液压与气压传动课程混合式教学模式的创新与实践

随着我国工业的智能化升级,农业机械、工程机械等装备已大量应用液压系统和气动系统,针对现阶段液压与气压传动课程教学过程中存在的问题,紧跟行业人才需求,基于成果导向教育理念(OBE),对接液压与气压传动课程的知识掌握情况、问题分析能力、设计开发能力等教学目标,进行线上线下混合式教学模式的改革,对于培养智能装备制造领域的复合应用型人才,推动我国工业的转型和升级具有重要意义。

基于多源信号的单向阀内泄漏预测研究

单向阀作为液压系统重要元件,发生内泄漏故障时影响液压系统的工作效率和设备的安全稳定运行。针对单向阀内泄漏预测,提出了一种基于多源信号和布谷鸟搜索支持向量回归(CS-SVR)的单向阀内泄漏无损预测方法。首先建立单向阀内泄漏检测实验平台,获得不同工况不同故障特征下单向阀内泄漏的振动信号和声发射信号。然后利用小波包能量分析方法,提取两种信号最优频带重构信号的均方根值作为预测变量,并结合阀前压力建立基于布谷鸟算法优化的支持向量机回归(CS-SVR)的多源信号预测模型。最后,将模型进行对比分析。结果表明,布谷鸟搜索算法相对于网格搜索法(GS)和粒子群算法(PSO)对SVR模型参数寻优优势更大;基于多源信号输入的预测方法相对于单源输入的预测方法精确程度更高,同时该方法能实现不同压力、不同故障类别、不同故障程度的单向阀内泄率预测,平均相对误差为8.97%鲁棒性较高,为阀内泄漏无损检测应用技术的开发奠定了基础。

基于改进YOLOv7-Tiny的成熟草莓识别模型研究

【目的】成熟草莓的快速、准确识别是高效机械采摘的关键技术,针对草莓生长环境中果实堆叠、叶片遮挡和小目标等问题,提出一种改进YOLOv7-Tiny的成熟草莓识别模型。【方法】该模型在YOLOv7-Tiny模型的基础上,将骨干网络中CBL卷积块的LeakeyReLU激活函数替换为SiLU函数,提高模型的非线性拟合程度与特征学习能力。为降低模型的参数量和计算量,实现模型轻量化,提高识别速度,引入轻量化RepGhost网络。在YOLOv7-Tiny模型的小目标层加入C3模块,降低模型参数量,增加网络深度,增强模型对小目标的信息提取能力,从而提高被遮挡草莓以及小目标草莓的识别准确度,进一步提高模型的识别速度。以设施草莓为试验样本对改进YOLOv7-Tiny模型进行对比试验。【结果】相较于YOLOv7-Tiny模型,改进YOLOv7-Tiny模型训练的收敛速度快,模型拟合后损失曲线的波动幅度小且稳定,训练的损失值小,模型的鲁棒性好。与原模型的对比试验结果表明,改进YOLOv7-Tiny模型的参数量降低26.9%,计算量降低55.4%,识别速度提高26.3%,识别平均准确率(mAP)为89.8%。消融试验验证SiLU激活函数、RepGhost网络和C3模块有效提高了YOLOv7-Tiny模型的识别速度和准确度。以SSD、Faster RCNN、YOLOv3、YOLOv4和YOLOv5s模型进行对比试验,试验结果表明改进YOLOv7-Tiny模型对被遮挡和小目标草莓的识别效果更佳,F1 Score为0.87,比其他深度学习模型高,mAP分别提高了14.2%、1.52%、3.15%、3.01%、2.6%,识别速度分别提高了79.3%、92.9%、80.4%、58.8%、69.6%,参数量分别降低了90%、89.7%、95%、47.8%、14.6%。【结论】改进YOLOv7-Tiny模型具有识别速度快、识别精度高和轻量化的特点,被遮挡成熟草莓和小目标草莓的识别准确度显著提高,为成熟草莓的高效识别提供了技术支撑。

车身非光滑表面组合布置对气动特性影响分析

为了研究非光滑表面尺寸及组合布置位置对汽车气动性能的影响.以MIRA阶梯背模型为研究对象,采用CFD与风洞试验相结合的方法对3种不同位置组合模型的气动性能进行了研究,并与光滑表面模型进行对比分析,探讨其减阻机理.结果表明,行李舱盖,车身尾部和车身底部组合布置非光滑单元体减阻效果最佳,减阻率为5.90%.非光滑表面通过改善汽车的尾部涡流,降低了模型压差阻力;同时通过改变近壁面气流的流动状态,降低了车身表面的气流速度,减小车身的摩擦阻力.

