标题：液压凿岩机的钻孔纠偏控制系统分析及仿真研究

作者：熊中刚;刘忠;杨能;王罡;龚东昌;张明勋;洛桑达娃;陈顺;

摘要：在液压凿岩机凿岩掘进过程中，钻孔深度及岩石负载等因素的变化会导致钻孔偏斜。针对此问题，提出一种液压凿岩机的钻孔纠偏控制系统，并详细分析该控制系统纠偏的工作原理，建立其控制系统的数学模型，揭示凿岩机推进系统的推进力与凿岩所需的轴压力之间的关系。在此基础上，构建液压凿岩机的钻孔纠偏控制系统仿真模型；对水平钻凿和垂直钻凿不同的岩石硬度工况进行仿真研究，得到液压凿岩机推进系统的轴推压力变化曲线。结果表明：在凿岩机钻凿过程中，钻凿岩石硬度的不同导致凿岩机推进油缸的回油压力产生较大变化，分析得出凿岩机推进系统的推进力与实际钻进过程所需的推进力不匹配是钻孔偏斜的主要原因，验证了液压凿岩纠偏控制系统的可行性和可靠性；为液压凿岩装备钻凿防偏斜技术提供了理论与技术支持。

关键词：液压凿岩机;钻孔;纠偏控制;推进力;效率

作者单位：桂林电子科技大学机电工程学院;桂林航天工业学院机电工程学院;国网西藏电力有限公司;四川电力设计咨询有限责任公司;

引文格式：熊中刚，刘忠，杨能，等. 液压凿岩机的钻孔纠偏控制系统分析及仿真研究［J］. 机电工程技术，2023，52（10）：1-5.

 

标题：复杂山区微型钢管桩钻机的研制与应用

作者：刘忠;蔡锦云;王罡;郭艳军;熊中刚;

摘要：针对川藏铁路供电工程中复杂山区输电线路挖孔基础埋深较大、大部分依赖人工挖孔基础，施工作业人员工作安全隐患大且效率低下的问题，研制一种微型钢管桩钻机。基于川藏铁路供电工程山区的地理特性，对钻机运用模块化结构设计的理念，采用机液复合驱动系统和轻量化自行式底盘的设计方案，具有运输便捷、移动灵活、能耗低和钻进工作效率高等优点。分别在平原地区和高原山区对钻机展开试钻，以验证钻机的性能，测试获取发动机的外特性数据。试验结果表明：钻机的各项性能指标符合预期，成孔效率高，满足微型钢管桩基桩设计的要求；确定钻机的工作范围为2 700～3 200 r/min时，柴油机的输出特性和燃油经济性较好。钻机的成功研制，解决了复杂山区挖孔基础困难的问题，有效推进了山区输电线路机械化施工。

关键词：微型钢管桩;钻机;模块化设计;机械复合驱动

作者单位：桂林航天工业学院机电工程学院;桂林电子科技大学机电工程学院;国网西藏电力有限公司;四川电力设计咨询有限责任公司;

引文格式：刘忠，蔡锦云，王罡，等. 复杂山区微型钢管桩钻机的研制与应用［J］. 机电工程技术，2023，52（10）：6-10.

 

标题：溶洞（Ⅰ类）防卡钎液压系统设计与仿真研究

作者：周俊;刘忠;熊中刚;王罡;龚东昌;张明勋;高站伟;郭艳军;

摘要：针对凿岩机执行钻凿工作时的第Ⅰ类“卡钎”溶洞卡钎工况时钎杆突然凿入溶洞使钎杆卡死的问题，提出一种防卡钎阀和防溶洞（Ⅰ类）卡钎液压控制系统。基于溶洞（I类）卡钎工况产生时凿岩机系统的变化情况，设计卡钎液压控制系统，详细描述该系统及防卡钎阀的工作机理；设计了防卡钎换向阀，控制两个液控口给凿岩机输送液压能，以实现凿岩机轻冲击和重冲击两种状态的施工需求，可快速有效预防卡钎事故、稳定可靠，并对该系统进行了详细地仿真分析。结果表明：系统回转液压马达的流量受系统节流阀孔通径的影响较大，受回转压力的影响较小；根据轻冲击时冲击能应尽量减小且重冲击时的冲击能应尽量取大值的原则，选择轻冲击控制节流阀和重冲击控制节流阀的通流孔径分别为2.3、7.5 mm时，系统有良好的凿岩效果，验证了防卡阀在预防防溶洞（第Ⅰ类）卡钎有较好的效果。该设计方案和所设计的液压控制系统为液压凿岩装备防溶洞卡钎技术提供参考。

关键词：溶洞(Ⅰ类)卡钎;防卡阀;液压控制系统;液压凿岩机

作者单位：桂林电子科技大学机电工程学院;桂林航天工业学院机电工程学院;国网西藏电力有限公司;四川电力设计咨询有限责任公司;

引文格式：周俊，刘忠，熊中刚，等. 溶洞 （Ⅰ类） 防卡钎液压系统设计与仿真研究［J］. 机电工程技术，2023，52（10）：11-14.

 

标题：深水采油树生产回路运维可用性分析

作者：庞楠;熊中刚;刘忠;王为庆;徐嘉宏;

摘要：深水采油树生产回路作为水下油气开采的生产通道，将水下油井中的油气汇集到水下管线中，最后运送到海洋平台，其可用性会严重影响整套水下油气生产系统的工作效率，但目前很少有文献或报道对采油树生产回路的运维可靠性和可用性进行相关描述。针对深水采油树生产回路的运维可靠性评估问题，开展复杂环境下系统退化时变性的维修干预影响研究，提出基于随机Petri网的运维可靠性分析方法，解决深水采油树生产回路可靠性分析过程中多种失效模式同时发生的爆炸性问题；研究深水采油树生产回路的复杂失效模式，揭示不同故障对系统可靠性和可用性的影响规律；通过OREDA失效数据库验证所建立模型评估结果的准确性。结果表明：所提出的方法可以有效评估深水采油树生产系统运维可靠性和可用性，并验证当失效率为10~(-6)、10~(-5)和10~(-4)时，系统平均维修时间分别为1.84、7.57、131.07 h，满足OREDA失效率维修数据。

关键词：深水采油树;生产回路;失效模式;Petri网;维修性

作者单位：桂林航天工业学院机电工程学院;

引文格式：庞楠，熊中刚，刘忠，等. 深水采油树生产回路运维可用性分析［J］. 机电工程技术，2023，52（10）：15-19.

 

标题：基于MBD的直流减速电机控制器设计

作者：鲁鹏;付强;杨艳;胡旭;谷明信;罗天洪;

摘要：为解决现有教学实验装置开放性差，编程过于复杂以及信号检测难等问题，设计一种基于Arduino与Simulink的直流减速电机控制器。该控制器融合了系统模型的工程设计（MBD）理念，涉及单片机、系统建模、微型电机、自动控制等技术。硬件系统以Arduino单片机平台为控制核心，配有编码器、驱动器、输入/输出等接口；软件系统以Simulink作为实验装置软件开发平台，具备算法设计、仿真、执行、数据实时观测等功能，采用限幅式增量PID控制算法在负载变化的情况下对直流电机进行速度控制，并分析理论控制量与实际PWM控制的区别与联系，实验效果可达到设计要求。整个软硬件系统具有开放性好、实现快捷、安全可靠、成本低等特点，可以完成电机控制等多种算法验证，能够满足新工科人才教学培养与科研需求。

关键词：转速控制;实验装置;限幅增量式PID;Arduino控制器

作者单位：重庆文理学院智能制造工程学院;

引文格式：鲁鹏，付强，杨艳，等. 基于MBD的直流减速电机控制器设计［J］. 机电工程技术，2023，52（10）：20-24.

