机械设备零部件再制造评价点阵图模型及应用

再制造评价作为绿色再制造工程的设计基础,是开展再制造的前提。为了判断机械设备零部件是否适合进行再制造,在分析机械产品再制造过程的基础上,建立了涵盖技术、经济和环境方面共12个指标的再制造评价指标体系;基于层次分析法,构建了以再制造评价综合指数为目标层的再制造评价层次结构模型。结合专家评分法,创造性地提出了再制造评价点阵图模型,对专家打分结果进行数据可视化处理,然后量化评价指标,计算指标权重和影响系数,从而得到再制造评价综合指数。以汽轮机长叶片为工程案例,利用再制造评价点阵图模型进行再制造评价,得到再制造评价综合指数为0.83,表明该叶片具有良好的可再制造性。结果表明,再制造评价点阵图模型具有指标全面、结果直观和流程规范的特点,可为再制造生产提供重要的信息支撑和决策依据。

起重机械立柱的局部屈曲失效分析与模型试验

局部屈曲失效是起重机械立柱结构失效的一种形式,对立柱结构的稳定性和安全性有着重要影响。针对起重机械立柱结构,基于薄板小挠度屈曲理论,对立柱薄板进行了局部屈曲失效分析,推导出均匀受压四边简支薄板的理想弹塑性屈曲载荷临界力和临界应力公式;利用ANSYS有限元分析软件,对立柱结构的薄板屈曲现象进行仿真,并且结合模型试验对失效现象进行了实物验证和对比分析。研究结论可作为起重机械立柱结构设计和安全校核的技术参考。

机械零部件可再制造性评价模型研究与应用

再制造评价作为绿色再制造工程的设计基础,是开展再制造的前提。为了评价机械零部件的可再制造性,判断其是否适合进行再制造,基于层次分析法,提出一种以再制造相对加工指数为目标层的可再制造性评价模型;建立了涵盖技术、经济和环境三个方面的再制造评价指标体系及量化方法,并根据层次分析法确定各评价指标的权重,计算出再制造相对加工指数。以柴油机曲轴为案例,得到再制造相对加工指数为0.70,表明该曲轴可再制造性较好。

面向工程机械再制造的相似模型试验研究

再制造是一种对废旧产品实施高技术修复和改造的产业。面向工程机械再制造,基于相似理论,提出一种相似模型试验方法,用相似模型有效模拟工程机械零/部件原型的物理特性及响应,再现原型的典型物理特征,再由相似模型试验结果反推原型的参数。以薄壁杆件结构为例,首先在理论上推导出相似模型与原型之间的相似系数和预测公式等函数关系,然后设计、开展相似模型力学试验,并将理论预测数据与试验实测数据进行分析对比。结果表明:在薄壁杆件模型材料的弹性阶段,根据相似模型预测公式得到的挠度、拉应力和压应力预测数据与试验得到的挠度、拉应力和压应力实测数据基本吻合,从而验证了相似模型预测公式的有效性和模型试验的合理性。相似模型试验为工程机械再制造提供了一种新思路,对于工程机械再制造的理论研究和工程应用具有一定的参考价值。

一种最小间距挑战赛无碳小车的创新设计

根据第四届全国大学生工程训练综合能力竞赛对挑战赛小车的要求,文中设计了一种挑战最小障碍物间距的重力势能驱动小车,能以"S"形轨迹自动避开障碍物前行。通过对车体结构的优化设计和运行调试,最终小车成功挑战的最小间距为235 mm,并在第三届江苏省大学生工程训练综合能力竞赛挑战赛中获得第一名。

基于LS-DYNA仿真的射流加工参数分析

目的通过LS-DYNA对磨料射流冲蚀切削进行仿真,研究相关工艺参数对切削参数的影响。方法采用磨料水射流对Al_2O_3陶瓷进行了单点冲蚀仿真和切削仿真研究,其中水和磨料粒子采用SPH方法建模,氧化铝陶瓷工件采用FEM方法建模,并通过SPH-FEM耦合算法,实现射流冲蚀切削过程的仿真。结果分析射流冲蚀过程仿真和切削过程仿真可知,射流加工前期,由于射流中磨粒碰撞与反弹,使壁面成不规则"V"型。初始阶段,切深随计算时间呈线性增加,同时壁面对磨粒产生制约作用,从而使加工处的孔深基本不再增加。由于磨粒在冲蚀处壁面底部的冲蚀作用,使凹坑底部宽度增加并迅速趋于稳定。同时切削仿真与冲蚀仿真也存在一定区别,主要由于切削过程设定了移动速度。结论将仿真结果与实验结果进行比较可知,切削深度随着泵压的增大而成线性增大,切深随磨料流量的增大而增大,随靶距和横移速度的增大而减小。其中切深与磨料流量、靶距、横移速度均为非线性关系,工件最大切深与计算时间不呈线性关系增长。

磨料水射流二次逆向切割对断面质量的提升研究

针对磨料水射流切割过程中存在的拖尾余纹、切缝锥度和切割留尾问题,基于磨料水射流切割理论,设计了3组不同因素组合下的单次正向切割、单次1/2速度正向切割和二次逆向切割试验,探讨了3种不同切割方式下的断面形貌产生机理,并对试验结果进行对比分析。结果表明,二次逆向切割可降低表面粗糙度约52%～85%,可降低切缝锥度约66%～72%,同时可消除切割留尾。因此,高压磨料水射流采用二次逆向切割的方式可以显著提高磨料水射流切割工件的断面质量。

