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抓取机械臂的强度分析和优化设计

机械设计与制造 2024年第2期396卷 214-218,225页

作者：刘志海田绍鲁代振锐高龙山东科技大学交通学院山东青岛266590 山东科技大学机械电子工程学院山东青岛266590

以DOBOT Magician机器人机械臂为研究对象,为降低其质量,减少材料消耗,采用尺寸优化和拓扑优化相结合的方法对其结构的优化设计进行了研究。首先使用建模软件建立三组机器人小臂的参数化模型,将其导入Workbench中进行应力分析和弯曲刚... 详细信息

以DOBOT Magician机器人机械臂为研究对象,为降低其质量,减少材料消耗,采用尺寸优化和拓扑优化相结合的方法对其结构的优化设计进行了研究。首先使用建模软件建立三组机器人小臂的参数化模型,将其导入Workbench中进行应力分析和弯曲刚度分析,对三组结果进行对比分析确定危险工况。然后以质量、变形和应力为目标参数对危险工况下小臂的参数进行灵敏度分析,得到对目标参数影响最大的参数,并以这些参数为设计变量,采用响应面优化方法和拓扑优化方法对小臂代理模型进行尺寸和结构优化。优化结果表明:在保障精度和强度的前提下,通过对小臂的轻量化设计,使其质量降低了32.8%,最大应力值降低了21.1%,最大变形减小了24.3%,弯曲刚度增加31.8%,成功实现了小臂的轻量化。同时,该研究也为类似的优化设计提供了一种可行的实施方案流程。

关键词：轻量化设计有限元法灵敏度分析响应面优化拓扑优化

婴幼儿奶粉中多种掺假物近红外高光谱图像检测方法

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农业机械学报 2024年第4期55卷 368-375页

作者：赵昕马竞一陈晗姜洪喆褚璇赵志磊河北大学质量技术监督学院保定071002 南京林业大学机械电子工程学院南京210037 仲恺农业工程学院机电工程学院广州510225 河北大学计量仪器与系统国家地方联合工程研究中心保定071002

奶粉市场是食品掺假行为频发领域,其中婴幼儿配方奶粉价格高,其质量是消费者、生产企业和执法部门关注的重点。近红外高光谱成像(Near infrared-hyperspectral imaging,NIR-HSI)技术结合化学计量学和机器学习算法可以检测奶粉中单一掺... 详细信息

奶粉市场是食品掺假行为频发领域,其中婴幼儿配方奶粉价格高,其质量是消费者、生产企业和执法部门关注的重点。近红外高光谱成像(Near infrared-hyperspectral imaging,NIR-HSI)技术结合化学计量学和机器学习算法可以检测奶粉中单一掺假物含量。基于NIR-HSI技术研究了不同品牌婴幼儿奶粉中多掺假物(三聚氰胺、香兰素和淀粉)的定量预测。对基于像素点预处理后的高光谱图像划分感兴趣区域(Region of interest,ROI),提取ROI平均光谱。基于经典的过滤式特征选择算法拉普拉斯分数(Laplacian score)(无监督)和ReliefF(有监督)挑选建模关键变量,建立偏最小二乘回归模型(Partial least squares,PLS)。开发包含自定义选择层的一维卷积神经网络模型(One-dimensional convolutional neural networks,1DCNN)。自定义层根据权重系数绝对值,可确定重要波长变量。Laplacian score-PLS模型对预测集中奶粉、三聚氰胺、香兰素和淀粉质量分数预测结果均方根误差分别为0.1110%、0.0570%、0.0349%和0.3481%。ReliefF-PLS模型对预测集中奶粉、三聚氰胺、香兰素和淀粉预测结果均方根误差分别为0.1998%、0.0540%、0.0455%和0.1823%。1DCNN模型对预测集中奶粉、三聚氰胺、香兰素和淀粉质量分数预测结果均方根误差分别为0.8561%、0.0911%、0.0644%和0.2942%。对Laplacian score、ReliefF和自定义选择层挑选出的前15个重要波长进行对比分析,不同特征选择方法挑选的特征波长子集有所区别,但都选择1210、1474、1524、1680 nm等附近波长。基于ReliefF-PLS模型的可视化结果表明了其良好的预测能力。

