旋转机械运行大数据综合实验云平台的研制

旋转机械被广泛地应用于各种类型的工业设备中,然而由于工况复杂,极易导致各种故障。该文针对旋转机械运行状态和故障的实验教学,研制了一种实验云平台。该平台能够完成旋转机械不同运行状态、典型故障的模拟,并且借助“云”架构可以实现远程调控、实时监测、数据存储、“云”开发扩展等功能,为旋转机械的故障检测、故障诊断提供了数据支撑,也为本科、研究生的教学和科研工作提供了支撑。

手术机械臂有限元分析及结构优化

为提高手术机器人机械臂的刚度,降低结构性颤动,本研究根据其结构特点构建仿真三维模型,并通过有限元分析软件Abaqus对机械臂进行静力学分析,评估其刚度与强度的可靠性;然后,对机械臂进行模态分析和谐响应分析,评估其动态响应;最后,对机械臂的结构进行拓扑优化设计。实验结果显示,优化后的机械臂质量、位移分别减少了6.26%和6.05%,应力降低了7.61%。结果表明,该设计有效提高了机械臂的刚度和动力性能。

超声振动辅助铣削加工预测建模与实验验证

为了实现对进给方向超声振动辅助铣削加工表面形貌的准确预测,建立了超声振动辅助铣削加工过程数学物理预测模型。为了验证该预测模型对超声振动辅助铣削加工三维表面预测结果的准确性,利用MATLAB软件以此模型为基础进行了进给方向的超声振动辅助铣削表面形貌仿真分析,并进行了切削加工实验。结果表明:通过仿真分析和实验验证,证明了该预测模型的准确性和有效性。

选区激光熔化制备HastelloyX合金耐腐蚀性能研究

目的研究低电流密度下电化学加工过程中选区激光熔化(SLM)制备HastelloyX合金微观组织结构对其耐腐蚀特性的影响,为抑制低电流密度条件下电化学加工HastelloyX合金表面杂散腐蚀奠定理论基础。方法利用配备有电子背散射衍射系统的扫描电子显微镜和电子探针X射线显微分析仪研究SLM制备和锻造成形的Hastelloy X合金微观结构的差异,对比开路电位和极化曲线的测量结果,确定低电流密度下的ECM最优工艺参数,分析2种成形工艺制备HastelloyX合金动电位极化曲线中的关键电化学参数,获得低电流密度下ECM过程中微观组织特征对SLM制备和锻造HastelloyX合金耐蚀性能的影响规律。结果与商用锻造HastelloyX合金相比,SLM制备HastelloyX合金具有精细的晶粒尺寸以及更小的再结晶比例,锻造HastelloyX合金晶界和晶内析出了大量弥散分布的M_(23)C_(6)型碳化物。在优化的工艺参数条件下,SLM制备Hastelloy X合金在36℃的10%(质量分数)NaNO_(3)电解液中具有较小的自腐蚀电流密度(2.01×10^(-6)A/cm^(2))和钝化电流密度(3.01×10^(-5)A/cm^(2))。结论SLM制备HastelloyX合金在电化学加工过程中具有较高的耐腐蚀性能,能有效抑制杂散腐蚀现象,进而达到提高加工精度的目的。通过分析微观组织对SLM制备Hastelloy X合金耐腐蚀特性的影响规律,为电化学加工过程中抑制镍基高温合金的杂散腐蚀现象奠定了基础。

基于AdvantEdge的整体陶瓷立铣刀结构参数优化及试验验证

通过有限元仿真研究了整体陶瓷立铣刀的不同结构参数(周刃径向前角、周刃径向后角和螺旋角)对铣削力的影响,采用正交试验对刀具结构进行优化,对比分析了结构优化前后整体陶瓷立铣刀的铣削性能,并探究了刀具的磨损机理和失效形式。结果表明,优化后刀具的周刃径向前角为-8°,径向后角为10°,螺旋角为40°,结构优化后的刀具寿命提高42.9%,后刀面磨损量降低37%,工件已加工表面粗糙度降低5.5%;刀具的磨损机理主要为黏结磨损和扩散磨损,失效形式主要为剥落、微裂纹和崩刃,结构优化后的刀具磨损现象明显改善。

功能梯度增材制造技术的研究现状及展望

概述了金属-金属、金属-陶瓷梯度材料相关的增材制造技术,并论述它们的优势及不足。详细阐述了激光选区熔化技术和定向能量沉积技术这两种功能梯度增材制造技术的研究现状,简述了其它增材制造技术。最后对功能梯度增材制造技术的未来进行了展望。

