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基于多频磁场耦合的平面二维位移传感器

仪器仪表学报 2024年第2期45卷 201-213页

作者：杨继森庹万章张静冯济琴卢渝重庆理工大学机械检测技术与装备教育部工程研究中心重庆400054 重庆理工大学汽车零部件先进制造技术教育部重点实验室重庆400054 重庆理工大学时栅传感及先进检测技术重点市重点实验室重庆400054 重庆理工大学电气与电子工程学院重庆400054

针对目前光刻机、超精密数控机床等高端超精密装备对于精准平面定位的要求,提出了一种基于多频磁场耦合的平面二维位移传感器。传感器组成为定尺和动尺,其中定尺由导磁基体和X、Y方向励磁线圈构成,动尺由导磁基体和X、Y方向感应线圈构... 详细信息

针对目前光刻机、超精密数控机床等高端超精密装备对于精准平面定位的要求,提出了一种基于多频磁场耦合的平面二维位移传感器。传感器组成为定尺和动尺,其中定尺由导磁基体和X、Y方向励磁线圈构成,动尺由导磁基体和X、Y方向感应线圈构成。通过对X、Y方向励磁线圈通入正余弦励磁信号,在定尺上构建出多频磁场耦合的二维均匀磁场阵列,动尺感应出带有位移信息的电信号,经过理论推导和电磁仿真验证了多频磁场直接解耦差动结构和幅值调制解算方法的可行性,并对仿真误差进行分析,并优化了传感器结构。最后采用PCB工艺制作传感器样机并开展相关实验研究,实验结果表明:传感器在150 mm×150 mm的测量范围可对二维位移进行精确测量,其中X方向测量精度为±33.08μm,Y方向测量精度为±36.95μm,优化后的传感器样机X、Y方向原始对极内位移误差峰峰值在原有基础上降低了49.1%和50.7%。

关键词：二维位移传感器平面二维位移测量多频磁场耦合

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TiAlSiN纳米复合涂层的研究进展

表面技术 2024年第18期53卷 31-54页

作者：杜建融陶冠羽曾路陈辉杨汉哲吴振宇中国机械总院集团武汉材料保护研究所有限公司武汉430030 特种表面保护材料及应用技术国家重点实验室武汉430030 武汉理工大学汽车工程学院武汉430070

随着现代加工需求的不断提高,对刀具涂层的性能要求愈发苛刻。相较于CrN、TiN、TiAlN等传统硬质涂层,TiAlSiN纳米复合涂层凭借优异的硬度、耐磨性、耐蚀性和高温抗氧化性,成为了减少工件磨损、延长使用寿命的最佳候选材料,被广泛应用于... 详细信息

随着现代加工需求的不断提高,对刀具涂层的性能要求愈发苛刻。相较于CrN、TiN、TiAlN等传统硬质涂层,TiAlSiN纳米复合涂层凭借优异的硬度、耐磨性、耐蚀性和高温抗氧化性,成为了减少工件磨损、延长使用寿命的最佳候选材料,被广泛应用于汽车、航空航天、通用机械等刀具加工领域,引起了研究者的广泛关注。为此,本文综述了TiAlSiN纳米复合涂层在微观结构、力学性能和实际应用方面的研究进展;阐述了TiAlSiN纳米复合涂层元素组成、制备工艺对其微观结构的影响规律及作用机理;重点讨论了TiAlSiN纳米复合涂层力学性能(如硬度、韧性、结合力及耐磨性)的影响规律及作用机制,包括归纳了Hall-Petch效应、固溶强化、共格外延、模量差异、晶界复合在内的5种TiAlSiN纳米复合涂层的增硬机理,对比分析了不同涂层增韧的途径与机制,探讨了TiAlSiN纳米复合涂层结合力与摩擦学性能的影响因素;最后,介绍了TiAlSiN纳米复合涂层在刀具、模具等典型应用领域的发展现状,并对TiAlSiN纳米复合涂层未来的研究趋势和发展方向进行了展望,以期为发展高效、高性能、低成本的刀具硬质涂层提供参考。

关键词： TiAlSiN纳米复合涂层力学性能硬度韧性结合力摩擦磨损

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等编码数字流量控制单元编码变换与控制方法

机械工程学报 2024年第2期60卷 287-301页

作者：王佩程雨旺李新浩姚静吴柳杰燕山大学机械工程学院秦皇岛066004 燕山大学河北省重型机械流体动力传输与控制实验室秦皇岛066004 先进制造成形技术及装备国家地方联合工程研究中心秦皇岛066004 宁波赛福汽车制动有限公司宁波315121

