- 姚狄炀;胡玉梅;赵瑾楠;许立新;龙斌;
为了探明直径13 m级大型岩石掘进机(Tunnel boring machines, TBM)主驱动传动齿轮系统在掘进工况载荷下多源(含10组动力源)汇流的均载特性,该文采用有限元法建立了TBM主驱动系统瞬态动力学有限元模型,研究了主轴承游隙、主动驱动小齿轮在不同位置情况下各齿轮啮合接触力大小以及齿轮均载性能。研究结果表明:通过主轴承游隙以及主动驱动小齿轮位置调整,可以大幅提升TBM主驱动系统多源汇流的均载性以及同步性。同时,可以通过提升制造、安装精度以及大齿轮刚度的方式来减小齿轮啮合接触力波动。
2025年07期 v.44;No.365 1107-1117页 [查看摘要][在线阅读][下载 4367K] [下载次数:144 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:1 ] |[阅读次数:24 ] - 朱庆;江堤;赵虎;涂德浴;刘庆运;
为了设计功率体积比大、结构简单、可柔性接触的高伸缩比驱动器,提出了一款膨胀型囊式气动软体驱动器。采用一种变截面气缸法进行动力学建模与分析,并设计了软体驱动器位置伺服控制器,以实现该型驱动器对期望轨迹的跟踪控制。首先,依据柔性接触和弹性体为接触目标的需求,建立了该驱动器驱动弹性体的动态特性数学模型;其次,搭建软体驱动器负载特性实验平台,通过实验结果与仿真数据的比较验证了模型的准确性,并分析弹簧刚度和恒压源压力对软体驱动器驱动特性的影响。再次,结合动力学模型和基于有界的滑模控制策略,设计了软体驱动器位置伺服控制系统,并利用Lyapunov函数理论证明了闭环控制系统的稳定性。最后,通过轨迹跟踪实验表明了位置伺服控制系统在变负载条件下的可行性和有效性。研究结果为膨胀型软体驱动器的应用提供理论指导。
2025年07期 v.44;No.365 1118-1126页 [查看摘要][在线阅读][下载 2023K] [下载次数:193 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:1 ] |[阅读次数:18 ] - 章宇;陈赛旋;
为提升仿生机械臂人机交互过程中的柔顺性及安全性,提出一种7自由度类肌腱驱动仿人机械臂的设计方法。在研究人体上肢生物学仿生机理的基础上设计了类肌腱驱动机构、张力放大机构及串并联混合腕部机构,实现了肩关节的模块化设计、肘关节的柔性张力放大以及腕关节的高灵巧运动。为解决绳索驱动机构运动过程中张力下降的问题,提出被动运动的绳索张紧机构设计方法,在运动过程中实现绳索的快速张紧,以达到恒定的驱动力输出,保证机械臂末端运动精度。此外,基于螺旋理论分析腕关节3-UU并联机构的自由度,验证了关节运动范围及球面纯滚运动实现的可行性。建立了机械臂十轴耦合模型,推导了机械臂正逆运动学算法,并通过仿真验证算法的正确性。采用蒙特卡洛法分析机械臂的工作空间,对类肌腱驱动仿人机械臂的样机开发及研究提供理论基础。
2025年07期 v.44;No.365 1127-1135页 [查看摘要][在线阅读][下载 3165K] [下载次数:1015 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:29 ] - 黄利容;曾喆昭;章禛昊;
针对永磁同步电机(Permanent magnet synchronous motor, PMSM)控制系统存在非线性、参数不确定性以及外部扰动等问题,根据自耦PID控制理论提出了一种自耦PI控制方法。该方法将PMSM系统中速度环与d-q轴电流环的已知或未知内部动态分别定义为3个总扰动,并在PMSM系统的速度环设计一个自耦PI虚拟控制器来获得q轴虚拟电流指令,从而将非线性不确定欠驱动系统等价映射为虚拟全驱动的线性扰动系统。据此设计了基于速度因子的自耦PI控制器模型,在复频域分析了整个控制系统的鲁棒稳定性和抗扰动鲁棒性。仿真和实验结果都验证了自耦PI控制方法,不仅具有良好的抗扰动鲁棒性,而且具有良好的响应速度与稳态性能。
2025年07期 v.44;No.365 1136-1142页 [查看摘要][在线阅读][下载 1545K] [下载次数:821 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:17 ] - 王立佳;黄国勇;
