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四轮独立转向分布式驱动电动汽车单轮转向失效行驶稳定性控制

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机械工程学报 2024年第10期60卷 507-522页

作者：赵明慧郭浩然张利鹏刘欣河北省特种运载装备重点实验室秦皇岛066004 燕山大学车辆与能源学院秦皇岛066004

四轮独立转向分布式驱动电动汽车具备常规车辆无法比拟的机动性、通过性和操纵稳定性,但其复杂的结构特点以及执行器的高度冗余加大了转向系统驱动电机失效的风险。针对单轮转向失效行驶稳定性问题,通过分析后轮主动转向对于车身稳定性... 详细信息

四轮独立转向分布式驱动电动汽车具备常规车辆无法比拟的机动性、通过性和操纵稳定性,但其复杂的结构特点以及执行器的高度冗余加大了转向系统驱动电机失效的风险。针对单轮转向失效行驶稳定性问题,通过分析后轮主动转向对于车身稳定性的影响,采用附加后轮转向的单轨模型作为稳态参考模型,提出一种轮胎力可分配重构的分层控制方法。首先,根据轮胎侧偏状态确定各轮转向控制方式,考虑转向失效冲击和横摆角误差累积,设计基于参数自适应的递归非奇异终端滑模控制器即上层控制器;然后,以最小化轮胎负荷率作为优化目标,根据车辆状态动态调整执行机构的介入和退出,重新分配车轮转角和驱动/制动力矩来设计下层控制器;最后,通过离线仿真和控制器在环仿真对所提控制方法进行验证。结果表明,在单轮转向失效的工况下,所设计的控制器相比于普通滑模控制器使最大横向位置误差分别降低了85.2%和88.1%,使最大横摆角误差分别降低了81.8%和81.5%,可以使四轮独立转向分布式驱动电动汽车保持良好的行驶稳定性。

关键词：电动汽车四轮独立转向四轮独立驱动转向失效分配重构行驶稳定性

Sn对Cu-Sn-Ti钎料显微组织与性能的影响

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焊接学报 2024年第2期45卷 89-97,I0008页

作者：杜全斌张黎燕李昂崔冰黄俊兰河南机电职业学院河南省超硬材料智能制造装备集成重点实验室郑州451191 安徽工业大学教育部先进金属材料绿色制造与表面技术重点实验室马鞍山243002 郑州机械研究所有限公司新型钎焊材料与技术国家重点实验室郑州450001

为揭示Sn调控Cu-Sn-Ti钎料显微组织与力学性能的规律,采用真空非自耗熔炼法制备Cu-Sn-Ti钎料,利用扫描电镜、X射线衍射仪、能谱仪、万能材料试验机等,研究了Sn对Cu-Sn-Ti钎料的显微组织、显微硬度、剪切强度及断口形貌的影响.结果表明,... 详细信息

为揭示Sn调控Cu-Sn-Ti钎料显微组织与力学性能的规律,采用真空非自耗熔炼法制备Cu-Sn-Ti钎料,利用扫描电镜、X射线衍射仪、能谱仪、万能材料试验机等,研究了Sn对Cu-Sn-Ti钎料的显微组织、显微硬度、剪切强度及断口形貌的影响.结果表明,钎料显微组织随Sn含量增加而演变的规律为:枝晶状初生α-Cu基体相+共晶组织+晶间组织→初生α-Cu基体相+共晶组织→共晶组织→初生CuSn_(3)Ti_(5)相+粗化共晶组织+α-Cu基体相(富Sn)+Cu_(41)Sn_(11)相+SnTi_(3)相,其中晶间组织为α-Cu相和CuSn_(3)Ti_(5)相的混合组织+少量的(SnTi_(3)+CuTi相+Cu_(3)Ti相).随着Sn含量的增加,钎料显微硬度呈先增大后减小的趋势,钎料剪切强度呈逐渐减小的趋势,断口形貌由准解理断裂向解理断裂+准解理断裂的混合形态转变.增加Sn含量促使钎料形成粗化的CuSn_(3)Ti_(5)相和共晶组织是导致钎料剪切强度下降的主要原因.