基于并联数字阀的数字流量控制单元(Digital flow control unit,DFCU)是数字液压系统的核心控制部件,在编码开关控制下DFCU开关组合数量随编码位数呈指数增加,面临控制计算量大、流量分辨率受限的问题。因此,提出等编码DFCU编码变换方法... 详细信息

基于并联数字阀的数字流量控制单元(Digital flow control unit,DFCU)是数字液压系统的核心控制部件,在编码开关控制下DFCU开关组合数量随编码位数呈指数增加,面临控制计算量大、流量分辨率受限的问题。因此,提出等编码DFCU编码变换方法,通过减少编码位数缩小最佳开关组合搜索空间,减少控制计算量,并设计基于代价函数的编码开关控制、脉冲宽度调制(Pulsewidthmodulation,PWM)及其组合的多种控制器,提高流量分辨率保证控制精度。基于高速开关阀静态特性测试,拟合得到其流量-占空比-压力三者之间数学模型。以7-bit高速开关阀组成的等编码DFCU作为研究对象,利用不同高速开关阀数量的组合控制,变换为4-bit裴波那契编码和3-bit二进制编码,并分析编码变换前后的脉冲数调制(Pulsenumber modulation,PNM)、脉码调制(Pulsecodemodulation,PCM)、PWM及复合控制器的流量输出特性。试验结果从控制精度、计算量、切换次数的对比表明,DFCU在编码开关控制方式下以较少的启闭次数可实现离散流量有级输出,编码构型变换后可有效减少计算量,切换次数与冲击略有增多;PWM控制可实现近似连续的流量输出,但压力脉动和切换次数远高于编码开关控制;变换后的编码开关与PWM复合控制不仅提高了流量控制精度,可以实现与PWM控制精度基本一致的流量输出,且切换次数远小于PWM控制方式并可以减少控制周期内的计算量。

关键词：数字流量控制单元脉冲数调制脉码调制脉冲宽度调制编码构型流量控制

高职院校建设高质量产业学院的路径探索——基于人才培养的实践环节

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教育视界 2024年第8期 64-69页

作者：钮丽无锡商业职业技术学院智能装备与汽车工程学院

高职院校产业学院的一项重要任务是培养产业发展所需要的高素质技术技能人才，而这又取决于人才培养实践环节这一薄弱的问题解决程度。文章针对高职院校产业学院人才培养实践环节存在的人才培养目标定位有待精准、课程实施与企业经营相... 详细信息

高职院校产业学院的一项重要任务是培养产业发展所需要的高素质技术技能人才，而这又取决于人才培养实践环节这一薄弱的问题解决程度。文章针对高职院校产业学院人才培养实践环节存在的人才培养目标定位有待精准、课程实施与企业经营相冲突、人才培养实践环节亟待强化等问题，应明确灵活选用实践教学方法、优化完善实践教学内容、不断丰富实践教学手段、科学安排实践教学时间等人才培养实践环节的改革思路，并通过创新人才培养模式、开发职业课程体系、构建实践教学体系、共建实验实训载体、打造“双师双能型”师资团队、重设人才评价标准等措施，不断提高高职院校产业学院人才培养质量。

关键词：高职院校产业学院实践教学人才培养教学方法人才评价

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公路施工便道圆曲线半径与加宽设计指标

长安大学学报（自然科学版） 2024年第3期44卷 43-53页

作者：杨永红朱冠儒王醇郑涛张宇华南理工大学土木与交通学院广东广州510640 长沙理工大学公路工程教育部重点实验室湖南长沙410114 广东省隧道工程安全与应急保障技术及装备企业重点实验室广东广州510545

为补充便道线形设计指标选择依据,提高便道建设质量和通行安全,从便道运输车辆特点出发,研究便道半径与加宽2个平曲线关键指标。首先,调研中国9条高速公路及1条省道建设工程中的便道建设情况,选用挖掘机、自卸车、半挂汽车列车和运梁车... 详细信息

