机械制造与自动化

2024年05期

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双月刊

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高速列车转向架区域积雪问题的数值研究 摘要：当高速列车在高寒雨雪地区行驶时，转向架区域容易形成积雪，对高速列车的安全行驶造成威胁。在积雪轨道上行驶的高速列车，其转向架区域积雪中雪粒来源于地面积雪，因此基于壁面切应力，建立风致积雪雪粒运动模型，研究地面积雪中雪粒在列车风作用下的...

基于非线性接触特征的角接触球轴承动态响应分析 摘要：针对角接触球轴承几何结构特征，建立一种基于复杂工况下角接触球轴承动态响应分析模型，并考虑角接触球轴承非线性接触特征的影响。将考虑能量损耗的耗散接触力模型和Coulomb摩擦力修正模型引入到角接触球轴承动力学方程中，采用Newton-...
齿轨列车轮对-轨道耦合动力学研究 摘要：基于显式有限元法建立齿轨列车轮对-轨道有限元分析模型，针对齿轨列车运行具有较大影响的轨道坡度、列车运行速度、轮轨摩擦因数以及牵引系数等关键参数进行研究，重点分析上述参数变化对齿轮齿条、轮轨间垂向接触力与牵引力的影响。结果表明：轨道坡...
中低速磁浮车辆悬浮故障工况动力学分析 摘要：为研究中低速磁浮车辆电磁铁失效失去悬浮力时的故障工况对磁浮车辆动力学性能的影响，建立三悬浮架中低速磁浮车辆动力学模型，对直线运行和曲线通过性能的各项动态指标进行仿真分析。结果表明：电磁铁失效故障对平稳性指标和导向间隙影响较小，对悬浮...
预紧力对复合材料螺栓接头拉伸力学性能的影响 摘要：建立复合材料单螺栓单搭接头实验模型，对预紧力及装配应力对其拉伸力学性能的影响规律进行研究。实验研究中设置11组不同大小的预紧力，得到预紧力大小对接头拉伸刚度和峰值载荷的影响规律。使用3D-DIC全场应变测量系统得到接头表面应变场，分...
扭紧力矩对SWRM10K螺栓疲劳性能影响的研究 摘要：对扭紧力矩分别为0、12.5、22.0、29.5和35.0 Nm的SWRM10K钢螺栓进行轴向加载疲劳实验，获取螺栓的疲劳S-N数据。对比不同扭紧力矩下螺栓疲劳S-N特性，分析扭紧力矩对螺栓疲劳性能的影响。采用SEM观察螺栓试样的断...
Ti含量对TiZrNbMoV难熔高熵合金组织与力学性能的影响 摘要：采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜和万能试验机等，研究不同Ti含量对TixZrNbMoV（x=0、0.5、1.0、1.5、2.0）难熔高熵合金微观组织与力学性能的影响。结果表明：添加适量的Ti元素，可以有效抑制析出相的产生，改变合金微...
基于近场动力学的复杂界面双材料结构研究 摘要：为了将近场动力学方法应用于复杂界面的双材料结构，以锯齿形界面为例，基于PD“串联”键理论开发复杂界面双材料结构PD求解程序，通过单、双材料平板进行拉伸仿真分析，利用FEM解验证PD方法及程序的准确性。结果表明：PD方法在准静态模拟中...
新型平板式动态汽车衡结构设计及校准研究 摘要：基于整车式动态汽车衡制造成本高、施工周期长等诸多问题，设计一款分离式秤面的新型平板式动态汽车衡，该秤体由秤台、秤台连接板、传感器、底板和承载框架组成。传感器作为秤体中最核心部件，设计一种梁式称重传感器结构，阐述测量机制，通过数值模拟...
燃油喷射方向对微型涡扇发动机燃烧室性能影响的研究 摘要：针对某微型涡扇发动机燃烧室，通过数值模拟的方法得到燃油粒子蒸发与燃烧效率的关系，研究在燃烧室供油管中燃油喷射速度大小不变的条件下，燃油喷射方向对燃烧室性能的影响。研究表明：在不超过45°的范围内适当增加周向喷射角有利于增加...
皮秒激光烧蚀碳化硅的改性机理研究 摘要：碳化硅材料因其优良的综合性能而广泛应用于高温、高频、高功率的电子器件领域。然而，碳化硅的高硬度和化学惰性给目前的抛光技术带来诸多挑战。使用不同激光注量、扫描速度的激光对碳化硅晶片进行扫描，SEM结果显示随着能量注量的增加，材料的表面...
