地方本科机械类创新人才的研究性教学模式改革与实践

加强普通高等学校研究性教学工作是全面落实创新驱动、科教兴省、人才强省战略的必然要求。以一流专业建设为背景,对地方高校的机械大类人才开展了研究性教学的改革与实践,提出需要通过优化专业培养,构建研究性教学团队,建设一批基于研究性教学专业课程,并积极探索多元化的研究性实践教学环节。

产学研合作教育模式下机械专业“互联网+”技术培养的探究

随着信息技术的不断发展,以互联网为代表的新一代信息技术对社会生产和生活产生了深刻影响,产学研合作教育模式是高校提高学生综合素质和就业竞争力而开展的一种创新型教育模式。本文对现阶段高校机械专业的现状进行了分析,根据自身专业培养计划梳理出“互联网+”为代表的一系列相关技术,积极与企业开展相关技术的校外实习实训基地建设、创新创业竞赛、科研项目合作、师资培养等多元化产学研合作工作,探索地方高校新工科背景机械专业创新创业教育方法。

基于MCL-UNet网络的激光熔覆层表面平整度识别

表面平整度是衡量多道搭接熔覆层表面质量的重要指标之一,为改进人工标注获取表面平整度耗时费力的问题,本文利用图像识别和语义分割神经网络方法提出了自动识别熔覆层表面平整度。针对搭接熔覆层特征,基于改进的U-Net与注意力机制(CBAM)提出一种用于熔覆层形貌的自动分割网络MCL-UNet,优化改进U-Net模型,依据CBAM模块从通道维度和空间维度调整特征图层的权重信息,将CBAM模块以优化输入和输出的原则部署在网络上。在搭接熔覆层数据集上对改进的网络进行评估对比,实验结果表明,本文提出的MCL-UNet网络模型,其熔覆层分割效果在验证集上的平均IoU准确率为93.76%,相比原始U-Net的IoU准确率提高了5.81%,在测试集上MCL-UNet模型输出的表面平整度的平均相对误差为3.2%,说明该模型可有效提高搭接熔覆层横截面形貌的分割精度,并能较准确输出表面平整度。

基于响应面法的DLP光敏树脂氧化铝增强成型工艺优化

为了研究填充纳米氧化铝颗粒对光敏树脂DLP光固化3D技术对成型试件的成型误差、拉伸强度及打印时间的影响,首先采用单因素试验分别研究了曝光时间、打印层厚及氧化铝含量对成型试件的影响,运用响应面Box-Behnken试验分析研究得出了成型误差、拉伸强度和打印时间的二次回归模型,并对其工艺参数进行优化。结果显示,曝光时间对制件的成型误差的影响最大,打印层厚对拉伸强度和打印时间的影响均为最大。由响应面法预测最优值为曝光时间3 s,打印层厚0.07 mm,纳米氧化铝质量分数5%,在此参数下,成型试件的成型误差为0.19 mm,拉伸强度为59.37 MPa,打印时间为16 min,与理论预测值接近,优化结果可靠。

搭接率对激光熔覆TC4合金熔覆层耐腐耐磨性能的影响

为了探究多道激光熔覆搭接率对熔覆层耐腐耐磨性能的影响,采用高功率半导体光纤耦合激光器、以搭接率为变量制备单层多道熔覆涂层,通过分析不同工艺参数熔覆层和基材的硬度曲线、显微组织、极化曲线、摩擦磨损来判断工艺参数与组织和性能之间的关系。结果表明,激光熔覆可以显著提高TC4合金硬度的同时耐磨性能也要优于基材,熔覆层硬度可以达到500 HV左右,相比于基材的硬度提高约25.7%。对激光熔覆TC4合金来说搭接率的变化对内部相的构成无明显的影响,主要由α相和α′相构成,内部可以看到有原始β相晶粒存在,在晶粒内部马氏体组织相互交错呈网篮结构。与基材相比,熔覆层的组织更为细密,具有更好的耐蚀性。

基于YOLO-v5的Ti-48Al-2Cr-2Nb合金高温析出相智能识别

TiAl金属间化合物合金是一种重要的高性能材料,其微观组织对研究片层生长行为特点和组织演变规律有着重要意义。在高温相变析出生长的实验中,对其微观组织的准确识别和定位具有至关重要的作用。本文旨在解决通过人眼观察识别微观组织存在的准确率低和主观性强的问题,通过将计算机视觉技术应用于Ti-48Al-2Cr-2Nb合金高温析出相的智能识别。在经过模型选取、数据集制作、参数和配置选择以及训练结果分析后,完成了目标检测实验。结果表明,提出的析出相态组织目标检测模型在精确率、召回率和平均精度均值等指标上均能达到80%以上,其中mAP最高达到88%。同时,该方法具有高精度和高效性,单张图片的检测速度为17 ms。因此,该方法在Ti-48Al-2Cr-2Nb合金高温析出相态组织的识别和定位上具有广阔的应用前景。

