热力耦合作用下支撑平台的拓扑优化

在光电经纬仪支架结构优化设计中,为了减少支撑平台变形对被支撑对象工作性能的影响,引入连续体拓扑优化技术进行结构设计。对支撑平台结构进行优化设计,使得受载荷时支撑平面的变形量减少。根据两种支撑平台的结构形式及可能工作的环境,建立位移最小热力耦合拓扑优化数学模型。应用材料属性有理近似模型(Rational approximation of material properties,RAMP)对弹性模量及热应力进行插值,并推导目标函数对设计变量的敏度,用Matlab编程,在Comsol脚本环境下对支撑平台结构在三种工况下分别进行拓扑优化设计。对比经验设计结构与拓扑优化设计的结构支撑平面的变形值,结果显示经优化后的结构支撑平面变形明显得到改善,证明了方法的正确性,为支撑平台结构设计提供可靠的理论基础。

悬臂梁式测力传感器结构的拓扑优化设计

对二维悬臂梁结构进行初始数值分析,确定贴片布置方式。根据力传感器的设计要求,如贴片区域的应力集中、刚度和重量等,基于常用的SIMP拓扑优化方法,建立拓扑优化模型。结合敏度过滤、密度过滤方法和优化模型参数的连续化方法,使优化的结构收敛到一个细结构较少的拓扑构形。采用MMA优化算法对优化模型进行求解,实现对悬臂梁式测力传感器结构的拓扑优化设计。最终优化结果显示,经拓扑优化得到一个应变在贴片区域集中的优化结构,并达到四个贴片区域的应变量一致。

免组装滚动轴承的激光选区熔化增材制造研究

为通过免组装方法获得圆锥滚子轴承,建立了免组装圆锥滚子轴承几何模型,并成功采用激光选区熔化技术进行了免组装制造;对免组装轴承的运动性展开了实验验证,发现除因激光选区熔化工艺限制导致成型元件表面粗糙度值较大影响到元件受力不均外,轴承内部元件的相对运动性能满足轴承的运动功能需求,且随配合运动时间的延长,各元件的运动越发平稳。这为进一步增材制造其他免组装结构提供了借鉴。

局部块冰式两级冷冻浓缩制备高浓度苹果醋

采用自主研发50 L渐进式局部块冰冷冻浓缩中试设备浓缩可溶性固形物含量为5.0°Brix的苹果醋,通过调节搅拌速度和冷媒温度,综合能耗、时间等因素,探究两级浓缩最佳工艺条件并对其夹带进行有效回收,同时采用固相微萃取-气相色谱质谱联用技术研究苹果原醋、各级浓缩复原液、两级夹带液、夹带回收液及终极夹带的芳香物质变化。结果表明,50 kg 5.0°Brix的苹果醋在-10℃静置冻结3 h再转入-16℃,搅拌速度900 r/min,21 h可得12.5°Brix的浓缩液14.74 kg;50 kg 12.5°Brix的果醋-16℃保持4 h后转入-24℃,900 r/min,28 h可得25°Brix浓缩液15.11 kg,两级浓缩耗电量分别为72,135 kW·h。经测定,苹果醋中芳香物质有14种,含量较高的特征组分有苯甲醛、辛酸、4-乙苯酸-2-丁基酯、苯乙醇、乙酸苯乙酯等,经一级浓缩后芳香物质保留率为80.23%,二级浓缩保留率为87.73%,苹果醋最终经两级浓缩复原后芳香物质保留率可达70.39%,总损失率为2.61%。因此通过两级浓缩,同时对夹带回收循环利用,可得到浓度较高及芳香物质保留较高的苹果醋。

基于Pro/E草绘的平面连杆机构创新设计

针对机械设计手册上平面连杆机构的设计方法,应用Pro/Engineer草绘模块的绘图工具结合作图法求解平面连杆机构。根据不同的已知量求解连杆机构,得出未知量,并不断改进,实现机构创新设计。重点选用机械设计手册上所介绍的几种典型事例,即按传动角设计四杆机构、按照输入杆与输出杆的位置关系设计四杆机构、连杆位置及连杆点位置设计四杆机构三大类型,结合作图法,调用Pro/Engineer软件提供的"关系"及草绘模式下提供的"几何约束"进行求解模型,以论证此方法的简便与实用性。

2K-H型人字齿周转轮系的免组装设计与成型

为了解决人字齿周转轮系加工、装配的难题,提出利用3D打印技术制造免组装人字齿周转轮系的新工艺。通过理论推导,建立变位系数、齿侧间隙与齿轮基本参数之间的关系。利用建立的关系式,对行星轮进行负变位,设计具有微量齿侧间隙的2K-H型人字齿周转轮系。利用熔融沉积成型实验平台使设计的人字齿周转轮系成型,成型后的人字齿周转轮系齿轮啮合传动正常,设计、制作相应辅件,将其装配成减速步进电机。结果表明,通过合适的间隙设计,可以利用3D打印技术实现人字齿周转轮系的免组装制造,为小尺寸、一体式人字齿周转轮系个性化定制提供了一种具有工业应用前景的全新解决方案。

