不同振动加速度下MAG焊缝显微组织及残余应力分析

为了进一步优化Q450NQR1高强钢的焊接质量,在Q450NQR1的MAG(熔化极活性气体保护电弧焊)过程中施加机械振动,研究振动加速度对焊缝显微组织及焊缝残余应力的影响。根据试验结果,在焊接过程中施加机械振动,可以促进焊缝中针状铁素体的形成,随着振动加速度的增加,焊缝中针状铁素体含量增加;机械振动可降低焊缝中的纵向残余应力,当振动加速度为9.85 m/s2时,焊缝纵向残余应力下降幅度最大。与传统MAG焊相比,最大残余应力下降幅度为11.73%,最小残余应力下降幅度为10.03%。研究结果表明,振动对Q450NQR1的残余应力有显著的抑制作用。

面向数控车床的切削加工仿真方法

针对现有数控加工仿真系统中存在的加工过程动态仿真效果差、切削加工仿真类型有限以及系统交互性不足等问题,结合加工工件的几何外形和成形特征,采用基于二维边界表示法(B-rep)模型生成算法,实现回转体工件模型的快速生成和更新。在虚拟数控车床上的应用实验表明,该方法能够高效地生成和更新工件模型,满足实时监控的要求。基于布尔运算的二维B-rep多边形切削算法实现了内径加工、外径加工和螺纹加工3种切削类型的加工模拟,提升了系统的仿真能力和灵活性。

基于复合多尺度等概率符号化样本熵的两相流动态特性分析

多尺度样本熵(MSE)在两相流动态特性分析中存在两点不足:一是熵值无法单纯反映时间序列信息增长速率,在高尺度下稳定性较差;二是传统粗粒化过程中有部分数据信息丢失.针对上述问题,提出复合多尺度等概率符号化样本熵(CMESSE),并通过对几种典型非线性时间序列进行分析验证了其有效性.与MSE相比,CMESSE不仅能够有效表征不同动力系统非线性时间序列复杂性,而且在时间序列较短时稳定性更好.在此基础上分析了123组流动条件下垂直上升管内空气-水两相流压差波动时间序列.研究结果表明,泡状流、塞状流及混状流的CMESSE变化趋势能够在不同尺度下定性表征不同流型的动态特性,CMESSE复杂性指数可跨多尺度定量描述不同流型的动力学复杂性.

基于履带车设计的大学生创新能力培养

为提升大学生创新设计能力,以履带车设计为例,探究机电系统创新设计能力培养方法.根据机电系统组成要素,制定履带车设计方案,通过结构设计、数学建模、仿真与测试验证系统可行性.履带车采用电机驱动,传动机构使用蜗轮蜗杆减速器,控制系统以80C51单片机为核心,并扩展驱动模块和蓝牙无线通信模块,实现PWM调速和手机端无线控制功能.测试结果显示,履带车最大负载300 kg,调速稳定,行驶速度可达0.6 m/s.实践表明,学生可以通过实践项目掌握理论知识和提升专业技能.

机电设备振动测试系统设计

针对机电设备关键部件的故障频发问题,以故障振动信号采集、处理、分析为方法,以提高故障诊断准确率为目标,通过振动采集模块软硬件结构设计与开发、下位机与上位机控制编程,设计了一套基于LabVIEW诊断平台的机电设备振动测试系统。通过系统联调,进行振动测试实验,在四个通道实时显示振动数据,观察振动信号幅值和相位,反映设备故障特征。通过与MATLAB软件数据处理对比分析,所开发的系统操作捷性、可视化程度更高,在振动测试方面可行性和实用性更强,应用于工业现场加工过程,可实现机电设备振动信号的在线监测与故障分析。

油菜基质块苗移栽机传动机构动力学仿真分析

同步带传动是移栽机传动机构的主要传动形式。基于传统梯形齿形的移栽机传动机构在分苗过程中稳定性较低,易产生跳齿、脱齿不良现象。采用刚柔耦合多体动力学仿真方法,建立分苗装置传动机构虚拟样机模型,对同步带周期性动载应力变化规律、横向振动及传动误差进行了动力学特性分析。结果表明,高齿圆弧齿同步带(Straight-Toothed Synchronous Belt,STSB)相较于高转矩(High Torque Drive,HTD)圆弧齿及传统梯形齿同步带,应力分布更均匀,最小应力值为59.16 N/mm2,横向振动幅值最小为33 mm,传动误差小,传动平稳。研究可为移栽机传动机构动力学仿真与齿形优化提供参考。