基于ATmega16L单片机的智能型电机保护器的设计

介绍了一种采用ATmega16L单片机设计的智能型电机保护器,通过电流互感器对三相电流的实时取样,实现对电机各种故障的判断并作相应的处理,同时介绍了硬件设计中所采用的硬件电路设计和软件设计流程。该产品是传统JDB系列保护器的更新换代产品,它除保留原产品的基本保护功能外,还具有智能保护的功能。实际应用表明,该智能保护器能较好地完成对电机的保护。

面向泵阀的钴基合金激光熔覆层组织与性能特征

目的改善泵阀密封面质量,延长其使用寿命和提高泵阀使用可靠性。方法在已做单道涂层预实验基础上,采用大功率光纤耦合半导体激光器于泵阀材料ZG45平板上制备多道钴基合金熔覆层。利用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、能谱仪(EDS)、显微硬度计、盐雾腐蚀箱等实验测试仪器,分析熔覆层组织形态特征、成分、显微硬度及腐蚀行为,确定多道钴基涂层的工艺参数及性能。结果多道钴基熔覆层存在可行的工艺参数,熔覆层致密,且与基材形成冶金结合。涂层显微组织主要由柱状晶、胞状晶、柱状树枝晶及枝间共晶组织组成,主要相为γ-Co、Cr23C6。枝晶中心主要由Co和Fe元素组成,其含量从枝晶中心向周围区域递减。枝晶间化合物主要由Cr、C、W元素组成,其含量均匀分布于枝晶间。涂层的平均显微硬度为586.5HV0.3,是基体的2.8倍以上,显微硬度随着稀释率的降低而增加。熔覆层的耐盐雾性能显著提高。结论基于钴基合金的表面激光熔覆技术可以有效地提高其硬度和耐腐蚀性,可用于泵阀密封面的表面性能强化。

基于铁基合金的液压立柱激光熔覆实验探究

由于液压立柱在煤矿使用中的环境较为恶劣,为延长各类液压支柱的工作寿命,对煤矿中液压支柱基材等性能进行研究。提出了一种基于铁基合金粉末的液压立柱激光熔覆工艺,在液压立柱材质27Si Mn钢实验样块表面进行激光熔覆实验。对熔覆层的硬度、摩擦系数进行了分析,并与27Si Mn基材的进行对比。结果表明:激光熔覆功率为3000、3200、3400 W,得到的单道熔覆层厚度均在500μm左右;熔覆层硬度与熔覆前基材硬度相比提高3倍左右。

基于AVR单片机的无线测温系统

为了满足当前温度采集系统对于温度进行精确测量、无线传输的需求,文中提出了一种基于AVR单片机的无线测温系统设计方案。测温系统以nRF905无线芯片和单片机Atmega16L为核心,采用单总线数字式温度DS18B10进行准确测温,实现了短距离无线传输和多点温度的精确采集,将采集的温度数据发送至上位机,实现了对温度数据的动态显示,查询、储存等功能。该系统具有成本低、易于扩展、用户界面操作简单等优点,可以在各种复杂的工业现场高效而准确地进行数据采集和无线传输。

在线外磨圆表面连续测量仪

为了满足当前磨削加工过程中对于工件进行精确测量的需求,文中提出了一种在线外圆磨连续测量装置的设计方案。在对零件加工过程中,通过差动变压器式位移传感器来测定加工余量的方式,通过一系列的信号处理电路,将传感器的信号输出转换为各种特定的输出电信号,当达到要求加工尺寸时测量仪器会发出相应的报警信号,提醒操作者改变进给量或者退刀,甚至直接控制磨床执行相应的动作。该测量仪表的测量范围Φ30～Φ200 mm,重复精度可达1μm,通过实践检验该测量仪对提高磨削加工精度,保证工件质量有着显著的效果。

基于单片机的分布式液位控制系统设计

为了满足当前液位测控中需要对液位进行精确测量的需求,提出了一种基于单片机的分布式液位控制系统的设计方案,以AT89S51单片机为控制核心,由液位数据采集模块,信息处理模块和多机通讯模块等组成,利用压力式传感器测量液位数据,通过485接口传送数据到上位机实时显示液位数据;整套系统结构简单,成本较低,通过相关测试实验表明该液位测量系统测量精度高,精度可达1.5mm以内,可维护性好,系统设计合理、可行。

基于STM32的嵌入式光纤束微位移传感器设计

为了满足当前位移测量系统对于微小位移进行稳定可靠和精确测量的需求,文中提出了一种基于STM32的嵌入式光纤束微位移传感器的设计方案。该光纤束位移传感器主要利用了光强调制型的工作原理,以STM32F103ZET6为核心,采用设计的光纤束微位移传感探头对微位移进行准确测量,软件部分实现了两路检测信号相除、线性化处理和温度补偿等工作,同时将采集的位移数据通过串口实时发送至上位机,实现了对温度数据的动态显示,查询、储存等功能。该传感器具有成本低、测量精度高、操作简单等优点,可以在各种复杂的工业现场高效而准确地对各种微位移进行精确测量。

