基于GA-GRNN的AWJ强化3D打印AlSi10Mg表面性能实验研究

为提高磨料水射流(Abrasive Water Jet,AWJ)强化工艺对3D打印AlSi10Mg表面性能的强化效果预测的准确性及高效性,首先开展磨料水射流强化AlSi10Mg表面强化实验;然后分别以表面硬度和表面残余应力作为目标,基于遗传算法-广义回归神经网络(Genetic Algorithm-Generalized Ragression Neural Network,GA-GRNN)对实验数据样本进行训练,建立3D打印AlSi10Mg表面性能预测模型;最后,利用遗传算法对建立的神经网络预测模型中的AWJ强化主要参数进行优化。研究结果表明,经过磨料水射流强化后的AlSi10Mg表面硬度与表面残余应力均得到有效提高;建立的GA-GRNN预测模型与校验值误差在2.3%以内,具有较高的准确性;经遗传算法优化后,得到表面硬度最佳参数组合:射流压力为33 MPa,磨料粒径为0.15 mm,靶距为12.4 mm,此时表面硬度为159.25HV;表面残余应力最佳参数组合:射流压力为40 MPa,磨料粒径为0.13 mm,靶距为15 mm,此时表面残余应力为-137.4 MPa。为后续磨料水射流强化零件表面的参数选择提供数据支撑。

水下油气管道外检测机器人设计及其动力学分析

油气管道由于腐蚀、外力等原因会造成管壁变薄,发生穿孔、泄漏和开裂等事故。管道投入运行时间和管道长度不断增加,以及工作环境日趋恶劣,加大了水下油气管道的检测难度。基于SolidWorks软件设计了一款用于检测水下油气管道腐蚀缺陷的机器人,包括管道直行机构和旋转小车,并对关键零部件及控制系统进行了分析设计;通过ANSYSFLUENT软件模拟不同水流速度、不同移动速度下机器人壁面受力情况,分析水流速度、移动速度对机器人前端壁面受力的影响规律,发现:随着水流速度与移动速度不断增大,机器人前端壁面受力不断增大,但当移动速度增大到0.4m/s时,变化不再明显;计算得到最大阻力为170.77N,所选用推进器最大推力为110.74N,因此采用双推进器驱动能够支撑机器人前移,满足设计要求。

长寿命路面结构设计与寿命预估

为解决现有路面设计寿命不足、实际使用寿命短等问题,从长寿命路面设计思想出发,对PCC+AC复合式路面(下面层为普通水泥混凝土,上面层为沥青混凝土)的荷载应力与温度应力进行分析,应用ANSYS分析软件,采用三维等参元法和弹性层状体系理论,分析确定PCC+AC复合式路面的力学模型,同时结合依托工程的PCC+AC长寿命路面结构进行试验验证。结果表明:影响PCC板底荷载应力和温度应力的主要因素为水泥混凝土板厚度、水泥混凝土弹性模量及AC层厚度,而AC层弹性模量对PCC板底温度应力影响较小;设计的复合路面使用寿命达到40 a以上。

基于MCGS组态软件的自动化立体仓库控制系统的开发

通过设计一套自动化立体仓库,达到解决城市用地紧张,降低劳动强度,提高工作效率等的目的。它的控制系统是以西门子PLC作为控制系统的核心,利用MCGS组态软件设计出自动化立体仓库上位机监控界面,MCGS组态软件通过设备驱动程序从现场硬件设备获取实时数据并处理,通过指示灯显示货物是否完成到位,并由操作人员按照要求将控制指令数据送给现场硬件设备,以控制立体仓库码垛机械手的各种动作,实现对货物的自动化存取。

中药自动化立体存储系统及其搬运机械手的设计

通过设计一套中药自动化立体存储系统及其搬运机械手装置应用在中药库房中以实现中药的自动化立体存储和搬运,提高中药房的信息化管理水平;其控制系统主要以工业用PLC为控制核心,通过PLC编程控制精确定位药箱位置,并借助称重传感器精确控制药量;利用气动方式控制电磁阀动作来完成药箱的开合和搬运机械手手爪的抓取动作;根据中药药房相关工作特点开发出人机操作界面,操作人员可以远程操作界面即可完成中药的抓取工作;结构上采用密集式库架及坡底型药箱的新型结构,节省空间,最终实现对中药房的自动化管理。

基于PLC的橱柜型立体仓库及其搬运机械手的设计

设计了一套小型的自动化立体仓库,它采用了PLC控制来精确地识别各工位上是否有工件,以确定取/放工件;它利用用气动方式控制换向阀使机械手完成各种动作,如伸出,收回,沿左右方向旋转,已完成去放工间的动作,即完成收货—存货—取货—发货;它采用电动方式来驱动机械手沿同步带运动,以实现机械手在货架每层各工位之间的各种操作;并能使机械手沿两立柱上下运动,以实现机械手在各层之间的操作。

长寿命路面结构与裸化技术研究

为改善现有路面设计寿命不足、实际使用寿命短等问题,从长寿命路面研究出发,探讨了长寿命路面定义及设计要求,结合依托工程的PCC+AC长寿命路面结构,采用有限元和路面弹性层状体系理论,分析确定PCC+AC长寿命路面的力学模型,对PCC板板底荷载应力和温度应力进行计算分析,并进行路面使用寿命预估,得出理论使用寿命达到40年以上,其寿命符合长寿命路面的设计思想.最后,为增强水泥混凝土与沥青混凝土层间粘结力,研究给出水泥混凝土板裸化时间与技术要求.

