基于改进Deeplabv3+算法的滚珠丝杠驱动表面点蚀缺陷检测

针对滚珠丝杠驱动表面背景环境复杂、点蚀缺陷目标小因而难以检测的问题,提出改进的Deeplabv3+滚珠丝杠驱动表面缺陷分割算法。本算法采用Re2Net-50替换Deeplabv3+的主干网络,显著提升了对小尺寸缺陷目标的识别能力。此外,通过在主干网络中融合特征金字塔网络FPN,能够加强多尺度信息的提取,从而增强了对缺陷目标的精确定位。最后,本研究在Deeplabv3+网络的ASPP模块之后引入了Coordinate Attention机制,能够增强模型对图像中空间和维度的关注,有效地捕获了图像中的长距离空间依赖关系。实验结果表明,与原始的Deeplabv3+相比,所提算法在平均交并比MIoU指标上提高了4.38%,准确率Accuracy提高了5.52%,F1-score提高了2.74%。同时,与其他经典的语义分割算法相比,所提算法也展现出了一定的优越性。

多学科协作加速康复外科模式在骨科机器人导航下椎弓根钉内固定术病人中的应用

目的探讨多学科协作加速康复外科(MDT⁃ERAS)模式在骨科机器人导航下椎弓根钉内固定术病人中的应用效果。方法选取我院2022年1月至2022年12月收治的行骨科机器人导航下椎弓根钉内固定术病人42例,按照随机数字法分为观察组和对照组,每组21例。对照组病人给予常规护理,观察组病人给予MDT⁃ERAS护理干预。观察两组病人静息性和活动性疼痛、腰椎功能恢复情况、住院时间、病人满意度和围手术期并发症发生情况。结果观察组病人术后静息性和活动性疼痛评分、Oswestry功能障碍指数(ODI)均低于对照组,差异均有统计学意义(P<0.05);住院时间明显较对照组缩短,术后并发症发生率亦明显低于对照组,差异均有统计学意义(P<0.05)。结论对骨科机器人导航下椎弓根钉内固定术的病人采用MDT⁃ERAS模式,可有效降低病人术后疼痛,帮助病人安全度过围手术期,促进病人术后腰椎功能恢复,提高生活质量。

微型迷宫螺旋泵仿真分析优化

基于航天器热控系统对微型迷宫螺旋泵小流量高扬程的需求,开展了对微型迷宫螺旋泵结构参数的优化设计,以流道的螺旋升角、螺纹头数及动力界面夹角为研究对象,以扬程为优化目标,采用数值计算和试验相结合的方法,开展响应面分析及多参数优化,获得了扬程最优的结构参数组合,通过试验验证了优化结果的有效性,优化后的微型迷宫螺旋泵最大扬程提高了65.4%,该分析为微型迷宫螺旋泵的性能提升提供了技术支撑。

螺杆式空压机恶劣环境下故障排除方法

提出了多次点动启动法,解决了螺杆式空压机在冬季低温环境下启动困难的问题,研究了螺杆式空压机冷却风扇阻塞排除法和空气滤清器阻塞排除法,解决了生产过程中出现的疑难问题,有效提高了螺杆式空压机的使用效率与寿命。

大直径高位定向孔一次钻扩技术及瓦斯抽采效果分析

针对“U”型通风回采工作面采动卸压瓦斯常规治理方式存在的综合效率低、治理成本高等问题,以山西晋城矿区某煤矿生产工作面为研究对象,提出采用φ200 mm大直径高位定向钻孔进行采动卸压瓦斯治理;基于该煤矿顶板大直径高位定向钻孔成孔技术难点分析,选型了关键钻进装备,包括ZDY20000LD型定向钻机、BLY460型泥浆泵车和多动力扩孔钻具;开发了复合强排渣定向钻进技术与多动力一次扩孔技术,实现了复杂地层条件下φ120 mm高位孔定向钻进与φ200 mm一次钻扩成孔,综合成孔效率较常规多次分级扩孔方式提高50%以上。瓦斯抽采效果表明:距煤层顶板30~40 m、距回风巷道40 m区域范围是采动裂隙密集发育区,钻孔平均瓦斯抽采体积分数保持在40%以上、最大瓦斯抽采纯量10.94 m^(3)/min,效果显著。

