7050-T7451铝合金铣削参数多指标优化研究

通过Spike切削力测量设备及在线监控系统,采用单因素试验,研究硬质合金刀具铣削7050-T7451铝合金时,主轴转速、铣削宽度、铣削深度、进给速度以及顺、逆铣加工方式分别对刀具所受弯矩、表面粗糙度及功率的影响。运用正交试验法,通过S/N比分析和方差分析,获得7050-T7451铝合金的最优铣削参数。研究表明:顺铣更适用于7050-T7451铝合金的铣削加工;刀具所受弯矩随着主轴转速的增加而逐渐减小,最终趋于平稳,并随着铣削宽度、铣削深度及进给速度的增加而增加;表面粗糙度随主轴转速的增加呈先减小后增加;各铣削参数与加工功率均呈正相关关系;为获得较低加工弯矩和功率、较好表面质量,应取较高的主轴转速、较低的进给速度和铣削宽度,7050-T7451铝合金的最优铣削参数水平为A_(3)B_(1)C_(2)D_(1),即n=6000r/min,a_(e)=3.0mm,a_(p)=1.6mm,v_(f)=1500mm/min。

基于响应面法的环网柜接线套管干切削工艺参数优化研究

采用干切削加工是修复环网柜接线套管表面烧蚀、裂痕的一种有效方法。利用单因素试验研究切削用量在未涂层、TiAlCrN涂层和TiAlSiN涂层刀具下对切削力的影响规律。在单因素试验的基础上运用Box-Behnken中心组合试验方法,采用性能最优的TiAlSiN涂层刀具对环网柜接线套管切削工作参数进行试验研究,以切削速度、进给量和背吃刀量为试验因素,以刀具切向力、轴向力、径向力为试验指标进行三因素三水平二次旋转回归正交试验。通过建立响应面数学模型,分析各切削工艺参数对切削性能的影响,并对试验因素进行综合优化。试验结果表明:影响切削力显著顺序为背吃刀量>进给量>切削速度;最优参数组合为切削速度94.589 m/min、进给量0.097 mm/r、背吃刀量0.501 mm,此时刀具切向力为11.75 N、轴向力为34.80 N、径向力为19.53 N;验证试验结果与理论优化值基本吻合。

基于Web端的交互式机床夹具拆装实验教学方法研究

以建设国家级一流课程为目标,依托工程教育专业认证背景下的课程改革指导方案,结合开设多年的“机械制造技术基础”课程教学与实践,以机床夹具原理与设计章节为基础,借助基于Web端的智慧教育环境平台,开展面向机械设计制造及其自动化专业的交互式机床夹具拆装实验教学环节。通过该实验,可加深学生对典型夹具类型、定位原理和方法的认知,巩固学生对理论知识的深入理解,培养学生归纳总结与研究的能力,增加课堂教学的互动性。

AlCrN涂层刀具对Ti6Al4V的干铣削与磨损性能研究

在JTVC650B立式加工中心上分别使用未涂层刀具和AlCrN涂层刀具对45钢进行单因素干铣削试验,探究两种刀具对铣削弯矩性能的影响;采用AlCrN涂层刀具对Ti6Al4V进行干铣削试验,运用单因素试验法研究铣削方式和铣削要素对铣削弯矩的影响,并利用正交试验法结合方差分析和信噪比分析,研究AlCrN涂层刀具干铣削Ti6Al4V的最优铣削参数组合,并对AlCrN涂层刀具磨损区域进行SEM和EDS分析。研究表明:相对于未涂层刀具,采用AlCrN涂层刀具能够有效降低铣削过程中产生的弯矩;铣削Ti6Al4V时,AlCrN涂层刀具采用顺铣的方法比逆铣更优;铣削弯矩随着主轴转速的增加而逐渐减小趋于平稳,随着进给量和铣削深度的增加而增大,最优铣削参数为A3B1C1;AlCrN涂层刀具磨损区域存在磨料磨损、黏结磨损和扩散磨损。

