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超临界CO_(2)直旋混合射流破岩机理及喷嘴结构影响规律

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振动与冲击 2025年第1期44卷 232-242页

作者：薛永志李俊丁亮亮罗旺赵耀西南石油大学机电工程学院成都610500

超临界CO_(2)直旋混合射流综合了超临界CO_(2)射流和直旋混合射流的技术优势,是油气资源勘探开发的新型破岩工具。基于流-固-热耦合理论,建立了超临界CO_(2)直旋混合射流破岩的三维计算模型,研究了超临界CO_(2)直旋混合射流破岩机理。... 详细信息

超临界CO_(2)直旋混合射流综合了超临界CO_(2)射流和直旋混合射流的技术优势,是油气资源勘探开发的新型破岩工具。基于流-固-热耦合理论,建立了超临界CO_(2)直旋混合射流破岩的三维计算模型,研究了超临界CO_(2)直旋混合射流破岩机理。结果表明,超临界CO_(2)直旋混合射流兼具正向冲击、径向张力、周向剪力和热应力作用;热应力的存在显著提升岩石所受的Mises应力,但增幅会随冲击时间的延续而变弱。将冲蚀作用和漫流作用作为重要参量,分析了不同喷嘴结构参数对射流流场特性的影响。发现螺旋槽开口角度为45°,中心孔直径为2 mm,螺旋槽个数为4个和叶轮螺旋角度为60°时,射流的流场特性呈最优状态。研究结果可为超临界CO_(2)直旋混合射流的优化应用提供参考。

关键词：射流破岩超临界CO_(2) 直旋混合射流喷嘴结构

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基于阿基米德曲线的螺旋拨齿式捡石机设计与试验

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农业机械学报 2025年第1期56卷 290-300页

作者：张佳杜亚坤马小雯马少腾肖萍张佳喜新疆工程学院机电工程学院新疆农业大学机电工程学院

针对现有捡石机存在捡净率低、工作阻力大等问题，设计了一种基于阿基米德曲线的螺旋拨齿式捡石机。通过对挖掘齿在挑石及抛石作业过程进行运动学分析，确定了主要零部件的结构参数与工作参数。为了验证捡石机工作的可靠性与作业效果，... 详细信息

针对现有捡石机存在捡净率低、工作阻力大等问题，设计了一种基于阿基米德曲线的螺旋拨齿式捡石机。通过对挖掘齿在挑石及抛石作业过程进行运动学分析，确定了主要零部件的结构参数与工作参数。为了验证捡石机工作的可靠性与作业效果，以挖掘齿刀刃起始滑切角、机具前进速度、刀轴转速为试验因素，石块捡净率、作业扭矩为评价指标，选择Box-Behnken试验设计方法进行三因素三水平正交试验，通过Design-Expert软件对试验结果进行方差分析和响应面分析，明晰了试验因素及交互作用对捡石机作业性能的影响规律，对构建的线性回归模型进行多目标求解优化，结果表明：当挖掘齿刀刃起始滑切角为14.73°、机具前进速度为0.34 m/s、刀轴转速为171.89 r/min时捡石效果最佳。以优化后的参数进行田间验证试验，结果表明，平均石块捡净率为90.04%,满足农田捡石作业要求。

关键词：捡石机挖掘齿阿基米德曲线运动学分析

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基于优化麻雀算法的轮对平面度检测方法研究

激光与光电子学进展 2025年

作者：张爽王伯澳祝国凯张炜孙冬宇刘伟长春工程学院机电工程学院长春工业大学机电工程学院

随着高铁技术的快速发展，轮对的检修与维护在确保列车安全与稳定运行中发挥着关键作用。在这一过程中，高铁轮对的平面度检测是至关重要的一环。本文提出了一种基于优化随机采样一致性算法（RANSAC）的点云平面拟合新方法，旨在提升高... 详细信息

