机械工程及自动化专业教学与机电实验中心建设的研究

针对机械工程及自动化专业的特点，提出了该专业的课程设置体系，并对我校机电实验中心的建设与发展规划作了论述。结合目前我校的具体情况，作者认为，只有走科研、教学与实验室建设相结合的道路，才能在培养合格人才的同时，造就机械工程及自动化专业高素质的学术群体。

基于超声-微纳米气泡辅助技术的可变光程水质多参数检测方法研究

针对目前国家标准分析检测水质多参数方法存在的科学与技术问题,提出了一种基于超声-微纳米气泡(US-MNB)辅助技术、连续光谱法和顺序注射分析法(SIA)的可变光程水质多参数检测新方法。设计水质多参数检测系统,通过检测总磷(TP)、化学需氧量(COD)、氨氮(NH_(3)-N)和六价铬(Cr^(6+))四种水质参数,验证了新方法的可行性。系统设计的核心是基于超声与微纳米气泡相结合的消解室以及具有可变光程功能的光谱扫描检测室,可达到快速消解和稳定检测的目的。同时系统基于国家水质检测标准,优化了水质多参数联合检测流程,并利用分光光度法和顺序注射分析技术对四种水质参数的含量进行连续光谱检测。首先,在常温常压下采用US-MNB辅助技术结合强氧化剂对TP进行消解,同时对检测室中NH_(3)-N参数显色反应后的化合物直接进行光谱扫描测定,消解后,再进行TP的测定。同理,消解COD的同时,对检测室中的Cr^(6+)参数显色反应后的化合物直接进行光谱扫描测定,消解后,再进行COD的测定。整个检测过程所用时间大幅降低,可在短时间内自动完成水质多参数的测定,显著地提高了检测的效率。以上述四种水质参数为测定对象,利用最小二乘法构建回归模型,拟合回归方程并计算相关系数,并绘制各参数的浓度-吸光度标准工作曲线。结果表明:TP标准工作曲线拟合系数≥0.9845,且浓度与吸光度成正相关,重复性(RSD)为3.05%~3.62%,加标回收率为97.8%~103.6%;COD标准工作曲线拟合系数≥0.9987,且浓度与吸光度成负相关,重复性(RSD)为2.12%~2.74%,加标回收率为98.7%~104.7%;NH_(3)-N标准工作曲线拟合系数≥0.9953,且浓度与吸光度成正相关,重复性(RSD)为3.41%~3.59%,加标回收率为99.2%~102.4%;Cr^(6+)标准工作曲线拟合系数≥0.9938,且浓度与吸光度成正相关,重复性(RSD)为3.51%~3.92%,加标回收率为98.9%~109.3%。系统可准确测定水样中TP、COD、NH_(3)-N和Cr^(6+)的含量,且具有良好的稳定性与可靠性。基于超声-微纳米气泡辅助技术的可变光程水质多参数检测方法研究,对于拓宽光谱法在水质多参数快速检测领域的应用以及提升检测效率等方面的研究具有重要作用。

光热发电导热油泄漏在线检测方法研究

针对光热发电导热油泄漏检测指标需求,基于MOS气体传感器技术提出了一种光热发电导热油泄漏检测方法,并通过实验验证了该方法的可行性。采用MOS气体传感器,通过气体改变金属氧化物涂层上的电子浓度,建立导热油检测数学模型,针对采集数据的非线性、非平稳特点,分别采用小波变换、快速傅里叶和希尔伯特黄3种降噪算法对MOS传感器输出信号进行降噪处理。实验结果表明:该检测方法在响应时间为8 s时,达到稳定测量值90%、检出限小于20 ppm,且稳定性好,测量精度高,达到了系统的设计要求。