关键词：奶粉掺假拉普拉斯分数算法 ReliefF算法卷积神经网络近红外高光谱成像

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拖拉机多路阀节流槽动态特性研究

中国农机化学报 2024年

作者：杨俊茹于小东李瑞川徐继康韩宗冉李艳超山东科技大学机械电子工程学院日照海卓液压有限公司齐鲁工业大学

多路阀作为拖拉机阀控系统的核心元件，其性能影响拖拉机及附加装置的作业质量。为优化部分拖拉机多路阀流量特性、减小压差等问题，设计一种具有U-半圆形节流槽结构的拖拉机多路阀，通过仿真试验研究U-半圆形节流槽拖拉机多路阀的动态... 详细信息

多路阀作为拖拉机阀控系统的核心元件，其性能影响拖拉机及附加装置的作业质量。为优化部分拖拉机多路阀流量特性、减小压差等问题，设计一种具有U-半圆形节流槽结构的拖拉机多路阀，通过仿真试验研究U-半圆形节流槽拖拉机多路阀的动态特性。结果表明：U-半圆形节流槽出口流量呈现先小后大再小的特点。多路阀出口稳态流量为113 L/min，流量变化稳定无冲击，控制特性好。制定了U-半圆形节流槽拖拉机多路阀试验方案，通过试验得出阀口压差随着阀芯位移的增大而减小，阀口最小压差为1.2 MPa；测得多路阀最大泄漏量为10.5 mL/min，满足泄漏指标。从而验证了U-半圆形节流槽多路阀流量变化稳定，内泄漏量小。

关键词：拖拉机多路阀 U-半圆形节流槽动态特性泄漏量

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大承载隔振器性能设计与试验研究

核动力工程 2024年第3期45卷 154-160页

作者：李星照马伟杰刘昊文杜新新韩超孙月彭方澜中国核动力研究设计院成都610213 西北农林科技大学机械与电子工程学院陕西杨凌712100

采用碟形弹簧与磁流变液相结合的方式,针对核动力系统重型设备设计了一种大承载隔振器。该隔振器采用磁流变液阻尼器作为主要阻尼部件,采用小刚度和大刚度碟形弹簧复合组件作为主要承载结构。通过对碟形弹簧复合组件进行分析设计,确定... 详细信息

采用碟形弹簧与磁流变液相结合的方式,针对核动力系统重型设备设计了一种大承载隔振器。该隔振器采用磁流变液阻尼器作为主要阻尼部件,采用小刚度和大刚度碟形弹簧复合组件作为主要承载结构。通过对碟形弹簧复合组件进行分析设计,确定复合组件的结构参数,构造隔振器样品。对隔振器样品进行动静刚度和阻尼比性能测试,结果表明该隔振器的额定承载达到11 t,额定承载下固有频率约为6.2 Hz,在主要隔振频率范围内的动刚度和阻尼比性能较为稳定。但动刚度和阻尼比受振动幅度影响较大,当振动幅度由0.05 mm提高至0.2 mm时,动刚度由约100 kN/mm降低至约45 kN/mm,阻尼比由约0.07提高至约0.19。本文研究可为后续工程应用提供技术参考和支撑。

关键词：隔振器大承载碟形弹簧刚度阻尼比

激光熔覆FeCoCr NiBNb高熵合金涂层组织调控及耐磨耐蚀性能研究

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热加工工艺 2024年

作者：张国松王文超刘涛陈兵张宗佳山东科技大学机械电子工程学院山东能源重型装备制造集团有限责任公司

针对真空泵转子轴在实际工况中的表面磨损、腐蚀问题，采用激光熔覆技术在球墨铸铁(QT500-7)表面制备了FeCo0.5Cr Ni1.5B0.5Nb0.1高熵合金涂层，并研究不同激光扫描速度(300、400、500、600 mm/min)对涂层物相组成、显微组织、显微硬度... 详细信息