随着高铁技术的快速发展，轮对的检修与维护在确保列车安全与稳定运行中发挥着关键作用。在这一过程中，高铁轮对的平面度检测是至关重要的一环。本文提出了一种基于优化随机采样一致性算法（RANSAC）的点云平面拟合新方法，旨在提升高铁轮对内侧面的平面度检测精度。本文对RANSAC算法进行了优化，采用了改进后的麻雀优化算法（SSA），结合自适应惯性权重调整、位置更新、变异操作和动态随机性减少等策略，以增强平面拟合的鲁棒性与准确性。通过在点云数据中引入不同噪声比例，并与传统平面拟合方法进行比较，实验结果显示，本文算法在50%噪声点的轮对内侧面的平面拟合中，相较于RANSAC和SSA-RANSAC算法，平面度检测精度分别提高了93.97%和57.58%，标准差降低了4.55%和28.81%。这些实验表明，优化后的RANSAC算法能够显著提高拟合精度，为高铁轮对的平面度检测提供了一种新的可靠方法。

关键词：平面拟合随机采样一致性算法麻雀优化算法平面度检测

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对称式蔬菜单株自动嫁接机设计与试验

农业机械学报 2025年第1期56卷 141-150页

作者：王家胜李洋鹏高春风王东伟青岛农业大学机电工程学院青岛 266109

根据茄科蔬菜贴接法嫁接工艺要求,设计了一种对称式蔬菜单株自动嫁接机,在PLC系统控制下,可以连续自动完成对砧穗木苗株的夹取传送、切削、对接以及对嫁接夹裁切、持夹上夹、夹苗固定等功能.重点设计了构成嫁接机的取送苗机械臂、夹持... 详细信息

根据茄科蔬菜贴接法嫁接工艺要求,设计了一种对称式蔬菜单株自动嫁接机,在PLC系统控制下,可以连续自动完成对砧穗木苗株的夹取传送、切削、对接以及对嫁接夹裁切、持夹上夹、夹苗固定等功能.重点设计了构成嫁接机的取送苗机械臂、夹持苗机械手、砧穗木切削装置、裁夹上夹装置以及控制系统,确定了各机构关键结构参数以及控制流程.选择辣椒苗为嫁接对象,开展了蔬菜单株自动嫁接机样机性能试验,试验结果表明,各环节执行时间越短,即加快执行速度,嫁接合格率均会下降,影响程度由大到小依次为对接苗时间、上夹时间和取送切苗时间.嫁接苗损伤率的影响则集中在取送切苗环节,该环节执行速度越快,嫁接苗损伤率会有所上升.在各环节执行时间优化基础上,分别对主夹指高度和砧穗木切削装置刀刃倾角进行单因素结构优化试验,获得最优主夹指高度和刀刃倾角分别为13 mm和25°.优化后蔬菜单株自动嫁接机嫁接效率为300株/h,损伤率为2.5％,嫁接合格率为94.8％,达到了设计要求.

关键词：嫁接机茄科蔬菜机构设计自动取苗嫁接夹裁切

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欠驱动式茶叶采摘末端执行器优化设计与试验

农业机械学报 2025年第1期56卷 133-140页

作者：林桂潮郑晓鑫曾文勇何子健李汪珩朱立学仲恺农业工程学院机电工程学院

针对名优茶采摘末端执行器作业成功率低的问题，对一款欠驱动式末端执行器进行优化设计。以英红九号为对象，对其嫩芽的物理和力学特性进行测定；分析末端执行器的结构及工作原理，根据末端执行器在初始、剪切和后抛等3个工作状态下的... 详细信息

针对名优茶采摘末端执行器作业成功率低的问题，对一款欠驱动式末端执行器进行优化设计。以英红九号为对象，对其嫩芽的物理和力学特性进行测定；分析末端执行器的结构及工作原理，根据末端执行器在初始、剪切和后抛等3个工作状态下的杆长几何关系建立多个等式和不等式约束条件，以杆长之和最小作为目标函数，运用信赖域寻优算法将总杆长缩短25.33%;对末端执行器进行静力学分析，解得所产生的剪切力为7.0 N,大于剪断茎秆所需的极限剪切力。对夹持位置、生长角度和一芽多叶等关键因素开展单因素试验，结果表明：当夹持位置为4～8 mm、生长角度为70°～90°、采摘对象为单芽或一芽一叶时，末端执行器作业效果达到最佳，成功率为93.30%～95.00%,平均采摘时间为0.64 s,均优于优化前末端执行器。优化后末端执行器作业成功率得到明显提高，体型明显减小。