一种家用可折叠高楼逃生装置的创新设计与应用

设计了一种新型家用可折叠高楼逃生装置,该装置为纯机械操控,无须电力,可同时搭载多人,逃生效率高,闲置时可折叠存放,节省空间,同时具有操作简捷、可靠性高、质量轻便等特点。该装置可作为家庭备用高楼逃生设备,在高楼火灾等紧急情况发生时,被困人员可利用该装置实现快速自救逃生。

基于智能型面分析的抛光表面缺陷检测研究

工件的表面质量对零件可靠性、质量和使用寿命的影响至关重要。尽管各种基于计算机视觉的目标检测框架已经被广泛应用于工业表面缺陷检测场景,但由于面型的影响以及缺陷之间的混叠性,超精加工工件表面缺陷检测仍然具有挑战性。因此,提出了一种频率嵌入双分支参数预测网络来预测滤波参数,滤除掉型面信息从而使得缺陷特征更加显著。基于智能型面分析的预处理后,提出了一种基于级联区域神经网络感受野增强缺陷检测网络,将可变形卷积间隔地替换到高效网络的卷积模块中,有效地提高了主干网络特征提取的能力,然后重新选择特征图组成新的特征金字塔网络以提高效率,进一步提高网络性能。此外,还构建了具有滤波参数标注信息的滤波参数数据集UPP-CLS和具有缺陷类别及位置的缺陷检测数据集UPP-DET。模型在UPP-CLS上达到了85.36%的准确性,相较于现有网络提升3~5个百分点;在UPP-DET上达到了0.862的平均精度,相较于现有网络提升5.3%~7.8%。模型整体性能优于主流网络结构。源代码将在https://gitee.com/zihaodl/detect_app上开源。

基于热力耦合的激光熔覆数值模拟与实验研究

基于热-结构间接耦合非线性有限元分析,在不同的激光工艺参数下,利用ANSYS生死单元技术对激光熔覆的温度场和应力场进行了数值模拟,研究了激光功率和扫描速度对温度场和应力场分布规律的影响。结果表明,通过分析有限元模型的温度分布规律和试件金相组织的形貌特征,验证了该模型的可靠性;熔覆层温度变化分为脉冲式急速上升和呈双曲线形状下降两个阶段;沿激光扫描方向,熔覆层表面多个节点的温度-时间曲线具有逐渐增大的峰值;熔覆层与基体结合面中部沿Z轴方向,靠近固定端应力较大,基底中部沿X轴方向应力呈W状对称分布,自由端中部沿Y轴方向,熔覆层和基体结合处易产生应力集中和突变。

TiO_2/CeO_2对Ni基激光熔覆层组织和性能的影响

通过同步送粉方式在Q235钢基材表面制备了添加不同质量分数纳米TiO_2和CeO_2的Ni基激光熔覆层,分析了熔覆层的表面形貌、显微组织和物相组成,并测定了熔覆层的硬度和耐腐蚀性。结果表明,在Ni基合金粉末中同时加入TiO_2和CeO_2,可以充分发挥二者的性能,得到组织均匀细密、无裂纹、耐腐蚀性较高的熔覆层,也可改善Ni基激光熔覆层的组织结构并提高其性能。

激光熔覆温度场和CeO2、TiO2对材料相变的影响

针对单道激光熔覆,利用数值模拟技术得到了激光熔覆过程的温度场;在Q235钢表面制备了Ni基激光熔覆层,基于材料相变理论分析了熔覆层不同深度位置微观组织的形成机理,并研究了添加CeO2、TiO2纳米颗粒对熔覆层组织的影响。结果表明:在激光熔覆过程中,在激光辐照和热传导的共同作用下,熔覆层和基体不同深度区域因温度变化的差异而发生不同类型的相变,从而得到不同的微观组织;在熔覆粉末中添加CeO2、TiO2纳米颗粒,可以通过影响材料的相变过程而改变熔覆层的化学组成和微观结构,提高形核率,得到组织均匀细小的熔覆层。

线结构光视觉技术与最小二乘法中孔直线度检测

设计了由激光发射器、CCD摄像机、计算机等组成的线结构光视觉测量系统，用于测量喷油器体中孔空间测点坐标。基于最小二乘原理，建立了中孔直线度的数学模型，推导出中孔直线度的计算公式。利用线结构光视觉技术和最小二乘法，计算出中孔直线度误差值。实验结果表明该方法得到的直线度误差精度较高，符合中孔直线度最低标准要求，具有较高的应用价值。

一种新型可折叠吊篮的设计与应用

研制了一种新型可折叠吊篮,篮体采用仿马扎交叉斜杆原理,其结构巧妙,能灵活地展开和折叠,不仅减少了空间的占用,而且使其搬运方便快捷,具有质量轻、结构稳定、操作灵活和可靠性高等特点。该新型吊篮可应用于建筑工程,也适用于家庭用高楼逃生类装置。

擦窗机起升冲击载荷的分析与计算

针对擦窗机运行中经常遇到起吊和空中制动产生的冲击载荷,在分析擦窗机伸缩臂结构的基础上,将其从地面起吊的作业过程分3个阶段进行研究,通过等效刚度和等效质量的替换,将二自由度系统转化为单自由度系统,提出了动力学简化模型,推导了起升载荷动载系数,并以CWGS250型擦窗机为案例,对其起升冲击载荷进行了有效分析与计算,可作为擦窗机结构设计的技术参考。