 

标题：准干式切削微量润滑装置研究进展

作者：汪喜;袁尧辉;李伟秋;王成勇;颜炳姜;

摘要：准干式微量润滑切削技术是我国绿色制造-可持续发展战略的重要内容，而微量润滑装置是该技术的核心。针对外部雾化型和内部雾化型微量润滑技术，系统分析了两种技术对应的外置式微量润滑装置和内置式微量润滑装置技术原理和应用特点，分析了不同类型微量润滑装置配套的油泵、喷嘴以及专用内冷主轴和内冷刀柄等关键部件研究进展和应用形式，并结合微量润滑技术在实际应用中存在的冷却润滑性不足问题，进一步介绍了静电微量润滑、油水复合微量润滑以及纳米流体微量润滑等复合增效型微量润滑技术原理和装置特点，总结分析了系列微量润滑装置应用特点并展望了微量润滑装置发展方向，为微量润滑装置的进一步升级优化和工程应用提供参考。

关键词：准干式切削;微量润滑;微量润滑装置;复合增效

作者单位：科益展智能装备有限公司;广东工业大学机电工程学院;汇专科技集团股份有限公司;

引文格式：汪喜，袁尧辉，李伟秋，等. 准干式切削微量润滑装置研究进展［J］. 机电工程技术，2023，52（10）：25-33.

 

标题：磁流变减振器基本结构设计研究综述

作者：张广;张晋宁;

摘要：磁流变减振器具有响应快、环境稳健特性、力容量大、功耗低、电子输入和机械输出接口简单等优良的动态特性，因此在半主动振动控制方面具有出色的能力。磁流变减振器以其独特的优点，在振动控制的各个领域得到了广泛的应用。不同的领域由于各自的要求不同，结构有很大的差异，从而产生了大量的磁流变减振器。了解产品的类型、技术特点、综合性能、发展趋势及其对结构的依赖性，非常有利于创新开发和市场选择。介绍了磁流变液减振器的工作原理及几个基本结构设计问题。根据磁流变液缸和磁流变液控制阀的布置形式，对典型的磁流变减振器进行了讨论总结。

关键词：磁流变液;减振器;基本结构;结构设计

作者单位：浙江工业大学台州研究院;浙江工业大学机械工程学院;

引文格式：张广，张晋宁. 磁流变减振器基本结构设计研究综述［J］.机电工程技术，2023，52（10）：34-40.

 

标题：压电振动能量俘获的研究进展

作者：马腾飞;接勐;齐振翔;

摘要：研究了压电陶瓷材料的相关参数以及不同压电单元结构的差异性。在分析压电效应原理的基础上对比说明了对环境中振动能量的收集方法。阐述了悬臂梁式、钹式、多层堆叠式压电换能结构的适用场景，并提出了机械结构的改进方向；详细总结了控制电路的搭建及改进，包括对整流、稳压电路工作原理的分析，得出在不同能量收集电路适用场景的搭建方式；对于能量收集电路转化的电能储存介质进行了深入研究，说明了超级电容应用于压电振动能量俘获的合理性，并且对基于压电能量收集的应用进行了分类，详细探讨了压电能量收集方法。根据实验结果提出了一种新型压电振动能量换能器，即踩踏式压电俘能器。

关键词：压电效应;能量收集;压电陶瓷;超级电容;踩踏式压电俘能器

作者单位：吉林化工学院信息与控制工程学院;吉林化工学院机电工程学院;

引文格式：马腾飞，接勐，齐振翔. 压电振动能量俘获的研究进展［J］. 机电工程技术，2023，52（10）：41-45.

 

标题：航空航天材料在手表行业的发展现状与趋势展望

作者：梁梦媛;靳磊;

摘要：航天产品要面对各种极端环境，涉及材料种类繁多且性能指标要求高，这促进了各类材料的研究、开发与改善。随着航空航天研究环境的变化和范围的扩大，其相关材料也在不断增加与发展，同时带动了各行各业民用材料的创新应用和进步。着重介绍了几种典型的航空航天材料的发展和应用情况，包括钢类材料、铜合金、钛合金等金属材料和碳纤维、玻璃、塑料、陶瓷等非金属材料，探讨了这几种材料在手表行业的创新与应用并提出建议，同时对未来航空航天材料在手表行业的民用化和推广化方向进行了展望，为行业内的应用拓宽思路。

关键词：材料;航空航天;手表;应用

作者单位：飞亚达精密科技股份有限公司;

引文格式：梁梦媛，靳磊. 航空航天材料在手表行业的发展现状与趋势展望［J］. 机电工程技术，2023，52（10）：46-50.

 

标题：基于C++的海洋平台动力定位二维特性研究

作者：张大朋;石景东;姜淏予;白勇;

摘要：为了获得施加在海洋平台上的最终和合力与合力矩，并希望知道每个推进器提供的各个分力的大小以及各个全回转式推进器的空间方位角，对海洋平台的动力定位性能进行了单独的研究。基于VC++6.0设计了一种动力定位二维模拟评估软件，并结合海洋石油981的具体推力分布策略和8个全回转推进器的分布情况对该海洋平台在位运行情况下进行了南海海域不同流向和浪向下的动力定位特性仿真与评估。通过仿真发现，风浪流的变化对于动力定位过程的影响是不同的。

关键词：动力定位;二维模拟评估软件;海洋平台;C++

作者单位：广东海洋大学船舶与海运学院;广东海洋大学电子与信息工程学院;浙江大学建工学院;

引文格式：张大朋，石景东，姜淏予，等. 基于C++的海洋平台动力定位二维特性研究［J］. 机电工程技术，2023，52（10）：51-67.

 

标题：电动汽车电池包底部球击影响因素分析

作者：闫鹏飞;马天翼;高妍;王金伟;陈立铎;赵光磊;

摘要：为分析电池系统底部球击工况下的安全状态，对某款电池包进行底部球击试验，并分析其壳体变形情况和受力情况。采用一种刚性球头对电池包底部进行球击的方法来模拟电池包受到道路障碍物冲击的过程，并通过仿真进行准静态底部球击分析。对比静态球击状态下电池包试验结果和仿真分析结果，可见仿真模型较好地模拟了电池包底部的受力情况，仿真结果和试验结果高度一致，充分说明了该方法和仿真模型的有效性。分别采用位移加载和速度加载方式进行底部球击仿真分析，对比两种仿真模型电池包在底部球击过程中的差异。结果表明：两种仿真模型参考单元处应力峰值仅相差0.7%，表明加载方式对底部球击点位处应力影响较小；两种加载方式下的峰值力相差近400 N，表明其致损过程是有区别的，且均表现为恒定速度加载情况下损伤更严重。分析了电池包在底部球击下的安全性能，并且揭示了仿真分析中不同加载方式对测试结果的影响，通过有限元分析的方式为电池包底部球击测试提供了数据支撑。

关键词：电池包;底部球击;有限元分析;准静态球击

作者单位：中国汽车技术研究中心有限公司;中汽研新能源汽车检验中心(天津)有限公司;中汽研(天津)汽车工程研究院有限公司;

引文格式：闫鹏飞，马天翼，高妍，等. 电动汽车电池包底部球击影响因素分析［J］. 机电工程技术，2023，52（10）：68-71.

