新工科背景下民族院校机械设计制造及其自动化专业课程体系的构建与实施

该文围绕机械设计制造及其自动化专业的特点、培养目标,分析新工科背景下机械专业对人才培养的要求,重构机械专业课程体系,通过项目式创新课、工作室制度、过程考核改革等有效方法和手段,提高学生综合运用所学知识解决实际问题和创新实践能力,实现理论教学和工程实践的有机结合,完成机械设计制造及其自动化专业实用型、复合型高级人才培养的目标要求,取得良好效果。

四点挤压式核桃破壳机正交试验

为了研究自主设计制造的四点挤压式核桃破壳机的最优工作参数,选择核桃含水率、挤压行程、破壳速率3个关键因素进行正交试验。试验结果表明:四点挤压式核桃破壳机的最佳工作参数为:核桃含水率为20%,挤压行程6mm,破壳速率为1s/个,基于此对四点挤压式核桃破壳机的工作参数进行了优化。

挤压式核桃破壳机参数优化试验

为了得到挤压式核桃破壳机的最佳工作参数,对破壳机进行了试验研究。选择对核桃破壳影响较大的含水率、弹簧刚度、挤压行程3个因素进行了单因素破壳试验,以此为基础进行了3因素3水平的响应面BoxBehnken破壳试验,分析了因素间的交互作用,建立了回归方程,并进行了验证试验。结果表明:影响破壳效果的因素主次顺序为含水率、弹簧刚度、挤压行程,含水率分别和弹簧刚度、挤压行程有交互作用;最佳工作参数为含水率21%、弹簧刚度15.3N/mm、挤压行程10mm。试验采用陕南商洛核桃,弥补了陕南核桃相关参数的空白,试验数据为核桃破壳机的设计和改进提供了理论依据。

四点挤压式核桃破壳机的设计与试验

针对于现有核桃破壳机两点受力破壳原理易造成破壳率低,高路仁率低的现象,研制"四点挤压式"核桃破壳机,并进行了"四点受力破壳"和"两点受力破壳"的对比试验,以及四点挤压式破壳机的初步试验。试验结果表明:"四点挤压式"核桃破壳机的破壳效果明显优于两点受力破壳,且可适用于不同尺寸大小的核桃。破壳效果和挤行程有很大关系,但和核桃本身大小尺寸关系并不明显。核桃的含水率为10%的条件下,当挤压行程为6 mm时,核桃的破壳效果最好,破壳率为100%,高路仁率为96.8%。

挤压式核桃破壳机的正交试验研究

为了研究自制挤压式核桃破壳机的最优工作参数,选用含水率、弹簧刚度、挤压行程3个因素进行正交试验,并且进行了验证试验。通过试验,确定了挤压式核桃破壳机的最佳工作条件为含水率23%、弹簧刚度1 3.1 N/mm、挤压行程1 0 mm,在最优条件下的验证结果综合评价值为2.7 3左右。

核桃破壳机的试验与工作参数优化

为了优化自制偏心击打式核桃破壳机的工作参数,提高核桃破壳的高路仁率,进行了核桃破壳试验研究。通过二次回归旋转组合试验,明确了击打行程、含水率、核桃尺寸与高路仁状况的具体关系,对破壳参数进行了优化和验证。结果表明:含水率在14.5%左右时,核桃高路仁效果最好;最佳的综合破壳效果条件为击打行程为5mm左右、含水率为14.5%左右、核桃尺寸为41mm左右。

偏心击打式核桃破壳机的参数优化

为确定偏心击打式核桃(Juglans regia L.)破壳机的最佳工作参数,首先进行了核桃含水率单因素试验,然后选择击打行程、核桃含水率、核桃尺寸3个因素进行了L9(33)正交试验。结果表明,当核桃含水率为14.5%时,核桃破壳综合效果最佳。影响核桃破壳综合效果的因素从大到小为核桃含水率、击打行程、核桃尺寸。最佳的工作参数为核桃含水率15%,击打行程5 mm,核桃尺寸40 mm左右。对于不同尺寸的核桃,适当改变击打行程有利于提高综合破壳效果。