木材空腐缺陷二维参数与三维形貌关系

树木外部形貌特征与内部缺陷空腐区域三维趋势都是影响树木生长主要因素,并在树木转化为木材时影响开料定位,进而影响木材利用率.利用木材断面几何参数的采样结合雷达波无损扫描确定的内部空腐区域参数,建立树木生长状态三维形貌数字化模型,并根据采样面积与三维建模实体体积的等比换算方法,确定木材截面二维检测参数与空腐缺陷三维形貌参数比例关系.研究结果的核心技术可以用来划分树木生长缺陷的等级,有利于树木无损检测中二维数据向三维空间转换,提高三维建模精度与木材利用率.

树木涂白车结构及控制系统设计

针对树木人工涂白效率低、涂白不均匀以及涂白剂对人体伤害大等问题,设计自动涂白车机械结构及控制系统。机械结构由车体、机械臂以及圆筒喷涂结构组成;控制系统以STM32单片机为核心,流量传感器监测喷涂流量,液位传感器检测桶内喷涂剂液面位置,超声波传感器检测车体与树木间距,并采用PID控制算法精确控制喷涂量。通过MATLAB软件建立喷涂量PID控制模型,结果表明,响应时间为0.4 s,超调量小于3%,能够高效且稳定控制喷涂流量。涂白车结构及控制系统设计可以为城市绿化设备提供技术保障。

龙门铣床横梁静动态性能分析及尺寸优化

为了探究并改善某型龙门铣床横梁结构在承受最大载荷时的静动态性能,利用有限元方法对龙门铣床横梁结构进行了静动态性能分析,并进行了铣床横梁筋板结构的尺寸优化。采用正交试验方法确定初始变量值,采用中心复合设计和Kriging插值法构建响应面模型,通过多目标遗传算法对横梁筋板布局和尺寸进行了优化设计。优化结果表明,采用质量最轻方案,质量减幅可达1.98%;采用最大总变形量最小方案,最大总变形量减幅可达2.13%。研究结果可为实现铣床横梁筋板结构尺寸最优配置提供仿真参考。

双柱立式车床横梁结构轻量化设计研究

机床横梁为现代立柱式机床主要支撑部件,目前的横梁设计存在自身质量过重及横梁刚度有待提升等问题。以DVT250型双柱立式车床为研究对象,预设计不同种类车床横梁结构,研究横梁的受力变形情况与固有频率值;根据车床应用中实际工况进行静力特性分析及模态分析,以横梁质量最小化为目标,根据仿真结果进行相对密度法拓扑优化设计,根据拓扑优化的材料分布结果及生产工艺性确定横梁减质位置,通过分析对比多组(多种类)横梁仿真分析数据后确定菱形筋板结构为最佳横梁筋板结构。优化结果为:车床所用的最优横梁结构减重比为4.81%,受力最大变形降低率为12.62%,静刚度提升了6.52 N/μm;优化后横梁1阶~6阶固有频率分别提升了16.30、22.42、10.83、13.45、26.46和20.48 Hz,前6阶固有频率值均出现不同程度的提高。

异氰酸酯改性空心玻璃微珠/硬质聚氨酯泡沫的制备

利用异氰酸苯酯(MDI)对空心玻璃微珠(HGMS)表面进行修饰,通过溶液共混法制得HGMS-NCO材料,并将其作为硬质聚氨酯泡沫(RPUF)的增强填料制备HGMS-NCO/RPUF复合泡沫。利用红外光谱(FT-IR)和扫描电子显微镜(SEM)对所合成的HGMS-NCO材料进行表征。HGMS-NCO/RPUF复合泡沫的压缩试验结果表明,与纯RPUF相比,HGMS-NCO/RPUF(25%)的表观密度、压缩强度分别提高了35.18%和48.62%。此外,HGMS-NCO的加入提高了RPUF泡沫的热稳定性。HGMS-NCO/RPUF的吸水率和导热系数随填料质量的增加呈现先减小后增大的趋势,添加25%泡沫的吸水率为3.4%,导热系数为0.023 82 W/(m·K)。

