在线阅读][下载 1448K] [下载次数：385 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：1 ] - 胡明;郭玉奉;杨景;杨帆;
作为运动控制的基础，机器人运动学参数辨识的误差模型对其精度存在影响。以六自由度机器人为对象，基于DH矩阵法建立机器人的运动学模型，进行仿真验证。分别从位置、姿态与位姿综合三个方面建立六种不同的误差模型并利用量子遗传算法分别进行辨识仿真，仿真结果表明，误差模型5拥有较高的辨识精度和辨识稳定性，适合用于实际辨识实验。利用高精度相机测量机器人末端位姿，通过粒子群寻优算法求取机器人基坐标系与相机坐标系之间转换矩阵。基于视觉测量数据、量子遗传算法和粒子群算法，以误差模型5作为实际辨识模型分别进行辨识实验。结果表明，基于误差模型5的量子遗传算法辨识后的机器人末端综合位置误差的方差小，其值为0.1159mm2，曲线波动幅度小，且平均误差下降82.96%，有较高的辨识精度和辨识稳定性，可有效提升机器人末端的定位精度，为基于视觉的动态目标捕捉提供条件。
2025年06期 No.412 314-319页 [查看摘要][在线阅读][下载 1723K] [下载次数：843 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 张凯;王云飞;胡宽辉;梁明亮;
针对多自由度全驱动下肢外骨骼行走机器人，基于行走外骨骼的质心（COM）和零力矩点（ZMP）之间的距离，提出了一种新的障碍势能函数来设计控制策略，将人体-机器人操作空间重新定义为人体自由区域和机器人受限区域，用于控制外骨骼遵循适当的人体工程学轨迹。为消除未知参数的影响，引入自适应控制方法，实现了人体和机器人区域之间的平滑运动过渡。最后，通过对下肢外骨骼行走机器人进行了平地步行和越障实验，结果表明所提出的控制策略具有良好的稳定性和鲁棒性。
2025年06期 No.412 320-325+331页 [查看摘要][在线阅读][下载 1554K] [下载次数：388 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 李诺薇;邹维科;
针对不使用误差积分器的Boost变换器控制性能提升问题，设计了一种基于扰动观测器（DOB）和自整定的输出电压跟踪控制算法，可应对模型非线性、电路参数变化和负载不确定性。通过更新时变低通滤波器的闭环截止频率可构建自整定律，以提高瞬态跟踪性能。同时，在比例型非线性控制器中嵌入一阶DOB，可实现高性能控制和无静差。搭建了3kW Boost变换器样机，并开展了与传统反馈线性控制器的对比测试，实验结果表明新型控制算法作用下，系统跟踪性能提高了46%，故验证了新算法作用于变换器闭环控制时的有效性。
2025年06期 No.412 326-331页 [查看摘要][在线阅读][下载 1416K] [下载次数：74 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ]
- 田嘉野;梁朋飞;袁晓明;张立杰;
智能故障诊断因为其高效、准确的特点，近些年来受到越来越多的关注。然而，在实际的工业应用中，工作负载是会发生变化的，并且健康状态下的数据远多于故障数据，这就导致了故障诊断准确率的降低。这里提出了一种改进的深度残差网络的模型来解决这个问题。首先，通过小波变换将振动信号转换为时频图片。其次，采用空间变换网络和注意力机制以提高分类的准确性。然后，使用Sigmoid Linear Unit(Silu)激活函数代替Rectified Linear Unit(Relu)激活函数。最后，使用类平衡损失函数解决数据类型不均衡的问题。实验通过设置多个不平衡数据集，并结合变工况条件，对改进后的ResNet模型进行验证。实验结果表明，这里所提出的方法结果优于其他方法，且具有良好的鲁棒性和泛化能力。
2025年06期 No.412 332-337页 [查看摘要][在线阅读][下载 1433K] [下载次数：44 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 张炜;赖荣燊;