为补充便道线形设计指标选择依据,提高便道建设质量和通行安全,从便道运输车辆特点出发,研究便道半径与加宽2个平曲线关键指标。首先,调研中国9条高速公路及1条省道建设工程中的便道建设情况,选用挖掘机、自卸车、半挂汽车列车和运梁车作为代表车型。然后,根据车辆结构与道路几何关系计算车辆空间通过性,得到自卸车、半挂车和运梁车3种代表车型加宽值设置要求和半径通过性限值,提出基于重型车辆重心后移的自卸车和半挂汽车列车横向稳定性验算方法。最后,对比横向摩擦因数为0.3和0.8的2种便道在不同超高条件下受横向稳定性限制的圆曲线半径值与采用公路横向力系数计算所得的半径值,并推荐出对应代表车型的平曲线关键指标以供便道设计参考。研究结果表明:自卸车与半挂汽车列车半径通过性限值为12 m,整体式运梁车为48 m,牵引式运梁车为14.5 m,具体车型要求的便道半径与加宽值差别较大;影响车辆横向稳定性主要因素为速度、重心位置和路面摩擦因数,在路面横向摩擦因数为0.3情况下,车辆较容易发生横向滑移,在路面横向摩擦因数为0.8情况下,车辆较容易发生横向倾覆;提高超高可显著降低一般最小半径值,对横向稳定性影响较小;自卸车和半挂汽车列车转向半径采用横向力系数计算所得值均符合横向稳定要求。

关键词：道路工程施工便道圆曲线半径加宽值通过性转向稳定性

铜表面织构密度对铜/碳配副载流摩擦性能的影响

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表面技术 2024年第17期53卷 41-49页

作者：周涛涛宋晨飞钱志源张燕燕任雨龙宋鹏飞侯庆华张永振河南科技大学高端轴承摩擦学技术与应用国家地方联合工程实验室河南洛阳471023 中国航天科技集团有限公司空间结构与机构技术实验室上海201108

目的碳刷是大型水轮机组、风电、新能源汽车等装备中电机转子供电的唯一通道,在长期服役过程中其碳块磨耗过度,落粉现象严重,探索织构化对铜/碳配副载流性能和摩擦磨损性能的影响,提出改善碳刷服役性能的表面技术。方法在铜环表面制备... 详细信息

目的碳刷是大型水轮机组、风电、新能源汽车等装备中电机转子供电的唯一通道,在长期服役过程中其碳块磨耗过度,落粉现象严重,探索织构化对铜/碳配副载流性能和摩擦磨损性能的影响,提出改善碳刷服役性能的表面技术。方法在铜环表面制备不同织构密度的圆形微织构,与碳块构成滑动载流摩擦副,研究织构密度对铜/碳配副载流摩擦磨损性能的影响。采用光学显微镜、白光干涉三维形貌仪、扫描电子显微镜等表征手段分析试样的磨损形貌,并通过能谱仪分析铜环表面碳元素分布及含量,揭示织构化对铜/碳配副性能的影响机制。结果当织构密度从0%增至18%时,摩擦跑合时间下降了47.2%,碳块磨损量下降了31.8%,在同等名义接触面积下接触电阻增高了28.7%。结论铜表面织构化有利于收集和储存摩擦过程中产生的碳颗粒,促进碳转移膜的形成,织构密度的增加可有效缩短摩擦跑合时间、降低碳磨损率。由于织构化破坏了铜表面的连续性,且碳转移膜的导电性弱于铜,因此织构密度的增加导致接触电阻升高。铜表面织构化对于提高碳刷磨损寿命、减少落粉量有一定效果。

关键词：碳刷表面织构载流摩擦接触电阻磨损转移膜

镁合金基体超音速等离子喷涂Al-Al_(2)O_(3)复合涂层组织与耐腐蚀性能研究

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材料导报 2024年第16期38卷 207-213页

作者：任东亭王文权张新戈杜文博朱胜吉林大学材料科学与工程学院汽车材料教育部重点实验室长春130025 中国辐射防护研究院太原030006 中国人民解放军陆军装甲兵学院装备再制造技术国防科技重点实验室北京100072

镁合金的耐腐蚀性能差,在工程应用中往往因腐蚀而发生失效,通过表面工程技术对镁合金进行表面改性或防护,是工程应用中采用的重要手段。本工作采用超音速等离子喷涂(Supersonic plasma spray,SPS)工艺在AZ61镁合金表面制备Al-Al_(2)O_(3... 详细信息