微信考勤管理系统在高校课堂中的应用——以韶关学院为例

传统的高校课堂考勤管理是通过全人工的手段进行,效率低下。借助智能手机及微信平台,研究一种针对高校课堂考勤管理的新模式。该模式由后台管理系统和前台微信应用共同组成微信企业号,通过手机端与后端管理系统的数据交互,实时记录学生课堂出勤情况,提高了考勤效率,并通过问卷调查统计,证明了该微信企业号考勤管理系统的有效性。

微信考勤管理系统在高校课堂中的应用——以韶关学院为例

针对微信在大学生中普遍安装、用途广和使用频率高等特点,探索在大学生课程教学的课后教学环节中引入微信,实现通过微信企业号应用布置作业、完成作业、提交作业和作业评阅。通过实践,并在学生中开展匿名问卷调查,分析结果,证明了这一方式的有效性和便利性,为各类课程中引入微信企业号平台辅助教学提供借鉴。

垂直循环立体车库钢结构有限元分析

垂直循环立体车库在利用小空间解决停车难问题方面有较大的优势,依据先设计后校核的思路,用UG NX9.0设计了车库结构,建立了三维模型,然后把三维模型导入到ANSYS Workbench17.0中进行有限元分析。在考虑了车库自重、风荷载及满载的力学条件下,对车库框架进行了应力、应变和变形分析,同时,还在无预应力条件对车库进行了模态分析。有限元分析结果表明,设计车库的框架结构有足够的安全强度;车库框架的模态频率处于低频段,链传动产生的振动低于且远离模态频率,电机产生的振动有可能会接近车库框架某高阶模态频率,据此提出了电机隔振或采用低速电机的建议。

非参数化模型的优化参数定义方法

用各种CAD软件建立分析对象的三维模型,可以很方便地利用ANSYS提供的接口导入到ANSYS中,大大节省了建模的时间,但当分析是基于模型参数时,外部导入的模型往往因采用的建模方法是非参数化建模而导致而不适用,或要花很多的时间进行处理。为了使多种建模方法得到的模型都能实现参数化分析,提出了一种非参数化模型的参数化定义方法。首先在CAD软件中对三维模型的体属性信息进行补充和添加,对需要参数化的参数按ANSYS文件名要求进行定义,然后再导入到ANSYS中,在ANSYS中模型则有了参数信息,可以实现参数化优化。以UG NX9.0为例,验证了此方法的可行性。

曲柄滑块机构最大速度位置求解法及运动分析

曲柄滑块机构是很多机械中常用到的一种机构,滑块的最大速度位置是该种机构的一个特殊位置,不同的文献中对该特殊位置的求解有不同的结论。针对常用的对位置方程求导获得机构速度、加速度的方法存在计算过程复杂等不足,提出了结合速度、加速度求解用到的解析法和图解法的长度求解法:依据极值处的导数为零这一数学规律,首先作出机构的加速度多边形图,然后令加速度多边形图中与滑块加速度对应的边长为零,求出对应的曲柄转过的角度,从而得到曲柄与连杆的夹角。用实例对比了两种求解方法,验证了提出的长度求解法正确可行。经运动分析得出滑块处于最大速度时:①曲柄并不是一定与连杆垂直,只有在偏心距与曲柄相等且在去程时,曲柄与连杆的夹角为90°;②当偏心距为0时,只有曲柄长度远小于连杆长度(比值小于5%),曲柄与连杆的夹角才为90°;③不同的曲柄滑块机构几何尺寸,曲柄与连杆的夹角不同。

基于PROFIBUS的植物纤维模塑成型监控系统设计

与植物纤维模塑成型相关的设备和工艺参数很多,工艺的优化有利于企业节能减排,提升企业的产品竞争力。在分析了植物纤维模塑成型的技术需求的基础上,提出了基于PROFIBUS现场总线的数据采集和设备控制的方案。用西门子PLC S7-400作为主站,车间设备和对生产工艺参数进行采集的传感器作为从站,搭建了一个数据采集与传输的现场总线网络。生产过程的电耗数据采用支持PROFIBUS协议的电能表;针对设备分散,传感器分散布置的实际情况,用分布式I/O模块ET200M,较好地解决了温度、流量、真空用量等参数的采集和制浆设备系统的控制,整个方案体现了低成本和易维护的特点;用Wincc组态软件,设计了监控系统界面。现场应用表明,系统运用稳定可靠,数据采集准确。