针对真空泵转子轴在实际工况中的表面磨损、腐蚀问题，采用激光熔覆技术在球墨铸铁(QT500-7)表面制备了FeCo0.5Cr Ni1.5B0.5Nb0.1高熵合金涂层，并研究不同激光扫描速度(300、400、500、600 mm/min)对涂层物相组成、显微组织、显微硬度、耐磨及耐蚀性能的影响。结果表明，随着激光扫描速度的增加，涂层发生了局部相变，晶粒细化，晶间逐渐出现硼化物、碳化物沉淀，起到了析出强化作用。涂层显微硬度及耐磨耐蚀性能随扫描速度的增加先增加后降低。当扫描速度为500 mm/min时，涂层物相由FCC、Laves相和少量硼化物、碳化物组成，强韧兼具，涂层平均显微硬度最高，为632.3 HV0.2，大约为基体的2.75倍，且其具有最优的耐磨性和耐蚀性。

关键词：激光熔覆扫描速度 FeCo Cr Ni B Nb 合金磨损腐蚀

基于多光谱遥感和CNN的玉米地上生物量估算模型

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农业机械学报 2024年第9期55卷 238-248页

作者：周敏姑闫云才高文何景源李鑫帅牛子杰西北农林科技大学中国旱区节水农业研究院陕西杨凌712100 西北农林科技大学机械与电子工程学院陕西杨凌712100

目前玉米地上生物量(Aboveground biomass,AGB)的预测方法集中在使用从无人机图像中提取光学植被指数,通过线性模型或机器学习算法与AGB建立关系,原始图像信息损失严重,玉米生长后期的饱和效应会严重降低模型精度。针对此问题,本文收集... 详细信息

目前玉米地上生物量(Aboveground biomass,AGB)的预测方法集中在使用从无人机图像中提取光学植被指数,通过线性模型或机器学习算法与AGB建立关系,原始图像信息损失严重,玉米生长后期的饱和效应会严重降低模型精度。针对此问题,本文收集了玉米拔节期、吐丝期和乳熟期的无人机图像和地面数据。分析了不同生育期玉米干地上生物量、鲜地上生物量与8个植被指数(Vegetation indexes,VIs)之间的相关性。分别以最优植被指数作为输入建立多层感知机(Multilayer perceptron,MLP)模型、以无人机多光谱图像作为输入建立卷积神经网络(Convolutional neural network,CNN)模型来估算玉米干地上生物量、鲜地上生物量。结果表明,基于MLP的玉米干地上生物量估算模型随着玉米生育期推进,模型的精度急剧下降,3个生长期MLP模型验证集R^(2)分别为0.65、0.23、0.32,RMSE分别为0.27、2.15、5.03 t/hm^(2)。CNN模型能够较好地克服光谱饱和问题,具有良好的精度和适用性,3个生育期验证集R^(2)分别提高27.69%、191.30%、171.88%,RMSE分别降低22.22%、38.14%、45.53%。基于MLP的玉米鲜地上生物量估算模型在玉米生长后期模型的精度同样较低,吐丝期、乳熟期验证集的R^(2)分别为0.27、0.37,RMSE分别为11.57、14.98 t/hm^(2)。CNN模型2个生育期验证集的R^(2)分别提高159.26%、129.73%,RMSE分别降低26.62%、54.01%。使用原始多光谱图像作为输入的CNN模型取得了最好的估计结果,可为玉米不同生育期的监测研究、精准管理提供指导。

关键词：玉米地上生物量多光谱无人机遥感卷积神经网络多生育期

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基于结构声强法的离心式压缩机橇座振动能量传递特性

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振动与冲击 2024年第10期43卷 260-267页

作者：王逢德马云腾罗佳琪刘冰肖文生山东科技大学机械电子工程学院山东青岛266590 中国石油大学(华东)机电工程学院山东青岛266580 启东中远海运海洋工程有限公司海工与新能源研发中心江苏启东226251

海上橇装离心式天然气压缩机集成度高,易产生振动故障。为探究振动能量在压缩机橇座中的传递特性,降低振动控制成本,将结构声强法应用于橇装离心式压缩机的振动控制研究领域。综合运用自编程序与有限元工具建立了压缩机橇座结构声强场... 详细信息