 

标题：基于群体智能算法的通勤车辆路径优化问题

作者：刘婷;王孙康宏;陈壮耿;魏丽军;

摘要：为解决员工通勤难的问题，面向大型企业为员工提供统一接送通勤服务，研究多目的地和多车型的车辆路径问题，并建立相应的数学模型，提出群体智能算法对其进行求解。基于现实生活中通勤服务车辆实际约束，采用混合整数规划方法，以最小化运营成本为目标构建多目的地和多车型的车辆路径问题的数学模型。提出一种基于S-N链的解表示方法以及对应的解码过程和评价准则，并采用群体智能算法中的蜘蛛猴优化算法对问题进行求解。为验证蜘蛛猴优化算法的有效性，将其与粒子群优化算法进行比较。结果表明，在相同求解时间下，蜘蛛猴优化算法求解此问题的性能更优。对17组随机算例进行测试，验证所提数学模型和蜘蛛猴优化算法能够有效解决多目的地和多车型的车辆路径问题。

关键词：多目的地多车型车辆路径规划;取送货问题;群体智能算法;蜘蛛猴优化算法

作者单位：广东工业大学机电工程学院;

引文格式：刘婷，王孙康宏，陈壮耿，等. 基于群体智能算法的通勤车辆路径优化问题［J］. 机电工程技术，2023，52（10）：72-78.

 

标题：车载储氢气瓶气密性试验参数优化研究

作者：张耕;郭晋;谭粤;李蔚;林浩俊;夏莉;胡昆;周池楼;

摘要：车载储氢气瓶作为氢气的重要载体，必须根据相关标准和技术规范进行型式试验，其中，气密性试验是检验车载储氢气瓶泄漏情况的重要环节。虽然国内外颁布的相关标准对气密性试验关键试验参数提出了不同程度的要求，但现行标准对部分试验参数并未提出定量的要求，且缺乏理论依据和数据支撑。因此，基于数值仿真模型，分析气瓶气密性试验过程的流场分布特性，结合气密性试验表征参量，研究关键试验参数对气瓶气密性试验结果的影响并获得试验参数优化值。结果表明：随着增压速率的增大，气瓶的压降时间整体呈现出逐渐增加的趋势，且当增压速率大于3 MPa/min时增加幅度尤为明显；随着保压时间的增加，气瓶的压差百分比和压降时间呈现先增加，并在保压时间大于90 s时不再发生变化；充装温度越低，气瓶气密性试验结果越准确；当试验介质氮气和氦气的比例相近时，气瓶的压降时间和压差百分比最小。

关键词：车载储氢气瓶;气密性试验;数值仿真;数学模型;参数优化

作者单位：华南理工大学机械与汽车工程学院;广东省特种设备检测研究院;浙江大学工程师学院;

引文格式：张耕，郭晋，谭粤，等. 车载储氢气瓶气密性试验参数优化研究［J］. 机电工程技术，2023，52（10）：79-83.

 

标题：极限工况下动力电池箱体结构设计和性能分析

作者：黄建祥;林歆悠;李明林;高永华;黄裕;廖国才;

摘要：动力电池是电动车辆的核心部件，电池箱体在确保动力电池的安全使用方面有着重要作用，特别是在恶劣工况条件下。以某型电池箱体为例，根据规范技术要求对其箱体布置和结构进行设计，运用三维CAD建立箱体数模，采用有限元方法对箱体在极限工况下的静态强度、刚度和模态特性进行分析。极限工况主要考虑：急转弯工况、急加速工况和急刹车工况。强度分析结果显示：该型箱体在极限工况下最大工作应力为64.67 MPa，远小于材料的屈服强度，最大变形量发生在箱体上盖，为0.076 9 mm，具有充足的刚度储备；模态分析结果显示：箱体的最小固有频率是57.30 Hz，避开了综合激励频率，在车辆行驶过程中不会产生共振。最后对该箱体结构的设计提出改进建议：该箱体存在优化空间，适于进一步开展轻量化设计；箱体上盖适宜增加加强筋进行强化，提高其刚度及抗振能力；箱体设计亟待进一步规范。

关键词：电池箱体;CAD;有限元方法;模态分析

作者单位：龙岩市海德馨汽车有限公司;福州大学机械工程及自动化学院;福建特种设备检验研究院龙岩分院;

引文格式：黄建祥，林歆悠，李明林，等. 极限工况下动力电池箱体结构设计和性能分析［J］. 机电工程技术，2023，52（10）：84-88.

 

标题：基于车速影响的比利时路强化系数研究

作者：刘东俭;朱淮烽;施磊;朱遥;

摘要：为研究汽车试验场中的比利时路对汽车耐久性试验的强化效果，研究比利时路强化系数与车速之间的关系。以某中型SUV为试验车辆，通过安装车辆六分力等设备采集车辆的道路载荷谱。通过功率谱分析、分布特性检验等方法介绍了载荷谱的分析处理过程。计算得出了车辆在标准用户道路行驶及比利时路行驶的相对伪损伤，得到了车速与比利时路强化系数的关系曲线。研究结果表明，频段在30 Hz以下的载荷对整车的损伤贡献最大。同时比利时路的整体强化效果较为明显，强化系数范围约为43.3～379.6，且其强化系数与车速相关，随着车速由30 km/h增加至60 km/h的过程中，强化系数先增大后减小，且在车速为50 km/h时达到峰值。道路强化系数的制定可指导企业进行疲劳耐久试验规范的编制工作，缩短规范开发周期。

关键词：疲劳耐久;载荷谱;分布特性检验;比利时路;强化系数

作者单位：中汽研汽车试验场股份有限公司;

引文格式：刘东俭，朱淮烽，施磊，等. 基于车速影响的比利时路强化系数研究［J］. 机电工程技术，2023，52（10）：89-94.

 

标题：一种检测用万能精密工作台的设计

作者：郑立京;谢泽兵;阮毅;麦丽菊;

摘要：为解决当前发动机缸盖、轴轮、涡轮传动副、涡轮叶片、磁悬浮风机叶轮、口罩机辊模等由五轴联动加工中心一次性加工出来的形位尺寸精度高，且外形结构复杂的零部件或产品五轴全向精密检测问题，从工作原理、结构组成、实例应用验证分析等方面入手，研发一种新型检测用万能精密工作台。该万能精密工作台具有结构新颖、紧凑，操作简单方便，经济实用，维护方便等特点，可实现一次装夹，进行各种角度、各种方向、各个维度的检测，可广泛应用于三坐标测量仪、影像测量仪等各种设备及场合，可在三坐标测量仪等不增加附加件的条件下，进行五轴全向精密检测，使影像测量仪具备三坐标精密检测能力，极大地扩展了检测仪器设备的检验能力和检验精度。该万能精密工作台也可应用于其他各类几何测量，有利于扩展企业现有仪器设备的功能，提高检测能力，促进仪器设备更加高效、高质、充分利用，节约成本，提高效率。

关键词：精密工作台;万能工作台;检测工作台

作者单位：广东省机械研究所有限公司;

引文格式：郑立京，谢泽兵，阮毅，等. 一种检测用万能精密工作台的设计［J］. 机电工程技术，2023，52（10）：95-98.

