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自动引线系统中旋转偏心检测与补偿方法

北京工业大学学报 2025年第1期51卷 1-12页

作者：王跃宗曲道多王盛逸北京工业大学机械与能源工程学院北京100124

在空心杯转子线圈的自动引线微操作系统中,线圈的几何中心很难与旋转台的回转中心重合,因此在旋转过程中产生偏心现象,进而导致线圈引线失败。为此,提出了一种检测和补偿线圈偏差的方法。从分析线圈偏心源出发,建立偏心数学模型,设计了... 详细信息

在空心杯转子线圈的自动引线微操作系统中,线圈的几何中心很难与旋转台的回转中心重合,因此在旋转过程中产生偏心现象,进而导致线圈引线失败。为此,提出了一种检测和补偿线圈偏差的方法。从分析线圈偏心源出发,建立偏心数学模型,设计了一种偏心模型与图像特征提取算法结合的偏差测量方法,并提出基于自动控制与补偿模型的校正方法。通过实验验证了模型的精确性以及偏心补偿的有效性,基于均方根误差的评价,模型对于偏差预测以及特征提取算法均具有较高的精度,补偿后的最大残余误差小于4μm,平均补偿幅度约为98.6%,引线实验展示了所提方法的优良性能。提出的偏心检测补偿方法具有精度高、复杂度低、效率高、实时性,以及嵌入式等优点,且在微操作以及微装配领域具有更合适、更广泛的应用。

关键词：空心杯转子线圈旋转偏心模型特征提取微操作微装配

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介质微球超分辨光学成像:原理、技术与应用

北京工业大学学报 2025年第1期51卷 100-120页

作者：李红梅闫胤洲蒋毅坚北京工业大学机械与能源工程学院北京100124 北京工业大学物理与光电工程学院北京100124

光学显微技术在生物学、医学、材料学、精密测量学等领域扮演着至关重要的角色,为微纳尺度的探索提供了强大的工具。然而,传统光学显微系统受到衍射极限的制约,最大分辨率极限约为光波长的一半(λ/2)。近年来,突破衍射极限、实现更高成... 详细信息

光学显微技术在生物学、医学、材料学、精密测量学等领域扮演着至关重要的角色,为微纳尺度的探索提供了强大的工具。然而,传统光学显微系统受到衍射极限的制约,最大分辨率极限约为光波长的一半(λ/2)。近年来,突破衍射极限、实现更高成像分辨率成为显微成像领域的研究热点。介质微球透镜通过调控光场,能够将入射光束聚焦于微球底部的极窄区域形成光子纳米射流,打破了阿贝(Abbe)衍射极限,使出射光束半峰全宽小于λ/2。与其他超分辨成像技术相比,微球超分辨成像具有简单直接、无须荧光染料标记、实时成像、可与现有显微系统相兼容等优势,为学术研究和实际应用开辟了新的机遇。该综述首先介绍了介质微球超分辨光学成像原理;随后,详细分析了影响微球超分辨光学成像能力的关键因素,包括微球光学性质、适用环境以及可控性等;最后,探讨了微球超分辨光学成像技术在生物医学、半导体器件、纳米材料科学领域中的应用。此外,还展望了微球超分辨光学成像技术未来发展面临的主要挑战。

关键词：介质微球透镜超分辨成像光学纳米成像远场纳米显微镜光子纳米射流非荧光纳米显微镜

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自锁状态下钳剪抓一体属具接触性能研究

中国机械工程 2025年

作者：王旭东赵京北京工业大学机械与能源工程学院

为了提高钳剪抓一体多功能属具中功能转换机构自锁性能的可靠性，研究了该机构在自锁状态下的接触性能，并基于测试条件设计了该机构的原始样机和测试样机，然后进行了测试研究。首先，设计了功能转换机构的样机，提出了一种基于滑块-... 详细信息