基于连续光谱法联合测定NH_(3)-N、COD方法研究

针对地表水中Ⅰ—Ⅴ类水域、地下水、工业废水对氨氮及化学需氧量准确快速联合测定的需求,融合光谱分析法中的连续光谱法与顺序注射技术(SIA),基于地表水国家检测标准,以氨态氮(NH_(3)-N)、化学需氧量(COD)原位水质参数为检测对象,设计了一种小型微量原位水质NH_(3)-N、COD高效快速检测仪。该系统主要依据自主设计的基于紫外灯照射消解与加热密闭消解方法同时进行的消解池结构以及基于光谱扫描设计的的检测池结构,达到快速消解稳定检测的目的。同时系统基于分光光度法优化了检测流程,测定开始COD消解的同时,待检测池中的NH_(3)-N指数显色后的配位化合物进行光谱扫描测定,消解后,进行COD的测定,整个检测过程相比国标检测法缩短至少60 min,可以实现25min内自动完成NH_(3)-N及COD的测定,大大节约时间成本。绘制经光谱扫描显色反应后配位化合物的吸光度与连续波长曲线可得:NH_(3)-N、COD分别于690和445 nm处具有明显吸收峰,经读取峰的吸光度值,采用最小二乘法分别建立NH_(3)-N、COD回归建模,拟合回归方程并计算相关系数,绘制相应参数的吸光度-浓度工作曲线。实验结果表明:在0~2 mg·L^(-1)浓度范围内,NH_(3)-N标准工作曲线相关系数r≥0.9987,且浓度与吸光度成正相关。重复性相对标准偏差为1.36%~1.68%,加标回收率为97%~102%;在0~50 mg·L^(-1)浓度范围内,COD标准工作曲线相关系数r≥0.9978,浓度与吸光度呈负相关。重复性相对标准偏差为2.14%~2.48%,加标回收率为97.6%~102.95%。系统的测定结果准确、直线性与稳定性良好,具有较高的可行性与可靠性。基于SIA与连续光谱法联合测定NH_(3)-N、COD的方法研究,为拓宽光谱法在水质快速检测领域的应用、提高检测效率等方面的研究具有重大价值。

金属扩张件的冷弯成型工艺实验研究

以金属扩张件作为研究对象,提出并研究了将冷弯成型工艺应用于金属扩张件的成型新方法.解决了间断周期性钢板切缝、钢板网的横向扩展的辊形设计关键问题.利用现有实验机组,设计了成型模具,通过实验验证了冷弯成型工艺应用于金属扩张件成型的可行性.

椭圆型孔型轧辊的数控加工程序编制

根据等距线的定义及有关文献导出了椭圆等距线的参数方程，给出了椭圆等距线的双圆弧逼近方法，由双圆弧逼近法对椭圆等矩线作离散逼近，再用圆弧代替椭圆等距线进行数控编程．通过实例计算，验证了椭圆的等距线不是椭圆这一结论，保证了程序编程时轮廓最大理论误差小于0．001mm的要求．

冷弯成形中预冲孔畸变控制方法实验与仿真研究

本文以预冲孔板料为实例 ,通过现场实验得到了控制预冲孔板料冷弯成形过程中孔形畸变的方法 ,分析了孔形畸变的产生机理 ,并对实验结果进行了总结 .同时利用计算机仿真软件模拟了加工过程 。

先进高强度钢辊弯成型工艺仿真研究

在汽车加强梁的辊弯成型项目研究中,运用有限元软件MARC对高强度钢DP800辊弯成型过程进行仿真,通过生产实践中的应用验证了仿真模型的正确性。建立了圆角辊弯模型,将DP800钢和Q235钢用于该模型进行分析,结果表明随着成型角度的增大,与Q235钢相比,DP800钢的回弹增量及辊弯变形能增量均有增加的趋势。将仿真与BISWAS公式计算所得的回弹值进行比较,发现BISWAS回弹公式不能直接应用于双相(DP)钢的辊弯回弹计算,而应在公式中采用随弯曲角增加而增大的屈服应力。

65-400压型板弯圆的FEA仿真研究

本文用MSC.Marc有限元分析软件对65-400压型板弯圆进行了模拟仿真,分析了仿真结果,得到了65-400压型板辊弯成型弯圆过程应力应变的变化规律,提供了三种不同轧辊安装时的弯曲圆弧半径。

抛物线型面Rollforming成型研究

在满足精度要求的情况下,采用最少圆弧段实现了抛物线的拟合;建立了基于BIS-WAS回弹公式的抛物线型面Rollforming(辊式成型)回弹模型;制定了抛物线型面Rollforming成型辊花图;并通过试验和有限元仿真分析验证了回弹模型的正确性,为工程应用提供了可行的抛物线型面成型方法。

