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超声表面滚压工艺影响镍基690合金冲-切磨损行为的研究

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摩擦学学报（中英文） 2024年第7期44卷 985-995页

作者：尹美贵张磊尹海燕温州大学机电工程学院浙江温州325035

通过超声表面滚压技术(USRP)改善镍基690合金表面的粗糙度和硬化层,并探究该工艺对其冲-切磨损行为的影响机理.首先,采用USRP对镍基690合金表面进行强化处理,然后,基于可控能量式冲-切磨损试验装置,探究镍基690合金强化前后在不同冲-切... 详细信息

通过超声表面滚压技术(USRP)改善镍基690合金表面的粗糙度和硬化层,并探究该工艺对其冲-切磨损行为的影响机理.首先,采用USRP对镍基690合金表面进行强化处理,然后,基于可控能量式冲-切磨损试验装置,探究镍基690合金强化前后在不同冲-切变量下其磨损界面的动态响应行为与损伤机理.得出了USRP工艺可有效降低磨损界面的摩擦力和摩擦系数,降低冲切能耗,进而减少材料的磨损程度,此外,冲击或切向滑动速度的增加均会导致磨损界面所受冲击力和摩擦力的增大,并降低动能吸收率.

关键词：镍基690合金超声表面滚压冲-切磨损损伤机理

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绳索驱动下肢训练机器人系统运动稳定性分析

哈尔滨工程大学学报 2024年第6期45卷 1135-1143页

作者：王砚麟安宗文黄华马强王克义李竞航王燕卓兰州理工大学机电工程学院甘肃兰州750030 哈尔滨工程大学机电工程学院黑龙江哈尔滨150001

针对绳索驱动下肢训练机器人的稳定性问题,本文建立了绳索驱动下肢训练机器人的运动学和动力学模型,给出了绳索拉力优化解的计算表达式,并推导获得了机器人的系统刚度解析表达式。考虑不同训练对象承受运动强度的能力不同,定义了速度影... 详细信息

针对绳索驱动下肢训练机器人的稳定性问题,本文建立了绳索驱动下肢训练机器人的运动学和动力学模型,给出了绳索拉力优化解的计算表达式,并推导获得了机器人的系统刚度解析表达式。考虑不同训练对象承受运动强度的能力不同,定义了速度影响函数。综合考虑绳索拉力、系统刚度和速度影响函数等因素定义了机器人系统的运动稳定性评价指标,并通过稳定工作空间、抗干扰稳定工作空间和不同训练轨迹的实例计算明确了机器人工作空间内中上部区域的运动稳定性能更好,为运动支链中的过轮运动规划和训练任务规划提供了理论依据。

关键词：绳索驱动机器人下肢训练机器人绳索拉力优化系统刚度运动稳定性运动学动力学速度影响函数稳定工作空间

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Fe_(3)O_(4)纳米流体润滑下微织构Si_(3)N_(4)陶瓷摩擦学性能研究

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摩擦学学报（中英文） 2024年第6期44卷 763-774页

作者：李志浩郭旭红张克栋王呈栋刘同舜苏州大学机电工程学院江苏苏州215131

将纳米流体与微织构相结合是改善Si_(3)N_(4)陶瓷摩擦学性能的1种有效方法,选择合理的纳米流体参数能够显著改善摩擦副间的摩擦状态.利用激光加工技术在Si_(3)N_(4)陶瓷试样表面诱导出锥形微织构形貌,并采用“两步法”制备出不同参数的F... 详细信息

将纳米流体与微织构相结合是改善Si_(3)N_(4)陶瓷摩擦学性能的1种有效方法,选择合理的纳米流体参数能够显著改善摩擦副间的摩擦状态.利用激光加工技术在Si_(3)N_(4)陶瓷试样表面诱导出锥形微织构形貌,并采用“两步法”制备出不同参数的Fe_(3)O_(4)纳米流体.借助MMW-1D型摩擦磨损试验机,探究不同参数纳米流体在自激电场作用下对微织构试样摩擦磨损性能的影响.通过对平均摩擦系数、对偶球磨损量、试样磨损形貌及下试样磨痕X射线光电子能谱(X-ray photoelectron spectroscopy,XPS)等数据进行分析,发现微织构试样与表面活性剂为月桂亚氨基二丙酸钠(sodium lauriminodipropionate,SLI)、体积分数为0.5%的纳米流体结合后具有最小的平均摩擦系数和对偶球的磨损量,且Si3N4陶瓷试样的磨损情况明显改善.结合摩擦磨损试验的相关结果,揭示纳米流体对微织构试样的减摩及润滑机理.

