超声振动辅助微细铣削加工尺寸精度实验

实验研究了利用进给方向超声振动辅助微细铣削对零件加工尺寸精度的影响。以2A12为实验工件材料,利用一个超声振子带动工件沿进给方向振动进行铣槽实验,加工后对槽宽进行了精确测量。通过单因素实验分析了施加超声振动前后加工槽宽的变化,结果表明超声振动有助于减小加工尺寸偏差,而大的振幅更有利于提高加工尺寸精度;基于日本田口方法,通过全因子实验考察了主轴转速、每齿进给量、振幅对加工尺寸偏差的影响并进行了加工参数优化。     

超声振动时效的机理及实验研究

随着小型精密零件的广泛应用,消除小型零件的残余应力成为一个重要研究课题。本文提出了采用超声振动对小型零件时效处理。讨论了超声振动时效技术消除残余应力的机理。提出在时效过程中激振应力与工件残余应力之和大于材料疲劳极限时,即可对残余应力有消除作用。建立了圆截面杆件的残余应力计算模型。试验研究了激振应力和激振时间对消除构件残余应力效果的影响。结果表明,最佳激振时间为10min~15min,工件内残余应力消除率随着振幅的增大而增加。     

超声波振动辅助磁力研磨加工研究

根据研磨加工的材料去除模型,分析得到增加研磨压力是提高磁力研磨加工效率的可行手段。通过在单纯磁力研磨工艺中引入超声波振动,增加了研磨粒子的瞬时研磨压力。经实验证明,在超声振动辅助磁力研磨加工中,研磨粒子在水平切削和垂直冲击挤压运动的综合作用下,对工件材料的去除率高且表面质量均匀;加工效率较单纯磁力研磨工艺提高了约50%;工件表面粗糙度Ra可降至0.06 μm左右;电子显微镜观察发现其加工后工件表面形貌较单纯磁力研磨细密均匀;采用X射线干涉仪检测得知,经超声振动辅助磁力研磨加工后的工件材料（SUS304）表层的应力状态已由原始的残余拉应力+320 MPa变为压应力-40 MPa,有效提高了工件的疲劳强度。     

7075铝合金超声振动铣削仿真研究

为了探究超声振动铣削7075铝合金过程中振幅、频率以及主轴转速对切削力和切削温度的影响规律,利用Advant Edge软件进行仿真分析,通过田口法和单因素控制法对铣削过程进行了探究。结果表明:增大振幅和频率,降低主轴转速有利于减小切削力;随着振幅的增加,切削力先减小后增大,切削温度逐渐增大;随着频率的增加,切削力逐渐减小,切削温度逐渐升高;随着主轴转速的增加,切削力先增大后减小再增大,切削温度呈上升趋势。     

感应电能传输超声振动刀柄集成系统

利用传统电磁感应理论研究了无接触感应电能传输系统和应用在超声振动加工系统中的设计方法。针对压电陶瓷型换能器,进行了补偿设计。对集成于刀柄中换能器的节面支撑形式进行了研究,给出了不同形式的节面支撑模型。在不同支撑形式下,分析了离心力对旋转精度的影响以及节面支撑位移振动对刀柄的作用。在此基础上,设计出利用无接触感应电能传输的超声振动刀柄集成系统。通过电能传输和动态特性试验,证明了基于理论分析的设计方法和结果。     

精密模具超声电解复合抛光试验研究

论述了超声电解复合抛光工作原理及工艺规律 ,并通过对几种模具钢材料进行抛光试验 ,分析了各加工工艺参数对表面粗糙度的影响关系。试验表明 ,超声电解复合抛光是一种有效的镜面加工方法。工艺的关键是如何使超声作用与电解作用相匹配 ,以得到最佳去膜效果。     

基于有限元的二维超声椭圆振动台优化与分析

针对二维超声椭圆振动台振动轨迹误差较大的问题,结合数学理论,分析产生误差的主要原因。通过在SolidWorks中建立了振动台的几何模型,并利用有限元软件仿真了振动台的模态。以振动台的伸缩模态频率和弯曲模态频率为基础,采用区间消去法优化了二维振动台的尺寸参数,使得两种振动模态频率相近。并对所优化的模型进行谐响应分析,拟合了振动台表面的运动轨迹。最终通过优化得到振动台的设计尺寸,将振动台的两种模态频率差值控制在0.5Hz,由此减少了振动椭圆轨迹的误差。     

