对分课堂与在线表格在机械设计中的创新应用

针对机械设计课程设计实践教学环节融入课程思政、提升教学效率、提高学习成效等问题,综合运用对分课堂和在线表格设计等交互工具,以工程伦理的安全可靠性问题为切入点导入教学,引导学生围绕强度和耐久性校核设计进行检索式学习和设计训练,培养学生的工程伦理意识和解决实际问题的能力。教师引导、学生训练一体化,技能培养、意识塑造一体化,通过对设计过程进行总结和反思,从而获取课堂教学的反馈,为学生未来的学习和教师的教学改进提供指导。

基于超声阵列的输送带动态煤量检测系统

输送带动态煤量检测是实现顺煤流启动和自动调速等多级带式输送机能耗优化措施的基础和关键。针对现有基于超声波的煤量检测方法精度较低、多超声波传感器之间易受干扰等问题,设计了基于超声阵列的输送带动态煤量检测系统。利用超声波测距原理,通过超声阵列实时检测各超声波传感器阵元对应检测点的煤料高度,采用横截面切片法计算单位时间内输送带上通过煤料的总体积,结合煤料堆积密度计算输送带实时煤流量及总煤量。为降低同频声波串扰及超声波在井下恶劣环境中衰减带来的误差,选用10路中心频率不同的超声波传感器阵元,布置为2×5线性阵列形式,通过多行超声波传感器对采集的煤高数据进行补偿,以提高煤高数据检测准确性。实时性分析结果表明,超声阵列检测速度在理论上满足带速为5 m/s的带式输送机煤量检测要求。实验结果表明:在0.125,0.170 m/s带速下,规则物料体积检测的平均相对误差分别为4.99%,5.16%;模拟实际工况条件下,煤量检测的平均相对误差为5.56%。在低带速状态下,该系统对规则物料和煤料的测量准确度达94%以上,基本实现了输送带动态煤量实时准确检测,满足带式输送机煤量检测需求。

一种基于小样本声音信号的托辊故障诊断方法

基于深度学习的故障诊断方法对数据集的质量有很高要求,需要大批量数据才能进行良好的模型训练,从而实现准确的故障诊断,而在实际应用中能够采集到的故障信号通常很有限。针对托辊故障声音信号获取困难、样本量少,导致智能故障诊断方法性能受限的问题,提出了一种基于小样本声音信号的托辊故障诊断方法。使用特征转换方法将一维声音信号转换为二维时频图像,将频率域的特征融入进来,以提高数据集对故障特征的表达能力;提出了多种类型时频图结合的数据集扩充方法,将短时傅里叶变换(STFT)、连续小波变换(CWT)、希尔伯特-黄变换(HHT)3种时频分析方法绘制的时频图相结合,以扩充数据集,增加数据样式;引入了深度迁移学习的思想,使用轴承数据集对模型进行预训练,然后使用托辊数据对预训练模型进行微调,以进一步提升模型的识别准确率。实验结果表明:多种类型时频图结合的数据集扩充方法能有效解决使用小样本数据训练模型时易过拟合的问题;使用迁移学习后,模型的测试准确率达98.81%,相较于不使用迁移学习时提升了7%,且没有出现过拟合现象,说明模型训练良好;相较于生成对抗网络扩充STFT时频图数据集+迁移学习的方法,多种类型时频图结合的数据集扩充+迁移学习的方法准确率提高了4%,且更容易实现,可解释性更强。

托辊非接触式故障识别方法研究

因托辊故障引发的远程带式输送机事故越来越多,而传统的人工巡检已不能满足需求,且现有接触式加速度信号检测方式存在传感器需求量大及数据收集难的问题,所以有必要通过智能巡检机器人搭载拾音器进行非接触式巡检。托辊运行环境嘈杂,为剔除信号中的噪声,提出基于完全噪声辅助集合经验模态分解(CEEMDAN)、主成分分析(PCA)和鲁棒性独立分量分析(RobustICA)的单通道盲源分离(SCBSS)去噪方法;托辊信号具有非平稳、非线性的特点,仅用梅尔倒谱系数(MFCC)不能完美刻画信号特征参数,提出基于CEEMDAN、PCA、MFCC、MFCC的1阶差分系数和Delta值的自适应特征参数提取方法;最后采用支持向量机(SVM)作为分类器进行故障识别,识别率达到97.2%。

马氏体不锈钢表面DLC涂层研究进展

马氏体不锈钢表面沉积类金刚石(Diamond-like Carbon, DLC)薄膜提高了材料的耐磨性和耐腐蚀性。但由于马氏体基体与DLC涂层热膨胀系数和弹性模量不匹配以及界面原子的亲和性能差等因素,使得DLC涂层与马氏体基体间界面结合强度不够,存在涂层厚度有限等问题,从而限制了DLC涂层的进一步使用。针对以上不足,综述了国内外学者为提高马氏体不锈钢表面沉积DLC涂层的膜基结合力、耐蚀性所采取的有效措施和结果,主要包括基体表面氮化处理、优化工艺参数、设计一层和多层过渡层结构来缓和DLC涂层与马氏体基体结合力和耐蚀性的问题。最后,展望了马氏体不锈钢表面制备DLC防护涂层的发展趋势。