为了提高钳剪抓一体多功能属具中功能转换机构自锁性能的可靠性，研究了该机构在自锁状态下的接触性能，并基于测试条件设计了该机构的原始样机和测试样机，然后进行了测试研究。首先，设计了功能转换机构的样机，提出了一种基于滑块-滑槽的自锁机构；然后，在充分考虑样机自锁状态下的弹性变形、黏着、堆叠变形及滑动剪切的接触状态后，提出了新的接触模型；在此基础上，通过有限元分析研究了滑块-滑槽在接触区域的自锁状态和接触特性分布规律；最后，设计了测试试验以验证模型及设计的可行性。试验结果表明，样机能够实现自锁，且展现出良好的受力特性，另外，所提出的接触模型在最大剪切应力相关的指标上优于传统模型59.3%以上。该方法为多功能属具的设计提供了坚实的数据支持与理论基础。

关键词：多功能属具自锁条件受力特性接触特性

考虑进油工况的航发主轴轴承外套圈抗冲击性能研究

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摩擦学学报 2025年第02期45卷 210-222页

作者：韩旭李泽朝朱洪波张浩高文君解忠良河北工业大学机械工程学院西北工业大学工程力学系西北工业大学动力与能源学院

本文中针对航空发动机主轴轴承外圈抗冲击特性的问题，提出了1种仿莲藕型空心内冷外圈结构，建立了空心内冷结构的动力学模型.采用流固耦合分析方法，研究了不同参数(进油口压力、油密度、空心通道宽度和形状)对轴承抗冲击性能的影响规... 详细信息

本文中针对航空发动机主轴轴承外圈抗冲击特性的问题，提出了1种仿莲藕型空心内冷外圈结构，建立了空心内冷结构的动力学模型.采用流固耦合分析方法，研究了不同参数(进油口压力、油密度、空心通道宽度和形状)对轴承抗冲击性能的影响规律；阐明了不同工况和参数对轴承变形及阻尼比的影响机理.结果表明：进油压力和润滑油密度的改变对外圈变形和应力几乎没有影响，但空心通道宽度和通道形状对外圈变形和应力有较大影响；润滑油密度的改变对于外圈阻尼比没有影响；进油口压力、空心通道宽度以及通道形状对外圈阻尼比有明显影响.研究结果对主轴轴承提高冷却效率和抗冲击性能有重要意义.

关键词：主轴轴承空心通道流固耦合外圈变形阻尼比

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基于冲击响应分析的燃机冲击测点优化

振动与冲击 2025年第4期44卷 244-252页

作者：汪浩张春辉赵鹏铎闫明金映丽沈阳工业大学机械工程学院沈阳110870 中国人民解放军海军研究院北京100161

为研究舰用燃机在水下爆炸环境试验中测点布置问题,建立经试验验证的数值仿真模型,采用时域模拟法对燃机整体及部件的冲击响应特性进行了分析,揭示了冲击荷载在燃机整体及关键部件中的传递规律,为后续的测点优化方案提供支撑。分析结果... 详细信息

为研究舰用燃机在水下爆炸环境试验中测点布置问题,建立经试验验证的数值仿真模型,采用时域模拟法对燃机整体及部件的冲击响应特性进行了分析,揭示了冲击荷载在燃机整体及关键部件中的传递规律,为后续的测点优化方案提供支撑。分析结果表明:冲击荷载主要沿燃机底架、主支撑等关键部件传递至燃机内部结构,根据冲击响应传递规律确定了反映燃机模拟装置冲击响应的关键部件和测点布置的初步位置;在此基础上针对冲击荷载传递路径上的底架、支架等关键部位进行细化分析,得出了每个关键部件的冲击响应传递规律,对比发现了每个关键部件的冲击响应最大峰值及部位,结合实际测量经验,优化确定了测点位置,解决了舰船关重设备在抗冲击试验中的测点分布问题。其研究成果可直接应用于舰船关重设备的抗冲击试验测试,对冲击试验测试效率有一定的提升,也可用于舰船关重设备的冲击响应分析,有较强的工程应用价值。