 

标题：面向快速扫查装置的小直径管道缺陷检测软件系统开发

作者：胡广泽;黄刘伟;洪晓斌;

摘要：小直径管道阵列结构焊接位置易产生泄漏缺陷，且管道阵列排布方式复杂。针对能够实现小直径管道阵列结构逐管快速扫查装置控制的自动化检测软件系统尚未开发，制约其缺陷检测精度这一问题，设计了一种非接触式快速扫查检测软件系统。该软件系统整合了小直径管道检测过程中的能量激励模块、信号接收模块、数据存储模块以及数据处理模块。软件人机交互UI界面中具有串口通信、硬件控制和结果展示等单元，操作者只需进行简单的按键操作即可实现密集小直径弯管阵列快速检测，并实时显示管道的检测时域信号与各管道健康状态。软件系统验证实验结果表明，该系统对各弯管检测准确率可达87.0%，所设计软件系统能够推动检测自动化的发展，并对激光超声导波技术及深度学习技术的工业化应用起到促进作用。

关键词：小直径管道;无损检测;导波;自动化控制;深度学习

作者单位：大连理工大学控制科学与工程学院;华南理工大学机械与汽车工程学院;

引文格式：胡广泽，黄刘伟，洪晓斌.面向快速扫查装置的小直径管道缺陷检测软件系统开发［J］.机电工程技术，2023，52（10）：99-102.

 

标题：现场工况条件下含点蚀缺陷套管抗外挤强度分析

作者：李万钟;樊金龙;霍蓬勃;陈泽雄;孙家琛;

摘要：套管一旦发生点蚀，其表面可能出现孔洞，甚至穿孔现象，这严重削弱了套管的剩余强度，对井场的生产和安全构成了重大威胁。为了评估点蚀后套管的抗外挤强度，提出了一种模拟现场工况对套管抗外挤强度进行分析的方法。首先模拟现场工况下压力和温度条件，严格配比井下腐蚀液体作为介质对套管全尺寸试样和挂片样件进行腐蚀；然后对腐蚀后套管进行抗外挤试验，测量出其被挤毁时的失效压力；接着观察腐蚀后挂片的表面点蚀规律，并计算和测出其平均腐蚀速率、最大点蚀深度和点蚀密度，为有限元分析提供数据支撑；最后使用ABAQUS对不同条件下套管的抗外挤强度进行分析。结果表明：在一定温度和压力范围内，温度和压力越高，套管失效压力越高；平均腐蚀速率、最大点蚀深度和点蚀密度随温度和压力升高而增大，其中平均腐蚀速率增长率为112.5%，增长最为显著；套管的抗外挤强度随腐蚀时间增长而降低；点蚀密度会影响套管的应力分布情况和承载能力。

关键词：套管;点蚀;抗外挤强度;有限元分析

作者单位：西安石油大学机械工程学院;

引文格式：李万钟，樊金龙，霍蓬勃，等.现场工况条件下含点蚀缺陷套管抗外挤强度分析［J］.机电工程技术，2023，52（10）：103-107.

 

标题：激光诱导空泡冲击强化动力学特性

作者：陈铁牛;邓宇;曾文平;李松;丁首斌;陈海涛;

摘要：为研究激光诱导空泡冲击强化的动力学特性，将激光聚焦于微孔上方和孔内形成空泡，通过不同激光焦点位置、不同激光能量和不同激光频率进行空泡实验，利用高速摄影仪拍摄，观测微孔入口和出口处空泡的脉动特征，对比分析激光空泡的尺寸、速度、压力等变化曲线。研究发现，孔口上方和孔内的激光空泡能将孔内液体迅速推出孔尾，在孔口下方形成环形空泡，激光焦点距离微孔越近、激光能量越大，孔口下方的环形空泡越大，产生的速度和水锤压力也越大。

关键词：激光空泡;冲击强化;冲击波;微加工

作者单位：广东职业技术学院;广东工业大学;

引文格式：陈铁牛，邓宇，曾文平，等. 激光诱导空泡冲击强化动力学特性［J］. 机电工程技术，2023，52（10）：108-114.

 

标题：考虑人车分离的机场客梯车调度问题研究

作者：罗孟斐;陈庆新;毛宁;吴植英;余龙水;

摘要：为了减少机场客梯车运营成本，依据机场客梯车实际运行情况，考虑以人车分离的模式建立调度模型，分析车辆调度与人力需求对运营成本的影响。具体通过构建两阶段模型的方式来实现人车分离:第一阶段以最小化车辆固定成本、行驶成本，构建车辆调度模型;第二阶段以最小化驾驶员固定成本、转移成本和驾驶员任务均衡为目标函数，构建驾驶员调度模型。在此基础上引入实例对模型进行求解，并对优化结果包括人车数量的配置，以及调度路径的走向情况等进行分析，研究结果显示：对比传统人车固定模式，人车分离模式下人力需求平均减少36.6%、运营成本平均减少26.4%，取得了良好的优化效果。该研究可进一步完善和拓展机场客梯车调度问题的理论和方法，为机场客梯车调度问题提供新的思路；同时也可为机场地勤服务提供决策支持。

关键词：机场客梯车;车辆调度;人车分离;路径优化

作者单位：广东工业大学广东省计算机集成制造重点实验室;广东机场白云信息科技有限公司;

引文格式：罗孟斐，陈庆新，毛宁，等. 考虑人车分离的机场客梯车调度问题研究［J］. 机电工程技术，2023，52（10）：115-119.

 

标题：基于ARM架构的多通道振动信号采集与故障诊断系统设计

作者：潘晓铭;彭自良;李韦廷;张箭英;陈贤;陈益丰;

摘要：针对传统采集模块动态范围小、采样精度低、采样通道少等问题，设计了一套基于ARM架构的多通道振动信号采集与故障诊断系统。该系统硬件部分由STM32核心控制单元、压电式加速度传感器、信号调理模块和A/D转换模块组成，软件部分采用Visual Studio进行上位机设计。传感器采集振动信号数据，经A/D转换后传输至STM32微控制器，STM32通过网口模块将数据发送至PC。将振动信号通过传感器采集上来，对振动信号小波去噪然后进行时域和频域分析，分析获取传感器信号特征，根据振动信号振幅的有效值以及振动信号的频谱来实现故障诊断。并与普通得数据采集卡做了误差对比，实验结果表明：本文设计的系统可以达到97 dB的大动态范围信号采样，精度更好，有良好的实际应用价值。

关键词：数据采集;数据存储;STM32H753;AD7606;故障诊断

作者单位：温州大学机电工程学院;温州大学激光加工机器人国家国际科技合作基地;浙江新德宝机械有限公司;温州大学平阳智能制造研究院;

引文格式：潘晓铭，彭自良，李韦廷，等.基于ARM架构的多通道振动信号采集与故障诊断系统设计［J］.机电工程技术，2023，52（10）：120-123.

 

标题：面向用户体验的康复轮椅分析及设计

作者：徐晓莉;林银洪;孙仁熠;李雯芳;聂敏仪;

摘要：为了提高康复医疗设备设计的可行性和易用性，基于用户体验理论和方法，以下肢行为障碍人群的康复训练轮椅设备为对象开展分析设计。对现有轮椅设备的文献以及专利展开分析，统计其产品布局及高频词汇，结果表明功能和结构是轮椅设备设计的重点，据此确定研究方向。然后开展用户分析，收集用户体验需求，将功能设定为轮椅+助行器+担架，并以多功能和轻量化为核心设计机会开发了两个设计方案。通过建立用户样本，收集用户评价，结合形态、功能、结构、体积、重量、舒适度和操作等评价意见，以轻量化设计方案为基础进行优化，得到最终的完善方案。该方案能够切实提升用户体验感，深受用户喜爱，检验了用户体验理论和方法的有效性。

关键词：产品设计;轮椅;用户体验;康复医疗;评价

作者单位：广东技术师范大学;

引文格式：徐晓莉，林银洪，孙仁熠，等. 面向用户体验的康复轮椅分析及设计［J］.机电工程技术，2023，52（10）：124-128.

