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翘曲板材三维重构及智能化压平的建模研究

工程科学学报 2024年第5期46卷 875-886页

作者：马宝马晓宝兰媛任玉成刘云飞马彦芝王荣军江连运太原理工大学机械与运载工程学院太原030024 太原理工大学先进金属复合材料成形技术与装备教育部工程研究中心太原030024 中国重型机械研究所股份有限公司西安710018 太原科技大学机械工程学院太原030024

为提高板材压平质量和效率,实现智能化压平,本文采用结构光相机获取翘曲板材点云数据,进行点云分割、点云去噪和点云精简等预处理,利用最小二乘法拟合重构了翘曲板材的三维曲面.采用微分几何的曲面理论计算得到板材的翘曲曲率,提出基于... 详细信息

为提高板材压平质量和效率,实现智能化压平,本文采用结构光相机获取翘曲板材点云数据,进行点云分割、点云去噪和点云精简等预处理,利用最小二乘法拟合重构了翘曲板材的三维曲面.采用微分几何的曲面理论计算得到板材的翘曲曲率,提出基于三维曲面特征的翘曲板材垫铁支点和压下点的优化方法,根据三点弯曲矫平理论得到了压力下和压下位移.翘曲板材三维轮廓的重构方法和翘曲曲率计算模型确定了垫铁位置和压下位置点优化原则,为翘曲板材智能化压平提供了理论模型.理论和实验的结果显示,重构的三维曲面与实际结果吻合,基于重构三维曲面数据计算的压平力与实测结果偏差大约为2.21%,初始平直度17.2 mm·m^(-1),压平矫直后减小为3.28 mm·m^(-1),结果准确,方法可行.

关键词：板材压平结构光视觉三维曲面矫直理论有限元仿真

基于PSO算法和BAS算法的机器人运动学逆解

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武汉大学学报（工学版） 2024年第7期57卷 971-978页

作者：乔志鹏白峭峰赵春江李启航郭鑫刘映良太原科技大学机械工程学院山西太原030024 山西省朔州金华实业有限公司山西朔州036000

针对激光熔覆工业场景中对激光离焦量的高精度要求,提出了一种基于粒子群优化算法和天牛须搜索算法的智能组合算法,以最小化目标位姿误差为目标,设计组合算法的适应度公式。在组合算法中,引入机器人数学模型,通过粒子群优化算法求解符... 详细信息

针对激光熔覆工业场景中对激光离焦量的高精度要求,提出了一种基于粒子群优化算法和天牛须搜索算法的智能组合算法,以最小化目标位姿误差为目标,设计组合算法的适应度公式。在组合算法中,引入机器人数学模型,通过粒子群优化算法求解符合精度要求的初步解,即机器人6个轴角的初值;再利用天牛须搜索算法,基于分块搜索的思路,将适应度分解为位置误差和姿态误差进行探索;同时做出动态惯性调整、自适应步长2个方面的改进策略,取组合适应度值最小的1组解输出,并作为机器人逆解的最优解。通过和单独的粒子群优化算法、天牛须搜索算法以及改进的差分进化算法的对比试验,表明组合算法在机器人运动学逆解方面具有收敛速度快和收敛精度较高的优势。

关键词：激光熔覆运动学逆解组合算法最优解

湿式离合器局部润滑与摩擦特性的温升影响研究

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摩擦学学报（中英文） 2024年第6期44卷 831-841页

作者：赵二辉邵波乔妙杰权龙汪成文太原理工大学机械与运载工程学院山西太原030024 山西中电科技特种装备有限公司山西太原030032

针对湿式离合器因局部润滑工况恶化而加速失效的问题,本文中建立带有表面微凸峰接触的摩擦副微观润滑摩擦计算模型,并结合小试样销-盘试验,研究温升对湿式离合器润滑油膜承载力、微凸峰接触力和接触面积、载荷承担比、局部温升和摩擦系... 详细信息