海上橇装离心式天然气压缩机集成度高,易产生振动故障。为探究振动能量在压缩机橇座中的传递特性,降低振动控制成本,将结构声强法应用于橇装离心式压缩机的振动控制研究领域。综合运用自编程序与有限元工具建立了压缩机橇座结构声强场分析模型,结合数据可视化技术,提出了橇座结构声强分析及可视化方法。应用该方法求解并可视化了橇座的结构声强场,研究了橇座中振动能量的传递特性以及机械能与结构声强的定量关系,确定了极限工况下振动能量在橇座中的主要传递路径、振源和振汇。针对精密设备敏感区域,提出了振动控制措施。研究结果表明,压缩机安装区域的结构声强幅值最大,振动能量主要转化为橇座的运动能,振动能量主要沿着橇座宽度和高度方向发散式传递。所得研究成果,在工程领域可为压缩机橇振动控制提供支持,理论方面亦可为板梁复合结构振动能量传递特性研究提供依据。

关键词：离心式天然气压缩机橇座结构声强法振动能量矢量场可视化

基于ADAMS的矿山装备传动系统动态性能研究

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煤炭工程 2024年第3期56卷 174-180页

作者：王雪梅马德建山东科技大学工程实训中心山东青岛266590 山东科技大学机械电子工程学院山东青岛266590

为提高矿山装备传动系统的动态可靠性,基于ADAMS建立了二级行星传动系统啮合接触动力学模型,分析了各级齿轮的运动特性及啮合力,讨论了牵引转速及负载转矩对传动系统稳定性及轮齿均载特性的影响规律。结果表明,一级行星轮系相对二级行... 详细信息

为提高矿山装备传动系统的动态可靠性,基于ADAMS建立了二级行星传动系统啮合接触动力学模型,分析了各级齿轮的运动特性及啮合力,讨论了牵引转速及负载转矩对传动系统稳定性及轮齿均载特性的影响规律。结果表明,一级行星轮系相对二级行星轮系的传动稳定性更差、偏载更严重;随着负载增大,一级行星轮的速度波动加剧、均载性能减弱,二级行星轮的均载性能轻微改善;随着转速的增加,两级行星轮的速度波动均加剧,中心轮的速度波动降低,一级行星轮内啮合的均载性能相对改善。该结果为揭示矿山装备传动系统故障机制、优化其传动性能提供了参考。

关键词：传动系统运动稳定性啮合力接触力均载特性

基于新型旋转-直线往复机构的切片机设计分析及参数优化

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中国机械工程 2024年第4期35卷 614-623,635页

作者：胡福清孙江宏孙英杰孙雨彤马超周福强北京信息科技大学机电工程学院北京100192 清华大学机械电子工程研究所北京100084 北京信息科技大学现代测控技术教育部重点实验室北京100192

针对现有糕点切片机切片效率和质量低下的问题,进行基于新型旋转-直线往复机构的切片机设计分析及参数优化。首先对切片机构型设计及椭圆导轨长短径比和转速进行计算,然后进行运动学和静力学分析,接着分别在不同长短径比和转速动力学仿... 详细信息

针对现有糕点切片机切片效率和质量低下的问题,进行基于新型旋转-直线往复机构的切片机设计分析及参数优化。首先对切片机构型设计及椭圆导轨长短径比和转速进行计算,然后进行运动学和静力学分析,接着分别在不同长短径比和转速动力学仿真分析基础上,构建切刀的加速度均值和均方根值三次多项式拟合方程作为目标函数,利用NSGA-Ⅱ遗传算法进行长短径多目标参数优化及转速择优,最后搭建样机完成不同转速对比实验及玉米饼切片性能测试。结果表明,最优长短径和转速分别为190 mm、120 mm和20 r/min,优化后切刀效率提高75%,切刀进刀加速度的最大和平均误差分别减小26%和49%,退刀加速度的最大和平均误差分别减小60%和63%,玉米饼切面整齐美观,验证了设计的可行性。

关键词：切片机新型旋转-直线往复机构运动学分析多目标优化

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