五轴铣车机床加工铝合金变形模拟分析及应用 摘要：针对五轴铣车复合机床加工电动汽车铝合金电动机壳薄壁零件时容易产生铝合金局部变形等缺陷问题，分析铝合金电动机壳的结构特点，阐述运用五轴机床的铣、车转换功能固定机床主轴便于安装车刀，使用力矩电机驱动工作台高速旋转，将电动机壳内壁加工转变...
复合材料蒙皮的打磨工艺技术研究 摘要：为研究复合材料飞机蒙皮机器人恒力打磨过程中工艺参数对材料去除和表面质量的影响规律，搭建基于视觉引导的飞机蒙皮机器人恒力打磨系统，通过打磨实验结合有限元方法进行研究，分析不同打磨参数下的材料损伤机制。结果表明：影响加工表面质量的主要因...
薄膜型LNG船围护系统抗振动性能试验研究 摘要：破冰型LNG运输船航行时，将不可避免地与水面的漂浮冰层或者大面积的完整冰层碰撞，碰撞产生的冰载荷将成为影响LNG运输船航行安全的一个重要因素。针对薄膜型LNG船围护系统展开试验，并对试验结果进行分析。在此基础上，进一步计算薄膜型LN...
超高转速空气涡轮起动机转子临界转速研究 摘要：某型航空用超高转速空气涡轮起动机在研制周期内时常出现涡轮转子在通过二阶临界转速时整机振动异常的情况。基于实体模型的有限元分析方法，对其涡轮转子系统进行建模，分别利用分析软件和专用动力学软件计算涡轮转子系统的临界转速，并与大量的试验结...
氮化硅陶瓷型套端面磨削表面粗糙度研究 摘要：通过单因素试验研究磨削深度、工件进给速度、砂轮速度以及单次横向进给量对氮化硅陶瓷型套端面磨削表面质量的影响。利用超景深仪器观测加工表面形貌，并进一步利用粗糙度测量仪对磨削表面粗糙度进行测量，获得不同磨削参数下表面粗糙度为0.218 ...
背部进气布局飞机前机身模拟器设计方法研究与评估 摘要：为满足背部进气布局飞机的前机身-进气道-发动机自由射流试验的需求，设计前机身模拟器以模拟原始前机身对进气道内流场的影响。根据背部进气布局飞机的流动特点，设计两类前机身模拟器，在自由射流试验舱内模拟飞行高度10 km、飞行速度0.7M...
基于模糊神经网络的数控机床刀具磨损量预测研究 摘要：为实现机床高效运转，提出基于模糊神经网络的数控机床刀具磨损量预测方法。根据小波包分析方法划分频带为多个层次，将信号特征作为选取频谱与频段的参考依据，提取刀具磨损特征。融合模糊逻辑与神经网络，模糊处理数据样本，得到带有模糊规则的数据形...
簸箕型流道泵站水泵振动信号消噪方法研究 摘要：为解决水泵信号振源复杂、含噪量大，难以在信号内获得有效数据的问题，研究一种基于改进平移不变量小波阈值的振动信号消噪方法。将水泵振动信号划分为信号高频区域和低频区域，选取对应合适的小波范围，在小波分解层数作用下正交变换含噪信号。利用阈...
一种高效环保自动钢管内壁抛光机的设计 摘要：钢管在进行切断等机械加工后除了在切口会产生一些毛刺，在内壁也会粘连切屑残留物，目前大部分工厂以人工进行简单地打磨抛光处理为主。设计一种针对管型金属零件具备自动上料并对切口及内壁进行去毛刺和抛光作业的设备，与人工打磨一个工件需要4～5...

基于NSGA-Ⅱ算法的机翼风洞模型静强度试验加载方案优化设计 摘要：针对机翼风洞模型的静强度试验，提出一种基于NSGA-Ⅱ算法试验加载方案的优化设计方法，包括加载布局的设计和试验载荷的多目标优化设计。加载布局的设计中引入控制剖面的设置，并在此基础上建立试验载荷的多目标优化设计模型，以控制剖面内的剪力...
滚动轴承温度场仿真与试验研究 摘要：针对NSK7209C角接触球轴承，依据MRF模型思路划分轴承整体流-固结构网格模型，基于CFD仿真流程建立滚动轴承的热流耦合分析模型，并搭建滚动轴承温升试验台对仿真模型进行验证。结果表明：随着转速的增加，轴承整体温升呈上升趋势，对比...
