基于人工智能的机床主轴故障诊断研究

随着信息通信技术(ICT)的发展,人工智能技术在机械故障诊断中的应用引起了研究人员的关注。为了验证人工智能技术在机床主轴故障诊断方面的适用性,通过构建机床测试台,收集人为改变主轴偏心的故障数据,并采用3种人工智能模型(CNN、LSTM和AE)进行学习,分析比较了它们对主轴7种故障状态分类的准确性。实验结果表明:CNN和LSTM模型均具有较高的准确性,其中CNN模型的准确率最高,达到了99.3%,而AE模型的准确性相对较低,只有76.9%。验证了在机床主轴故障诊断中应用人工智能技术的可行性。

项目化教学在“电工电子技术”的实践与探索--以任务“电阻的串并联分析”为例

“电工电子技术”是高职工科装备制造大类基础课,其理论知识多,学习难度大。通过分析教学内容、教师教学方法和学生学习特点,遵循“理实一体化”基本理念,采用以项目化教学法为主,辅助以任务驱动教学法。结合课程内容和电工考证内容,确定了3个项目和11项任务,以子任务“电阻的串并联分析”为例说明具体实施步骤,将理论知识和实操训练结合,做到“做中学,做中教”,以增强学生的专业能力,持续改进教学质量。

基于创新能力培养的数字化建模与制造课程教学改革实践

针对当代职业技术院校学生实践创新能力不足的问题,围绕如何培养创新型高端应用技能人才,从依托省级创新创业教育示范课程,打造数字工匠实践基地,行赛引领、赛教融合、以赛促教,“产(数字工坊)、教、研、技能赛、学生社团”结合,教学考评改革等方面,进行数字化建模与制造课程教学改革与实践,取得良好效果。

考虑工人疲劳和学习效应的装备制造车间动态调度

针对大型装备制造车间人机双资源调度中工人疲劳和学习效应集成优化难的问题,基于指数型疲劳表征和DeJong学习曲线,构建混合整数规划模型。根据双资源调度问题的编码特征,结合排序规则生成初始调度方案,结合移除和插入操作设计自适应大邻域搜索算法,以求解人机双资源分配、工件排序、动态调度等子问题。同时,围绕紧急插单、机器故障、工人离岗等扰动设计重调度策略,基于原有算法实现动态调度,并进行算法测试。结果表明,与求解器、规则、遗传算法等相比,所提算法找到了完工时间更短的调度方案,且在紧急插单、机器故障、工人离岗等动态调度场景下,也能够给出更好的结果。所研究的装备制造车间调度问题同时考虑了工人疲劳与学习效应,对应算法可为大型装备制造排产系统开发提供参考。

波纹结构液氮脉动热管传热传质特性研究

低温热管换热器是天然气液化系统中的关键装置,液氮脉动热管作为其核心器件具有体积小、换热效率高等特性,可有效克服系统冻堵及设备紧凑等问题,然而开展相应实验难度较大,因此通过数值模拟方法研究其内部传热传质规律具有重要意义。首先,文章通过UDF(User-Defined Functions)编写自适应相变模型,研究了典型液氮脉动热管的传热传质特性。随后,在冷凝段优化设计了波纹结构,结合相态分布与轴线温度方差值,对比分析了充液率为50%情况三种液氮脉动热管传热传质特性,结2果表明5 mm波纹结构热管两侧方差值为51.49 K与99.22 K2,工质循环速率较快且轴线温度分布均匀。最后,研究了充液率分别为30%、50%与70%情况下5 mm波纹结构的脉动热管的传热性能。结合相态、温度及轴线温度分布分析得出充液率过高或过低均会导致热管内部产生液塞,充液率较高时,轴线温度均匀分布,热管充液率为70%时,综合性能最佳。

基于正交试验的全金属单螺杆泵转子最大转矩研究

通过正交试验对全金属单螺杆泵进行流场仿真,收集了在不同因素、不同水平下全金属单螺杆泵转子所受到的最大转子转矩数据,对其进行方差分析。分析结果反映出了各因素与转子最大转矩之间的关系,并判断出不同因素与研究目标的相关性强弱,并通过曲线图反映了这一现象。

一种激光除虫装置设计

【目的】清理激光除虫装置内的害虫等残留物,提高残留物的清理效率。【方法】设计了一种激光除虫装置,装置包括主机箱和副机箱,副机箱的内部一侧设有灭虫通道,灭虫通道的内部安装有玻璃隔板,通过独特的活动连杆部件,快速清洁玻璃隔板的残留物。通过设置的清理组件,转动螺纹杆,带动活动杆及清理刷板,配合玻璃隔板上的水,可清理玻璃隔板一侧表面附着的残留物。【结果】能快速冲刷机箱隔板内的害虫等残留物,提高了对玻璃隔板除虫残留物的清理效率。【结论】提升了激光除虫的效益,解决了残留物影响激光除虫效率的问题,装置的实用性较强。