镁合金的耐腐蚀性能差,在工程应用中往往因腐蚀而发生失效,通过表面工程技术对镁合金进行表面改性或防护,是工程应用中采用的重要手段。本工作采用超音速等离子喷涂(Supersonic plasma spray,SPS)工艺在AZ61镁合金表面制备Al-Al_(2)O_(3)复合涂层,其中Al_(2)O_(3)的质量分数分别为30%、50%和70%(下文简称AA30、AA50、AA70)。研究了Al_(2)O_(3)含量对Al-Al_(2)O_(3)复合涂层微观组织、孔隙率、电化学性能以及盐雾耐腐蚀性能的影响。结果表明,涂层的表面呈现熔滴铺展堆叠形成的浪花状形貌,粉末熔化充分,涂层内部结合紧密,各涂层均由Al、α-Al_(2)O_(3)和γ-Al_(2)O_(3)三种物相组成。AA70涂层的孔隙率较AA30和AA50明显升高,达到了6.71%;电化学极化试验研究表明,各涂层比AZ61镁合金基体表现出更高的电极电位和较低的自腐蚀电流密度,AZ61镁合金基体自腐蚀电流密度为5.144 mA·m^(-2),而AA30、AA50和AA70的自腐蚀电流密度分别为2.950 mA·m^(-2)、3.084 mA·m^(-2)和2.496 mA·m^(-2),三种涂层相比母材AZ61表现出较低的电化学腐蚀速率。电化学阻抗测试结果表明,三种涂层的R ct达到了AZ61镁合金基体的两倍左右,显示出较低的阳极溶解活性。在盐雾试验中,AZ61镁合金基体产生大量的腐蚀产物和龟裂纹;涂层AA30和AA50由于腐蚀产物的积累产生了大量裂纹,在涂层与基体的界面处发生了电偶腐蚀,最终随着基体表面的腐蚀,涂层产生了剥落;涂层AA70腐蚀程度最小,表现出最佳的抗腐蚀性能。

关键词：超音速等离子喷涂 Al-Al_(2)O_(3)复合涂层镁合金孔隙率耐腐蚀性能

鞘气辅助空气动力学透镜聚焦的干法气溶胶喷印实验研究

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中国机械工程 2024年第1期35卷 152-159页

作者：舒霞云王策常雪峰钟智东唐毅泉厦门理工学院机械与汽车工程学院厦门361024 精密驱动与传动福建省高等学校重点实验室厦门361024 厦门市智能制造高端装备研究重点实验室厦门361024 集美大学海洋装备与机械工程学院厦门361021

针对气溶胶喷印技术中油墨存储条件苛刻和溶剂、表面活性剂去除等问题,提出了一种鞘气辅助空气动力学透镜聚焦的纳米粉末气溶胶喷印装置,建立了气溶胶喷印系统,探究了喷印速度、鞘气/载气体积流量比值对系统喷印效率、线条形貌的影响。... 详细信息

针对气溶胶喷印技术中油墨存储条件苛刻和溶剂、表面活性剂去除等问题,提出了一种鞘气辅助空气动力学透镜聚焦的纳米粉末气溶胶喷印装置,建立了气溶胶喷印系统,探究了喷印速度、鞘气/载气体积流量比值对系统喷印效率、线条形貌的影响。通过激光烧结实验及电化学性能测试实验,分析了激光处理对气溶胶喷印线条电阻率、微观形貌、氧化程度的影响。实验结果表明:当喷印速度为19.20 mm/min、鞘气/载气体积流量比值为2.65时,获得了最小宽度为56.52μm的喷印线条;激光处理后,喷印线条中的纳米银粉末颗粒融化团聚并形成丝状物互相黏结,显著降低喷印线条的电阻率。

关键词：干法气溶胶喷印空气动力学透镜鞘气辅助聚焦喷印线条形貌激光烧结

Pareto排序遗传算法及响应面优化在纯电车电池壳体参数设计的工程应用

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机械科学与技术 2024年第5期43卷 819-831页

作者：高媛媛刘娜刘鹏王成诺山东建筑大学机电工程学院济南250101 运输车辆检测、诊断与维修技术交通行业重点实验室济南250300

为解决三元锂电池壳厚重与应力集中的问题。本文利用拉丁超立方法对变密度拓扑优化后参数抽样,利用了Pareto排序多目标遗传算法,选择应力等作为目标函数进行迭代计算。本文利用克里格空间插值法得到各响应图谱以及初步预测的优化方案。... 详细信息

为解决三元锂电池壳厚重与应力集中的问题。本文利用拉丁超立方法对变密度拓扑优化后参数抽样,利用了Pareto排序多目标遗传算法,选择应力等作为目标函数进行迭代计算。本文利用克里格空间插值法得到各响应图谱以及初步预测的优化方案。基于上述结果利用Design-Expert建立了62组响应面数学模型,计算所得帕累托最优为70%,p-value≤0.0001,证明响应面模型的准确性,经仿真计算优化后的结构较原模型各方面性能都有所提升,具有较好的可靠性。

关键词：纯电动汽车多目标遗传算法响应面优化