 

标题：一种改进的密度过滤拓扑优化方法

作者：周健松;李海艳;

摘要：目前拓扑优化的密度过滤是基于单元距离的卷积算法解决有限元的棋盘格问题，但其产生大量灰色模糊区域（非0-1解），不利于后续实际工程应用，往往需要后处理才能得到清晰的结果特征。为提高拓扑优化效率，同时减少灰色区域的影响，提出一种各向异性的密度过滤算法。基于图像存在不连续特征的概念，拓扑优化结果得到的边界也应该保留一定的不连续性，因此各向异性的密度过滤将有限元之间密度差值和距离作为权重系数，有效减少边界的单元生成灰色区域的可能性，减少拓扑优化的后处理工作。利用各种常见的拓扑优化模型进行验证。结果表明：所提方法可有效解决拓扑优化常见的棋盘格、网格依赖性以及灰色模糊区域的情况；与传统的密度过滤方法相比，所提方法仅用15%的时间即可得到目标柔度降低10%的拓扑优化结果。

关键词：拓扑优化;各向异性;密度过滤

作者单位：广东工业大学机电工程学院;

引文格式：周健松，李海艳. 一种改进的密度过滤拓扑优化方法［J］. 机电工程技术，2023，52（10）：129-131.

 

标题：增程式电动车的燃油效能分析

作者：林昌;陈邦柱;晋伦伟;廖文霞;

摘要：能源危机爆发后，石油能源的短缺问题日趋严重，因此必须考虑可用来代替石油且更为清洁的其他新能源。针对这一现象，研发一种与所处环境相适应的无污染、低能耗的汽车已经是一种必须落实的举措，但该类汽车同时也存在着动力不足的问题。混合动力汽车是现有技术可达到零排放标准的保险举措。介绍了蚁群算法的神经网络直接力矩的概念；通过与模糊控制法相结合，在蚁群算法的基础上进行仿真。结果表明：基于蚁群的神经网络优化技术具有良好的静态和动态控制永续同步力矩，满足控制系统的快速响应要求；通过对比仿真数据，验证了增程式汽车比普通汽车具有更好的燃油效能。

关键词：增程式电动车;混合动力;仿真软件

作者单位：莆田学院机电与信息工程学院;莆田学院土木工程学院;

引文格式：林昌，陈邦柱，晋伦伟，等. 增程式电动车的燃油效能分析［J］. 机电工程技术，2023，52（10）：132-136.

 

标题：某高温超导磁体夹紧装配工艺方案分析及优化

作者：苏智博;蔡富刚;海永富;陶希家;丛雯;薛文博;

摘要：高温超导电动悬浮是磁悬浮轨道交通的重要发展方向之一，高温超导磁体作为整个高温超导电动悬浮系统中的关键部件需要工作在30～40 K，其内部相关导冷组件的装配质量决定了超导磁体的导冷能力，更决定了超导磁体的整体性能。以某高温超导磁体为例，介绍超导磁体的导冷结构和导冷路径，总结并分析超导磁体相关导冷组件在进行夹紧装配方案中的工艺细节。利用有限元仿真验证导冷组件分别处于夹紧状态和未夹紧状态时，对超导磁体导冷能力的影响；针对夹紧装配方案中的难点提出一种新型装配辅助液压夹紧装置来替代生产中使用的简易工具，该装置可显著提高超导磁体的生产效率和装配质量。

关键词：高温超导;装配工艺;超低温;磁悬浮;超导磁体

作者单位：长春中车轨道车辆有限公司;

引文格式：苏智博，蔡富刚，海永富，等. 某高温超导磁体夹紧装配工艺方案分析及优化［J］. 机电工程技术，2023，52（10）：137-140.

 

标题：基于机器视觉的多机械臂菠萝采摘机器人设计与试验

作者：林桂潮;吴志铭;严茂森;梁仁杰;吴遥禺;严富威;吴天骏;邓广坤;姚佳炎;张有柳;

摘要：针对菠萝智能机械化采摘需求，研究一种基于机器视觉的多机械臂菠萝采摘机器人。根据菠萝茎秆较脆的特点，设计一种由V形悬臂、切刀及挡板组成的推剪式末端执行器，实现菠萝果实与茎秆的分离；设计由多个两自由度机械臂组成的机器人，每个机械臂可带动末端执行器在菠萝垄体的高度、长度和宽度方向上移动；为实施智能采摘，应用深度神经网络YOLOv5检测菠萝果实，通过三维点云分析获得菠萝采摘点位置。结果表明：菠萝果实检测精度为97%，检测召回率为95.75%；在实验室环境下菠萝采摘成功率为90%，平均成功采摘时间为5.4 s，验证了该机器人结构的合理性。

关键词：菠萝采摘机器人;多机械臂作业;末端执行器;检测与定位

作者单位：仲恺农业工程学院机电工程学院;

引文格式：林桂潮，吴志铭，严茂森，等.基于机器视觉的多机械臂菠萝采摘机器人设计与试验［J］.机电工程技术，2023，52（10）：141-144.

 

标题：考虑静动力学性能的钢质壁面作业机器人小臂结构拓扑优化

作者：梁康养;严谨;庞翠娟;

摘要：钢质壁面作业机器人主要在垂直或倾斜的高空环境下进行清洁、探伤、焊接、除锈等作业，具有较高的轻量化和稳定性要求。机器人机械手小臂是连接大臂和执行末端的重要部件，具有外形尺寸大、板材厚度小和质量占比高的特点，整体受力大且长期处于振动状态，对结构的强度、刚度和振动等结构特性有较高要求。为对钢质壁面作业机器人机械手的小臂结构进行减重及提升结构特性，基于变密度法的优化算法，利用ANSYS Workbench有限元软件实现小臂结构的拓扑优化，进行轻量化设计。分析不同优化方案，得到同时考虑结构静、动力学性能的双目标能有效优化小臂结构。小臂结构优化设计后的质量下降了6.84%，等效应力降低了40.70%，总变形缩小14.43%,1阶固定频率增幅1.73%，达到轻量化降重效果，结构特性同时得以明显改善。研究结果有助于避免结构设计的盲目性，为下一步机器人整体结构的设计与优化提供思路，可为同类产品结构设计提供参考。

关键词：钢质壁面作业机器人;小臂;拓扑优化

作者单位：广东海洋大学海洋工程与能源学院;广东海洋大学船舶与海运学院;

引文格式：梁康养，严谨，庞翠娟.考虑静动力学性能的钢质壁面作业机器人小臂结构拓扑优化［J］.机电工程技术，2023，52（10）：145-148.

 

标题：基于优化YOLO算法的多约束条件下视觉伺服系统目标的精准定位

作者：李石朋;方赟;

摘要：在实际工业环境中完成系统的基本硬件部署后，对在复杂的多约束条件下具有目标特征的图像进行有效识别是视觉伺服系统面临的关键问题。因此，结合视觉伺服系统在复杂环境中目标检测的特点，利用基于YOLO训练方法的目标检测和特征提取一体化网络结构，提出一种将上一帧目标位置与卡尔曼滤波得到目标在当前帧的预测位置做关键点匹配，从而判断预测位置是否存在目标的方法。该方法能够有效提高图像目标特征的检测效率，目的在于克服现有技术在检测速度和成功率上的不足，设计服务于机器人视觉伺服系统总体任务目标的检测框架。对所提方法进行了验证，实验表明：在模拟常规干扰项约束下，利用所提方法目标图像检出成功率可以提升5%以上。

关键词：工业环境;多约束条件;目标识别;YOLO;视觉伺服

作者单位：中国国际海运集装箱(集团)股份有限公司;浙江大学机械工程学院;

引文格式：李石朋，方赟. 基于优化YOLO算法的多约束条件下视觉伺服系统目标的精准定位［J］.机电工程技术，2023，52（10）：149-154.