一种全自动茶叶揉捻装置设计

【目的】实现茶叶加工过程简单化、智能化,提高茶叶加工水平和生产效率。【方法】课题组设计了一种全自动茶叶揉捻装置,全自动茶叶揉捻装置包括环形揉盘、揉桶、调节机构和茶叶收集机构。全自动茶叶揉捻步骤如下:首先放入茶叶,根据扇形分区将环形揉盘划分为多个区域;其次对每个区域内的茶叶进行揉捻,采集电参数;再次,调整对应区域的揉捻挡位,对茶叶揉捻至揉捻完成;最后对揉捻后的茶叶进行收集。【结果】仿真结果表明,该揉捻装置可以通过感知茶叶里的电参数获取当前茶叶揉捻情况,根据揉捻情况自动控制升降机构调节揉桶,利用揉桶继续揉捻茶叶,实现了科学准确地揉捻茶叶,实现了茶叶加工过程的简单化、智能化,实现了自动化揉捻茶叶的同时自动进行茶叶收集。

一种精确化施肥装置的设计

【目的】对植株进行精确化现场配方施肥,减少肥料使用,提升农作物品质。【方法】设计了一种精确化施肥装置,包括控制器、肥料斗、称量室、散布器、定位电机室、移动底盘等。使用时,控制器控制定位电机配合称量室从不同肥料斗中称取相应量肥料,并送入关闭的散布器中,在散布搅拌系统对多种肥料进行充分混合时,通过移动底盘将散布器送至预设施肥位置,然后将混合后的混合肥料推出散布器,完成单株施肥作业,重复上述步骤,即可实现连续不断的自动化针对性施肥。【结果】施肥装置能够对植株进行精确化定量、配方施肥,适合多数农作物,可有效减少劳动力成本和肥料使用量,优化施肥效果,施肥过程更绿色,更能够针对性地提升农作物品质,装置的实用性较强。

一种高效定点切割茶叶叶梗的机械采摘手设计

【目的】降低人工采摘茶叶的成本,提高茶叶采摘的精准度和效率。【方法】设计了一种高效定点切割茶叶叶梗的机械采摘手,采摘手包括把手、转杆、保护壳、安装平台、旋转马达、机械臂等装置。采摘过程中通过旋转马达使得两个机械臂接触茶叶以及茶梗,带动抓杆收缩,切刀将茶梗切断;通过旋转马达带动传动齿轮转动,以此带动传动杆进行旋转,从而方便使用者在茶树周围调节机械采摘手所能进行采摘作业的角度,实现该装置的灵活作业。【结果与结论】采摘手灵活性强、稳定性好、采摘效率高,可以提高使用者在对茶叶进行采摘过程中的精准度。使用机械采摘手摘取茶叶上的茶梗,可以降低茶农的劳动强度,提高茶农的经济效益。

韩国高校学生社团研究——以加图立大学为例

韩国高校学生社团作为学生自治团体,形成了特色鲜明的校园文化,其社团类型多样,管理制度完善、支援体系丰富,创新活力充沛,成为正规教育的有效补充。文章通过对韩国高校学生社团文献的收集整理,理清了韩国高校学生社团的历史、类型、目标、功能和管理五方面的情况,结合加图立大学学生社团开展调查研究,阐述了韩国高校社团在提升学生满意度、开展生活指导、促进人际交往、推行全人教育、强化职业指导等方面的作用,希望能为我国高校学生社团建设提供参考。

一种Z源光伏并网逆变器及其共模漏电流抑制

传统准Z源桥式并网逆变器(GCI)具有允许桥臂直通、直流电压利用率高等优点,但存在体积大、可靠性低和共模漏电流高的缺陷。针对传统准Z源桥式GCI的问题,首先提出一种具有更小体积的新型耦合电感线圈Z源光伏并网逆变器(ZPGCI)及其调制策略。然后,对ZPGCI的运行模态、共模漏电流与桥臂直通状态进行探究,理论研究表明新型ZPGCI不仅具有允许桥臂直通和可靠性高的优点,且可有效抑制传统准Z源桥式GCI的高频共模漏电流。最后,对传统准Z源桥式GCI和新型ZPGCI进行对比实验分析,验证ZPGCI电路设计及其理论推理的正确性。

基于时空A^(*)算法的多AGV无冲突路径规划

物流中心作为快递转运的重要枢纽,其分拣效率在一定程度上影响着快递的配送时间.多台自动导引车(automatic guided vehicle,AGV)协同分拣能够大幅提高作业效率.本文研究了多AGV协同作业场景中的无冲突路径规划问题,在栅格地图建模环境的基础上,提出了基于冲突搜索的两层路径规划架构.冲突搜索与约束添加均基于二叉树进行,当上层搜索检测到冲突并施加相应的约束后,下层搜索只需要对与新添加的约束相关联的AGV重新规划路径.采用时空A^(*)算法实现下层单AGV路径规划,同时引入冲突规避表以避免与其他已有路径发生冲突.仿真实验结果表明,本文所提的基于冲突搜索的多AGV路径规划算法可以有效解决多种路径冲突.