面向风力机叶片的平板超声微振动除冰

为了利用超声波产生的微振动研究叶片除冰,采用仿真和试验的手段对平板超声除冰进行研究.基于ANSYS仿真分析了铝板结冰体1阶振型固有频率随冰层厚度的变化规律.谐响应分析了在不同冰层厚度条件下冰层黏着面最大剪应力随激励频率的变化情况,分析了激励电压对冰层黏着面剪应力和除冰面积的影响规律.在此基础上,设计并搭建了超声振动除冰试验系统,测量了在超声振动作用下的冰层黏着力.仿真结果表明,当冰层黏着面剪应力呈均匀且正负交替分布规律时,除冰面积比最大,适用于超声波振动除冰.试验结果表明,超声振动可以显著减小冰层黏着力,最小黏着力仅为无超声振动条件下的23.7%.研究可为超声微振动技术在风力机除冰领域的应用提供理论与试验基础.     

三自由度超声振动钻削并联机床设计

设计了三自由度微小孔超声振动钻削并联机床,该机床由超声振动钻削主轴、三维纯平移并联机构及相应的控制设备组成.其中超声振动钻削主轴可以在钻头高速旋转的同时产生超声轴向振动.三维纯平移并联机构由3条支链及固定平台、动平台组成,其竖直方向的平移作为钻头工作的进给,水平方向相互正交的两个平移作为钻削时孔的定位,工件一次装夹就能进行多孔钻削.     

振动式林果采收机的机械化试验研究

为深入掌握振动式林果采收机的工作机理,最大限度发挥采收机的作业效率,根据我国林果采收特点及采收机工作机理,给出采收激振的理论模型,建立了林果采收机激振装置的三维物理模型,并针对其智能监控系统展开实地试验。试验结果表明:当激振频率控制在19~20Hz时,林果的平均采净率可达到88%以上,林果树枝损伤率可控制在60%~62%之间,可确定振动式采收机的最佳作业效率发挥范围;且振动式林果采收机的理论模型与实地试验误差控制在6%范围内,验证了此机械化试验的可行性,为高效利用振动式林果采收机提供了参考。     

混合动力轴系机电耦合振动的理论研究

以混合动力系统为研究对象,分析研究了混合动力系统电动机的主要特性参数;在合理简化的基础上,建立了包括曲轴柔性体部件模型、活塞连杆组和电动机转子在内的刚性体部件模型以及构件间约束和作用力模型,并将它们综合建立了系统轴系的多体动力学分析模型;然后分别对电动机发电和助推两种不同模式下系统轴系动力学特性进行了全面的分析,揭示了机械和电磁两方面相互耦合作用对混合动力系统轴系振动的影响规律,并与发动机模式下系统振动特性进行了对比,得出一些有益的结论。     

功率分流混合动力传动系统扭转振动分析与刚度匹配

研究了行星齿轮功率分流混合动力传动系统的扭转振动特性分析方法,通过扭转减振器的刚度匹配实现系统共振转速的优化.针对混合动力系统可能出现的多种工作状态,建立传动系统的参数化振动模型.研究了动力传动系统转速比及减振器刚度对系统共振转速的影响.计算结果表明,只有在特定转速比区间发动机才会引起传动系统较高的共振转速,通过降低减振器扭转刚度可以降低系统共振转速,使其偏移发动机常用转速范围.     

大型模具曲面微小研抛机器人动力学仿真

提出了一种可以在大型模具曲面上进行研抛的微小机器人结构,机器人采用轮式移动方式,可以在行走中作业。针对其同时具有非完整约束和完整约束的特点,建立机器人运动坐标系,附加约束方程作为系统输入,利用Lagrange方法建立了微小研抛机器人多体系统动力学模型。通过动力学仿真分析,得到了比较稳定的机器人动力学特性曲线。     

自动纠偏控制装置设计研究

纠偏控制系统是纸张回卷机的核心部件,决定回卷后的纸卷边缘整齐程度及回卷机性能。介绍自动纠偏系统的工作原理及结构组成,使用超声波纠偏传感器,设计制造一种具有自动纠偏装置的纸张回卷机。纠偏性能测试结果表明：采用类似恒张力控制回卷机时,不要设定过大的张力。     