针对湿式离合器因局部润滑工况恶化而加速失效的问题,本文中建立带有表面微凸峰接触的摩擦副微观润滑摩擦计算模型,并结合小试样销-盘试验,研究温升对湿式离合器润滑油膜承载力、微凸峰接触力和接触面积、载荷承担比、局部温升和摩擦系数等的影响规律,揭示湿式离合器局部润滑与摩擦特性的温升影响机理.结果表明:随着温度从30℃升高到150℃,虽然湿式离合器摩擦副间润滑油膜的载荷承担比由约97%减小至约57%,但其仍是摩擦副间载荷的首要承担者,此外,温升过程中实际接触面积率快速增大,局部摩擦温度快速升高,摩擦系数从不足0.04快速增大到约0.11,当温度高于90℃时,摩擦系数的增大速度与实际接触面积的增大速度基本一致.

关键词：湿式离合器混合润滑摩擦特性温度影响摩擦温升

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改进YOLOv7的复杂道路场景目标检测算法

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计算机工程与应用 2024年第1期60卷 96-103页

作者：杜娟崔少华晋美娟茹琛太原科技大学机械工程学院太原030024 山西平阳重工机械有限责任公司山西临汾043000

虽然基于深度学习的目标检测算法在道路场景中的目标检测方面已经取得了很好的效果,但是对于复杂道路场景中的密集目标,远处的小尺度目标检测精度低,容易出现漏检误检的问题,提出一种改进YOLOv7的复杂道路场景目标检测算法。增加小目标... 详细信息

虽然基于深度学习的目标检测算法在道路场景中的目标检测方面已经取得了很好的效果,但是对于复杂道路场景中的密集目标,远处的小尺度目标检测精度低,容易出现漏检误检的问题,提出一种改进YOLOv7的复杂道路场景目标检测算法。增加小目标检测层,增加对小目标的特征学习能力;采用K-means++重聚类先验框,使得先验框更贴合目标,增加网络对目标的定位精度;采用WIoU(Wise-IoU)损失函数,增加网络对普通质量锚框的关注度,提高网络对目标的定位能力;在颈部和检测头引入协调坐标卷积(CoordConv),使网络能够更好地感受特征图中的位置信息;提出P-ELAN结构对骨干网络进行轻量化处理,降低算法参数量和运算量。实验结果表明,该改进算法在华为SODA10M数据集下的mAP达到64.8%,比原算法提高2.6个百分点,模型参数量和运算量分别降低12%和7%,达到检测精度和检测速度的平衡。

关键词： YOLOv7 道路目标检测 CoordConv K-means++ 轻量化

Re含量对TiCN-WC-HfN陶瓷微观组织和力学性能的影响

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粉末冶金技术 2024年第1期42卷 53-58页

作者：高姣姣平萍刘家宝宋金鹏太原理工大学航空航天学院太原030024 太原重型机械集团有限公司太原030024 太原理工大学机械与运载工程学院太原030024

采用真空热压烧结技术制备了TiCN–WC–HfN陶瓷,研究了Re含量(摩尔分数)对其微观组织和力学性能的影响。结果表明:TiCN–WC–HfN–Ni–Re陶瓷材料由TiC_(0.41)N_(0.5)、WC、HfN、TiC、Ni和Re组成,其中TiC_(0.41)N_(0.5)0是TiC与TiN在烧... 详细信息

采用真空热压烧结技术制备了TiCN–WC–HfN陶瓷,研究了Re含量(摩尔分数)对其微观组织和力学性能的影响。结果表明:TiCN–WC–HfN–Ni–Re陶瓷材料由TiC_(0.41)N_(0.5)、WC、HfN、TiC、Ni和Re组成,其中TiC_(0.41)N_(0.5)0是TiC与TiN在烧结过程中生成的固溶体。TiCN–WC–HfN–Ni–Re陶瓷材料断口上存在凹坑和解理面,当Re摩尔分数为2.5%时,材料断口上的凹坑较多。当Re摩尔分数由0增到3.0%时,材料的维氏硬度、抗弯强度和断裂韧度均先增大后减小。当Re摩尔分数为2.5%时,材料的力学性能最优,其维氏硬度为(19.25±0.21)GPa、抗弯强度为(1304±23)MPa、断裂韧度为(7.73±0.22)MPa∙m^(1/2)。TiCN–WC–HfN–Ni–Re陶瓷在断裂过程中发生了穿晶断裂和沿晶断裂,其增韧机制为裂纹偏转和裂纹桥连。