基于LoRa的猪舍环境监测系统设计

为满足规模化生猪养殖场的猪舍环境监测需求,试验基于LoRa无线通信技术设计环境无线监测系统,该系统包括传感器终端节点与主控节点,二者之间以星型网络拓扑结构进行搭建,利用LoRa无线通信方式实现数据传输,各节点采用STM32微处理器作为主控芯片,可以实现6路数据采集;设计传感器集成模块接口电路和LoRa模块接口电路,主控节点可扩展继电器模块,实现自动控制加热、通风等环境调控设备的功能;通过现场测试和监测数据误差分析来验证该系统采集数据的正确性。结果表明:传感器终端节点可以实现同时采集二氧化碳和氨气浓度、温度以及相对湿度数据,且数据准确。说明采用LoRa无线通信监测系统工作稳定,适合于规模化养殖场环境多点监测。

魔芋精粉机人字齿传动系统动力学性能分析

以魔芋精粉机第4级传动系统为研究对象,分别基于直齿同步带与新齿廓人字齿同步带建立多体动力学模型,分析齿线形状对带齿应力及系统振动的影响,探究螺旋角、齿间错位系数结构参数对传动系统动力学性能的影响规律。结果表明,当带齿螺旋角β=30°、齿间错位系数k=0.00时,带齿齿根应力更小、应力分布更均匀、横向振动更小、传动误差更低、干涉量波动更小。

正交法/响应面法四点接触桃形沟球轴承参数优化

为研究四点接触型桃形沟球轴承寿命提升问题,以某车床伺服电机中的四点接触球轴承为原始研究模型,以滚子数量、滚子直径、垫片角及轴承游隙为影响因素,以轴承基本额定寿命为目标函数,利于基于正交实验法和响应面法对四点接触球轴承结构参数与寿命延长建立关系,得到载荷F值的大小及等高线图进行判断。结果表明:增加滚子数量与增加滚子直径有利于提升轴承使用寿命;增加垫片角数值可以使轴承寿命先增加后减少再增加;增加轴承游隙使轴承寿命先增加后趋于平稳。该研究方法可使垫片角和轴承游隙对提升轴承使用寿命的影响复杂规律得到线性表达,优化后四点接触球轴承使用寿命提升了54.33%,为该类轴承优化设计提出新的设计思路。

基于层次分析法DVT系列车床横梁优化设计研究

机床横梁是机床重要的主体承载结构件,在DVT系列车床中横梁的静、动态特性直接影响到车床加工精度与耗材类零件的使用寿命,在不能以机床加工零件的实体运行的方式验证设计的情况下,仿真优化是有效方法。通过对优化前横梁进行静态分析和模态分析的方式进行车床工作特性仿真。分析结果表明,DVT系列车床横梁薄弱位置发生在横梁中部,再采用层次分析法和灰色关联度法分析横梁筋板数量、厚度与横梁静、动态特性关系,根据分析结果二次设计,最终获取横梁最优设计方案。优化设计结论表明,横梁筋板数量为5个、厚度10 mm、筋板间隔距离为340 mm时为最优设计方案,优化后横梁质量减轻117 kg,应力减少18%,形变量减少0.01 mm,前3阶固有频率均得到一定提升,优化设计效果显著,为机床优化设计提供新的设计思路。

基于数字孪生的龙门铣床虚拟仿真监控系统

随着新一代人工智能和信息通信技术的快速发展,传统制造业正在向着智能制造转变.数字孪生技术是实现智能制造的关键技术,能够有效解决在制造业转型中信息传递难这一问题.基于数字孪生技术开发的龙门铣虚拟仿真监控系统,在传统虚拟仿真监控系统的基础上实现了对龙门铣加工过程的三维运动仿真,并引入可视化图表,显示龙门铣各轴的运动速度.使用SolidWorks软件按照1∶1的比例对龙门铣进行三维建模;将创建的模型导入到3Ds MAX中为模型添加材质,对模型进行格式转换;之后将模型导入到Unity中,在Unity中搭建加工车间场景;通过编写的脚本完成对龙门铣加工过程的运动仿真,并且使用基于UGUI的Xcharts插件进行可视化图表的绘制.结果表明,本系统能够对龙门铣加工过程中各轴的运动状态进行模拟,并且能通过可视化图表展示龙门铣各轴的实时速度,可以为同类系统的开发提供一定的技术支持和参考.