关键词：茶叶采摘机器人末端执行器欠驱动机构优化设计田间试验

空化效应对非对称织构化滑动轴承摩擦性能的影响

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表面技术 2025年第1期54卷 171-180页

作者：王保民王慧心钱斯凯杜雪兵陈欣兰州理工大学机电工程学院兰州730050

目的通过改变滑动轴承及其表面非对称织构的相关参数,探究空化效应对非对称织构化滑动轴承摩擦学性能的影响。方法基于N-S流体计算方程,采用Schnerr-Sauer空化模型,建立三角形非对称织构化滑动轴承数值分析模型,并进行求解,分析微织构... 详细信息

目的通过改变滑动轴承及其表面非对称织构的相关参数,探究空化效应对非对称织构化滑动轴承摩擦学性能的影响。方法基于N-S流体计算方程,采用Schnerr-Sauer空化模型,建立三角形非对称织构化滑动轴承数值分析模型,并进行求解,分析微织构排布位置、非对称性、宽深比及轴承偏心率等不同时,空化效应对滑动轴承摩擦学性能的影响。结果非对称织构布置在最大油膜压力附近时,空化效应对滑动轴承承载力和摩擦因数的影响最大;空化效应对非对称织构化滑动轴承摩擦性能的影响大于对称性织构;非对称织构的宽深比过大或过小均不利于空化区域的形成,会降低滑动轴承的空化面积率;滑动轴承的偏心率越大,空化面积率越大,空化效应对非对称织构化滑动轴承摩擦性能的影响程度也随之增大。结论在计入空化效应条件下,三角形非对称织构化滑动轴承的摩擦力均不同程度地提高,摩擦因数均不同程度地降低。空化效应对三角形非对称微织构化滑动轴承摩擦性能的提升程度与空化面积率有关,即空化面积率越大,空化现象越明显,提升程度越高。

关键词：非对称微织构滑动轴承空化效应空化面积率摩擦性能

功率超声对无掩膜定域性电沉积三维镍质微结构成型过程的影响

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材料导报 2025年第1期39卷 235-240页

作者：吴蒙华姜炳春肖雨晴贾卫平广东科技学院机电工程学院广东东莞523083 大连大学机械工程学院辽宁大连116622

提高高深宽比三维金属微结构成型精度一直是微电子信息制造、MEMS等领域的研究重点。以制备直径为60μm、长径比为8∶1的微镍柱为例,在无掩膜定域性电沉积(MLED)微镍柱过程中,施加一定强度、与电场作用方向相同的功率超声波,探讨超声波... 详细信息

提高高深宽比三维金属微结构成型精度一直是微电子信息制造、MEMS等领域的研究重点。以制备直径为60μm、长径比为8∶1的微镍柱为例,在无掩膜定域性电沉积(MLED)微镍柱过程中,施加一定强度、与电场作用方向相同的功率超声波,探讨超声波对无掩膜定域性电沉积三维镍质微结构成型过程的影响。主要开展了无功率超声作用及有功率超声作用下MLED制备微镍柱过程中平均体积沉积速率、表面形貌及晶粒尺寸的对比研究。结果表明:相较于无功率超声作用,有功率超声作用下MLED的平均体积沉积速率可提高28%~39%,最高平均体积沉积速率可达15340.46μm^(3)/s;功率超声作用可进一步细化沉积体的晶粒尺寸,平均晶粒尺寸可达46.37 nm;同时,功率超声作用可在一定程度上改善MLED微镍柱的微观表面形貌。

关键词：功率超声无掩膜定域性电沉积(MLED) 三维镍质微结构成型过程

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不同几何尺寸SiC微粒对机床导轨材料GCr15的磨损机制