核心机驱动风扇级气动特性及静子方案研究 摘要：核心机驱动风扇级（CDFS）是实现变循环发动机宽涵道比调节的关键部件之一，其在不同工作模式下出口气流角差异较大，造成CDFS与下游部件匹配困难。针对这一问题设计在CDFS转子后增设一排小弯角静子叶片的方案，优化CDFS与下游部件的匹...
基于晶体塑性模型的304不锈钢疲劳寿命预测 摘要：基于晶体塑性理论生成的多晶体代表性单元，通过模拟拉伸试验获得具有宏观性能的晶体塑性材料参数；采用累积塑性应变作为疲劳指示因子进行疲劳寿命预测。结果表明：通过疲劳指示因子预测的疲劳寿命在试验获得的疲劳寿命的±2倍误差范围之内...
基于FPGA的小型无人机通信干扰系统设计与实现 摘要：针对无人机快速发展带来的黑飞无人机、无人机扰民等问题，以直接式数字频率合成为技术原理，提出一种基于通信干扰的无人机干扰系统，选择现场可编程门阵列作为核心芯片，设计无需镜像抑制算法和滤波器的双边带发射干扰硬件结构。相关测试验证了本系统...
基于Isight的压气机三维叶片鲁棒性优化 摘要：以Isight软件为基础，搭建叶片鲁棒性优化平台，基于构建的RBF神经网络模型和蒙特卡罗方法对压气机Rotor37进行鲁棒性优化。优化结果表明：压气机性能曲线整体向左上方移动，裕度几乎不变，选取的两个优化工况处效率的均值分别提高了0...
压气机过渡段与上游静子耦合流动的IDDES数值研究 摘要：以带上游静子的压气机过渡段为研究对象，使用非定常的IDDES计算方法，分析在上游静子尾迹影响下压气机过渡段通道内涡结构的流动特点，同时研究过渡段通道损失机制。结果表明：尾迹涡在往下游运动的过程中会向靠近周期面的轮毂壁面迁移；角区分离...
涡轮叶片间隙泄漏流干涉下气膜冷却的流动试验及数值模拟 摘要：气膜冷却是涡轮叶片的一种重要冷却手段。为了研究涡轮叶片的间隙泄漏对气膜冷却的影响机制与规律，采用GE-E3高压涡轮叶片开展PIV光学试验测量和非定常数值计算研究。分析不同气膜孔位置、雷诺数、吹风比等主要参数对气膜冷却流动的影响规律，...
基于深度残差网络算法的减速器故障诊断研究 摘要：为了进一步提高对机床不同故障的分类准确率，设计一种深度残差网络。通过对机床振动测试试验台信号预处理分析，优化网络结果并进行故障诊断对比分析。研究结果表明：训练集处理可以使准确率收敛至100%，表明模型没有发生欠拟合情况；测试准确率达...
面向电动燃油泵的电磁热耦合数值模拟 摘要：针对电动燃油泵的生热问题，提出一种周期性平均损耗的分布式热源模型。建立永磁同步电机的电磁-热双向耦合模型，并数值模拟电机各部件的损耗特性和其在不同转速时的稳态温度分布。结果表明：电动燃油泵在转速为6 000 r/min、供油压力为8...
直升机涵道尾桨永磁同步电机设计与仿真 摘要：针对直升机涵道尾桨机械传动系统传动链长、噪声大、结构复杂、传动轴刚度差和安装维护周期长等缺陷，设计一种适用于直升机涵道尾桨的永磁同步电机。通过探究悬停工况下电机主要尺寸与尾桨桨叶长度、宽度以及安装角度的关系，明确一定范围内电机主要尺...
基于光流法的流体运动预测技术适用性研究 摘要：由于粒子图像测速技术在测量精度和时空分辨率上难以同时保证，而基于光流法的流体运动估计方法可以获得具有较高分辨率的稠密速度矢量场。为了评价该方法在流体运动估计上的适用性，采用流动情况由简单到复杂的开源粒子图像、标量图像、纹影图像序列对...
连续纤维三维打印喷头热流仿真与结构优化 摘要：针对连续纤维预浸丝打印过程中出现丝散和堵丝的现象，对典型熔融沉积喷头结构进行优化。利用有限元对喷头结构进行温度场仿真建模，分析加热块的厚度、加热块顶层到散热片底层之间喉管的长度、散热片长度和散热片直径4个核心参数与喷头结构温度场分布...