非定常来流对汽车气动升力瞬态特性的影响

采用大涡模拟与风洞试验相结合的方法,研究了非定常来流下汽车气动升力瞬态特性的变化规律,分析了来流速度脉动频率对气动升力的影响,讨论了对气动特性产生影响的物理机制。模拟计算结果表明:来流速度的脉动频率对升力系数有很大影响;来流以短周期脉动时,升力系数近似呈正弦规律变化;来流以长周期脉动时,升力系数先增大后减小,随后趋于平稳振荡。研究结果表明:尾部流场结构在很大程度上影响气动升力的大小和方向,速度脉动变化引起上下部压差变化进而导致升力变化。

尾部非光滑表面对于不同车型的气动特性分析

将凹坑型非光滑表面布置在不同车型的尾部,研究其对气动阻力的影响。通过数值计算方法,得出不同车型的气动阻力值,并对比试验结果验证其可靠性。同时模拟出3种不同车型的尾部流场、压力等参数,并对比分析光滑模型与非光滑模型之间的参数差异,分析尾部非光滑车表减阻的机理。研究表明:尾部非光滑表面对于不同车型均有一定程度的减阻效果。

径向气体箔片轴承高速重载测试及实验台搭建

设计了一款带有气缸加载装置的高速重载径向气体箔片轴承实验台,并对一种三瓣式气体箔片轴承进行实验研究.测得该气体箔片轴承起飞转速和起飞转矩均随载荷增大而升高.分别在转速为30000、40000、50000、60000 r/min时采用温度监测法对该种气体箔片轴承进行承载能力测试,测得该气体箔片轴承在不同转速下的极限承载能力分别为380、535、700和810 N.实验期间,在70000 r/min时对双波箔气体箔片轴承进行加载实验,并在51000 r/min时实现1020 N加载,验证了高速重载气体箔片轴承实验台搭建成功.

基于壳单元模型的箔片气体动压轴承静、动态特性分析

采用壳单元模型模拟箔片结构,考虑箔片在气膜压力作用下的凹陷和运动,以及波箔、顶箔和轴承套之间的相互作用,耦合有限差分法求解雷诺方程,建立预测箔片气体动压轴承性能的仿真分析模型。通过试验验证了理论模型的正确性,并分析了轴承的静、动态特性,结果表明:随载荷增大,偏心率增大,姿态角减小;随转速升高,偏心率和姿态角减小;随轴承长径比增大,偏心率减小,姿态角增大;随间隙比增大,偏心率和姿态角增大;随载荷增大,动态直接刚度系数明显增大,动态直接阻尼系数出现波动;随波箔凸起周向间隔角增大,动态刚度系数变化不大,在低载荷下动态阻尼系数变化不大,在高载荷下有一定变化;随顶箔、波箔厚度增大,动态刚度系数和动态阻尼系数变化不大;随轴承长径比增大,动态直接刚度系数和动态直接阻尼系数明显增大,交叉刚度系数减小;随间隙比增大,动态直接刚度系数和动态直接阻尼系数减小。

气体动压箔片推力轴承仿真及试验研究

为了减少燃料电池空压机系统的体积和重量,系统需要满足无油、高速、高功率密度等要求。基于此要求,气体动压箔片轴承成为其支承轴承的最佳选择之一。为了研究气体动压箔片推力轴承(以下简称推力轴承)流体润滑特性,基于ANSYS软件采用流固耦合方法(FSI)对其进行了仿真分析,获得了承载能力、温升等静态性能。试制了推力轴承样品并进行了试验测试。通过对比推力轴承承载能力仿真结果与试验数据结果可知,两者的偏差仅为9.8%,验证了FSI的有效性,可以为推力轴承的开发和研制提供一定的理论依据和设计指导。

烟花气动发射动力学特性及试验研究

传统烟花发射药燃烧过程产生的烟雾会污染环境,影响烟花的观赏效果,同时具有一定的危险性。将压缩空气作为烟花气动发射的动力源可以有效避免火药燃烧带来的危害,改善烟花发射的安全性。基于火炮内弹道学理论建立了烟花气动发射的动力学模型,搭建了烟花气动发射弹丸初速度测试平台,并验证了模型的准确性。采用数值分析的方法研究了气体压力、高压气瓶容积、烟花弹丸质量和发射管长度对烟花弹丸动力学特性的影响。研究结果表明,弹丸的初速度随气体压力、高压气瓶容积、发射管长度的增加而增大,随弹丸质量的增加而减小,给烟花气动发射装置的设计和优化提供了理论指导。