关键词： TiCN–WC–HfN陶瓷铼微观组织力学性能

烧结温度对Ti(C,N)-HfN/Ti(C,N)-WC层状陶瓷微观组织和力学性能的影响

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粉末冶金技术 2024年第2期42卷 115-121页

作者：高姣姣平萍胡士恒宋金鹏太原理工大学航空航天学院太原030024 太原重型机械集团有限公司太原030024 太原理工大学机械与运载工程学院太原030024

以Ti(C,N)为基体相,HfN和WC为不同层的增强相,金属Ni和Mo为粘结相,采用交替铺层法制备素坯,并利用真空热压烧结技术制备Ti(C,N)-HfN/Ti(C,N)-WC层状陶瓷,研究了烧结温度对层状陶瓷微观组织和力学性能的影响。结果表明:随着烧结温度的升... 详细信息

以Ti(C,N)为基体相,HfN和WC为不同层的增强相,金属Ni和Mo为粘结相,采用交替铺层法制备素坯,并利用真空热压烧结技术制备Ti(C,N)-HfN/Ti(C,N)-WC层状陶瓷,研究了烧结温度对层状陶瓷微观组织和力学性能的影响。结果表明:随着烧结温度的升高,材料中的晶粒逐渐长大,在烧结温度为1350℃和1400℃时,材料的晶粒较小但分布不均匀,且存在较多的微缺陷;在烧结温度为1450℃和1500℃时,材料中的晶粒相对均匀(粒径~1μm),微缺陷较少;在烧结温度达到1550℃时,材料中出现了大量粗大晶粒(粒径~2μm)。随着烧结温度的升高,层状陶瓷的抗弯强度、维氏硬度和断裂韧度均先增大后减小。在1450℃下所制备的Ti(C,N)-HfN/Ti(C,N)-WC层状陶瓷具有较好的综合力学性能,其抗弯强度、维氏硬度和断裂韧度分别为(1263.6±17.1)MPa、(18.5±0.3)GPa和(8.2±0.1)MPa·m1/2。此外,Ti(C,N)-HfN/Ti(C,N)-WC层状陶瓷在断裂时表现为穿晶与沿晶并存的断裂模式。

关键词：层状陶瓷烧结温度微观组织力学性能

高速激光熔覆工艺参数对Fe基合金熔覆层组织与耐磨性能的影响

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热加工工艺 2024年第10期53卷 53-58页

作者：成俊秀李艳玲李启航白峭峰都嘉鑫刘映良太原科技大学机械工程学院山西太原030024 朔州金华实业有限公司期山西朔州036000

采用高速激光熔覆技术在27SiMn钢筒形件表面制备Fe基合金熔覆层,对不同工艺参数下该熔覆层的组织形貌、显微硬度和摩擦磨损性能进行分析,探究高速激光熔覆工艺参数对熔覆层组织、硬度及耐磨性的影响。结果表明:不同工艺参数下,熔覆层内... 详细信息

采用高速激光熔覆技术在27SiMn钢筒形件表面制备Fe基合金熔覆层,对不同工艺参数下该熔覆层的组织形貌、显微硬度和摩擦磨损性能进行分析,探究高速激光熔覆工艺参数对熔覆层组织、硬度及耐磨性的影响。结果表明:不同工艺参数下,熔覆层内部无孔洞、裂纹等缺陷,与基体均形成有效的冶金结合;熔覆层厚度随激光功率的增加先上升后下降;随送粉速率的增加而增加,熔覆层显微硬度、耐磨性随激光功率、送粉速率的增加呈增加的趋势,在实验参数范围内,功率为3000 W、送粉速率为28 rad/min时为最优参数。