面向高效节能的螺旋输送机设计参数优化方法

为解决螺旋输送机在混凝土小预制件生产过程中的能耗高,效率低等问题,提出了一种面向高效率、低能耗的混凝土螺旋输送机设计参数优化方法。首先,建立混凝土螺旋输送机工作过程的速度和力学模型,揭示影响螺旋输送过程能耗和效率的重要因素。在此基础上,以螺距、转速和输送长度为优化变量,以螺旋输送过程总能耗最小、输送效率最大化为目标,建立混凝土螺旋输送机设计参数多目标优化模型,并提出一种基于改进的非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)进行优化求解。最后,通过将多目标优化结果与单目标优化结果进行对比分析,验证了所提出优化方法在提高混凝土螺旋输送效率的同时可有效降低生产能耗。

双螺杆多材料3D打印挤出机构设计与仿真分析

针对目前3D打印单一材料不能完全满足应用性能要求的现状,设计出一种双螺杆挤出式3D打印多材料的混合打印机构,用于高固含量陶瓷浆料的挤出成型。通过对双螺杆的重要参数进行设计和计算,实现了双螺杆机构的小流率稳定挤出。使用ANSYS的POLYFLOW模块对螺杆转速1~15 r/min下流体的流变特性进行仿真分析,得到整个流道压力场、速度场和剪切速率场的分布规律,仿真结果表明出口流率范围为0.66~6.48 mm^(3)/s,打印速度为2~23 mm/s,适合陶瓷浆料挤出成型。同时对打印机构的混合性能进行评估,得出不同螺杆转速下的材料组分分布,并采用示踪粒子法得到粒子的停留时间分布函数和累积停留时间分布函数;结果表明,螺杆转速越高,其轴向混合能力越弱,自洁能力越强。所设计双螺杆挤出机构可以满足低转速小流率的高精度打印,实现多种材料变组分的实时混合和精准打印。

双基发射药螺杆挤压成型多出口模具结构设计优化

为研究某双基发射药在多出口螺杆挤压机内的流动过程,采用单因素法探究出口数目对发射药流动过程的影响,而后以提高生产效率为优化目标,以流道压强差为约束条件,对挤出口数目、模具长度和模具收缩角进行正交实验。结果表明,增加出口数目可以提高产量,减小最大压强差,使生产更加高效和安全;对质量流量和流道压强差影响程度的排序为:出口数目>模具长度>收缩角,并得到最合理的结构参数组合为出口数目5,模具长度40 mm,收缩角37°,此时质量流量提高了17.6%,流道压强差降低了25.0%,满足并保证发射药致密性的要求。

双环多杆天线展开机构运动学与动力学分析

针对一种双环多杆天线展开机构进行了运动学与动力学特性分析,首先分析了展开机构构型特征,并对整体机构进行了单元分解,基于螺旋理论,绘制了单元机构的螺旋约束图;进而建立了单元机构的螺旋约束方程组,然后通过螺旋速度递推求得机构中构件的角速度和质心线速度,采用坐标转换求导法得到了速度雅可比矩阵,利用螺旋导数并基于螺旋加速度合成法则得到了构件的螺旋加速度和角加速度以及质心线加速度;最后基于拉格朗日方程,建立了整体机构的动力学方程,通过数值计算与模拟仿真,分析得到了不同构件的运动学与动力学特性,验证了理论推导的正确性。本文分析的双环多杆天线展开机构为单自由度机构,整体结构简单,仅需一个驱动便可收拢和展开,基于螺旋理论和拉格朗日法相结合的运动学和动力学建模分析方法物理意义明确,可以较好地应用于此类空间可展开机构的分析中。

汽车轻量化连接用自流钻螺钉挤压成形工艺研究

目的针对自流钻螺钉现有工艺生产效率低、易产生晶粒粗大等问题,提出了一种新的多工步冷挤压成形工艺——利用模腔控制螺钉尾部形状,并验证了该工艺的可行性。方法利用有限元软件DEFORM-3D对提出的3种不同冷挤压方案成形过程中的金属流动规律、材料填充情况、成形力进行了数值模拟,讨论了方案一和方案二中锻造缺陷产生的原因,最后根据方案三的模拟结果设计了相应模具并进行了试验验证。结果根据方案三成形出的自流钻螺钉充填饱满,第一道工序是将圆棒坯料一端直接挤压成螺钉特定的尾部形状,该工序所需成形力为42.4kN。第二道工序是将螺钉头部镦粗,该工序所需成形力为58.2kN。第三道工序是终锻成形,该工序所需成形力为287.4kN。结论通过有限元模拟,确定了自流钻螺钉三工步冷挤压成形工艺,提出了能够避免折叠产生的预制坯形状和模具结构,实现了自流钻螺钉尾部的可控成形。通过试验验证,形成了稳定的成形工艺窗口和可靠性较高的模具结构,实现了该产品的批量生产。