改进灰狼算法的核极限学习机的风功率预测

针对风能的波动性、非平稳性导致风电功率预测精度不高的问题,研究并提出一种基于可变模式分解(VMD)技术和改进灰狼算法(DIGWO)优化核极限学习机(KELM)的短期风电功率预测模型。将功率信号进行分解得到若干个不同带宽的模式分量,对各个模式分量建立核极限学习机预测模型。为提高核极限学习机的寻优能力,采用改进的灰狼算法对核极限学习机的参数进行优化,得到各个模式分量的预测值,将分量预测值进行叠加后得到风电功率最终预测。采用实际风电功率数据进行实验仿真,实验结果表明,该模型的RMSE和MAE分别是1.5%和1.16%,相比其他模型提高了风电功率预测精度。

分形插值在风速时间序列中的应用

针对风电场风速数据中大量连续缺失数据的插值问题,提出了一种基于自适应变异粒子群优化(PSO)的分形插值算法。首先,在粒子群优化算法中引入变异因子,增强粒子的多样性,提高算法搜索精度;其次,通过自适应变异粒子群优化算法来得到分形插值算法中垂直比例因子参数的最佳取值;最后,对两组不同趋势和变化特征的数据集进行分形插值计算分析,并把所提算法与Lagrange插值和三次样条插值方法进行对比。结果表明:分形插值不仅可以保持风速曲线的整体波动特性和局部特征,而且比传统插值方法的精度更高;在基于Dataset A的实验中,分形插值的均方根误差(RMSE)分别比Lagrange插值和三次样条插值减小了66.52%和58.57%;在基于Dataset B的实验中,分形插值的RMSE分别比Lagrange插值和三次样条插值减小了76.72%和67.33%。证明分形插值更适合连续缺失且波动强烈的风速时间序列的插值。

柔性衬底的电流体喷射按需打印研究

仿真分析了金属喷针和石英喷针在柔性衬底上的电流体射流行为,采用电流体喷射按需打印的工艺,以热固化胶为打印材料,研究了工艺参数对打印微结构的影响。研究发现,打印过程的稳定性与工作距离、电压、流量等因素有关,打印液滴的尺寸与所施加的电压大小成反比。利用优化后的打印参数,实现了柔性衬底PET上微图案的电流体喷射打印。

不锈钢基压电厚膜微悬臂梁传感器的制作与测试

制备了不锈钢基底压电厚膜微悬臂梁传感器。利用精密激光加工技术制备了厚度为100μm的不锈钢微悬臂梁基底,由于不锈钢具有良好的导电性,可以作微悬臂梁传感器的下电极,采用模板辅助电雾化沉积技术在不锈钢微悬臂梁基底上制备了厚度为20μm的致密PZT厚膜,利用磁控溅射技术制备了30/200 nm厚的Ti/Pt上电极,最终形成了压电厚膜微悬臂梁传感器。多普勒激光测振实验表明,在20 V的激励电压下,压电厚膜微悬臂梁谐振频率为19 kHz。

基于ANSYS Workbench气瓶增压管断裂分析及优化

通过分析LNG气瓶现有增压管的失效原因,找出其薄弱易损坏部分的位置,通过三维绘图软件Solid Works建模,导入商业有限元分析软件ANSYS进行分析,经过优化结构,降低最大应力及整体平均应力值,消除应力集中对增压管的破坏。通过试制实验验证,优化后的增压管避免了接触应力,有效地提高了对变形的适应性。为LNG气瓶其他部分零部件的设计优化具有一定的参考价值。

微型压电厚膜执行器的仿真与实验研究

采用ANSYS有限元软件建立了微型压电厚膜执行器的多物理场耦合仿真模型,求解了微型压电厚膜执行器B(0,3)模态的共振频率为80673 Hz,在15 V交流电压下的振幅为210 nm。同时通过磁控溅射、电流体喷射打印工艺,制备了外径为4.5 mm的环形PZT压电厚膜执行器并对其进行性能表征,采用阻抗分析仪对压电执行器进行扫频测试,得出压电执行器的谐振频率为79 kHz,与模态仿真分析所得结果误差为2.1%;采用单点式激光多普勒测振仪,对压电执行器进行动态振幅测试,得出压电执行器定子齿部分表面质点的Z方向振幅为202.4 nm,与瞬态仿真分析结果相比误差为3.6%,实验结果验证了仿真的准确性。