 

标题：基于STM32的燃气智能应急处理装置设计

作者：曾富强;李宁;石庆烛;钟鑫洋;刘国权;

摘要：随着科技的不断进步和信息行业的蓬勃发展，燃气检测方法日益多样化。然而，目前多数物联网燃气泄漏检测装置尚未具备数据上传备份、远程报警以及实时监控等关键功能。鉴于当前燃气检测装置存在功能单一、无法联网以及报警范围有限的问题，设计一款基于STM32的燃气安全智能应急处理装置。该装置以STM32F405芯片为核心，采用ESP8266模块作为数据传输装置，搭载MQ5气体传感器用于检测燃气管道泄漏的可燃气体，并通过SHT30温湿度传感器监测燃气管道周围的温湿度情况，实时数据信息则通过LCD屏呈现。该装置能实现可燃气体泄漏的检测，能实时将数据上传云端，可通过现场、手机、电脑云端实时查看。

关键词：STM32;燃气泄漏;数据上传;MQ5传感器;燃气安全

作者单位：东华理工大学机械与电子工程学院;

引文格式：曾富强，李宁，石庆烛，等. 基于STM32的燃气智能应急处理装置设计［J］. 机电工程技术，2023，52（10）：155-157.

 

标题：真空手套箱过渡室自动化设计

作者：施展;谭晓东;类延磊;

摘要：生物自动化实验中，存在传统手套箱孔板易侧翻、过渡室舱门需要人工判断气体成分是否稳定，及过渡室内物品无法平稳移动等问题。针对以上问题，设计新型手套箱系统，针对手套箱过渡室进行重新设计并增加辅助机械臂。为适应现代实验室对采样的需求，在所设计的手套箱系统的过渡室内引入直线电机传输系统，以电缸驱动舱门开闭；设计定位夹具对试剂板进行放置与运输，并采用倒置机械手进行内部物品的抓取与摆放；对整体系统的控制硬件以及工艺流程进行设计，通过多种传感器实现过渡时的高度自动化；从控制层面对系统进行分析，运用D-H法对机械臂进行运动学分析并通过MATLAB对机械臂空间可达性进行分析。结果表明：所设计的系统具有可行性，能够避免误操作，实现高度自动化，适用于大部分生物实验室。

关键词：手套箱;过渡室;孔板定位夹具;四自由度机械臂;运动学

作者单位：大连交通大学机械工程学院;中车大连机车研究所有限公司;

引文格式：施展，谭晓东，类延磊. 真空手套箱过渡室自动化设计［J］.机电工程技术，2023，52（10）：158-161.

 

标题：基于STM32单片机的四足仿生蜘蛛机器人控制系统设计

作者：邓江涛;熊中刚;贺晓莹;李先顺;裴春春;覃启豪;周柳颖;文琴;

摘要：以四足机器人为研究对象，针对四足机器人在复杂环境下稳定性较差、越障能力有限的问题，设计了一款新型的仿生蜘蛛。该控制系统设计主要包括硬件设计和软件设计，以STM32单片机为控制核心,通过PCA9685舵机控制板控制整体12个舵机。蜘蛛携带的MPU6050陀螺仪模块将蜘蛛整体的运行姿态实时反馈给中央控制器，由此调整每条腿的角度，实现整体平衡的控制。同时位于蜘蛛前方的HC-SR04超声波模块实时监控前方障碍物的距离，进行避障处理。利用Protues仿真环境分析其各项功能的可行性，并进一步完成实物的设计制作与测试。仿真与实物测试结果表明：该系统能够较好地完成预期功能，实现在非结构地形上的平衡控制、躲避障碍物、运载物资等功能，为提升四足机器人的稳定性提供了较好的解决方案。

关键词：四足仿生蜘蛛机器人;STM32;蓝牙;避障;PCA9685;陀螺仪

作者单位：桂林航天工业学院机电工程学院;

引文格式：邓江涛，熊中刚，贺晓莹，等.基于STM32单片机的四足仿生蜘蛛机器人控制系统设计［J］.机电工程技术，2023，52（10）：162-165.

 

标题：基于工业互联网的设备电能监控系统

作者：浦汉军;王宇华;江开放;白晖峰;郑利斌;

摘要：针对制造业智能制造升级改造过程中，设备电能监控管理的需求，提出一种基于工业互联网理念的设备电能监控系统的架构体系，研究系统的网络架构以及平台架构，进行电能监测，系统功能、系统界面的设计与开发。该系统采用智能电表监测设备的电能参数，通过数据采集平台把电表的Modbus协议转换成MQTT协议，并上传到云平台。在某工厂实际场景下，进行系统的安装部署及应用，实现设备电能参数的实时采集、监控与统计分析，实现该工厂的设备、产线、车间用电的精确计量，提高了设备用电统计分析效率，有效地支撑了工厂电能管理、用电优化，提高机器生产效率。该系统具有建设成本低、容易实现、运行可靠、利于复制推广的优点，可以基于工业互联网平台积累数据，进一步挖掘分析，构建能耗优化模型，实现工厂电能的智能管理。

关键词：电能监控;工业互联网;电能管理;能源管理;云平台;工业互联网平台

作者单位：华润股份有限公司;华润水泥控股有限公司;北京智芯微电子科技有限公司;

引文格式：浦汉军，王宇华，江开放，等. 基于工业互联网的设备电能监控系统［J］.机电工程技术，2023，52（10）：166-169.

 

标题：基于RFID技术的智能输送线系统设计

作者：谢东江;刘奭奭;李劼科;

摘要：为实现对产品生产全过程管理以及产品质量追溯管理，以U盘生产线为研究对象，基于RFID技术设计智能输送线系统。该系统分为6个工位模块，每个模块中集成了RFID读写器、限位开关、变频器等硬件。RFID读写器对安装在治具上的RFID标签读取和写入信息数据，PLC再对这些数据进行分析处理。利用MODBUS-TCP协议，解决RFID读写器和PLC的通信问题，在PLC中采用SCL语言进行编程，对RFID读写器的数据进行处理。通过该数据统计产品的生产数量并区分良品和不良品。结果表明：该系统可以统计U盘的生产总数量和监控U盘的生产质量，可以实时监控每个工位的产品完成数量和每个工位的生产进度；数据存储后，系统对产品质量的追溯提供了支撑。

关键词：RFID;通信;过程管理;MODBUS-TCP

作者单位：惠州工程职业学院机电工程系;

引文格式：谢东江，刘奭奭，李劼科. 基于RFID技术的智能输送线系统设计［J］.机电工程技术，2023，52（10）：170-173.