超级杂交稻压电振动式匀种装置设计与试验

针对目前振动式水稻育秧盘低播量精量排种器存在匀种均匀性差、难以提供单列稳定种子流的问题,设计了一种压电振动式匀种装置。通过对压电振子振动原理、振动板动力学和水稻种子转向等分析,确定了各部件的结构参数。进行振动板结构参数优化设计,以储种盒深度、转向槽角度以及振动方向角为试验因素,结合Box-Behnken试验方案进行优化,试验结果表明转向槽角度、储种盒深度、振动方向角和转向槽角度交互作用对试验结果影响显著,当储种盒深度为8mm、转向槽角度为49°、振动方向角为29°时,种子均匀性变异系数为17.91%。通过台架试验测定振动板加速度,确定输入电压与振幅之间的关系。最优结构参数下振动板匀种试验结果表明,匀种均匀性变异系数、播种合格率和漏播率分别为18.20%、94.65%和0.67%。不同匀种速度下播种性能试验结果表明,当工作电压为130~180V时,其播种合格率均不小于94.17%,漏播率均不大于0.83%。不同水稻品种适应性试验结果表明,在工作电压130、150、170V下,其播种合格率均不小于94.17%,漏播率均不大于1.0%,满足超级杂交水稻精量化育秧播种要求。     

异形旋转体磁性复合流体抛光试验研究

针对异形曲面抛光效率和抛光精度要求的不断提高,提出采用自主研发的卧式磁性复合流体(Magnetic compound fluid,MCF)抛光轮对异形旋转体工件进行抛光试验。以H26 黄铜材料为样件,展开抛光试验,并对抛光前后样件的表面形貌、表面粗糙度及表面材料去除率进行研究。实验结果表明,该抛光工艺能够高效率地实现样件表面材料的去除,并可获得较好的表面质量。     

硅颗粒对Al-Si合金显微组织的影响

通过在不同温度下向亚共晶AlSi合金熔体中加入固体Al20%Si(质量分数)合金,研究了初生硅颗粒对Al7%Si合金显微组织产生的影响。结果表明:随着处理温度的降低,显微组织从树枝状α相加含针状硅的共晶相,转变成球形α相加含短针状硅的共晶相,最后变成硅颗粒加粗化的球形α相和更少的共晶相。当选择合适的Al20%Si合金组织和处理温度时,采用该工艺可有效地制备半固态成形用坯料。结合初生硅颗粒在亚共晶AlSi合金熔体中的变化过程,对Al7%Si显微组织的演化机理进行了分析。     

抛扬式膜际覆土马铃薯播种联合作业机设计与试验

针对传统马铃薯联合播种机播深合格率较低、膜际覆土质量差等问题,结合西北旱作区马铃薯机械化覆膜播种特点及甘肃省河西走廊马铃薯机械种植要求,设计了一种具有仿形播种能力的集旋耕、施肥、起垄、播种、覆膜和膜际覆土的马铃薯播种联合作业机。为降低地轮行走过程中对播种深度的影响,利用连杆原理分析确定了开沟器安装于仿形架的位置;为借助EDEM软件优化链勺结构参数,进行了二因素三水平的仿真试验,当链勺最大直径为77 mm,深度为25.5 mm时,取种性能较优;为提高抛扬式膜际覆土装置的覆土质量,通过土壤相对运动计算确定了覆土量;为提高抛扬叶轮的碎土性能,通过计算得叶轮半径为230 mm,起土铲后端高度为70 mm,叶轮回转角速度为4 rad/s。马铃薯联合播种机田间试验结果表明,当作业速度为0.69 m/s时,抛扬覆土式马铃薯联合播种机的合格指数为88.6%,漏种指数为5.3%,重播指数为6.1%,种植深度合格率为90.4%,种薯间距合格指数为89.4%,试验指标符合农业行业标准要求。膜际覆土倾角为65.3°,满足甘肃省河西走廊马铃薯种植覆膜要求。     

基于区块链和边缘计算的水稻原产地溯源方法研究

地理位置与环境因素的不同导致水稻品质存在差异,优质原产地的稻米质优味美,对消费者更有吸引力,因此研究水稻原产地溯源,建立水稻原产地可信溯源系统具有重要意义。传统物联网区块链溯源系统将溯源数据上传至中心化的服务器,再由服务器上传至区块链;这无法很好地利用边缘节点中的资源,还使其易受数据伪造或数据丢失等安全风险的影响。设计了一套基于区块链和边缘计算的水稻原产地溯源模型,依托嵌入式设备的边缘计算能力,对传感器数据实时数据融合并在嵌入式设备上部署区块链。此外,设计边缘计算场景下区块链网络的存储扩展方法和边缘计算工作流程。最后,经过测试分析,查询公开溯源数据的平均时间为45.84 ms,查询隐私溯源数据的平均时间为50.92 ms,边缘节点加密上链的平均时间为1.27 s,边缘多链存储容量消耗为传统单链的18%,能够满足水稻原产地溯源实际的应用需求。