冬季采暖保育猪舍送排风管道组合换气系统设计与评价

为实现保育猪舍内局部环境通风调控,该研究设计一种垂直送排风管道组合换气系统。采用CFD(Computational Fluid Dynamics)技术对垂直管道通风模式下舍内的空气流场进行模拟,并以相对湿度和CO2浓度作为输入变量建立通风模糊控制系统。模拟结果显示保育猪所在水泥地板区域风速保持在0.1~0.2 m/s。参照模拟结果,以猪栏为通风单元对保育猪舍通风系统进行改造,舍内气流不均匀性系数在0.1以下,表明采用该换气系统的保育猪舍通风均匀性较好;猪舍温度在21~25℃,相对湿度小于70%,NH3浓度小于5 mg/m3,CO2浓度小于1200 mg/m3,舍内各项环境参数适宜保育猪健康生长。系统运行功耗为270~1150 W。现场测试与分析结果表明,该垂直送排风管道组合换气系统,可以精确控制猪舍环境,兼顾冬季猪舍通风与保温问题。

基于RFID和LoRa的数控铣床刀具识别系统设计

针对数控铣床刀具种类多,管理刀具效率低的问题,综合运用RFID射频识别技术和LoRa无线通信技术,设计刀具识别管理系统。识别系统以STM32单片机作为控制核心,扩展现场采集终端和远程监管终端,终端之间采用LoRa无线通信技术实现信息交互。刀柄上贴附射频电子标签并记录刀具信息,采用防冲突算法避免识别混乱。采集终端通过识别模块读写刀柄信息。系统通过测试,可以快速和准确识别刀具信息,识别最大距离为4.5 cm;现场采集终端和远程显示终端之间信息传输稳定,可为刀具智能管理和自动更换提供技术支持。

基于广义复合多尺度熵的两相流动力学分析

多尺度熵(MSE)作为一种度量非线性时间序列复杂程度的有效分析方法,已被应用于两相流动力学特性分析.针对MSE分析中粗粒化方式的不足,采用方差代替均值以及复合化熵值的广义复合多尺度熵(GCMSE)对几种典型时间序列进行了分析.与MSE相比,GCMSE分析有效且熵值的稳定性表现更好.在此基础上,分析了125种不同流动条件下垂直上升管内气液两相流3种典型流型的压差波动时间序列.研究结果表明:泡状流、塞状流、混状流的GCMSE均随尺度因子的增大而增大,但熵值增长速率存在明显的差异,在低尺度因子下熵值增长速率能够用来表征不同流型,在中高尺度因子下熵值波动特征能够映射不同流型的非线性动力学特性.

电流密度对Ni-AlN仿生镀层耐磨性的影响

采用脉冲喷射电沉积法在40钢表面制备Ni-AlN纳米仿生镀层,通过ANSYS软件确定最佳微凹坑仿生结构参数,对不同电流密度制得的微凹坑状Ni-AlN纳米仿生镀层的微观形貌、组织结构、耐磨性进行研究。结果表明:微凹坑状仿生表面具有一定的减磨效果,最佳微凹坑结构参数是直径为200μm、间距为300μm。此外,随电流密度提高,镀层中AlN纳米粒子复合量先增后减,Ni晶粒尺寸先减后增,电流密度提高未影响镀层成分。电流密度为2 kA/m^(2)时,AlN纳米粒子复合量最高,镀层表面组织致密,硬度最高,为806HV,摩擦因数最小,经磨损后仅产生多条较浅划痕,说明适宜的电流密度能显著提升Ni-AlN纳米仿生镀层耐磨性。