关键词：纳米流体微织构摩擦学性能磨损形貌减摩机理

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激光清洗对铝合金表面后续涂胶效果的影响规律研究

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表面技术 2024年第13期53卷 198-206页

作者：丁尧臣王明娣罗贵峰章轩汤雨晴苏州大学机电工程学院江苏苏州215000

目的研究激光清洗的工艺参数调整对表面后续涂胶效果的影响规律。方法采用100 W脉冲激光器对5754铝合金板进行表面清洗,研究并分析激光频率、扫描速度对铝合金表面性能的影响。采用达因液检测试样表面能,并测量接触角、表面粗糙度及胶... 详细信息

目的研究激光清洗的工艺参数调整对表面后续涂胶效果的影响规律。方法采用100 W脉冲激光器对5754铝合金板进行表面清洗,研究并分析激光频率、扫描速度对铝合金表面性能的影响。采用达因液检测试样表面能,并测量接触角、表面粗糙度及胶黏剂附着力。结果在选定100 W功率的情况下,当激光清洗频率在50~200 kHz时,满足达因液检测要求,铝合金板呈亲水性,粗糙度明显增大,胶黏剂附着力大于原基材。当激光频率在300~1000 kHz时,不满足达因液要求,表面接近疏水性,粗糙度变化不明显。扫描速度对铝合金板后续涂胶效果影响不大,试验结果均能满足达因液要求,且亲水角变化不明显,粗糙度均明显增大,胶黏剂附着力均大于原基材。结论在功率一定的情况下,激光频率是影响铝合金后续涂胶效果的主要因素,其原因主要是改变了表面粗糙度,增大其润湿性。激光扫描速度的变化可以增大铝合金表面能,使其表面具有亲水效果,对于铝合金后续涂胶效果的变化影响较小。

关键词：激光清洗铝合金达因液接触角粗糙度

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随动压电磁耦合能量采集器的组合共振分析

振动与冲击 2024年第3期43卷 209-217,226页

作者：石慧荣左存胜高全福兰州交通大学机电工程学院兰州730070

压电磁耦合能量采集器能够实现较宽频带振动能量转化,但输出功率受激励方向影响较大,为使能量采集器实时获取较大机械能,设计了一种利用摆锤惯性力实时调整压电悬臂梁和磁铁相对位置的新型能量采集装置,通过对其运动特性分析,利用能量... 详细信息

压电磁耦合能量采集器能够实现较宽频带振动能量转化,但输出功率受激励方向影响较大,为使能量采集器实时获取较大机械能,设计了一种利用摆锤惯性力实时调整压电悬臂梁和磁铁相对位置的新型能量采集装置,通过对其运动特性分析,利用能量法建立了系统的动力学模型,并应用多尺度法和数值计算方法对系统进行求解,分析了外加激励作用下系统的组合共振特性,讨论了外加激励幅值、磁铁间距、摆臂长度、悬臂梁长度和宽度对有效采集频带宽度和输出电压的影响规律。结果表明:摆臂能够使系统在较大加速度激励下获取较高的机械振动幅值,并有效拓展能量采集频带;同时改变磁铁间距、摆臂长度和悬臂梁结构参数可有效提升能量采集性能。

关键词：压电磁耦合能量采集器多尺度法

基于拓扑优化的3D打印聚乳酸材料的轻量化结构设计

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高分子材料科学与工程 2024年第7期40卷 76-84页

作者：李倩顾佳晨唐海原乔海玉王传洋苏州大学机电工程学院江苏苏州215000

轻量化结构设计可以在保持性能的同时降低产品质量,对汽车高铁、航空航天等行业实现节能减排具有重要意义。聚乳酸具有可降解、易打印、良好的力学性能等优点,在3D打印领域得到广泛应用。本文中以可降解材料聚乳酸为研究对象,以拓扑优... 详细信息

轻量化结构设计可以在保持性能的同时降低产品质量,对汽车高铁、航空航天等行业实现节能减排具有重要意义。聚乳酸具有可降解、易打印、良好的力学性能等优点,在3D打印领域得到广泛应用。本文中以可降解材料聚乳酸为研究对象,以拓扑优化作为轻量化结构设计的方法,采用熔融沉积3D打印技术,探究拓扑优化过程中参数(体积分数和惩罚因子)对工件在弯曲载荷下总变形的影响。对不同填充率下拓扑优化前后的工件质量进行对比,并探究了拓扑优化后不同熔融沉积3D打印速度下工件的弯曲性能。结果表明,当体积分数取40%、惩罚因子取3时,拓扑优化后模型最大变形量满足优化目标;3D打印的拓扑优化工件可以实现50%的减重且保持较高的弯曲力,但弯曲模量和变形量略有下降;降低打印速度对拓扑优化后工件的力学性能影响不大。

关键词：轻量化结构设计拓扑优化 3D打印聚乳酸

融合语义分割和三维点云分析的果园障碍物实时重构方法

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农业工程学报 2024年第16期40卷 180-187页