关键词： Cu-Sn-Ti钎料显微组织剪切强度显微硬度

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双谐振结构同轴微波等离子体炬调谐特性分析

机械工程学报 2024年第5期60卷 169-182页

作者：喻明浩白锦旗王伟胡宇喆刘一凡西安理工大学陕西省机械制造装备重点实验室西安710048 西安理工大学机械与精密仪器工程学院西安710048

在CO_(2)分解转化方面,微波等离子体装置因其具有高效、节能等优势,已成为实现碳中和目标的有效技术手段。然而微波类装置在使用时,通常需要调节谐振频率,才能高效稳定地工作。为了提高CO_(2)微波等离子体装置的能量利用效率和工作稳定... 详细信息

在CO_(2)分解转化方面,微波等离子体装置因其具有高效、节能等优势,已成为实现碳中和目标的有效技术手段。然而微波类装置在使用时,通常需要调节谐振频率,才能高效稳定地工作。为了提高CO_(2)微波等离子体装置的能量利用效率和工作稳定性,探究了同轴谐振器的结构参数对调谐带来的影响,并提出了双变量调谐模式。首先,建立了同轴微波等离子体炬的物理模型和等效电路模型,分析了等离子体炬的放电强度与同轴谐振器轴向尺寸之间存在的相互联系;然后建立了不同放电状态下的电导率分布模型,并通过COMSOL仿真得到了对应分布模型下的端口反射系数S11与同轴谐振器的轴向尺寸之间的调谐曲线;最后将仿真结果与等效电路模型进行了对比验证,并分析了单变量调谐与双变量调谐的效果,以及双变量调谐模式的可行性及特点。研究结果表明,相较于单变量调谐模式,双变量调谐模式可以将|S11|平均提高5%~15%,并可在3/4波长内获得不同放电状态下的最小S11值(即最佳谐振状态),可以进一步提高装置的功率耦合效率,减小能量损失,从而提高CO_(2)分解转化效率。

关键词：同轴谐振器等效电路调谐微波等离子体

2BP-2000型水稻育秧播种机分盘装置研制

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农业工程学报 2024年第3期40卷 26-36页

作者：谢方平杨靖符志勇刘大为龚明程乐根湖南农业大学机电工程学院长沙410128 智能农机装备湖南省重点实验室长沙410128 农业农村部南方智能育秧/苗重点实验室益阳413055

针对现有育秧播种机分盘装置生产效率较低、高速作业时易出现卡盘和秧盘输送不连续等问题,该研究设计了一种生产效率不低于2000盘/h的机械气动式自动分盘装置,可快速、准确完成分盘和供盘,适配2BP-2000型水稻育秧播种机高速播种。阐述... 详细信息

针对现有育秧播种机分盘装置生产效率较低、高速作业时易出现卡盘和秧盘输送不连续等问题,该研究设计了一种生产效率不低于2000盘/h的机械气动式自动分盘装置,可快速、准确完成分盘和供盘,适配2BP-2000型水稻育秧播种机高速播种。阐述了分盘装置的基本结构和工作原理,开展分盘、接盘过程分析,确定装置稳定分盘、接盘作业的关键机构与工作参数。分盘稳定性试验结果表明,生产率为1600~2000盘/h时,分盘稳定性不低于98.67%。开展以层叠秧盘数、生产率和秧盘质量为试验因素,以接盘成功率为试验指标的三因素三水平正交旋转组合试验,得到影响接盘成功率的因素主次关系为生产率、层叠秧盘数、秧盘质量,其中生产率、层叠秧盘数对接盘成功率影响显著(P机械化水平具有实用价值。

关键词：农业机械试验水稻育秧播种分盘装置分盘稳定性接盘成功率

蔬菜泡沫育苗盘多适应性自动叠盘装置设计与试验

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农业机械学报 2024年第3期55卷 122-132页

作者：李旭伍硕祥匡敏球刘青刘大为谢方平湖南农业大学机电工程学院长沙410128 智能农机装备湖南省重点实验室长沙410128 农业农村部南方智能育秧(苗)重点实验室益阳413055

为了提高蔬菜育苗流水线育苗盘转运效率,针对人工取盘叠放存在的劳动强度大和整齐度偏低的问题,设计了一款针对蔬菜漂浮育苗的多适应性自动叠盘装置。该装置由机架、育苗盘输送机构、育苗盘叠盘机构和控制系统组成,装置以200Smart PLC... 详细信息