焦耳-应力退火对Co基薄带巨磁阻抗的影响

采用焦耳-应力退火处理了Co_(83.2)Fe_(5.2)Si_(8.8)B_(2.8)非晶薄带,利用阻抗分析仪和磁光克尔效应显微镜分析了焦耳-应力退火前后Co基薄带的巨磁阻抗效应和磁畴结构。结果表明,经焦耳-应力退火后,薄带的GMI效应得到提高,24.5 MPa焦耳-应力退火后,0.4 MHz时,薄带的最大阻抗变化率达到47.6%,1 MHz时,其磁场响应灵敏度达到280.2%/(kA/m)。磁畴观察发现,随退火过程中拉应力的施加,薄带表层横向带状畴内部逐渐形成细小纵向畴,同时横向带状畴逐渐向纵向偏转,表明对于具有负磁滞伸缩系数的Co基薄带,焦耳-应力退火可以促进薄带内衍生纵向细畴,且纵向拉应力的施加,增强了薄带的纵向各向异性。因此,焦耳-应力退火改善了薄带的低频纵向驱动GMI效应,磁场响应灵敏度也大幅度提高。

厚类金刚石膜研究进展

类金刚石膜是一种由sp3和sp2混合的亚稳态碳膜。因其良好的力学性能、较低的摩擦系数、优异的抗磨损性能,在石油、航空航天、汽车零部件、医学和光学领域被广泛应用。但因类金刚石膜中存在大的内应力,类金刚石膜的厚度受到限制,而在摩擦磨损过程中很易被损坏,极大限制了类金刚石膜在某些领域的应用。概述了类金刚石膜的组织特点、主要制备方法。同时归纳了厚类金刚石膜的研究现状及降低DLC涂层内应力方面的研究进展,并对目前研究成果中存在的问题进行了总结。

基于软逻辑的田间闸门锁控制器设计

为了解决开放式自由编程逻辑控制器的程序规范化问题,基于IEC 61131—3标准、西门子逻辑控制器编程特点及自由编程方法,开发了一套关于逻辑控制、硬件资源调用的软逻辑编程规范,利用Keil MDK V5实例化了软逻辑编程库文件。软逻辑田间闸门锁控制器程序测试表明,变量规范和程序逻辑结构可行,并且控制器可稳定运行168 h。

近场声全息试验用于医用制氧机噪声控制

为了降低家用制氧机的运行噪声,采用了近场声全息技术进行制氧机噪声场数据采集和声场重建。根据声压频谱图、声压辐射云纹图、声速频谱图、空间声速分布图以及时间/频率/声压图谱等可视化信息,选择了针对声源、传播途径的隔声罩、涂敷阻尼胶、石膏板吸声和加装部件减振胶垫等简单有效的噪声控制措施。试验表明,近场声全息技术是一种有效地进行噪声源控制和声辐射特性研究的重要工具。

FDM型3D打印喷头的传热结构分析与设计

熔融沉积型3D打印喷头传热结构温度场对塑料熔丝的流变状态具有较大的影响。对其隔热段塑料熔丝温变特性及其造成的运维问题,进行了机头热流分析计算、熔丝实例收集与分析。提出并设计了基于阻热和热流改向的T型组件、多层套管送料等结构,与隔热段熔丝温度急变特性相匹配。在大幅面打印机实验中,热感成像仪温度场显示,T型组件热阱平面上侧温度不高于60℃,散热段铁氟龙内外管温度均不高于50℃,低于其玻璃态转化温度,实测冷开机打印、长时持续打印效果良好。阻热和热流改向结构根本性地改变了打印喷头传热温度场,在化工填料用大幅面3D打印机应用中具有重要意义。

小型制氧机振动噪声研究及结构优化

为降低一家用小型制氧机的振动噪声,首先建立制氧机壳体结构的有限元模型,通过结构模态分析、声模态分析和声固耦合模态分析,得到其固有频率,同时计算了制氧机在无油压缩机工作情况下的结构动力谐响应。然后利用SYSNOISE软件,对制氧机壳体声固耦合模型的辐射噪声、ATV声传递向量进行计算,得出其单元贡献度。最后,应用噪声振动测试仪进行了试验测量,根据理论和试验结果,制定了制氧机整体降噪方案及结构优化,并通过实验验证了方案的可行性。

起重机信息化产品设计模式研究

针对起重机设计的设计重用和知识继承问题,提出了对机械行业信息化支撑下的"设计模式"研究思路;通过对设计模式的认识比较,以及设计方法与设计模式的异同剖析,形成了以"求用"为目的的起重机设计模式研究取向;通过模式状态模型和起重机信息化产品平台模型,探寻了设计模式的存在方式和表达方式,尝试性地提出了模块化模式、批量参数化模式、系列化模式、计算表模式、库模式等,并给出了表达案例。起重机信息化设计模式的研究对于提高信息化效能以及拓展机械设计模式研究具有一定参考价值。