基于虚拟仪器的光纤氢气传感器的设计

针对传统的气体传感器检测的缺点,开发了一套基于虚拟仪器的检测氢气的光纤氢气传感器;它采用NI公司的图形化开发平台LabVIEW,将传统的电路分析和处理,以及传统仪器的功能集成于一台计算机中,用户可以修改虚拟仪器的软件模块中的参数来达到修改气体传感器检测的特性;该氢气传感器检测系统通过计算机进行各类采集有关数据的处理、数据存储和分析;同时,详细介绍了系统的硬件连接、基于LabVIEW的软件设计和检测系统的稳定性和可靠性。

激光热输入对钴基合金涂层组织与裂纹的影响

采用激光熔覆技术制备了钴基合金涂层,通过对该涂层进行一系列制备和测试试验,深入研究了激光热输入对钴基合金熔覆涂层尺寸、稀释率、组织、气孔数量及裂纹的影响。结果表明:激光热输入能量从66.7 J/mm^(2)增加到120 J/mm^(2),该涂层高度逐渐降低,热影响深度先减小后增大,涂层的稀释率与热影响深度有相同的变化趋势,涂层搭接面附近枝晶主要由块状晶及柱状晶组成。同时,当热输入能量从66.7 J/mm^(2)增加到100 J/mm^(2)时,搭接面附近气孔数量与涂层中的裂纹数量随热输入的增加而减少。当热输入能量大于100J/mm^(2),搭接面附近气孔数量与涂层中的裂纹数量随着热输入的增加而增加。

Mo对铁基合金激光熔覆层组织与性能的影响

采用半导体激光器激光熔覆含有10%Mo的铁基合金熔覆层,借助Leica DM2700M金相显微镜、HVS-5Z数显显微硬度计、WTM-2E可控气氛微型摩擦磨损试验仪、FA2004B高精度电子天平对熔覆层的组织、硬度、摩擦因数及失重量进行了分析。实验结果表明:Mo单质的添加明显增加熔覆层组织的结核率,细化熔覆层组织;Mo单质的添加增强了熔覆层变形的位错阻力,提高了熔覆层的硬度,最高硬度达到HV774;添加Mo单质能够提高熔覆层的变形能力,降低熔覆层的摩擦因数,并且熔覆层组织细化和均匀性提高了摩擦因数的稳定性。熔覆层的失重量远小于基体的失重量。

高速纺纱锭子特性检测实验研究

针对锭子在高速运转时产生的振动、噪声、温升等系统性能指标需进行相关检测的问题,提出了一种基于LABVIEW的高速锭子特性检测系统的设计方案,并对该设计方案进行了总体设计和实验测试。通过对锭子在高速运动时测得的实验数据进行综合分析,得出锭子存在的问题和影响锭子性能的原因,并为锭子的质量检测和新型纺纱锭子的研发提供了测试平台。该测试系统最大测量转速可达到30 kr/min,锭子轴心振动的测量精度为0.01 mm,具有抗干扰能力强、测量精度高和综合性测量等优点,能很好地满足高速锭子综合特性检测的要求。可为高速纺纱锭子特性检测提供参考。

一种用于冲床的压力测试系统设计

冲床的输出主要依靠设定平衡器来实现,为了克服传统冲床调试过程中主要依赖技术人员进行理论值估算或者经验进行调节平衡器的输出而存在估算误差大的弊端和局限性,设计了一种用于冲床调试的高精度压力测试系统方案;系统中自行设计了由轮辐式应变片来构成的压力传感器,该压力传感器的结构设计可有效消除环境温度等对系统的影响,采用STM32F051芯片为核心构成压力测试数据的处理模块;该压力测试系统的压力测试范围为0-2 000 kg,阈值可以灵活设定,测试系统的线性度约为1.3％,分辨率为1 kg,标称误差可达0.1％;该压力测试系统经实际测试表明：具有成本低、性能稳定,抗干扰能力强等优点,可用于各类低速冲床的压力数据采集和处理.

基于红外感应原理的垃圾桶系统设计

为了满足当前垃圾桶中具备安全实用方便、符合人机工程学等功能的需求,完成了一种能够感应人体活动并能自动开盖、闭盖、自动识别满箱等智能功能的垃圾桶设计,通过红外线传感器接收到由人体或者其他物体反射的红外线信号的变化,经过前置放大、比较以及延时等电路,从而实现了使垃圾桶根据人们使用要求进行自动开盖和关闭,同时在设计中添加了辅助红外线感应、满箱感应以及昼夜感应来完成各种智能功能,并且通过Multisim10.0对各种智能功能进行了仿真,实验结果表明,垃圾桶控制系统设计合理、可行。

基于ATmega16L单片机的钢丝绳直径智能检测仪表

针对钢丝绳直径测量系统的设计要求,提出了一种由ATmega16L单片机构成的检测仪表,并且利用该单片机硬件和软件的优点来提高该系统的处理速度,简化外围电路的设计和提高性价比的设计方法。该检测仪表误差可以达到0.01mm,用户可以通过人机接口来设置报警的上下限的检测数值。