为了提高蔬菜育苗流水线育苗盘转运效率,针对人工取盘叠放存在的劳动强度大和整齐度偏低的问题,设计了一款针对蔬菜漂浮育苗的多适应性自动叠盘装置。该装置由机架、育苗盘输送机构、育苗盘叠盘机构和控制系统组成,装置以200Smart PLC为控制核心,利用主副传送带实现育苗盘的输送,并结合光电传感器实现育苗盘的定位,可以完成不同尺寸泡沫育苗盘的自动叠盘,设计的水平调节单元和减振单元可实现育苗盘在叠盘机构上的水平位置调节并降低叠盘过程的振动冲击。试验结果表明,育苗流水线播种环节在生产率450盘/h下,自动叠盘装置在减振弹簧线径为1.5 mm、主副传送带速度差为0.1 m/s以及电缸升降速度为0.13 m/s时,200孔穴育苗盘叠盘效果最佳,叠盘成功率为100%,叠盘错位差方差为2.32 mm^(2),同时振动检测试验中育苗盘X轴、Y轴、Z轴方向的振幅均未超过0.8 mm,更换135、160孔穴的泡沫育苗盘进行试验,叠盘成功率均为100%,叠盘错位差方差分别为3.94 mm^(2)和5.98 mm^(2),说明该装置满足多适应性的要求。在此最优作业参数下,将育苗流水线播种环节生产率提升至900盘/h时,育苗盘最大振幅为0.709 mm,振幅无明显变化,说明该装置作业稳定性较好。该研究结果可为播种流水线叠盘装置提高叠盘效果和降低叠盘振动等研究提供参考。

关键词：漂浮育苗泡沫育苗盘自动叠盘装置减振叠盘整齐度尺寸适应性

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基于同步提取增强广义S变换的柴油机气门性能退化状态评估

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兵工学报 2024年第6期45卷 2003-2016页

作者：刘子昌白永生李思雨张坤刘敏贾希胜陆军工程大学石家庄校区河北石家庄050003 河北省机械装备状态监测与评估重点实验室河北石家庄050003 北京工业大学先进制造技术北京市重点实验室北京100124 96901部队北京100085

柴油机在运行过程中气门间隙逐渐增大,其状态会随气门性能退化而发生改变。针对传统状态评估方法难以对其气门性能退化状态进行准确评估的问题,提出基于同步提取增强广义S变换(Synchro Extracting Enhanced Generalized S-Transform,SEE... 详细信息

柴油机在运行过程中气门间隙逐渐增大,其状态会随气门性能退化而发生改变。针对传统状态评估方法难以对其气门性能退化状态进行准确评估的问题,提出基于同步提取增强广义S变换(Synchro Extracting Enhanced Generalized S-Transform,SEEGST)的柴油机气门性能退化状态评估方法。通过传感器采集反映柴油机状态的振动信号;为解决传统信号时频分析方法存在时频分辨率低、能量聚集性弱等问题,基于同步提取算法与广义S变换提出SEEGST时频分析方法,将振动信号转换为二维时频图;利用MLP-Mixer模型提取时频图像特征进行训练,实现柴油机状态评估。通过柴油机状态监测实验台开展气门性能退化实验,将所提方法与SSGST-MLPMixer、GST-MLPMixer、SEEGST-ViT、SEEGST-2DCNN、FFT spectrum-1DCNN 5种传统方法对比。实验结果表明:所提方法的整体评估准确率达到98.96%,可有效应用于柴油机气门性能退化状态评估领域,为开展柴油机气门性能退化状态评估提供一种新的思路。

关键词：柴油机状态评估同步提取增强广义S变换 MLP-Mixer

基于生成对抗网络的跨分辨率拓扑优化方法的比较研究

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振动与冲击 2024年第6期43卷 132-140页

作者：朱赫鹏丁喆张严李小白武汉科技大学机械传动与制造工程湖北省重点实验室武汉430081 武汉科技大学冶金装备及其控制教育部重点实验室武汉430081 武汉科技大学精密制造研究院武汉430081

拓扑优化的迭代过程涉及大量有限元分析与灵敏度更新步骤,且随着划分网格数目的增加,其优化过程将耗费大量的计算成本。利用深度学习方法,通过建立低分辨率中间构型与高分辨率拓扑结构之间的映射关系,可实现结构的跨分辨率拓扑优化设计... 详细信息