基于3-(RRR)E(RR)S并联机构的多运动模式分析

目的 多模式机器人具有智能型可重构和变结构特性的能力,能够主动或被动适应多变的环境,设计一种能够在包装工程领域应用的多运动模式并联机构。方法 从螺旋理论出发,通过研究线矢量与偶量在不同几何空间中的相关性,得出在一定条件下约束力可以转化为法向约束力偶,为并联机构实现多模式运动提供了理论支撑。结果 通过3-(RRR)E(RR)S并联机构变形,得出该机构的具有3R、2T1R和2R1T等3种运动模式,在各种运动模式下的自由度均为3,具有全周性。结论 基于3-(RRR)E(RR)S并联机构,通过变化支链约束力线矢空间位置关系来改变机构的约束条件,使该并联机构能够实现3R、2T1R和2R1T多模式运动,满足物流分拣、抓放定位、产品空间姿态调整等需求。

多材料微流挤出3D打印喷头优化设计

为了满足微流挤出工艺陶瓷3D打印机连续打印多材料以及均匀混合的要求,设计了变内径螺杆挤出式3D打印机挤出混料新结构,不仅可以实现高固含量浆料在喷头内部单向输送,同时通过变内径螺杆旋转搅拌使两种材料混合均匀。通过Ansys响应面优化,在挤出头段以最小压力实现最大面积加权平均速度为目标函数,实现在低功耗高输出的不同需求下匹配不同挤出速度;在螺杆段以优化最大剪切速率为目标函数,实现两种陶瓷浆料的均匀混合。结果表明,通过参数化优化后可以在螺杆低转速与小型化的要求下,实现不同小流率高精度打印及两种材料的均匀混合。

新型多角度自锁式开模铰链的设计与应用

因挤出型材种类多、形状各异,导致生产牵引、模具维护保养时所需定型模的开模方式、开模角度均不同,为此设计一种新型多角度自锁式平开铰链机构,具有多种不同的开模角度,可适用于多数型材,有较广泛的适用性,为解决定型模各类开合模问题提供参考。

术前MSCT测量腰椎及椎弓根相关参数在螺钉内固定术中的应用价值

目的 探讨术前多层螺旋CT(MSCT)测量腰椎及椎弓根相关参数的可行性及对螺钉内固定术的影响。方法 选择2019年1月-2020年12月在我院行螺钉内固定术治疗的90例患者,随机分为对照组和观察组,每组各45例。观察组患者采用64层螺旋CT进行腰椎椎弓根平面图像扫描重建,测量L1~L5椎弓根最狭窄处宽度(PedW)、椎弓根高度(PedH)、预置入的椎弓根骨性通道全长(TL)、水平面椎弓根螺钉置入角度(TSA)、椎弓根轴线与人体水平面夹角(SSA)等相关参数;对照组未行MSCT扫描,比较2组患者的手术情况。结果 观察组患者椎弓根长度参数PedW从L1~L5呈现逐渐增大趋势,PedH在腰椎各节段变化较小,为14.83~16.01 mm;TL在L3椎体长度最大,在L3~L5逐渐减小;观察组患者的椎弓根角度参数TSA在L1~L5逐渐增大,SSA呈现较大个体差异,考虑患者长的被动体位,导致腰椎扭曲,旋转,改变正常形态所致;观察组患者的每钉置钉时间、术中出血量及X线透视次数均明显少于对照组(P<0.05),但观察组患者的重1复置钉率虽然低于对照组,但是两组比较差异并无统计学意义(P>0.05)。结论 术前MSCT测量腰椎及椎弓根相关参数能够帮助医师更好了解患者椎弓根形态,为手术提供更为准确的参考数据,有利于减少手术失误,减轻手术创伤,提高手术效果。

复杂顶板岩层大直径高位定向钻孔装备与技术

针对目前综放工作面复杂顶板岩层定向钻进成孔困难,卡钻、塌孔事故频发,以及大直径钻孔扩孔难度大,缺乏配套专用扩孔机具,高位定向钻孔成孔深度浅、钻进效率低、有效孔段少等问题,提出基于无线泥浆脉冲随钻测量系统、螺旋型钻具组合、多动力扩孔用双级双速钻头、煤矿井下护孔膨胀管等专用设备机具的复杂顶板岩层大直径高位定向钻孔技术,实现复杂顶板岩层成孔及扩孔的可靠性,改善工作面采空区瓦斯抽采的稳定性。实践表明:大直径高位定向钻孔单孔抽采纯量3.2 m^(3)/min,是常规定向钻孔的3倍,累计抽采瓦斯纯量1 300 m^(3),应用效果显著。