生产规划过程需要同时考虑装配序列规划（Assembly Sequence Planning,ASP）和装配线平衡（Assembly Line Balancing,ALB）。针对ASP和ALB的多项式复杂程度的非确定性问题（Non-Deterministic Polynomial Hard,NP难题）及二者耦合问题，以产品结构图为基础，结合物料清单（Bill of Material,BOM）层次图构建装配约束矩阵，分析产品内部各子装配体独立装配可行性，并对子装配体分拆以获得可行的装配序列矩阵。其次，以工作站最大装配时间、装配方向和工具切换次数、站间平衡为目标，构建综合ASP和ALB的联合规划模型。提出基于Pareto解集的混合人工鱼群算法（Hybrid Artificial Fish Swarm Algorithm,HAFSA），采用自适应视野串行觅食，减少并行觅食重复搜索。对人工鱼群算法得到的装配序列进行粒子群优化（Particle Swarm Optimization,PSO）操作，提高跳出局部最优的可能。将所提算法应用于某装配实例，与基本AFSA、PSO算法对比，验证算法有效性。
2025年06期 No.412 338-344+349页 [查看摘要][在线阅读][下载 1430K] [下载次数：281 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：1 ] - 徐东辉;孟范鹏;郝志超;
主要对生产过程中物料准备阶段引入的螺栓智能仓储与分拣系统进行了介绍，借助机器视觉、机器人、AGV、智能仓储等技术，通过模块化设计，实现物料自动化分拣及物料智能仓储，最终实现物料配备作业全过程的智能管控。对系统工作原理进行分析，详细介绍了系统组成，进行了样机搭建与功能试验测试，均取得了良好的结果，设计方案的可行性得到了充分的验证。本项目工程化应用后使车间物料配备作业更加智能化，提高分拣、配料工作的效率及准确率，降低劳动强度及人力成本。
2025年06期 No.412 345-349页 [查看摘要][在线阅读][下载 1365K] [下载次数：437 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：1 ] - 李峰;许博闻;杨旭;
准确测量出结构件上凸铆钉的空间位置是完成对其自动精准装配密封胶帽的关键，针对已有的视觉方法设定阈值难以适应光照变化、要求图像背景与目标边界明显等问题，提出了一种基于模板匹配与密度聚类的航空凸铆钉空间定位方法。通过线激光完成对嵌有凸铆钉结构件深度图像的采集，使用零均值归一化互相关模板匹配在原深度图上检测凸铆钉，将匹配到的凸铆钉整体区域线性升维到三维空间后使用无监督的密度聚类算法分割凸铆钉点云，再通过计算出最大Z均值的簇完成凸铆钉端部区域提取，并利用该目标点集计算出凸铆钉端部区域中心的空间位置。相比于已有方法，该方法不需要设定阈值，不受凸铆钉高度和形态影响。经实验验证，该方法对所测凸铆钉的形态及环境变化有良好的自适应性和鲁棒性，空间三轴坐标及半径测量误差在±0.2mm内，测量值与实际值相对误差不超过1%，符合装配精度要求。
2025年06期 No.412 350-355+360页 [查看摘要][在线阅读][下载 1437K] [下载次数：159 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 王敏娜;廖小平;马俊燕;鲁娟;
为了提高文字加工效率和加工质量，提出了防过切的文字加工过程刀具半径选择方法。首先对文字轮廓进行分类，得到数据点凹凸处的最小曲率半径，并对原始轮廓的数据点进行简化。其次对原始轮廓进行偏移，将尖角处的局部自交点进行裁剪。基于文字笔划内部或者笔划与笔划之间的间距，对偏移距离进行累加，找到全局真交点出现时的刀具半径，再利用二分法得到临界的防过切刀具半径，防止文字笔划短缺。仿真与实验结果表明，刀具半径选择方法可以智能选择合适的刀具半径，减少人为选刀的主观性，并为文字的铣削加工提供了有利的理论基础。
2025年06期 No.412 356-360页 [查看摘要][在线阅读][下载 1413K] [下载次数：45 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：2 ] - 荆忠亮;宁志强;卫立新;