 

标题：产品自动检测及入库控制装置的研制与试验

作者：李东军;李浩;袁振文;王鹏;

摘要：教学载体是在职业教育教学、实训、培训中用到的承载知识和技能的教学设备，教学载体的开发和应用，在职业教育领域，一直存在设备系统封闭、功能单一、价格昂贵等弊端。针对这些问题，从课题的来源和方案设计入手，完善开放性和实用性，着重从硬件的搭配选型和安装调整，以及软件的编程设计和联机调试两个方面，解决复合功能和拓展性。通过突出核心知识点和技能点：设备通信网络的建立；步进电机及驱动器的接线与测试；HMI画面组态及数据对象地址预分配；PLC程序架构设计及子程序编制；手动/自动联机调试与试验优化等，融入更多的技能操作要点，为研制更开放、复合、高性价比的教学载体装置，提供了可落地、可DIY、可拓展的参考，通过实践应用和反馈拓展，也验证了该装置的功能性和优化性。

关键词：教学载体;教学设备;自动检测;研制试验;职业教育;职业培训

作者单位：首钢技师学院机电工程学院;

引文格式：李东军，李浩，袁振文，等. 产品自动检测及入库控制装置的研制与试验［J］.机电工程技术，2023，52（10）：174-180.

 

标题：车载激光雷达镜头模组自动耦合焊接技术

作者：陈晖;

摘要：车载激光雷达作为自动驾驶系统中不可或缺的高精度传感器，其市场规模将在短时间内保持高速增长。目前，车载激光雷达镜头模组的耦合固定多采用半自动耦合及UVH双固化工艺，很难达到车规级产品的标准。为此，提出将中继镜系统和激光焊接技术应用于车载激光雷达镜头模组生产制造工艺，并搭建车载激光雷达镜头模组自动耦合焊接测试平台。借助成像监测系统实时监控Sensor的成像效果，并将调整量反馈到伺服控制系统完成自动耦合；采用激光焊接工艺完成自动焊接，实现自动耦合焊接过程的数字化监控。针对测试平台生产的车载激光雷达镜头模组样品，进行光学性能、结构强度和环境可靠性能的测试和分析。结果表明：自动耦合焊接技术更适用于车载激光雷达产品。

关键词：车载激光雷达;镜头模组;自动耦合;自动焊接

作者单位：福建海创光电技术股份有限公司;

引文格式：陈晖. 车载激光雷达镜头模组自动耦合焊接技术［J］.机电工程技术，2023，52（10）：181-183.

 

标题：基于混合策略的指针式仪表刻度识别方法

作者：徐红武;赵海月;樊玉平;李雅芹;

摘要：基于深度学习的指针式仪表读数识别需要针对每个项目专门进行模型训练，不具有普遍适应性，工程实施成本高。为此，采用一种混合策略来降低基于深度学习的指针式仪表刻度识别的实施和部署成本。该策略仅在对指针式仪表表盘进行定位检测时采用基于深度学习的目标检测算法，而在进行指针读数识别时则采用尺度不变特征转换算法；与标准指针仪表图形模板库中的指针仪表进行匹配并正视校准，利用霍夫变换算法识别出指针直线并计算出其倾角，根据预配置刻度信息识别出指针仪表的读数。结果表明：该方法的识别精度可以达到93%，每张图片的推理时间可以节省251.3 ms，使用预训练模型能适应不同的项目需求，具有普遍通用性，降低了大规模工程实施的模型训练和部署成本。

关键词：指针仪表;卷积神经网络;通道注意力;SIFT;霍夫变换

作者单位：国电南京自动化股份有限公司;

引文格式：徐红武，赵海月，樊玉平，等. 基于混合策略的指针式仪表刻度识别方法［J］. 机电工程技术，2023，52（10）：184-188.

 

标题：基于机械手运作的机床行程开关自动装配设备设计与实现

作者：蒋修华;王有亮;胡真清;贺国建;陈诗赠;

摘要：行程开关是机床的限位保护装置，针对目前行程开关生产中自动化水平不高的问题，开发设计了自动装配设备。根据生产线上的工作要求和实际情况运用SolidWorks进行三维结构设计，在装置的工作运行空间内计算出自动装配设备的运动参数和结构参数。根据生产线的工作要求选择设备的驱动形式和执行机构，设计出该装置的气缸尺寸并校核关键部件的强度；根据自动装配设备的工作需求，采用模块化结构方案，将自动装配设备分成多个模块，对每个模块进行设计，再把设计的模块拼装起来；根据工作需求设计计算，然后选取合适的气缸；根据生产线的实际情况和该工位自动装配设备的空间布置，设计自动装配设备的驱动机构，最终合理地安装在固定基座上，使整个机构布局合理。结果表明：该设备完成调试后，完成一个产品的装配周期为4 s，系统运行可靠性好，装配精度较高，为同行业的相关装配生产线提供了借鉴。

关键词：自动化;装配;结构设计;运动分析

作者单位：乔锋智能装备股份有限公司;

引文格式：蒋修华，王有亮，胡真清，等.基于机械手运作的机床行程开关自动装配设备设计与实现［J］.机电工程技术，2023，52（10）：189-191.

 

标题：基于机器视觉的工业机器人抓取系统的研究

作者：李杨;郭浩泽;

摘要：针对工业机器人快速自主识别和抓取目标工件的需求，将机器视觉应用到工业机器人抓取系统设计中。首先，针对系统进行了选型，基于FANUC工业机器人和VM软件开发平台搭建了机器人抓取系统，确定了基于单目视觉的机器人抓取系统的整体方案。其次，建立了视觉获取图像与目标工件快速定位抓取之间的关系，实现了目标工件的提取、形状识别与定位。最后，为了证明该抓取系统的可行性及准确性，进行了静态抓取实验，并取得了较好的实验效果。实验表明，该基于单目视觉搭建的工业机器人抓取系统能在自动化生产线中快速进行目标识别及抓取，有效地提高了生产效率。

关键词：工业机器人;机器视觉;智能抓取系统

作者单位：临汾职业技术学院;

引文格式：李杨，郭浩泽. 基于机器视觉的工业机器人抓取系统的研究［J］. 机电工程技术，2023，52（10）：192-195.

 

标题：移动机器人在自动化生产线上下料中的定位方法

作者：余杰先;张中华;陈凌玲;李久林;温舒然;

摘要：针对移动机器人在自动化生产线上下料中的定位方法，重点研究自动化生产线上下料工位卡盘和末端作业面的视觉定位问题。首先分析了移动机器人在生产线上下料工序中的工作原理及其基本结构，包括移动机器人（AGV+协作机器人）的功能及特点。然后，详细阐述了如何使用视觉系统和深度学习算法来识别生产线上下料工位卡盘和末端作业面，进而实现了移动机器人在生产线上下料作业过程中的精确定位。接着提出了一种基于视觉系统和深度学习的移动机器人视觉定位方法，该方法可以有效地识别生产线上下料工位卡盘和末端作业面。最后，对提出的定位方法进行了实验验证，并与现有的定位方法进行了比较。实验结果表明，提出的定位方法能够有效地提高移动机器人在生产线上下料过程中的定位精度和工作效率，位移偏差在8.3 mm以内、角度偏差在6.4°以内时均可以正常工作，超出该偏差则需要重新标定。为移动机器人在生产线上下料中的应用提供了一种有效的定位方法，具有较高的实用价值。

关键词：移动机器人;自动化生产线;视觉识别;深度学习;坐标转换

作者单位：珠海格力智能装备有限公司;

引文格式：余杰先，张中华，陈凌玲，等.移动机器人在自动化生产线上下料中的定位方法［J］.机电工程技术，2023，52（10）：196-200.