柑橘采摘机器人图像识别算法研究

柑橘作为我国重要的水果对增加我国果农收入有重要的作用,因此柑橘的自动采摘机器人已经成为当下研究的热点。针对柑橘采摘机器人核心的机器视觉部分进行柑橘图像识别算法的设计,选取HSV颜色空间中的S分量值作为柑橘识别的颜色特征,进行图像增强、去噪和分割预处理操作。综合比较Canny、Sobel、LOG三种边缘算子下的Hough变换,最终确定柑橘图像识别的最优方案。试验结果表明:基于Sobel边缘检测算子下的Hough变换的柑橘识别算法最优,对单个无枝叶遮挡柑橘识别成功率为97%,单个有枝叶遮挡柑橘识别成功率为90%,多个柑橘果实重叠识别成功率为80.6%,在一定程度上能够有效保证柑橘采摘机器人对柑橘果实的成功识别。

柑橘特殊挥发物质在空气系统中的分布与扩散

柑橘内部受到病虫害侵染通过表面特征难以检测,但是柑橘内部随着病虫害的侵染会导致其挥发性物质的成分与含量有所变化,对侵染前后新产生或消失的挥发性物质在空气中的分布与扩散进行研究,可以为柑橘内部品质检测提供依据。该文基于分子动力学模拟方法研究了以β-榄香烯、正己醇为代表的新产生的挥发性物质和以α-松油醇为代表消失的挥发性物质在空气系统中的扩散运动。模拟结果表明,空气与正己醇的相互作用能较强,而空气与β-榄香烯和α-松油醇的相互作用能较弱,这使得正己醇、β-榄香烯和α-松油醇在空气中的运动轨迹与速度均出现差异。正己醇、β-榄香烯和α-松油醇在空气中的质心移动距离以及扩散能力与相互作用能均呈正相关性:相互作用能越大,其扩散速度与质心位移越大。该文研究结果对柑橘内部品质检测具有一定参考价值。

基于EDEM的窝眼轮式大豆排种器设计

为了推广重庆地区大豆种植,提高大豆产业的机械化发展,结合大豆播种需求,设计了一种窝眼轮式大豆排种器,并介绍了排种器结构及工作原理,根据大豆的几何参数和播种要求,设计计算出排种器的结构参数。以合格指数、重播指数、漏播指数和播种性能指数作为评价指标,采用EDEM软件进行仿真试验,先通过单因素试验确定型孔直径在18 mm左右时,排种器工作性能最佳,再以型孔直径、排种器转速和窝眼轮与毛刷的传动比为试验因素,采用三因素三水平正交旋转组合设计,建立试验因素与评价指标之间的响应面回归模型,结果表明:各因素影响播种性能指数的顺序为型孔直径、窝眼轮转速和毛刷与窝眼轮的传动比。经多目标参数优化后得出:当型孔直径为18.4 mm、窝眼轮转速为44 r/min、毛刷和窝眼轮转动比为2.2时,合格指数为83.3%、重播指数为9.7%、漏播指数为7%、播种性能指数为87.2%,排种器播种性能最佳,各项指标满足农艺要求,可以为窝眼轮式大豆排种器设计提供参考。

车载式施肥喷药一体机设计与试验

针对丘陵山区施肥喷药劳动强度大、作业效率低、肥料和药液利用率不高等问题,设计了一种车载式施肥喷药一体机。阐述了一体机的结构和工作原理,对施肥、喷药的关键部件进行了设计,并分析了肥料颗粒的运动特性和喷杆机构的运动原理。一体机通过肥量调节机构、撒肥圆盘设置施肥量和实现均匀施肥,通过PWM(脉宽调制)技术、双向多方位喷杆机构调节喷药量及实现竖直、倾斜、对地3种喷药模式的任意切换,提高了药液利用率。试验结果表明:施肥作业时,不同施肥口开度下的平均施肥量为16.56~540.76 g/min;当落肥口开度为60%时,施肥均匀性变异系数(Cv=9.01%)最小,施肥性能最好。喷药作业时,不同PWM占空比下的喷头喷药量范围为74.94~345.41mL/min;当PWM占空比增大到100%时,喷药量变异系数(CV=2.54%)最低,喷药性能最好。同时,通过试验建立了施肥、喷药量控制数学模型,旨在为丘陵山区施肥、喷药机械的设计与研发提供技术与理论支撑。