狼群优化LVQ神经网络的齿轮箱故障诊断应用研究

为了提高齿轮箱故障诊断的准确度,采用LVQ神经网络来完成齿轮箱故障定位及识别,并借助狼群优化算法来实现模型参数的优化。在齿轮箱故障诊断的建模过程中,引入狼群优化算法,将LVQ神经网络权重和阈值作为狼群个体,随机产生的多个权重和阈值组合个体构成狼群,并根据狼群游走、召唤和围攻等行为,不断更新狼群中个体狼的位置来获取全局适应度最大的头狼,得到最优权重和阈值,确定最优齿轮箱故障诊断模型。经过实验证明:采用基于狼群优化LVQ神经网络的齿轮箱故障分类,分类准确度更高。

基于拓扑优化的扇贝脱壳机结构设计

以扇贝脱壳机为分析对象,运用拓扑优化实现轻量化设计目标。在ANSYS Workbench中针对脱壳机实际载荷工况,进行强度、刚度分析,获得相应应力和变形分布云图,确定结构优化区域。基于仿真分析结果,为保证优化后的脱壳机强度、刚度仍能满足实际工况,应用变密度法进行拓扑优化设计。对优化后的脱壳机重新进行强度、刚度分析,分析结果表明,最大应力和变形均满足实际载荷要求。与原方案相比,优化后的质量减少了160.3 kg,降低12.5%。在实现轻量化目标的同时,仿真结果验证了拓扑优化方法的可行性。

基于多层级数据分配的机床生命周期环境影响评价

针对机床产品的生产消耗量大和环境排放复杂,采集的数据来自于零件、车间、企业多个层级,难以直接应用于生命周期评价的问题,提出了多层级数据分配计算方法,建立了基于多层级数据分配的生命周期清单获取模型和基于产品生命周期的环境影响排放清单量化模型,建立了生命周期评价指标体系及环境影响分类,分析了机床产品生命周期的环境影响评价。结合调研数据进行机床的环境影响评价,对所提方法进行了验证说明。

涂层硬质合金刀具车削50钢的切削力与刀具磨损机理研究

涂层工艺可以提高硬质合金刀具的切削性能。以发动机主轴、锻造齿轮和轧辊等机械零件上广泛应用的50正火钢作为研究对象,采用多层涂层硬质合金刀具进行车削加工试验,研究切削参数对切削力的影响规律以及高速干车削条件下刀具的磨损机理。研究结果表明:切削速度v<250m/min时,三向切削力随着切削速度的增大而减小,随着切削深度的增大而增大,随着进给量的增大先减小后增大。涂层硬质合金刀具的主要磨损形态有硬质点磨损和黏结磨损,其中硬质点磨损贯穿刀具磨损全过程;刀具在不同磨损阶段有不同程度的扩散磨损和氧化磨损。涂层硬质合金刀具破损时出现崩刃、涂层剥落、裂纹破损和积屑瘤等现象。

基于有限元法的扇贝脱壳机动力学分析

脱壳是扇贝深加工的第一步也是至关重要的一步,但目前呈现出机械化水平低的现状,为解决当前面临的问题,设计了一种扇贝脱壳机。利用SolidWorks建立扇贝脱壳机的三维模型;通过有限元分析软件ANSYS对脱壳机进行动力学分析,包括模态分析、谐响应分析和瞬态分析。通过模态分析得到前8阶固有频率和振型,避免脱壳机发生共振;对脱壳机进行谐响应分析和瞬态动力学分析,得到在冲击载荷下脱壳机随频率和时间变化的振动幅值响应,进而得出脱壳机可以抵抗振动冲击下的载荷。整个动力学仿真分析结果表明,脱壳机安全可靠,符合刚度设计要求。

扇贝脱壳机特征值屈曲特性分析及优化

为实现扇贝脱壳机轻量化设计,课题组运用ANSYS Workbench 18.0对其进行屈曲特性分析,仿真分析得到屈曲特征值和振型图,确定脱壳机发生失稳时的临界应力值及屈曲发生的位置;在此基础上,基于变密度法优化准则进行拓扑优化,将优化前后的屈曲特性进行对比。拓扑优化结果显示:优化后结构整体减轻了12.5%,最大变形量基本保持一致。该研究在保证结构满足正常工况要求的同时,达到扇贝脱壳机轻量化要求。

超声振动辅助电解磨削GH3536工艺试验研究

GH3536锻造合金具有耐高温、高硬度、高抗拉强度等优点,是广泛应用于航空航天多种部件成型的关键材料之一,而传统的加工部件内孔方式极易造成刀具磨损,且难以高效得到极佳的表面质量。为获得较低粗糙度的GH3536内孔表面,提出一种超声波振动辅助的电化学磨削复合工艺方法。通过单因素试验,重点探究了脉冲电压、进给速度、超声振幅对孔内壁表面粗糙度和平均锥度的影响规律。试验结果表明:在电压为6V、进给速度0.8mm/min、超声振幅5μm等参数条件下,可获得平均锥度θ=0.65°、粗糙度R a=0.51μm的内孔表面。