基于太阳能驱动的遥控移动草坪割草装置的设计

为了解决传统割草机污染严重、噪音大、劳动强度大等问题,设计了一套太阳能驱动遥控移动草坪割草装置。该装置主要由太阳能能源动力系统、控制系统、四轮驱动部分和切割收集部分组成。其主要特征是利用太阳能作为动力源,实现割草装置的正常运行;通过采用无线遥控代替传统的手推式操作方式,并以STC89C52单片机为控制核心部件,利用C语言编制控制程序,实现对草坪修整的远距离运动控制;通过改进传统割草机的切割收集方式,设计切割—收集一体化装置,利用刀片旋转的离心力作用,将割下的草甩到收集箱,提高了工作效率,减轻了劳动强度。

磁场辅助微细磨料水射流加工系统的研制

通过研制磁场辅助微细磨料水射流加工系统以提高微细磨料水射流加工的稳定性,增强磨料水射流的能量,提高其加工能力。该加工系统主要由多轴运动装置、磁场发生装置、气液增压系统、微细磨料混合装置及其控制系统组成。微细磨料水射流的增压系统采用气液增压方式;磨料供给装置采用前混合式;利用Ansys软件优化设计磁场分布,以便获得喷嘴内均匀分布的磁场;其控制系统主要以PLC为核心控制元件,实现对喷嘴的运动、磁场、系统供压、磨料供给等的集成控制。通过设计人机交互控制界面实现磁场辅助微细磨料水射流加工系统的在线操作及控制。

基于PCI控制的关节式搬运机械手的研制

开发设计出具有抓取和移动工件功能关节式搬运机械手,该机械手主要由腰部、大臂、小臂和腕部四部分组成,其控制系统以DMC2410运动控制卡为控制核心控制步进电机的运行,电机带动齿轮减速器拖动执行部件动作以实现搬运机械手的旋转或俯仰动作,DMC2410运动控制卡与步进电机驱动器和限位开关连接,获取机械手爪及各关节的位置信息,通过VC编写控制程序及开发出可视化人机界面,操作员可以根据实际工作需要修改运动参数并点击操作界面的按钮即可以实现机械手的实时操作。

长寿命路面寿命分析方法

0 引言 长寿命路面的研究最早开始于国外，已有30多年历史，近几年中国逐渐重视长寿命路面的研究。由于长寿命路面设计年限大都在30-40年，甚至更长，所受环境、交通等因素的影响较常规路面更为显著，因此合理的长寿命路面寿命分析方法显得尤为重要。目前，对于柔性路面，有传统疲劳理论方法、疲劳断裂力学方法、人工神经网络方法等多种寿命分析方法。本文选择疲劳断裂力学方法对柔性路面层的疲劳裂缝扩展阶段进行寿命分析，通过Paris公式模拟裂缝发展过程，进而推导路面寿命。而刚性路面，大多通过传统的疲劳理论方法进行寿命分析，本文也通过此种方法分析了影响刚性路面的主要因素，阐述了寿命分析过程。

金属切削原理与刀具课程信息化改革与实践

加强信息技术与金属切削原理与刀具课程教学的整合,利用现代教育技术和网络技术,开发灵活、快速、便捷、广泛和开放的学习途径,实现课程的E—Learning。通过梳理课程知识点、确定知识点教学方法和考核方式,促进学生自主学习,切实提高学生对课程知识点的掌握和理解,解决了传统教学的弊端,提高了学生学习效率。

微型齿轮箱五维装配系统的结构设计

为了解决目前机械制造业中装配部分所占的劳动与制造成本较高的问题,通过对微型齿轮箱的生产装配过程进行研究,而设计了一套针对微型齿轮箱的五维装配系统。该五维装配系统具有X、Y、Z三方向直线移动功能和两个绕Z向旋转功能,并且可实现相互间准确的空间位置关系,可精确控制动作的位置和高度,完成零件从一个位置抓取、运送并准确装入到另一个待装位置进行装配。主要设计了自动夹紧装配机构、气动机械手机构和实现五维运动的传动结构等机械传动部分。设计还对五维装配系统的总体布局及其组成部分进行了详细设计,并给出了五维装配系统结构的主要性能规格参数。该装配系统可大大降低生产成本和减轻装配工人的劳动力。

基于Comsol的磁场辅助磨料水射流流场分布数值模拟

借助Comsol软件数值模拟螺线管线圈的磁场强度分布和聚焦管内流场的分布状态,分析螺线管线圈磁场强度的分布规律及辅助磁场对磨料水射流的作用机理,获得使磨料水射流达到最佳聚焦效果的磁场强度。结果表明当励磁电流I=2.2A时,磨料射流束在喷嘴出口处获得最佳聚焦效果。观察比较施加磁场辅助前后喷嘴外部流场的分布状态,并利用振动及动态信号采集分析系统测量射流实际冲击力。测量试验表明,施加磁场辅助后,磨料水射流的有效直径变小,聚焦效果显著增强,原有的薄水雾层消失,射流冲击力随电流强度的增大而增大。