苹果醋冷冻浓缩过程有机酸含量变化及抗氧化能力研究

通过高效液相色谱法(high performance liquid chromatography,HPLC)和分光光度法分别对苹果原醋、两级冷冻浓缩复原液及相应夹带液样中有机酸含量和抗氧化能力进行分析测定。经测定,苹果原醋经两级冷冻浓缩复原后5种有机酸的保存率介于79.10%~88.71%之间,醋酸的保存率最高,达到88.71%,两级浓缩后自由基清除率降低7.31%,有机酸总损失率为3.45%。说明冷冻浓缩可以很大程度上保留原醋的抗氧化能力及其中有机酸的含量,尤其是乙酸。为苹果醋冷冻浓缩技术的评价及改进提供理论依据和研究基础。

基于YOLO v2的莲蓬快速识别研究

受莲蓬形状外观和生长环境影响,传统计算机视觉算法识别莲蓬存在效率与精度不佳的问题。本文研究采用YOLO v2算法进行莲蓬识别的方式,通过扩充莲蓬检测数据集、K-means维度聚类、深度可分离卷积网络结构和多分辨率图像对模型微调等方法实现提高识别精度、鲁棒性与识别速度。对比Darknet-19、Tiny Darknet与DS Tiny Darknet算法,结果表明,本文研究的识别方式可以达到102.1 fps的识别速率,可实现在复杂环境下对莲蓬的快速识别,满足莲蓬采摘机器人在采摘过程中对实时视觉信息的需求。

基于光固化3D打印的支撑结构分析与试验

通过添加支撑结构来确保零件悬置结构能在3D打印过程中顺利成型,是3D打印技术重要的前处理。但对模型添加非零件自身结构的支撑结构势必会增加原材料的用量,降低了材料利用,而且对模型采用不同的支撑结构,其支撑强度和材料利用率存在区别。本文主要针对树形支撑和桁架支撑,分别研究其对不同模型支撑强度和材料利率的差异,并采用光固化3D打印技术试验不同模型的打印效果,为零件3D打印制造过程中支撑结构添加与选择提供指引。

水面垃圾智能打捞船设计

为了更好地治理各种水面垃圾污染,并提高效率、降低人工成本,设计了一艘垃圾智能打捞船。结构上,利用简机构实现打捞和垃圾压缩功能,能使垃圾打捞船单位体积容量较大且卸料方便;控制上,采用智能识别和自巡航控制方式,使得垃圾打捞作业自运行,从而实现全天候作业的工作方式。

基于点列阵光源的自由曲面透镜设计

高均匀度照明方案可以提高光固化3D打印技术的精度。为提高基于LED点列阵光源的光固化3D打印矩形受照面均匀度并简化光路,基于一阶线性偏微分方程设计一种自由曲面透镜。采用Runge-Kutta算法求解微分方程,并根据求解数据对自由曲面进行三维建模。利用镜像切割方法对自由曲面三维模型按比例切割,得到自由曲面透镜。对设计的透镜模型进行光学仿真分析,结果表明,该透镜在受照面与透镜距离为100 mm时,矩形受照面的照度均匀度达到88.3%。

多足机器人的设计与仿真分析

运动的平稳性和爬坡能力是多足机器人的重要性能指标,利用虚拟样机技术做运动学仿真分析来验证该装置的合理性,并对其做步态规划和运动学分析。基于仿真模型,分别对多足仿生机器人的行走能力、爬坡能力和越障能力进行仿真分析。通过对仿真结果的分析得出该多足仿生机器人具有跨距大、幅度高和速度波动小等特点,具备25°以下的爬坡能力和良好的地形适应性。从而验证了此种多足仿生机器人设计的合理性和可靠性。

穹顶结构的拓扑优化设计

以穹顶结构为模型,以柔顺度极小为目标,在体积约束下优化材料的布局。基于穹顶简化模型建立拓扑优化数学模型,分析目标函数对设计变量的敏度,进行拓扑优化设计,得到穹顶结构材料的布局优化方案,提取结果并进行3D打印制作,对结构进行称量和受力试验。对比设计结构,证实拓扑优化结构在相同力作用下位移量更少、结构刚度更大,表明此方法可适用于穹顶结构的优化设计,为穹顶结构设计提供有力借鉴。

基于ROS的四足运动机器人田垄遍历的路径规划

自动行走是当下农业机器研究的一个热点。针对四足运动机器人,研究适用于田垄中行走的路径规划方法。使用开源的机器人操作系统ROS Kinetic作为机器人的控制系统,通过姿态传感器、UWB和Trilateration算法融合的虚拟里程计、激光雷达对田地进行2D栅格地图的构建。采用分块算法对栅格地图进行目标点的识别,全局路径规划采用全局代价地图估计代价和A*算法,局部路径规划采用Dynamic Window Approaches算法。结果表明,机器人能实现满足遍历田垄的定位精度要求,并可以在复杂的环境下对随机的障碍物进行避障。