基于ABAQUS的金属结构损伤导波监测参数化建模的二次开发 摘要：由于导波的结构损伤识别与定位研究存在着样本数据严重不足的问题，需通过数值仿真产生大量虚拟数据样本。为了提高有限元建模和数据提取的效率，基于Python语言的ABAQUS二次开发功能，完成金属结构损伤导波监测参数化建模工具的开发，实现...
基于因子图的激光SLAM模型优化算法 摘要：针对激光SLAM点云建图模型研究，设计一种因子图优化的SLAM模型方案。在前端模型中，激光里程计通过引入IESKF实现IMU与雷达点云数据的紧耦合构建IESKF-LIO。在SLAM后端模型中，为提高SLAM的鲁棒性和实时精度，构建多...
自动包布V带硫化装置的设计与节能研究 摘要：针对现有包布V带硫化装置的不足，开发一种新型包布V带硫化装置，将硫化的不同工序均布设置在可旋转的圆盘底座上，可实现套模、硫化、冷却与脱模自动循环且同步完成。通过对比分析本硫化装置与传统硫化罐蒸汽消耗量，得出本硫化装置硫化一罐包布V带...
基于二维码导引生物罐体AGV抓手设计 摘要：生物罐体AGV是医疗机构在低温冷库无人化存储、转运作业的一款机器人。为了解决机器人运行状态定位精度低、识别能力低、转运周期长和抓手机构繁冗等问题。从控制和结构两方面进行优化设计，设计一款基于激光导航融入二维码导航的AGV抓手。控制方...
锅炉蛇形管弯管机液压系统同步性能仿真分析 摘要：针对锅炉蛇形管弯管机弯管模液压缸在偏载工况下双缸同步精度低的问题，提出一种在原系统中加入分流集流阀的同步控制方案。在对阀工作原理进行分析的基础上，建立阀及其回路 AMESim 仿真模型，通过等负载和偏载两种工况对设计方案进行可行性验...
基于累积KL散度和改进粒子滤波的滚动轴承剩余使用寿命预测 摘要：针对大量传统退化指标未考虑轴承在服役过程中的累积退化特性以及常规粒子滤波算法存在粒子退化和粒子多样性不足导致剩余使用寿命预测困难的问题，提出一种基于累积KL散度退化指标结合改进粒子滤波的轴承剩余使用寿命预测方法。利用累积缩放变换将从...

基于数据关联表征的工业零件检测 摘要：为实现自动化工业生产中零件的自动识别，对深度残差网络的残差结构进行改进。将储备池模块应用到残差网络的残差连接结构中，使得输入数据的各个区域互相关联后重新进行表征。将提出的模型在工业零件数据集以及公开数据集上与其他深度学习模型进行比较...
空间受限对航空发动机室内试车台的气动影响 摘要：室内试车是航空发动机研制的关键试验手段之一。试车台空间受限等诸多实际因素使得被试发动机周围气动环境偏离理想条件，导致直接测量推力中包含有附加气动力等误差。针对墙壁及排气管形成的空间约束建立室内试车台简化几何模型，运用数值模拟方法分析...
基于机器视觉的堆叠货箱抓取系统设计 摘要：针对冷链运输领域自动化水平低的问题，设计一套基于机器视觉的堆叠货箱抓取系统。基于Matlab标定工具完成相机标定，得到坐标系转换数学模型，使用改进Canny边缘检测算法提取图像中堆叠货箱的位置信息，通过PLC控制卸货机器人按照既定程...
视觉校对约束下生产线搬运机械手抓取定位控制 摘要：针对智能生产线环境中存在的随机振动、噪声等干扰因素会对机械手的传感器精度产生影响，导致生产线搬运机械手抓取定位控制精度低的问题，提出智能视觉约束的生产线搬运机械手抓取定位控制方法。分析生产线搬运机械手的动作流程，了解机械手在进行抓取...
气动载荷下航空发动机的传感器测点选择方法 摘要：提出一种气动载荷下航空发动机的传感器测点选择方法。基于航空发动机相似设计的单转子试验器有限元模型，建立气动载荷表征模型。提出响应计算方法，根据整机机匣表面响应来计算关于气动载荷的灵敏度。基于灵敏度分析结果，采用有效独立法，分析机匣表...
基于Arduino单片机与LabVIEW的消防机器人设计 摘要：以Arduino UNO单片机为核心控制单元，基于LabVIEW开发平台设计一款消防机器人。该机器人分为上位机控制系统与下位机控制系统，上位机控制系统由LabVIEW开发环境设计，下位机控制系统由Arduino控制单元、传感器信息采...