微型PZT厚膜超声电机定子的制备及分析

基于电流体喷印工艺制备了微型PZT厚膜超声电机定子。搭建了电流体喷印实验平台,利用电流体喷印工艺,以锆钛酸铅(PZT)复合悬浮液为喷印材料,在钛合金弹性体上沉积了厚度为50μm的环形PZT厚膜并在700℃下进行高温退火结晶,利用磁控溅射技术在PZT厚膜上制备了厚度为50/200 nm的Ti/Pt分区上电极并进行极化,获得了外径为4.3 mm、厚度为0.6 mm的微型PZT厚膜超声电机定子。测试和分析了PZT厚膜和定子的性能,采用扫描电镜观察了PZT厚膜的截面和表面微观形貌,采用拉伸法分析了PZT厚膜与弹性体的结合力,采用激光多普勒测振仪对定子进行振动性能测试。实验结果表明,定子工作模态的谐振频率为82.3 kHz,在10 V激励电压下,表面测试点振幅为212 nm,并且振幅与激励电压幅值呈线性正相关,定子具有良好的振幅响应控制性。

压电半球冲击传感器的仿真与分析研究

利用COMSOL软件仿真分析了传感器性能,建立压电半球冲击传感器内部结构模型,初步确定传感器在多个角度上均具有冲击应力,分析冲击应力在厚膜上的分布情况,选择压电厚膜与基底结合最合适倒圆,在垂直方向上冲击产生电荷产生量和冲击加速度大小成正比,利用电流体喷印工艺制备了传感器半球压电厚膜,采用电喷打印装置进行电流体喷印实验保证厚膜质量,利用磁控溅射技术在厚膜表面制备电极并进行极化,最后使用小型冲击实验台和标准传感器进行测试,得到压电半球传感器在3000g加速度下冲击信号曲线,测得传感器的灵敏度为2.86 pc/g,验证了压电半球冲击传感器性能。

曲面压电厚膜电流体喷印制备研究

压电厚膜作为功能部件被广泛应用在传感、执行器件中,主要为平面膜结构。但在医学中的聚焦超声换能器、海洋中的水听器等,需要应用曲面压电陶瓷厚膜以实现能量聚焦、信号放大。基于电流体喷印技术研究曲面压电厚膜的制备工艺,设计搭建了曲面电流体喷印装置,可以实现半球面及柱面厚膜的制备。并基于该装置,以含有PZT溶胶和PZT颗粒的PZT复合浆料,制备了厚度约为70μm的半球面PZT厚膜。通过扫描电镜观察烧结退火后的半球面厚膜,结果表明厚膜无明显缺陷。

石墨烯微结构的电喷射按需打印研究

采用电喷射按需打印工艺,以石墨烯悬浮液为打印材料,打印制备了石墨烯微结构,研究了高压脉冲电压幅值和脉冲频率参数对打印石墨烯微结构的影响。结果表明,过高或者过低的脉冲幅值都不利于打印的稳定性;脉冲频率则会直接影响到石墨烯微结构的尺度。最终,利用电喷射按需打印工艺,打印出线宽约为40μm的石墨烯微结构图案。

地质试样制备自动化技术及其必要性分析

在系统调研国内外试样制备的现状的基础上,分析普遍存在的问题,通过采用机械化、自动化控制技术予以解决,结果表明:采用现代化自动控制技术进行试样制备,使试样加工质量得到有效保障,大幅提高了试样制备效率,改善了操作环境,提高了经济效益。

锯口挤压式核桃破壳机

针对我国核桃破壳机械化程度低及现有核桃破壳机存在的破壳率低、高路仁率低等问题,研究设计了锯口挤压式核桃破壳机,该机先对核桃进行锯口,然后再进行挤压破壳,效果显著。该设计符合"四点加压"、"应力集中"等原理。该机结构简单、成本低、破壳充分,高路仁率高。本设计对于核桃破壳相关研究具有一定借鉴作用。

圆盘破碎机磨盘制造工艺机理分析

概述了圆盘破碎机的应用现状,并对圆盘破碎机磨盘的制造工艺进行了分析,从材料的选择、合金磨头磨块和基体的连接方式以及工艺技术要求等方面进行了机理剖析,并以此指导磨盘制造,取得了较好的效果,同时也对实际制造中的工艺技术要求进行了分析汇总,具有一定的实际指导意义。