作者：林桂潮徐垚曾文勇王明龙殷瑞涵丁力行朱立学仲恺农业工程学院机电工程学院广州510225

针对果园障碍物识别和重构存在实时性差的问题,该研究以番石榴果园为例,提出了融合语义分割和三维点云分析的果园障碍物实时重构方法。首先,以DeepLabV3+为基础,使用MobileNetV3-large作为骨干网络以实时提取特征图,结合上下文Transfor... 详细信息

针对果园障碍物识别和重构存在实时性差的问题,该研究以番石榴果园为例,提出了融合语义分割和三维点云分析的果园障碍物实时重构方法。首先,以DeepLabV3+为基础,使用MobileNetV3-large作为骨干网络以实时提取特征图,结合上下文Transformer注意力丰富特征图细节和语义信息,进一步提出基于Sobel算子的边缘辅助损失函数以提升障碍物分割精度;在此基础上,运用体素化法将枝干三维点云重构为大量立方体,构建基于欧式聚类的果实三维重构方法,设计一种融合逆投影变换和交并比的重构评价指标。试验结果表明:该方法对障碍物语义分割的平均交并比为77.2%,比Xception-DeepLabV3+提高7.0个百分点;平均帧速为78.8帧/s;该方法对枝干和果实的重构交并比分别为56.6%和65.7%,平均重构时间分别为0.84 s和0.34 s。该研究实时性和精度较高,满足水果采摘机器人实时避障作业需求。

关键词：果园三维点云障碍物语义分割 DeepLabV3+ 体素化

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油莎豆联合收获机合页筛片式升运装置设计与试验

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农业机械学报 2024年第5期55卷 148-157页

作者：何晓宁张方焱尚书旗王东伟董彤彤张子轩青岛农业大学机电工程学院青岛266109

针对油莎豆机械化收获过程中升运振动装置除杂效果不明显,导致油莎豆与土壤杂质等分离不彻底,漏土率较低,伤果率较高的问题,以及在升运输送过程中存在土壤堵塞、回带等问题,结合油莎豆果-土-秧团聚体特性,设计了一种合页筛片式升运装置... 详细信息

针对油莎豆机械化收获过程中升运振动装置除杂效果不明显,导致油莎豆与土壤杂质等分离不彻底,漏土率较低,伤果率较高的问题,以及在升运输送过程中存在土壤堵塞、回带等问题,结合油莎豆果-土-秧团聚体特性,设计了一种合页筛片式升运装置,通过筛片折弯部分增大筛孔面积,对团聚体提供与链筛运动方向相同的推力,使合页式升运装置提高漏土效率且有效避免了回带现象。对其倾角和固定位置进行了分析和设计,运用EDEM进行仿真试验,以油莎豆链筛线速度、链筛板折弯高度、链筛振动频率为试验因素,以油莎豆团聚体漏土率和伤果率为试验指标,通过三因素三水平正交仿真试验,最终得到输送筛片最佳结构参数组合为:链筛线速度1.151 m/s、折弯高度27.779 mm、振频9.561 Hz,此时升运装置漏土率为96.524%、伤果率为2.439%。田间验证试验结果表明:当链筛线速度为1.2 m/s、折弯高度为28 mm、振频为9.5 Hz时,合页式升运装置平均漏土率为96.05%,平均伤果率为2.38%,与仿真试验所测结果基本一致,满足油莎豆升运链筛工作要求。

关键词：油莎豆收获机升运装置合页式筛片

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碎纸机收纳桶塑件的注塑模具设计

工程塑料应用 2024年第9期52卷 104-111页

作者：姜炳春李振豪赵利平广东科技学院机电工程学院广东东莞523083 东莞市机电工程学校广东东莞523846

根据碎纸机收纳桶产品的外形特征与成型要求,设计了一副包括定模隧道滑块油缸抽芯机构、推板带斜顶抽芯机构、斜顶内带司筒和弹针顶出结构的复杂注塑模具。其中,推板带斜顶抽芯机构用于脱出塑件内观面上的两个倒扣,斜顶内带司筒和弹针... 详细信息

根据碎纸机收纳桶产品的外形特征与成型要求,设计了一副包括定模隧道滑块油缸抽芯机构、推板带斜顶抽芯机构、斜顶内带司筒和弹针顶出结构的复杂注塑模具。其中,推板带斜顶抽芯机构用于脱出塑件内观面上的两个倒扣,斜顶内带司筒和弹针顶出结构成功解决塑件内部的4个柱子倒扣的脱模问题,设置的定模隧道滑块油缸抽芯机构用于脱出塑件外观面上的倒扣。推板带动斜顶抽芯的同时完成塑件的顶出,在模具结构上省去了顶针板结构。模具在制作调试过程中,各项顶出抽芯机构无干涉,针对塑件成型时易出现的问题,通过进一步的模具结构优化设计加以解决。在模具投入使用后,已生产塑件产品达3万件,塑件尺寸精度及外观质量要求符合预期。

关键词：碎纸机抽芯机构推板机构油缸斜顶内司筒顶出结构弹针结构