针对柴油机气门早期故障特征不明显以及故障样本数量不足导致故障诊断识别精度低的问题,提出在小样本下基于马尔可夫变迁场(Markov transition field, MTF)和融合卷积注意力机制模块并改进嵌入网络的高斯原型网络(Convolutional block attention module-improved gaussian prototype network, CBAM-IGPN)的柴油机气门间隙故障诊断研究。首先,根据柴油机缸盖振动信号特性,将缸盖的一维振动信号通过MTF编码成二维特征图。其次,通过改进GPN中的嵌入网络,将初始嵌入网络(Convolutional neural networks, CNN)进行改进为深度卷积神经网络(Deep convolutional neural networks, DCNN)提高模型对特征图深层信息的挖掘,在DCNN的卷积层中加入CBAM增强模型对重要区域的注意力。最后,将编码后的特征图输入到CBAM-IGPN中训练并进行测试得到分类结果。结果表明,该文所提方法在小样本条件下对柴油机气门故障诊断精度更高。
2025年07期 v.44;No.365 1143-1150页 [查看摘要][在线阅读][下载 2141K] [下载次数:468 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:17 ] - 仝兆景;孟令强;唐晋豪;吴鹏;
针对多尺度散布熵方法无法准确估计信号复杂性的问题,为更精确地提取轴承振动信号的故障特征,将加权精细复合多尺度散布熵(Weighted refined composite multiscale dispersion entropy, wRCMDE)引入到轴承故障特征提取中。在此基础上,提出了一种基于wRCMDE与改进贝叶斯网络相结合的滚动轴承故障诊断方法。通过计算不同故障振动信号的wRCMDE,并选取合适尺度下的多个wRCMDE值作为特征向量形成特征样本,输入到改进萤火虫算法优化的贝叶斯网络中进行故障分类识别。通过实验数据分析,将所提方法与基于多尺度散布熵和精细复合多尺度散布熵的故障特征提取方法进行对比,结果表明,该方法能够更加准确地识别滚动轴承的故障类型,且识别率更高。
2025年07期 v.44;No.365 1151-1158页 [查看摘要][在线阅读][下载 2090K] [下载次数:649 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:20 ] - 黄朝志;代礼祥;孙燕文;吴玉良;
开关磁阻电机PWM控制策略中发波信号在励磁相有延时,导致交换相合成转矩脉动过大。对该问题做出了分析,结合脉宽调制技术和改进发波原理,提出一种改进型PWM-DITC(Pulse width modulation technology-direct instantaneous torque control)控制策略。通过改变励磁时刻与退磁时刻发波信号的衔接,励磁相和退磁相采用不同类型的发波信号,解决信号延时问题,减小转矩脉动。最后通过仿真和实验对所述控制策略进行验证,证明改进型PWM-DITC控制策略能够克服绕组励磁延时的问题,抑制转矩脉动,论证了观点的可行性,具有良好的实际研究价值。
2025年07期 v.44;No.365 1159-1168页 [查看摘要][在线阅读][下载 5525K] [下载次数:471 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:17 ] - 吕安强;魏伦;
为研究风压、离心力以及重力对叶片结构特性和材料强度的影响,该文建立了1.5 MW风机叶片模型,结合复合材料铺层,利用流体力学法(Computaional fluid dynamics, CFD),计算叶片气动载荷分布并加载至叶片表面,分析叶片在不同风速、转速以及相位角下的应力、位移和强度变化规律。结果表明:叶片的最大位移、最大应力以及最大逆保留因子(Inverse reserve factor, IRF)随转速变化符合三次多项式规律。应力和IRF较大的区域主要集中在叶片展向0.2R和0.3R~0.7R处;最大位移和最大应力在风速较小时随相位角变化明显,最大IRF在各风速下随相位角变化都比较明显;最大IRF随相位角变化的曲线呈W型,其拟合曲线符合2阶Fourier函数。该文研究成果可为叶片设计或运维监测提供理论和数据参考。
2025年07期 v.44;No.365 1169-1178页 [查看摘要][在线阅读][下载 4009K] [下载次数:878 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:18 ]