基于改进YOLOv5的两阶段抓取检测算法 摘要：针对复杂场景中机器人的无序抓取需要，提出一种两阶段的抓取检测算法。改进YOLOv5的网络模型，在多尺度特征融合上将浅层位置信息和深层语义信息进行注意力融合，提高多尺度目标的检测能力；将排斥因子引入损失函数中，提高了模型在遮挡环境下的...
双机器人基准特征识别与位置补偿技术 摘要：针对自动化装配中由于产品制造、装夹和系统标定等多元累计误差造成的机器人加工位置不确定问题，提出基于线扫描仪双级模板匹配的基准特征识别和双机器人定位补偿算法。设计末端基准检测模块，实现基准孔点云获取；通过点云预处理、模板构建和双级模板...
基于改进卷积网络的铸件视觉检测 摘要：为实现对铸件各种不同缺陷的自动诊断，设计一种视觉检测系统对铸造产品进行外观检测。利用多头自注意力模块对图像识别网络的下采样过程进行增强，使得经典图像分类网络能够获得全局特征信息，以提升模型对铸件体外观上细小裂纹和大范围毛刺的识别能力...
港口场景集装箱锁孔目标智能检测研究 摘要：为解决集装箱图像受到外界光线环境的影响造成信息对比度低、暗部细节信息不明显和图像信息难以辨认清等问题，提出一种新的图像增强算法，其重点是利用非线性变换，提高图像的暗部细节，将原本的RGB模型转化到HSV模型进行均衡化。利用实际工程中...
基于Profinet通信协议的多电机运行监控系统设计 摘要：随着工业互联网逐步渗透到工业制造各大领域，工业企业迫切需要通过工业互联网加快数字化步伐，以提高生产效率，节省设备运维成本，满足客户个性化需求。研究在工业互联网中通过Profinet通信协议将西门子S7-1200、HMI和G120变频...
基于机器视觉的钢制压力容器焊缝缺陷X射线检测方法 摘要：为降低由钢制压力容器焊缝缺陷引起的事故发生概率，提出基于机器视觉的钢制压力容器焊缝缺陷X射线检测方法。使用机器视觉系统以及X射线技术，获取钢制压力容器焊缝图像并提取焊缝区域特征，将焊缝缺陷整合成熔焊、虚焊、焊穿三大类别；基于焊缝区域...
基于神经网络的力传感器健康状态监测研究 摘要：力传感器的健康状态监测是保证力传感器安全可靠运行的重要手段。选取力传感器的总精度作为健康状态的评估指标。由于总精度计算复杂，通过提取简单的特征信号，采用3种神经网络对力传感器的总精度进行估测，并进行对比验证。实验结果表明：以神经网络...
冗余绳索驱动蛇形机器人的轨迹规划研究 摘要：传统机械臂无法进入狭窄封闭的空间作业，冗余绳索驱动机器人有很好的灵活性，因此在狭小封闭空间应用潜力巨大。针对冗余绳索驱动机械臂在狭窄空间作业时的避障问题，提出一套轨迹规划算法。该算法利用搜索算法得到离散模式下的初始规划路径，等间隔法...
基于机器视觉的PET瓶坯缺陷检测系统设计 摘要：针对PET瓶坯缺陷人工检测工作强度大、效率低等问题，基于机器视觉技术设计一套由检测组件、控制组件、输送机构组件以及剔除机构组件等组成的PET瓶坯检测系统。通过Halcon软件对采集的PET瓶坯图像采用中值滤波降噪、自适应阈值方法提取...
阵列天线自适应装配系统设计 摘要：针对在传统装配模式下阵列天线存在装配状态不可知、装配过程不可控、装配一次成功率低等问题，在分析阵列天线装配需求的基础上，以模块化的形式详细设计一套阵列天线自适应装配装备，并对关键硬件进行选型与校核。设计并编写系统装配流程硬件控制方案...
基于RBF神经网络的直线磁悬浮同步电动机控制优化 摘要：选择数控机床进给控制系统的励磁直线电机作为研究对象，并根据该系统运行机制构建数学模型，设置误差函数以及RBF神经网络来实现逼近控制，通过自适应律验证了系统运行的稳定性，并开展仿真分析。空载启动下，RBF控制达到了最快的响应速率，经过...
输电铁塔高空作业安全防护装置的设计 摘要：现阶段高压线路检修人员在攀爬高压电塔时存在安全隐患问题，在详细分析整个作业流程的基础上，针对无人机应用需求设计一种输电铁塔高空作业安全防护装置。创新设计安全防护装置的自动固定机构和释放机构，通过有限元方法分析自动固定机构支架的受力状...