汽车环面型无级变速器结构参数优化设计

在分析环面型无级变速器(Continuously variable transmission,CVT)的速比变化、接触参数基础上,提出以考虑环面半径最小和在整个传动比范围内平均传动效率最大为追求目标的多目标优化设计,并以膜厚比、接触强度以及不干涉等为约束条件,建立环面无级变速器结构参数优化设计数学模型。求解时,以多目标优化法中的乘除法建立评价函数,用Matlab软件中基于二次序列规划(Sequential quadratic programming,SQP)优化算法的Fmincon函数对优化数学模型进行求解。分析实例表明,优化后环面半径、环腔半径减小,CVT体积更小,结构更紧凑,传动效率明显提高。该优化设计方法能够有效提高环面型无级变速器的综合性能。

TiN涂层刀具对20CrMo钢的干切削性能的影响及磨损机理

为了研究TiN涂层的摩擦性能及TiN涂层刀具对金属切削性能的影响,采用电弧离子镀工艺在45号钢基体和可转位硬质合金车刀YG6上沉积TiN涂层。采用球-盘式摩擦磨损实验仪对45号钢基体和TiN薄膜的干式摩擦学行为进行研究,用TiN涂层和未涂层的YG6车刀在CA6140A普通车床上对20CrMo钢进行干切削,对2种刀具切削过程中的切削力、工件表面质量及刀具磨损程度进行研究。研究结果表明：TiN薄膜和45号钢基体的平均摩擦因数为0.25和0.29;与未涂层刀具相比,TiN涂层刀具切削20CrMo钢时的主切削力可减小20%-40%,刀具耐磨性能约提高45%,寿命提高2倍左右,加工表面质量也明显提高;TiN涂层刀具前刀面的主要磨损机理是磨粒磨损,附带有黏结磨损、氧化磨损和扩散磨损。

影响40Cr钢切削力的主要因素研究

采用3种不同材料的硬质合金刀具,通过改变切削用量三要素的方法,在CA6140A车床上对40Cr钢进行干切削,分别得到了切削用量三要素对试验结果的影响程度和3种刀具干车削40Cr钢的切削力经验公式,利用基于有限元的工艺仿真软件Deform-3D对40Cr钢的干切削过程进行了模拟仿真,并将仿真结果和经验公式值分别与试验结果数据进行了对比.结果表明:背吃刀量对切削力的影响最大,其次是进给量和切削速度;YG8可转位车刀对40Cr钢的切削性能优于YW2和YT15可转位车刀;切削力经验公式更适于对40Cr钢切削力的预测,为进一步优化40Cr钢的切削工艺提供了一定依据.

基于切削力和表面粗糙度的干切削参数优化

采用田口实验方法在CA6140A车床上对经调质的40Cr钢进行了正交干切削实验,获得了不同切削用量下的切削力和工件表面粗糙度值.采用静态信噪比和方差分析方法对实验结果进行了分析,得到了切削速度、进给量和背吃刀量对切削过程中的切削力和工件表面粗糙度值的贡献度,根据分析结果对切削用量进行了优化,并对优化后的切削参数值进行了实验对比研究.结果表明:切削速度、进给量和背吃刀量对切削力的贡献度分别为3.656%,20.006%和72.396%,对工件表面粗糙度的贡献度分别为18.828%,60.287%和0.718%;为实际工业生产中切削加工的切削参数优化提供了重要参考.

20CrMo钢干切削过程的有限元分析及性能实验

以20CrMo钢材料本构方程为基础,采用三维仿真软件Deform-3D建立了20CrMo钢及其切削刀具的有限元模型,对20CrMo钢的干切削过程进行了有限元仿真,得出了在不同切削用量下主切削力和切削温度的变化规律,切削过程中刀具和工件的应力及切削热分布情况,对主切削力进行了实验对比分析,验证了仿真的可行性.研究结果表明:背吃刀量和进给量分别增大1倍时,主切削力分别增加约100%和74%,当切削速度大于60m/min时,主切削力逐渐减小,并趋向稳定于150N;背吃刀量、进给量和切削速度分别增大1倍时,切削温度分别增加约7%,9%和22%;刀具的最大等效应力出现在前刀面主切削刃附近,最高切削温度出现在工件切削层第二变形区的主切削刃附近;模拟得到的主切削力与实验结果之间最大误差为12.2%,最小误差为3.2%.为进一步优化20CrMo钢的切削工艺提供了重要依据.