损毁字符的磁光成像复原识别

铁磁材料表面压刻、划刻的重要字符被损毁后,无法被正常识别,本文基于滑移感生磁各向异性和磁光效应,提出了一种高分辨率、无损的磁光成像复原方法。论文分析了由铁磁材料塑性变形引起的滑移感生磁各向异性导致的磁场分布变化规律,建立了基于磁光效应的损毁字符复原系统模型,研究了影响磁光成像分辨率的因素,根据建立的系统模型构建了实验系统,实现了损毁字符的复原识别,并对复原图像进行灰度分析。实验结果表明,随着起偏器与检偏器夹角φ的增大,图像亮度减小,而分辨率先增大后减小,且φ在75°附近时,成像结果相对理想;不同的字符成型方法中,字模压刻型的复原图像最清晰;随着字符损毁深度增大,灰度突变和灰度梯度最大值均减小,分辨率降低,字符越难复原识别,对于0.4 mm压刻深度的字模压刻型字符,有效复原的最大损毁深度为0.6 mm。本文证明了滑移感生磁各向异性理论的正确性,并为构建高效便携、高分辨率、无损的损毁字符磁光成像复原识别设备提供了理论基础。

面向人体骨切削的超声骨刀整体设计与仿真分析

切削效率低,准确率差是影响临床骨科手术的重要问题之一。传统手术刀在骨切割方面存在一定缺陷,易造成周围机体损伤。本研究提出了超声骨刀的整体设计优化方法,基于超声骨刀工作原理,结合超声换能器、超声变幅杆的设计方法,对超声骨刀进行了整体结构的设计和优化,运用有限元软件进行了模态分析和谐响应分析,并通过实验验证了设计方法的合理性。最终超声骨刀的工作频率为40619 Hz,振幅约为110μm,基本满足临床需要,为超声骨刀的后续设计优化提供了理论支持。

刀具磨损状态监测技术研究进展

随着工业4.0的到来,对制造业智能化的要求越来越高,刀具作为机械加工中的重要组成部分,其智能化监测也变得愈加重要。本文从监测信号、信号处理和分类模型三个方面阐述了刀具磨损状态监测技术的最新研究进展。比较了不同监测信号的优点与不足,深入分析了信号处理及分类模型的原理。对刀具磨损状态监测的未来发展进行了展望,提出了引入深度学习方法,期望能够提高智能化监测的准确性和鲁棒性。

数字化技术在临床诊断与治疗中的应用

数字化技术的应用提高了临床诊断的准确性与治疗的成功率,使医院管理更加高效、安全。本文基于数字化技术在临床诊疗方面的应用,对其在经验医学诊断、实验医学诊断、术前规划、术中导航及术后评估等方面进行了分析阐述。我们提出未来通过大数据、智能手机与可穿戴式传感器的配合使用,可以实时监测人们健康情况,为临床诊断与治疗提供经验数据。数字化技术在未来医疗中的应用将发挥更大作用。

子午线轮胎CAE前处理自动化设计

为解决子午线轮胎有限元模型建立、材料参数赋值等效率低的问题,进行了轮胎仿真前处理自动化设计。利用AutoCAD二次开发技术实现了多段线和样条曲线自动处理以及材料图层快速创建;利用HyperMesh二次开发技术实现了轮胎网格自动划分、rebar单元快速创建、三维模型快速生成;为便于轮胎材料参数的输入和更新,设计了材料参数赋值界面。通过具体模型自重加载仿真,验证了前处理自动化设计的准确性,提高了有限元建模效率,降低了人工操作出错的概率。

基于材料阳极极化特性的电解磨削液研究

3J33B高强度弹性合金钢具有强度高、弹性模量大等特性,广泛应用于制造航空航天领域的弹性元件。由于该合金是典型的难加工材料,机械加工很难达到质量要求。电解磨削技术在加工难加工材料方面具有很大的优势。对于电解磨削,磨削液对电化学磨削过程中钝化膜的产生具有重要作用,并影响表面完整性;而材料的极化特性受材料和电解液种类及浓度等因素的影响。由于材料的极化特性可以反映材料在电解液中的钝化特性,因此,极化特性研究可为电解液选择提供理论依据。本文利用电化学工作站对材料的极化特性进行试验研究,选择易于生成钝化膜的电解磨削液。

微小盲孔动压磨料流体研抛加工区域仿真研究

介绍了微小盲孔内表面磨料两相流体研抛加工原理,基于流体动压润滑原理、Realizable k-ε双方程模型湍流模型和mixture多相流模型,建立了微小盲孔内表面动压磨料流体研抛加工中研抛磨头与微小盲孔内表面加工区域流体动压力的三维模型。应用ANSYS-Fluent流体动力学软件对流体动力学压力进行求解,结果表明:流体动压力随研抛磨头转速的增大而增大,随研抛磨头直径的增大而增大,随研抛磨头与微小盲孔内表面之间间隙的增大而减小。压力峰值发生在最小间隙区域,当间隙逐渐变大时,峰值区域逐渐前移并且变宽;在研抛磨头浸入微小盲孔方向,除边缘处有测泄外,流体动压力相同。