根据多级变速轴向柱塞马达的工作原理，其变量机构的控制会受到诸多干扰信号的影响，造成马达的转速波动，提出采用准滑动模态滑模控制的控制方法对变量机构进行控制。多级变速轴向柱塞马达有两种不同的变速策略，其一是结构有四个配流窗口，可以形成两套独立的进出油口系统，实现马达转速的改变；其二是根据马达的变量机构实现马达转速的改变。将马达柱塞经过配流窗口作用于斜盘的冲击力，视作干扰，通过采用算法控制进行调整，以降低变量机构系统的波动。采用Simulation X进行仿真，干扰信号的大小选取0.02×sin(40t)，分别采用PID和准滑动模态滑模控制对马达的变量机构进行研究。仿真分析结果表明，滑模控制器的抗干扰能力要优于PID控制器，随后采用基于PSO的并行优化方法，对滑模控制器参数进行调整优化，整定后比整定前的滑模控制响应时间缩短0.2s。
2025年06期 No.412 361-366页 [查看摘要][在线阅读][下载 1484K] [下载次数：157 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：2 ] - 秦艺文;赵冬梅;乌日开西·艾依提;
研究了熔融沉积成型（FDM）3D打印PLA（聚乳酸）/PHA（聚羟基脂肪酸酯）复合材料的力学性能，通过单因素实验研究了打印温度、填充方向和打印速度等工艺参数对试样力学性能的影响规律。实验结果表明：在打印温度210℃、填充方向0°、打印速度20mm/s时制备的试样，其力学性能优于其他参数制备的试样，而且随着打印速度的增加，试样表面粗糙度增大。通过单因素极差分析最大抗拉强度的影响大小为：填充方向>打印温度>打印速度，对延伸率影响大小为：打印温度>填充方向>打印速度。
2025年06期 No.412 367-370+377页 [查看摘要][在线阅读][下载 1352K] [下载次数：912 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：2 ] - 陈士安;倪涛;原海波;
为在提升安全避障能力的同时兼顾其侧翻稳定性，在对其行驶路径进行安全规划的基础上提出智能汽车车身-前轴递阶模糊-PD控制方法。首先，构建小于横向安全间隙阈值及大于横向加速度安全阈值时函数值突变求最小横向加速度的目标函数，在运动学层面进行同时满足避障安全性及侧翻稳定性的基于双曲正切函数的路径构建与优化。其次，为解决前轴转向力不能对汽车车身横向误差进行直接跟踪控制的难题，在动力学层面设计了由前轴需求转角-汽车车身横向误差模糊PD与前轴转向力矩-前轴输出转角模糊PD组成的汽车车身-前轴递阶模糊-PD避障控制系统。最后，基于典型的避障工况对智能汽车车身-前轴递阶模糊-PD控制系统的工作效果进行了验证。结果表明，在不同行驶车速工况下，该控制系统具有较好的鲁棒性，且将车身最大横向跟踪误差及最大离心加速度限制在9mm及0.6g以内，可使智能汽车在避障工况下同时获得良好的横向避障安全性和侧翻稳定性。
2025年06期 No.412 371-377页 [查看摘要][在线阅读][下载 1463K] [下载次数：171 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：3 ] - 刘智飞;兰媛;刘元铭;闫金宝;
煤矿井下掘进完巷道后会根据不同的地质条件选择锚网支护或钢带支护，钻锚机器人在钻锚时如果钻头打在锚网或者钢带上容易造成钻头损坏，因此需要为钻头提供合适的钻锚位置。针对上述需求，提出一种能够定位锚网或钢带的钻锚位置并且分割锚网、钢带和岩壁的智能方法YOLOLab，该方法由YOLO和DeepLab共享主干特征提取网络构成，其中YOLO用于定位钻锚位置，DeepLab用于辅助估算钻锚位置在相机坐标系下的三维坐标。为了将YOLOLab部署到沙雾和光照不均匀等复杂工况中，提出一种前期自适应图像增强网络IA-YOLOLab，其由一系列可微分滤波器和YOLOLab网络组成，滤波器所需的参数由一个小型参数预测网络学习而得。实验结果表明：YOLOLab网络定位指标mAP为88%、分割指标mIoU为81%，能够定位钻锚位置并分割锚网、钢带和岩壁，该网络能够估算出钻锚位置在相机坐标系下的三维坐标，坐标误差在20mm以内。在复杂工况下，IA-YOLOLab网络定位指标mAP为84.8%、分割指标mIoU为74.4%，比YOLOLab网络指标大小提高了一倍多，能够提高钻锚位置的识别精度。
2025年06期 No.412 378-384页 [查看摘要][在线阅读][下载 1525K] [下载次数：71 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：5 ] 下载本期数据