关键词：抗冲击燃机测点优化时域模拟法

AlCoCrFeNi_(x)高熵合金高温热处理微观组织演变及力学性能

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材料导报 2025年第2期39卷 191-197页

作者：曹雷刚侯鹏宇杨越蒙毅刘园崔岩北方工业大学机械与材料工程学院北京100144

由于凝固过程的枝晶生长和元素偏析等行为,双相高熵合金很难获得良好的综合力学性能。不同于设计共晶高熵合金或改善铸造工艺,借助亚稳态相变可以调控高熵合金的微观组织和力学性能。多主元高熵合金物相组成和分布与组元种类和含量密切... 详细信息

由于凝固过程的枝晶生长和元素偏析等行为,双相高熵合金很难获得良好的综合力学性能。不同于设计共晶高熵合金或改善铸造工艺,借助亚稳态相变可以调控高熵合金的微观组织和力学性能。多主元高熵合金物相组成和分布与组元种类和含量密切相关,固态相变对合金组织和性能的影响规律不尽相同。采用真空电弧熔炼制备AlCoCrFeNi_(x)(1.4≤x≤1.7)高熵合金,研究高温热处理过程合金微观组织的演变及其对力学性能的影响。结果表明,随Ni含量增加,铸态高熵合金BCC/B2枝晶组织比例逐渐降低,晶间区域比例逐渐增加,且由FCC单相组织转变为共晶组织。合金屈服强度和抗拉强度分别由1067 MPa(x=1.4)和1416 MPa(x=1.5)降低至464 MPa和1191 MPa(x=1.7),延伸率由1.7%(x=1.4)提升至11.5%(x=1.7)。经1100℃高温热处理,BCC/B2枝晶组织转变为FCC和B2双相组织,合金强度均有所降低,塑性明显提升。热处理态AlCoCrFeNi_(1.6)和AlCoCrFeNi_(1.7)高熵合金呈现典型的两级网状组织,且因FCC相脱溶析出B2相,合金屈服强度降幅逐渐减小。其中,热处理态AlCoCrFeNi_(1.7)高熵合金屈服强度和抗拉强度降幅分别仅为4.1%和7.5%,而延伸率增幅达52.2%,综合力学性能显著提升。

关键词：高熵合金热处理相变微观组织力学性能

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螺栓连接松动的监检测技术研究进展

北京工业大学学报 2025年第2期51卷 192-213页

作者：龚裕唐国良王孝然刘增华北京工业大学材料科学与工程学院北京100124 北京工业大学机械与能源工程学院北京100124 北京工业大学信息科学技术学院北京100124

螺栓连接的完整性维护仍然是一个面临众多挑战的问题,特别是在遭受外部干扰(如振动)时,连接界面表面可能会发生大面积或局部的滑移。这种滑移现象会加剧界面间的相对运动,导致预紧力水平下降,也就是螺栓连接的松动。在过去的10年中,诸... 详细信息

螺栓连接的完整性维护仍然是一个面临众多挑战的问题,特别是在遭受外部干扰(如振动)时,连接界面表面可能会发生大面积或局部的滑移。这种滑移现象会加剧界面间的相对运动,导致预紧力水平下降,也就是螺栓连接的松动。在过去的10年中,诸如振动法、导波法和机电阻抗法等检测方法已逐渐应用于检测螺栓连接的松动。伴随着计算能力的显著提升,机器学习算法包括神经网络和支持向量机已被开发出来,用于进一步提升螺栓松动检测方法的准确性。这些方法的融合为螺栓连接的实时健康监测提供了新的途径。该文综述了基于声弹性效应、振动、导波和机电阻抗的方法,以及基于机器学习算法的信号分析方法在螺栓连接松动检测和监测领域的应用,旨在展示近年来该领域的研究进展。