全流程一体化植树工程车及其关键部件设计

基于Solidworks软件设计了一种可以实现树苗储运、移苗、挖坑、覆土、浇水等功能的全流程一体化植树工程车。其中,该工程车的储苗装置一次可储备99棵树苗,可实现大批量植树;通过限制移苗装置的左右旋转极限位置进行定位实现了移苗与栽苗工作,从而使树苗定位更为准确。采用螺旋锥状钻头,进行螺旋式挖掘,利用Simulation模块对螺旋刀片强度进行仿真分析,满足实际使用要求。该植树工程车的研制将有助于提高植树工作效率,节省了人力物力,提升树苗成熟率。

基于Internet的机电一体化实验教学平台的建立

网络技术在实验教学中的应用越来越受到重视。机电一体化网络实验教学平台的建立为高校教师和学生提供了了解机电一体化类实验,提高创新设计能力,增强自身综合素质的良好场所。该实验平台是对机电一体化类实验实现系列化,模块化的一种尝试,同时它也是实现实验教学来源于课堂,而又不囿于课堂,来自生产实际而又高于生产实际的一种新型教学模式。

磁场辅助微细磨料水射流脉冲式供料装置的设计

利用气压输送原理结合外加磁场辅助作用,设计了用于微细磨料水射流抛光加工用的供料装置,以实现微细磁性磨料供给的稳定性和可控性。磁场辅助微细磨料水射流脉冲式供料装置主要由料仓、气源、调压阀、截止阀、脉冲发射器、电磁控制器、供气管和供料管组成。其中该装置的调压阀与气源连接,控制输送气体的工作压力,工作气体通过管道由下而上进入料仓,将磨料在料仓内呈雾状并通过料仓出口流出,经由管路,流动到节流阀,通过脉冲发射装置控制节流阀动作频率和开合度,以便控制管道内的磨料流量,实现间歇性供料。输送的磨料受到喷嘴附近的磁场作用,磨料的速度和运动方向进一步调整至最佳,从而提高射流与磨料的混合质量。

IN718镍基高温合金电火花加工表面完整性初步研究

镍基合金具有优良的性能而获得广泛的应用,针对切削加工中存在的问题,采用与材料的力学性能无关的电火花进行加工,通过对其电火花加工实验,初步研究了峰值电流和脉冲宽度加工参数对加工表面完整性的影响规律。结果表明,表面粗糙度随峰值电流和脉冲宽度的增大而增大,与电极丝的运动方向无关。加工表面由微观组织规则的凹坑、熔滴和微小孔组成,加工表面无微观裂纹存在。显微硬度变化不大,无加工硬化现象。随脉冲能量减小,重铸现象减轻,加工表面完整性越好。

浇注式导电沥青混凝土组合结构热传导效应预估模型

为进一步确定浇注式导电沥青混凝土组合结构热传导效应及融雪化冰工作时间,系统研究了浇注式导电沥青混凝土组合结构传导热基本原理,建立了浇注式导电沥青混凝土组合结构上面层热传导效应预估模型,分别实测和预估了不同环境温度、结构层厚度及通电时间等条件下组合结构上面层的表面温度,确定了浇注式导电沥青混凝土融雪化冰工作时间,并采用pearson相关性检验方法,对比分析及验证了浇注式导电沥青混凝土组合结构的热传导效应预估模型的准确性,为浇注式导电沥青混凝土在桥面铺装领域的推广应用奠定基础。结果表明:浇注式导电沥青混凝土组合结构传导热过程是一种瞬态非稳态导热过程,不同环境条件下,组合结构上面层表面温度在初期上升、中期转折、后期下降等三阶段的预估误差分别维持在0.2～0.8℃、0.3～1.2℃和0.7～5.5℃,其融雪化冰工作时间预估误差则维持在16 min左右;不同环境温度、结构层厚度和通电时间等条件下,预估模型得出的组合结构上面层表面温度的预测值与实测值相关系数介于0.974 0～0.989 0之间,相应P值均小于0.01,判定系数R^2介于0.948 7～0.978 1之间,两者为显著相关,拟合优度较高,预估结果较为准确。

长寿命路面结构设计

为了提高路面实际使用寿命,分析了长寿命路面定义与设计要求,提出了以PCC(水泥混凝土路面)+AC(沥青混凝土路面)路面为主体的长寿命路面结构,运用有限元分析软件及路面弹性层状体系理论,分析了PCC板块3.0 m×4.0 m划分方式的优越性,计算了长寿命路面结构的荷载应力和温度应力。计算结果表明:采用3.0 m×4.0 m的板块划分方式,混凝土板底温度翘曲应力减少20%左右,综合应力降低10%左右;提出的路面结构的理论寿命达到了46 a,符合长寿命路面的结构设计要求。