微量原位水质总碱度在线检测新方法研究

为实现原位水质总碱度快速准确检测的需求,融合顺序注射分析(sequential injection analysis,SIA)与连续光谱检测法,设计了一种小型微量原位水质总碱度在线快速检测仪,系统主要通过设计滴定池将SIA和连续光谱检测法应用于总碱度自动化滴定检测流程,并对连续光谱检测法判断滴定临界值的新方法进行实验研究。基于国标总碱度检测中工业循环冷却水及地表水总碱度的测定标准,设计了原位水质总碱度检测流程,并以顺序注射技术为控制滴定流程基础,在连续光谱扫描测量溶液检测过程的条件下,使用酚酞和甲基橙作为指示剂,对水质总碱度进行滴定分析。通过连续光谱扫描对酚酞碱度及甲基橙碱度滴定过程进行监测,以吸光度曲线552 nm处峰值归零作为酚酞碱度滴定临界值判断条件;以吸光度曲线峰值由465 nm偏移至504 nm处作为甲基橙碱度滴定临界值判断条件;分析通过滴加不同剂量酚酞和甲基橙指示剂所得溶液吸光度曲线得出最佳指示剂用量分别为0.01和0.04 mL。该系统利用最小二乘拟合算法建立总碱度测定的回归模型,并对检测系统及检测流程进行优化,实验结果表明,水质总碱度在0.20~25.00 mmol·L^(-1)范围内与盐酸消耗量线性相关,工作曲线拟合系数≥0.9942;测定总碱度重复性相对标准偏差(RSD)为0.207%~1.151%;废液量≤16 mL;最低检出限为0.03 mmol·L^(-1);样品加标回收率在97.2%~102.3%之间;与国标法对比实验结果无明显差别。利用连续光谱检测法判断滴定临界值的新方法对于提升水质总碱度检测仪的技术性能具有重要意义,可适用于系统网格化监控地表水、循环冷却水、养殖循环水等多种监测应用平台。

顺序注射-图像分析测定水质COD方法研究

针对化学需氧量(chemical oxygen demand, COD)传统测量方法检测时间长、操作不便、难以实现在线检测等问题,设计了一种基于顺序注射分析技术(sequential injection analysis, SIA)和图像处理技术融合的COD检测仪,系统核心在于顺序注射图像分析平台的原理设计,图像处理流程设计,以及消解检测流程设计和消解池、检测池结构设计。对SIA结合图像处理分析技术测定COD的新方法进行了实验研究。以国标水质检测标准为基础,改进设计了顺序注射-图像分析检测流程,取液水样后,直接加入重铬酸钾、硫酸银进行消解,冷却后采集图像,基于单因变量偏最小二乘法,建立COD浓度对图像颜色特征值R(red)、G(green)B(blue)、H(hue)、S(saturation)、I(intensity)的回归模型,得到COD回归工作方程,复测定系数R2=0.995 1,均方根误差(RMSE)为4.937 3。实验结果表明,最低检出限为20 mg·L-1,重复性(相对标准偏差(RSD)≤2.54%)与国标法对比无显著差异,顺序注射-图像分析法可稳定、高效的分析不同水样中的COD含量。基于SIA结合图像处理测定化学需氧量方法研究,有助于提升水质检测仪器的技术性能,适用于多种水质检测参数。

冷弯型钢垂直尖角成形方法研究

开发带有垂直尖角的新型冷弯型钢 ,对垂直尖角的成型 ,采用在转角处凸出圆弧、预留出多余材料的方法来补偿外圆角 ,然后精整成垂直尖角 .本文对试验结果进行了分析和总结 ,为其他异形断面冷弯型钢在垂直尖角冷弯成型方面积累了经验 .

基于顺序注射的水质多参数在线监测系统设计

针对水质监测的预警、预报、溯源的数据量少,建设费用和运维成本高的问题,文中基于顺序注射技术,融合紫外分光光度法的水质检测原理,提出一种微试剂水质多参数在线监测系统,结合模块化布局设计,实现系统的小型化、自动化和智能化。基于故障树分析法建立水质检测过程故障诊断专家系统,实现水质在线监测系统自主故障诊断,减少因故障导致的经济损失,降低运维成本与人员需求。相比于传统的水质监测设备,微试剂水质多参数在线监测系统可同时检测总磷、总氮、高锰酸盐、氨氮等参数,监测仪体积小,长×宽×高为560 mm×420 mm×700 mm,试剂用量小于3 mL,仪器峰值耗电量为4.8 W·h/次。以总磷、氨氮、高锰酸盐为研究对象进行实验,结果表明,所设计监测系统测量精度高、线性度良好,相关系数≥0.989 8,重复性的相对标准偏差(RSD)≤2.552%。微试剂水质多参数在线监测仪符合水质在线监测设备的技术要求,具有应用价值,可为在线监测仪研究提供一种新的设计思路。