摩托车智能设计中知识库系统的研究与实现

根据摩托车设计知识的特点和分类,应用面向对象的思想实现了实例知识的表示并构建了层次实例库,采用CLIPS语言实现规则知识的表示并创建了规则库。同时运用了元知识的思想实现各个子知识库之间的管理和知识的利用,建立了知识库管理系统,有效地实现了摩托车设计经验知识的获取、查询和维护,为摩托车智能设计提供了知识支持。

超细矿物掺合料与高效减水剂的复合减水效应分析

通过对超细矿物掺合料硅灰和磨细粉煤灰在单掺、双掺条件下 ,与高效减水剂复合掺入时的复合减水率进行了试验研究 ,分析了超细矿物掺合料与高效减水剂的复合减水效应 ,结果表明 ,超细矿物掺合料与高效减水剂的复合减水效应高于减水剂单掺时的减水效应 ;此外 ,在掺合料掺量相同的条件下 ,用磨细粉煤灰替代部分硅灰 ,再与高效减水剂复合时的复合减水效应高于硅灰与高效减水剂的复合减水效应。

风电齿轮传动系统结构参数优化设计与仿真分析

根据风电齿轮箱设计的要求和工作的特点,对齿轮传动系统的优化问题进行了研究。建立了以齿轮的过度曲线干涉和齿轮传动的功率密度等作为约束条件,以追求体积最小为目标的优化设计数学模型,利用Matlab的优化工具箱进行优化,并对实例进行分析。在此基础上,应用Romaxdesigner软件建立虚拟样机模型,在考虑齿轮重量的条件下对齿轮传动系统进行了谐响应分析。研究结果表明:优化后的体积减小了23.35%,减少了制造成本,使结构更紧凑;采用Romaxdesigner和优化分析结合,大大提高了设计的效率和质量,为风电传动系统的轻量化设计提供了理论依据。

货车变速器结构参数优化设计与仿真分析

根据货车变速器设计要求和特点,介绍了一种以货车变速器体积最小为目标函数的优化设计方法,通过建立以齿轮齿面接触疲劳强度、齿根弯曲疲劳强度、中心距等为主要约束条件的数学模型,利用Matlab优化工具箱进行优化,并对实例进行计算和对比.在此基础上,应用Romaxdesigner软件进行建模和仿真,并分析优化后齿轮的仿真结果.研究结果表明:优化后,变速器的总体积减小了15.3%,各对齿轮均满足其强度要求,其优化设计方法有效地减小了变速器的体积.将优化分析、虚拟样机技术用于变速器设计,可以缩短设计周期,提高设计质量,为变速器的轻量化设计提供理论依据.

学生视角下机械专业导论课教学内容新思考

目前机械专业本科生广泛存在对专业不了解、对学业及职业无规划等问题,专业导论课未能发挥应有作用是重要原因。通过对数百名新生及毕业生问卷调查发现,“机械专业教育投资回报率”“从业者工作生活状态”“专业知识结构及与课程体系的关系”等问题都应由专业导论课给予解答,因此提出学生视角下导论课教学内容:收集数据形成投资回报指标点阵图、多种方式展现从业者工作状态、以引文分析机械领域学科交叉特性形成知识结构图。

基于Matlab的耕整机减速箱的优化设计

建立了以耕整机减速箱中心距最小为追求目标,以齿面接触疲劳强度、齿根弯曲疲劳强度、不干涉条件和膜厚比条件等为约束条件的优化数学模型。利用Matlab软件优化工具箱提供的‘fmincon’函数进行优化计算。优化结果显示,优化后耕整机减速箱总中心距缩小约10%。

面向专业认证的机械类专业实践教学体系改革

针对高等工程教育实践教学环节存在的主要问题进行了深入分析,并基于工程教育专业认证标准,对本校机械类专业的实践教学培养目标、实践教学内容和实践教学的考评方式等进行了一系列改革,构建了全新的实践教学体系。新的实践教学体系将学生的实践能力培养目标分解到大学四年中,形成了全周期、多层次、多模块化的实践教学体系。大学一年级,主要是基础实践模块,让学生掌握实践的基础知识;大学二年级,主要是专业实践模块,提升学生的专业技能;大学三年级,主要是研究创新实践模块,发展和锻炼学生的科技创新能力;大学四年级,主要是职业实践模块,培养和锻炼学生的工程实践应用能力。改革实践教学的考评机制,提出了实践教学的考核评价应贯穿于学习的全过程,考核评价方式应该多样化等。通过加大对实践教学的投入,新增了大量符合机械制造业发展趋势的实验设备,近年来本专业的实践教学改革取得明显成效。