拓扑优化的迭代过程涉及大量有限元分析与灵敏度更新步骤,且随着划分网格数目的增加,其优化过程将耗费大量的计算成本。利用深度学习方法,通过建立低分辨率中间构型与高分辨率拓扑结构之间的映射关系,可实现结构的跨分辨率拓扑优化设计,从而大幅提高其计算效率。该文基于两种不同的生成对抗网络,构建了可实现跨分辨率预测的拓扑优化方法,并将其扩展至三维结构的优化预测。首先,以柔顺度最小化为目标函数,利用各向同性材料惩罚法生成不同载荷条件、初始位移和体积分数下的优化结构数据集;然后,分别利用Pix2pix和Esrgan网络解决其跨分辨率预测问题,其中对于Pix2pix网络,使用了残差模块代替其生成器内部的卷积模块,以增强网络对低层信息的复用;最后,通过二维和三维算例验证了所提方法的有效性,并与现有基于CGAN(conditional generative adversarial network)网络的方法进行了比较研究。结果表明,综合考虑计算精度和计算效率,基于Esrgan网络的方法表现更优,最适合应用于跨分辨率拓扑优化设计。

关键词：拓扑优化柔顺度跨分辨率预测 Pix2pix Esrgan

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搅拌摩擦固相沉积增材制造研究现状

材料导报 2024年第9期38卷 162-177页

作者：王子健孙舒蕾肖寒冉旭东陈强黄树海赵耀邦周利黄永宪哈尔滨工业大学先进焊接与连接国家重点实验室哈尔滨150001 哈尔滨工业大学(威海)山东省特种焊接技术重点实验室山东威海264209 中国兵器工业第五九研究所重庆400039 上海航天精密机械研究所上海201600

基于搅拌摩擦焊与增材制造技术开发的搅拌摩擦固相沉积增材制造为金属增材制造提供了一种独特的固相加工路线,其具有适用材料范围广、构件综合性能良好、效率高、成本低等优点,在航空航天、武器装备等领域金属及金属基复材结构件制备方... 详细信息

基于搅拌摩擦焊与增材制造技术开发的搅拌摩擦固相沉积增材制造为金属增材制造提供了一种独特的固相加工路线,其具有适用材料范围广、构件综合性能良好、效率高、成本低等优点,在航空航天、武器装备等领域金属及金属基复材结构件制备方面具有广阔的应用潜力。鉴于搅拌摩擦固相沉积增材制造的独特优势,本文首先对搅拌摩擦固相沉积增材制造技术的基本原理、完全耦合的热变形过程以及沉积层宏观成形进行了简单介绍,之后对增材沉积层微观组织演变和力学性能进行了重点论述,大量研究表明搅拌摩擦固相沉积增材制造中独特固相成形可使增材构件产生类锻造态显微组织,该技术已被逐步应用于结构件制备、修复、涂层加工等领域中。最后对搅拌摩擦固相沉积增材制造技术进行了展望,指出该技术未来需在仿真模拟、制造工艺、技术优化、质量监测、复杂构件制备等领域中进一步研究和突破。

关键词：搅拌摩擦固相沉积增材制造材料热变形行为宏观成形微观组织演变力学性能

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半监督TS网络模型在齿轮故障诊断中的应用

机械科学与技术 2024年第7期43卷 1249-1256页

作者：陈保家阮宇豪陈法法肖文荣李公法陶波三峡大学水电机械设备设计与维护湖北省重点实验室湖北宜昌443002 重庆大学机械传动国家重点实验室重庆400030 武汉科技大学冶金装备及其控制教育部重点实验室武汉430081

为解决在工业大数据条件下,有标签样本少导致机械故障诊断准确率低的问题,提出了一种半监督神经网络模型。该方法采用协同训练的方式,从时域和频域两个维度训练教师网络(T),将无标签数据转化为高质量的伪标签数据。再利用转化后的伪标... 详细信息

为解决在工业大数据条件下,有标签样本少导致机械故障诊断准确率低的问题,提出了一种半监督神经网络模型。该方法采用协同训练的方式,从时域和频域两个维度训练教师网络(T),将无标签数据转化为高质量的伪标签数据。再利用转化后的伪标签数据训练学生网络(S),通过对数据进行评判和计分,避免网络过拟合。最后通过得分函数,对伪标签数据进行阶梯筛选成为有标签数据。齿轮故障诊断结果表明:TS网络在仅有少量有标签数据的情况下,故障分类准确率达90.31%,与其他半监督方法相比,准确率高出15%~20%。在信噪比(SNR)为5、0、-5的条件下,模型可以达到86.81%、78.00%、52.78%的诊断准确率。

关键词：齿轮故障诊断伪标签学习抗噪性协同训练