基于间苯二酚分光光度法的总氮检测方法

针对目前水资源总氮检测系统成本高和稳定性差的问题,参考《地表水环境质量标准》(GB 3838—2002),设计了一种基于间苯二酚分光光度法的低成本的水中总氮检测系统。通过测定间苯二酚与水中氮及氮氧化合物反应后溶液的吸光度,建立了光电检测信号与总氮浓度之间的关系,从而测得水体中总氮含量。实验结果显示:基于间苯二酚分光光度法的水中总氮检测方法的重复性好,精度高。将该检测系统与商用总氮传感器的测定结果进行比较,二者的最大相对误差小于8%,表明所设计的检测系统具有较好的测量准确性。

基于顺序注射技术的量程自动切换总磷在线监测方法

针对地表I~V类水总磷准确快速测定的需求及总磷水质自动分析仪的技术要求,文中结合顺序注射技术和钼酸铵分光光度法,基于地表水国家检测标准,以水质总磷参数为检测对象,设计一种小型微量原位水质检测仪。该系统主要通过自主设计的消解池结构来达到快速消解、检测的目的。由于在实际水样与行业标准中,总磷含量标准限值分别为0~2 mg·L^(-1)和0~50 mg·L^(-1),故自主设计检测程序,根据检测信号值进行判断,自动调整进液量,设计一种量程可自动切换的在线检测系统,实现30 min内针对不同量程范围的总磷自动检测。实验结果表明:总磷测定量程为0~2 mg·L^(-1)时,校正决定系数为R2=0.995 4;重复性的相对标准偏差RSD为1.32%~2.24%;实际水样相对误差为1.63%~3.31%;当量程为0~50 mg·L^(-1)时,系统重复性误差为3.61%,零点漂移为2.04%,量程漂移为3.39%,直线性为4.33%。所设计系统具有良好的稳定性和可靠性,成本低、功耗低、所需试剂少、体积小,更适用于目前总磷在线监测需求。

应用先进高强钢的典型汽车零件辊压成形关键技术及开发

轻量化是汽车技术发展的方向之一,采用先进高强钢是轻量化的重要手段。文章以某应用超高强钢的门槛加强件为研究对象,进行开口型非对称辊压成形典型零件工艺技术研究与样件开发,利用解析和有限元仿真,对影响先进高强钢辊压成形的回弹控制、预冲孔畸变进行研究,获得了优化的设计工艺参数;分析非对称辊压件的纵向弯曲、侧弯、扭转缺陷产生的机理,给出了解决问题的方法;进行应用超高强钢的辊压成形工艺试验,制造了满足尺寸精度要求的典型样件。该研究为大批量产业化应用先进高强钢提供了技术条件。

ARIMA-SVR组合方法在水质预测中的应用

针对复杂水域水质变化机理难以掌握、水质预测建模困难且预测精度低的问题,将时间序列分析方法与机器学习方法引入水质预测领域,提出了基于差分自回归移动平均(ARIMA)与支持向量回归(SVR)组合模型的水质预测方法。数据经过预处理后先由ARIMA模型对其进行线性拟合,然后通过SVR模型预测残差以补偿其中的非线性变化。选择巢湖水域2004—2015年间的pH和溶解氧监测数据作为试验样本,通过Hodrick-Prescott(HP)滤波方法分析,结果表明2组数据具有不同的趋势特性和波动特性。根据精度评价指标对比分析模型的预测效果,结果表明组合模型预测精度显著提高,pH和溶解氧预测值与观测值间的相关系数均达到了0.99,均方根误差分别为0.20和0.61,平均绝对百分比误差分别为2.2%和6.6%。本研究所建立的组合预测方法具有较高的预测精度和较强的泛化能力,适用于复杂水域的水质预测。

冷弯成形过程仿真技术的发展

辊式冷弯成形是一项具有显著经济效益和社会效益的板加工工艺 ,它又是一个涉及诸多因素的复杂的工艺过程 ,对其进行计算机仿真研究是十分必要的 .本文将冷弯成形过程仿真的相关理论方法归结为简化解析法及运动学法、能量法、有限条法、有限元法等 4类 ,分类介绍了国内外冷弯成形仿真技术的发展 ,并对相关理论的应用方式进行了介绍 .同时列举大量应用实例 。

辊压成形在汽车轻量化中应用的关键技术及发展

辊压成形的核心技术是其工艺及设备的CAD/CAE/CAM技术。在辊压工艺中要解决先进高强度钢的回弹和变形能的计算。变截面的柔性辊压技术是汽车制造新技术的一个发展方向。