关键词：高速激光熔覆工艺参数显微组织显微硬度耐磨性

矿山辅运电动车辆加速踏板集成再生制动控制策略

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煤炭学报 2024年第8期49卷 3677-3686页

作者：武仲斌任志勇赵远张君太原理工大学机械与运载工程学院山西太原030024 中国煤炭科工集团太原研究院有限公司山西太原030006

煤矿斜井无轨辅助运输车辆在长距离下坡工况中存在大量的制动能量可供回收,受限于脚踏阀-本安电位计复合型制动踏板的并行结构,传统防爆型电动车辆多采用的机械-再生并行制动控制策略对制动能量的回收程度有限。为此,针对矿山无轨辅助... 详细信息

煤矿斜井无轨辅助运输车辆在长距离下坡工况中存在大量的制动能量可供回收,受限于脚踏阀-本安电位计复合型制动踏板的并行结构,传统防爆型电动车辆多采用的机械-再生并行制动控制策略对制动能量的回收程度有限。为此,针对矿山无轨辅助运输电动车辆,提出了一种集成至加速踏板中的再生制动控制策略,以进一步提高再生制动能量回收率,有效增加矿井无轨辅助运输电动车辆的续航能力。基于车辆制动动力学和能量守恒定律,对再生制动过程进行了理论建模。结合辅运电动车辆驱动系统及加速踏板结构特征,建立了加速踏板集成型再生制动控制策略模型,并对车辆加速、滑行及制动过程中控制策略的工作原理依次进行了分析。根据国内某斜井煤矿辅运大巷人车转场运输作业载荷特征,制定了包含车速、坡道2因素在内的循环测试工况,以此为输入条件在Matlab/Simulink数值计算平台上对加速踏板集成型再生制动与制动踏板液压-再生并行制动2种控制策略进行了仿真对比分析,并在双滚筒转鼓式底盘测功机上对加速踏板集成型再生制动控制策略的仿真计算结果进行了实验验证。实验结果表明,加速踏板集成再生制动控制模型总电耗比原系统减少21.06%,等效工况续驶里程延长23 km,仿真与台架测试结果误差不超过5%,具有更好的能耗经济性。

关键词：无轨辅助运输电动车辆加速踏板再生制动能量回收

退火温度对旋压激光熔覆涂层性能及残余应力的影响

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热加工工艺 2024年第2期53卷 47-50,56页

作者：李启航张健李艳玲白峭峰赵春江刘映良太原科技大学机械工程学院山西太原030024 朔州金华实业有限公司山西朔州036000

采用激光熔覆技术在27SiMn钢上制备铁基合金熔覆层,并采用强力旋压技术对其进行加工,通过剧烈的塑性变形来改善熔覆层的表面性能。而通过强力旋压工艺制备的熔覆层筒型件通常需要进行热处理以消除较大的残余应力,同时也会对熔覆层的耐... 详细信息

采用激光熔覆技术在27SiMn钢上制备铁基合金熔覆层,并采用强力旋压技术对其进行加工,通过剧烈的塑性变形来改善熔覆层的表面性能。而通过强力旋压工艺制备的熔覆层筒型件通常需要进行热处理以消除较大的残余应力,同时也会对熔覆层的耐磨性产生影响。在350、450、550℃退火2 h后,对其残余应力、显微硬度、耐磨性进行测定。结果表明,热处理后,熔覆层中残余应力明显降低,在试验参数范围内熔覆层表层硬度随温度的升高而出现一定的下降。350℃去应力退火后,其耐磨性能最佳;450℃去应力退火后次之,均优于未热处理熔覆层耐磨性;550℃的耐磨性出现一定的降低。

关键词：强力旋压激光熔覆热处理显微硬度摩擦磨损