基于填料吸收塔计算机辅助工艺过程设计的资源库建设

系统基于派生和复用的设计理念,将典型过程设备填料吸收塔设计资源纳入计算机辅助工艺过程设计(CAPP)资源库,综合运用多种资源整理方法将设计文本资料、矢量化图形、矢量化公式、数据表格等转化为可被设计过程复用的数字化资源,关键在于资源文档化,文档格式采用单个文件网页格式,计算与表格采用office spreadsheet等;系统的网络化应用实践表明了系统资源的开放性、复用性优势,依靠导航工具系统以及不断丰富的辅助设计资源,系统有望成为过程装备设计文档开发的有力支持平台。

基于正交试验对铜基轴瓦材料金相组织影响因素研究

当前,随着我国造船和汽车工业的不断发展,对发动机功率和转速指标以及轴瓦等耐磨零件都提出了更高的要求。为此,文章从粉末的化学成分、物理性能、初烧升温速度、初烧温度、一次轧制密度、复烧温度、烧结时间等方面对影响铜基轴瓦材料金相组织的因素进行了研究。结果表明:若要得到较为理想的显微组织,宜选择铅含量低且锡含量高、粒度分布窄且细颗粒占比多的合金成分,升温速度宜控制在70℃/min左右,且需在初烧温度为820℃、轧制密度为8.5 g/cm^(3)、复烧温度为830℃的条件下生产。同时,生产过程中要尽量减少烧结时间,在保证合金致密化的同时提高生产效率。

基于Solid Edge建模的换热装置工程设计

随着换热装置日新月异的设计要求的提出,传统的、单一结构类型的换热器设计辅助手段已显得力不从心了。本课题根据换热器设计的基本原理和设计方法,采用基于Solid Edge的参数化三维建模的基本理念,通过将设计过程编入Excel表、建立Solid Edge参数化模型图库和编写通用的V isual Basic数据驱动程序,较好地解决了换热器设计过程中的人机互补问题及与三维绘图软件Solid edge的相互结合问题。整个系统经过调试,结果证明具有良好的适应性和人机交互性,基本实现了从基本工艺结构计算、机械设计计算到装置零部件及整体装配图生成的一体化,达到减少设计工作量、复杂性和繁琐性、模型复用以及系统开放可扩展的目的,设计成果还可以复用到其他类似的真空锅炉、板式吸收塔设计工作中,极大程度地缓解设计工作技术难度。

面向再生铝配料的车间物联网设计

为解决再生铝配料生产数据的采集和传输问题,采用ZigBee、RFID技术,构建了配料车间物联网,具备了称重数据采集、传输,获取废料品种,叉车定位的功能,支撑了自动化配料系统的应用.

服装投产规格号型决策

通过对量体数据库、销售数据库的数据挖掘,研究服装投产的号型规格配比决策模型和决策方法。运用数据挖掘的K-Means方法处理表征顾客量体体型大小的数据库,引导并简化区域化服装投产号型表的制定;运用SubCluster聚类提炼区域化服装量体数据,成为指导生产的"区域化规格号型表",对人群进行规格号型总体分档,为规模化服装定制生产提供可靠的定制规格表;并由此对销售规格数据库、量体尺寸数据库、库存数据库进行统计与挖掘,提出了投产的号型规格配比决策模型,为"基于三维量体库的服装号型决策系统开发"项目奠定了基础,开发了实用软件工具。

CL－7301减压微色谱柱对金的萃取色层性能及分析应用的研究

本文研究了ＣＬ－７３０１减压微色谱柱（直径３ｍｍ）对金的萃取性能及分析应用。结果表明，ＣＬ－７３０１萃淋树脂对金具有很好的富集效果，采用微色谱柱，仅用１ｍｌ洗脱液就能定量洗脱柱内树脂吸萃的金．方法具有高效、快速、洗脱体积小、节省大量试剂的优点．结合原子吸收法对实际样品进行测定，结果令人满意。

过程装备计算机辅助工艺过程设计的多参数数表拟合方法探索

在过程装备计算机辅助工艺过程设计(CAPP)的开发和应用过程中,多参数数据表的数字化公式拟合是解决免查手册和自动计算需求的较好方案。拟合工具软件采用Excel及TableCurve,拟合原则为公式结构一致化、拟合过程批次化,逐步将众多关联参数拟合为一个多参数方程式。将拟合方程应用于CAPP的Excel和spreadsheet中,可实现多参数求值自动计算,摆脱繁琐的手册查阅和手工计算,加快设计速度,提高计算精度。该方案对于工程中其他多参数数据表示成拟合方程的应用具有参考价值。