关键词：螺栓连接螺栓松动机器学习信号分析无损检测结构健康监测

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多策略融合的改进黑猩猩优化算法

北京航空航天大学学报 2025年第1期51卷 235-247页

作者：张福兴高腾吴泓达大连工业大学机械工程与自动化学院大连116034

针对黑猩猩优化算法存在迭代速度慢、精度不高及初始化分布不均匀等问题,提出一种融合多策略的改进黑猩猩优化算法。采用改进的Sine混沌映射初始化种群,解决种群边界聚集分布问题,引入考虑线性权重系数、自适应加速因子的粒子群思想,配... 详细信息

针对黑猩猩优化算法存在迭代速度慢、精度不高及初始化分布不均匀等问题,提出一种融合多策略的改进黑猩猩优化算法。采用改进的Sine混沌映射初始化种群,解决种群边界聚集分布问题,引入考虑线性权重系数、自适应加速因子的粒子群思想,配合改进的非线性收敛因子平衡算法的全局搜索能力,加快算法收敛,提高收敛精度。引入自适应水波因子改进麻雀精英突变和Bernoulli混沌映射策略,提高个体跳出局部最优的能力。利用22个基准测试函数进行迭代分析求解和Wilcoxon秩和统计检验,得出所提算法迭代速度更快、精度更高、跳出局部最优能力更强。将所提算法应用到工程实例中,进一步验证算法处理现实优化问题的优越性。

关键词：改进的Sine混沌映射非线性衰减因子麻雀精英突变 Bernoulli混沌映射 Wilcoxon秩和检验

锂离子电池荷电状态和内部缺陷的超声透射特性仿真研究

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北京工业大学学报 2025年第3期51卷 258-268页

作者：张斌鹏吕炎宋国荣高杰李永春何存富北京工业大学材料与制造学部北京100124 北京工业大学信息学部北京100124 台湾成功大学机械工程系中国台湾台南701

采用有限元法分别对锂离子电池的荷电状态(state of charge,SOC)、内部缺陷(气泡缺陷、析锂缺陷和浸润不完全缺陷)与超声透射特性之间的影响规律进行了仿真分析。首先,利用Voronoi多边形建立了锂离子电池内部的多层多孔结构;其次,在仿... 详细信息

采用有限元法分别对锂离子电池的荷电状态(state of charge,SOC)、内部缺陷(气泡缺陷、析锂缺陷和浸润不完全缺陷)与超声透射特性之间的影响规律进行了仿真分析。首先,利用Voronoi多边形建立了锂离子电池内部的多层多孔结构;其次,在仿真过程中,通过改变正负极材料的力学参数(杨氏模量和密度)实现了锂离子电池不同荷电状态下超声透射特性的提取。仿真结果表明,随着荷电状态的增加,快纵波的声强幅值和慢纵波的声强幅值均呈现线性增加的规律,慢纵波的渡越时间呈现线性减小的规律。随后,对锂离子电池内部不同缺陷形式进行仿真分析。通过对比正常电池和缺陷电池的声透射信息可以发现:当锂离子电池底部存在气泡缺陷时,透射信号的声强幅值显著衰减,且随着气泡厚度的增加,声强幅值的衰减也在增加;此外,随着气泡位置的改变,透射信号的声强幅值也呈现规律性变化;当锂离子电池内部存在析锂缺陷时,透射信号的声强幅值和渡越时间均随着析锂厚度的增加而逐渐减小;当锂离子电池内部存在浸润不完全缺陷时,仿真模型将退化为单相多孔介质,频域中也只存在一个频率成分,且声强幅值存在衰减。研究内容解决了用有限元法对锂离子电池荷电状态、内部缺陷进行模拟处理的问题,且慢纵波波速的仿真结果与理论结果吻合良好。

关键词：锂离子电池 Voronoi多边形缺陷荷电状态超声透射有限元仿真

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