基于ICEEMDAN和IMWPE-LDA-BOA-SVM的齿轮箱损伤识别模型

针对齿轮箱振动信号中的背景噪声过大影响故障特征质量,进而降低故障识别准确率的问题,提出了一种基于改进自适应噪声完备集成经验模态分解(ICEEMDAN)、改进多尺度加权排列熵(IMWPE)、利用线性判别分析(LDA)、蝴蝶优化算法(BOA)优化支持向量机(SVM)的齿轮箱故障诊断方法(ICEEMDAN-IMWPE-LDA-BOA-SVM)。首先,采用ICEEMDAN对齿轮箱振动信号进行了分解,生成了一系列从低频到高频分布的本征模态函数分量;接着,基于相关系数筛选出包含主要故障信息的本征模态函数分量,进行了信号重构,降低了信号的噪声;随后,提出了改进多尺度加权排列熵的非线性动力学指标,并利用其提取了重构信号的故障特征,以构建反映齿轮箱故障特性的故障特征;然后,利用线性判别分析(LDA)对原始故障特征进行了压缩,以构建低维的故障特征向量;最后,采用蝴蝶优化算法(BOA)对支持向量机(SVM)的惩罚系数和核函数参数进行了优化,以构建参数最优的故障分类器,对齿轮箱的故障进行了识别;基于齿轮箱复合故障数据集对ICEEMDAN-IMWPE-BOA-SVM方法进行了实验和对比分析。研究结果表明:该方法能够较为准确地识别齿轮箱的不同故障类型,准确率达到了99.33%,诊断时间只需5.31 s,在多个方面都优于其他对比方法,在齿轮箱的故障诊断中更具有应用潜力。

工业机器人转臂电机无权重系数预测转矩控制研究

为实现工业机器人转臂用永磁同步电机的预测转矩控制,并避免使用权重系数,提出了一种简单的顺序模型预测转矩控制方法。该方法从逆变器的8个电压矢量中选择2个使转矩误差最小的电压矢量,再从这2个电压矢量中选择一个使磁链误差最小的电压矢量作为最优矢量,并将该矢量作用于逆变器,从而实现永磁同步电机的无权重系数预测转矩控制。所提方法不仅避免了设计权重系数,而且提高了转矩和磁链的控制精度。仿真和实验结果均验证了该方法的有效性。

基于模糊层次的驾驶品质量化研究

为了克服采取主观评价方式评价汽车性能存在成本高、重复性差等问题,文中分析了驾驶品质评价内容的特点,采用客观评价系统方法对汽车性能进行评价。该方法将模糊综合法和组合层次分析法相结合,提出一种层次模糊的量化方法,对驾驶品质评价内容进行量化。同时,结合专家经验,对评价指标和内容的权重进行量化分析,构建了基于层次模糊分析法的驾驶品质客观评价模型。进一步对其进行了试验验证,结果表明,文中提出的方法能够实现对驾驶品质的客观评价,能快速地反馈汽车驾驶品质,对标定进一步指导,同时能够为汽车性能的评价方法提供一定参考和借鉴。

NX软件在异形型面零件数控加工中的应用

针对某复杂异形型面零件,借助数字化设计与计算机辅助制造功能,应用NX软件进行数控加工工艺设计。研究了应用NX软件进行异形型面零件数控加工自动编程的一般方法,进行了型腔铣粗加工、固定轴轮廓铣半精加工、区域轮廓铣精加工、变轴曲面轮廓加工工艺设计,并进行了三维仿真验证,进而通过后处理生成机床可识别的数控加工程序。

基于PSD的超精密小型机床几何误差测量系统

机床的几何误差对工件的加工质量影响很大,在使用过程中必须加以分析和校正。针对小型机床几何误差测量难、测量工序复杂且效率低的问题,开发了由PSD组成的六自由度几何误差测量系统,提出一种通过扩展可测量距离和降低安装误差来测量6个自由度几何误差的方法,推导了测量系统的误差估计算法,仿真研究了高阶误差项消除对误差估计算法精度的影响和安装误差导致测量系统精度下降的程度,并通过灵敏度分析和实验,证明了该测量系统的准确性,具有一定的参考应用价值。

盒型件拉深工艺参数优化设计研究

针对盒型拉深件在拉深中出现的零件起皱问题,采用正交试验方法研究凸凹模间隙、压边力、摩擦因数和冲压速度这4个因素对零件起皱的影响。利用Dynaform软件对试验进行模拟仿真,考察最大增厚率与这4个因素之间的关系,得到的成形该零件的最佳工艺参数为:凸凹模间隙1 mm、摩擦因数0.15、压边力60 kN、冲压速度6000 mm/s。根据所得到的优化参数改进了模具结构,从而解决了零件的起皱问题。

正交实验条件下的全金属单螺杆泵工作性能分析

全金属单螺杆泵广泛应用于化工、造纸、污水处理等行业。针对全金属单螺杆泵结构参数和工作参数对其工作性能影响程度难以量化的问题,展开基于正交实验的仿真分析,得出不同结构参数和工作参数对全金属单螺杆泵输出流量及容积效率的影响程度,对后续的全金属单螺杆泵工作性能研究及优化具有重要指导意义。