基于振动的滚珠丝杠预紧力失效预测

滚珠丝杠预紧力随着摩擦加剧逐渐减小直至失效,预紧力的失效将严重影响机床的进给精度和加工质量,因此提出一种基于变分模态分解和多尺度熵理论的预紧力失效诊断方法。基于变分模态分解理论分解滚珠丝杠振动信号,得到一系列本征模态分量,依据相似性测度筛选敏感分量信号进行振动信号重构,实现降噪处理;接着提取重构后振动信号的时域、频域特征及多尺度熵值构成滚珠丝杠副预紧力失效诊断特征向量集;最后,使用提取的特征训练神经网络,应用训练好的BP神经网络实现对滚珠丝杠副预紧力失效的诊断。实验结果表明,结合变分模态分解和多尺度熵的方法可以有效实现滚珠丝杠副预紧力失效的诊断。

基于乌鸦搜索算法的行星滚柱丝杠参数优化

针对行星滚柱丝杠结构参数匹配问题,提出一种基于乌鸦搜索算法的参数优化模型.考虑行星滚柱丝杠螺纹啮合点位置的影响,建立丝杠、滚柱以及螺母空间螺旋曲面方程,得到螺纹啮合点处位置与螺纹牙厚之间的关系.根据螺纹副和齿轮副啮合关系,确定内齿圈和滚柱端部轮齿设计参数.利用空间螺旋曲面方程,获得螺纹啮合点处的法向量,并推导行星滚柱丝杠各零件间的受力关系.以行星滚柱丝杠结构参数作为设计变量,以螺母外径、丝杠中径、滚柱长度等参数最小为优化目标,考虑行星滚柱丝杠结构约束和主要承力部件强度约束,利用乌鸦搜索算法作为优化算法,建立行星滚柱丝杠参数优化模型,从而实现优化变量最佳匹配.最后,针对三种负载,利用该优化模型得到三组行星滚柱丝杠结构参数,并将其优化结果与国外产品手册进行对比,从而验证了本文优化模型有效性.

全附体多桨船模自航点数值求解方法研究

针对带附体的四桨双舵船模,采用结构化网格离散全附体模型表面,基于RANS方程求解了船桨舵耦合的复杂粘性流场,数值模拟了主船体阻力试验、螺旋桨敞水试验、全附体模型阻力试验和自航试验,建立了螺旋桨转速自动调节的模型自航点求解方法。该方法的计算结果与试验结果进行了比较分析,结果表明:全附体模型阻力误差小于3.8%,自航点转速误差小于4.3%。

基于TRIZ理论的多轴拧紧机结构优化设计

针对常见的多轴拧紧头位置固定,难以实现调整与定位,不能灵活地维修多种装备这一难题,通过对传统多轴拧紧机结构进行分析,运用TRIZ理论中的矛盾/冲突解决理论,查阅了冲突矩阵,并利用该矩阵推荐使用的发明原理对其拧紧取力机构中的部分结构和总体结构进行了优化和改进,从理论上得到了可行的方案,且改进后的装置取得了令人满意的效果。

椎弓根螺钉植入导向器的研制及体外应用研究

目的 分析自制椎弓根螺钉导向器提高椎弓根螺钉植入的准确性。 方法 根据椎弓根的解剖特点 ,研制椎弓根螺钉植入导向器。用多层螺旋 CT测量 2具胸椎标本 (T1 ～ T1 0 )椎弓根的三维定量解剖数据。依据其中轴的水平位角 (transverse section angle,TSA)和矢状位角 (sagittal section angle,SSA)值 ,调节导向器水平和矢状刻度盘角度。植入螺钉后拔出 ,用显影剂填充钉道。 CT测量显影钉道的 TSA和 SSA值。 结果 析因设计资料方差分析显示 ,椎弓根显影钉道的 TSA、SSA与其中轴的 TSA、SSA间差异无统计学意义 (P>0 .0 5 )。 结论 椎弓根螺钉导向器操作简便 ,其导向使钉道达到理想角度 ,能减少椎弓根穿破的发生。