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表面技术 2025年第1期54卷 140-149页

作者：王奔史忠澳祝天龙张棋沈阳航空航天大学机电工程学院沈阳110000

目的探究不同几何尺寸SiCf/SiC陶瓷基复合材料切屑对机床精密部件磨损性能的影响机制及磨损机理,为机床防护提供理论参考。方法以机床精密部件——导轨运动副为例,利用SiC磨粒代替SiCf/SiC陶瓷基复合材料切屑,采用机床导轨运动副材料GC... 详细信息

目的探究不同几何尺寸SiCf/SiC陶瓷基复合材料切屑对机床精密部件磨损性能的影响机制及磨损机理,为机床防护提供理论参考。方法以机床精密部件——导轨运动副为例,利用SiC磨粒代替SiCf/SiC陶瓷基复合材料切屑,采用机床导轨运动副材料GCr15轴承钢,在不同几何尺寸磨粒条件下进行销盘摩擦磨损试验,采用宏观摩擦因数和微观磨损形貌对磨损表面进行表征,探究磨损机制。结果相较于无磨粒条件下,在加入磨粒后其摩擦因数更高、更不稳定。在磨粒条件下,GCr15轴承钢的磨损表面存在大量的平行凹槽和不规则压痕,并伴随着少量的剥落坑。随着磨粒尺寸的增加,损伤加重,平行凹槽磨损更深、更宽,表面材料的剥落坑更密集,同时,磨粒几何尺寸的增加导致更深的磨痕深度及更高的磨损量。结论磨粒在摩擦界面存在游离和结合等2种运动形式,磨损机制为滚动挤压磨损与滑动开槽磨损的结合,且随着磨粒几何尺寸的增大,磨损机制由磨粒滚动挤压过渡为滑动开槽主导;1μm和5μm磨粒对摩擦进程的影响主要体现在剧烈磨损阶段,而10μm和20μm磨粒对整个进程都有明显影响,且大尺寸磨粒的加入会使摩擦副提前进入剧烈阶段;对比不同条件下的磨损形貌、摩擦因数及磨损量可知,1μm和5μm的磨粒对摩擦的影响较小。

关键词：机床导轨销盘试验三体磨粒磨损摩擦磨损性能磨损机制

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考虑混凝土强度随机退化的长寿命斜拉桥主梁目标可靠指标确定方法

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中国公路学报 2025年第1期38.0卷 199-212页

作者：张振浩田勇梁高明长沙理工大学土木工程学院湘西民族职业技术学院机电工程学院

针对混凝土斜拉桥长寿命设计时的材料参数取值以及PC主梁构件目标可靠指标取值问题，对混凝土强度的随机退化规律、考虑设计使用年限的材料参数取值方法、斜拉桥PC主梁构件考虑材料性能退化的目标可靠指标确定方法进行了研究。首先，基... 详细信息

针对混凝土斜拉桥长寿命设计时的材料参数取值以及PC主梁构件目标可靠指标取值问题，对混凝土强度的随机退化规律、考虑设计使用年限的材料参数取值方法、斜拉桥PC主梁构件考虑材料性能退化的目标可靠指标确定方法进行了研究。首先，基于相关实测数据，对冻融循环下混凝土抗压强度退化过程进行随机过程辨识，结果表明冻融循环下混凝土强度退化规律基本符合Gamma过程，并建立了Gamma过程辨识方法。其次，提出了一种考虑设计使用年限确定所需的材料性能值的方法。基于混凝土抗压强度退化基本服从Gamma过程的结论，获得混凝土性能退化过程在任意时间处的一维概率分布，根据其概率密度函数以α′=0.05分位值确定结构服役至设计使用年限时的混凝土强度退化量，从而确定能满足设计使用年限要求的混凝土抗压强度设计值。最后，在考虑混凝土强度退化及钢筋锈蚀、钢筋与混凝土协同工作能力退化的情况下计算斜拉桥PC主梁时变抗弯承载力；运用验算点法计算斜拉桥PC主梁的时变可靠指标，基于服役期可靠指标的退化量，建立了结构长寿命设计条件下考虑设计使用年限的斜拉桥PC主梁目标可靠指标确定方法。研究可为斜拉桥目标可靠指标合理定值提供参考。

关键词：桥梁工程斜拉桥长寿命设计性能随机退化 Gamma过程材料参数设计值目标可靠指标