 

标题：低气压条件下弓网滑动电接触粗糙表面特性研究

作者：王图南;寇佳宝;郭凤仪;

摘要：极端环境条件会严重影响高速列车弓网系统的长期稳定运行，但针对高原低气压环境下弓网系统滑动电接触温度特性的相关研究仍不够完善。基于分形W-M函数构造了三维随机粗糙表面，并采用COMSOL Multiphysics仿真软件建立流-固耦合滑动电接触粗糙表面的接触模型。研究了列车运行速度和接触电流对滑动摩擦副粗糙表面稳态温度的影响，进而分析不同气压等级与气体流速对接触面周围流场的分布影响。研究结果表明随着气压等级的提高，滑动摩擦副粗糙表面接触区域的稳态温度逐渐降低。并且随着气压逐渐增大，当接触电流一定时，滑动速度对接触面稳态温度的影响较大；而当滑动速度一定时，接触电流对接触面温度的影响较小。同等气压条件下随着气体流速增大，弓网系统剖面速度场变大，气流拖尾现象更加明显。为研究极端条件对弓网系统的恶劣影响提供数值分析方法，也为高速列车的安全可靠运行提供理论指导。

关键词：弓网系统;低气压条件;粗糙表面;接触温度;气流场

作者单位：温州大学电气与电子工程学院;

引文格式：王图南，寇佳宝，郭凤仪. 低气压条件下弓网滑动电接触粗糙表面特性研究［J］. 机电工程技术，2023，52（10）：201-206.

 

标题：基于OptiStruct的储能电池包运输条件下的结构安全分析与优化

作者：白聪儿;汪小芳;黄文强;彭宪州;刘勇;

摘要：储能电池包的运输过程是其结构强度评估关注的重点，对电池储能系统的可靠性具有重要的意义。为实现某型储能电池包在运输条件下的结构安全性设计，基于有限元分析方法建立电池包精细化仿真模型，研究电池包模态与极限工况下的强度。通过扫频测试，从频率和振型上验证了模型的有效性，仿真与测试各阶频率偏差不超过10%；提出了满足频率和强度要求的结构设计。结果表明，电池包前3阶模态主要为电池模组振动，振型分别为模组横向、垂向与扭转；极限工况下，电池包应力主要集中在端板与下箱体连接部位，其余部件应力水平较低；优化设计后，电池包第1阶固有频率由15.3 Hz提高到23.4 Hz，极限应力由1 594 MPa下降到321.2 MPa，满足结构安全性要求。分析和优化方法对储能电池包在运输条件下的结构设计具有现实的指导意义。

关键词：储能电池包;运输条件;模态;强度分析;结构优化

作者单位：浙江运达风电股份有限公司;浙江省风力发电技术重点实验室;

引文格式：白聪儿，汪小芳，黄文强，等.基于OptiStruct的储能电池包运输条件下的结构安全分析与优化［J］.机电工程技术，2023，52（10）：207-210.

 

标题：基于极点配置法的离网光伏逆变器控制系统设计及仿真

作者：詹新生;王毅;

摘要：光伏离网发电系统具有快速应变、抗干扰、适应性强、实用性强等优点，被广泛应用于电力系统、通信电源系统、铁路供电系统等场所中。离网逆变器有着较为严苛的动静态等性能要求，基于其严格的动静态性能要求，设计了10 kW的离网逆变器系统，给出系统中核心元件的参数设计方法，采用极点配置法设计电流-电压内外环的参数，同时采用了前馈补偿控制法，加速了系统响应速度，减小了偏差，且提高了离网逆变发电控制系统的稳定性与准确性，最后基于PSIM2021a仿真软件构建了离网光伏逆变器系统的仿真模型，对所搭建的电路系统进行了仿真研究，各项性能测试结果表明，所设计的基于极点配置法的单相全桥光伏离网逆变器系统动态与静态特性良好，抗干扰能力较强，达到了设计要求。

关键词：离网;全桥逆变器;双闭环;前馈;仿真;PSIM

作者单位：徐州工业职业技术学院;

引文格式：詹新生，王毅. 基于极点配置法的离网光伏逆变器控制系统设计及仿真［J］. 机电工程技术，2023，52（10）：211-215.

 

标题：基于STM32可调节输出电压大小的开关电源设计

作者：阳卫;吴汉;胡显霜;陈函;张启龙;

摘要：当前信息技术高速发展，数控可调电源因其具有输出电压/电流可调、数据显示、保护功能等众多优点，具有广泛的应用领域，如通信、计算机、医疗、航空、汽车等。基于此，设计了一款基于STM32可调节输出电压大小的开关电源，主要由主控STM32模块、变压电路模块、整流滤波模块、OLED显示模块和按键模块等组成，其中变压模块采用4开关BUCK-BOOST电路变换电压和可调的PWM作为驱动电路的输入信号，其原理是半桥IR2101控制MOS管导通和关断，然后再利用INA226模块采集电压、电流、功率等信息，并通过OLED屏幕实时显示电压、电流、功率。最后根据设计的电路原理图，制作出了实际的可调节电压大小的开关电源。经调试测试表明，其输出电压可调节的范围为1.4～13 V，且具有很好的稳定性。

关键词：STM32;开关电源;IR2101驱动器;数字可调

作者单位：六盘水师范学院物理与电气工程学院;

引文格式：阳卫，吴汉，胡显霜，等. 基于STM32可调节输出电压大小的开关电源设计［J］. 机电工程技术，2023，52（10）：216-219.

 

标题：机电工程领域电力监控系统的分析和运行优化措施

作者：李宁;滕荔楠;彭传;

摘要：从监控主机选型、站控层、通信层、间隔层等4个方面建立起了机电工程电力监控系统的基本结构体系，基于监控软件选择、软件显示与控制原理、连接模式、数据采集流程、报表操作、数据库记录与设备控制等方面介绍了电力监控系统的功能实现方案，结合实际对系统前端、报表内容、趋势曲线3方面运行情况进行了分析。结果表明，基于机电工程电力监控系统，能够实现对目标对象电力使用情况及其主要运行情况的实时监视、控制工作，并为后续的工程决策提供准确参考，此外还能显著降低传统监控模式对于人力和物力资源的依赖，提升系统监控效率，实现机电工程的持续性发展。

关键词：机电工程;电力监控系统;主要结构;功能优化

作者单位：中国人民解放军96213部队;

引文格式：李宁，滕荔楠，彭传. 机电工程领域电力监控系统的分析和运行优化措施［J］. 机电工程技术，2023，52（10）：220-223.

 

标题：基于滑窗DFT的海上光伏发电并网逆变器电流控制方法

作者：陶蕾;王英林;付佳宇;

摘要：常规的逆变器电流控制方法主要是将逆变器电流进行重构，但是快速反应会导致电流参考值会出现大幅度变化，导致电流控制效果不佳。因此，设计了基于滑窗DFT的海上光伏发电并网逆变器电流控制方法。确定海上光伏并网逆变器电流控制参数，将电流波动畸变控制在允许范围内。基于滑窗DFT消除光伏发电并网逆变电流谐波，对不适合的瞬时谐波进行检测，构建了逆变器电流有源阻尼控制模型，消除连续域内的不稳定极点，保证负载电流的控制能力，从而稳定离散域的电流，实现发电并网逆变电流的有效控制。通过仿真实验验证了提出的基于滑窗DFT的海上光伏发电并网逆变器电流控制方法，将逆变器电流进行闭环控制，在消除电流谐波的基础上，减弱逆变器的稳态偏差，控制的电流与标准电流基本保持一致，能够实现电流的有效控制。

关键词：滑窗DFT;海上光伏发电;发电并网;逆变器;电流控制方法;有源阻尼控制模型

作者单位：中国电力工程顾问集团华北电力设计院有限公司;

引文格式：陶蕾，王英林，付佳宇.基于滑窗DFT的海上光伏发电并网逆变器电流控制方法［J］.机电工程技术，2023，52（10）：224-226.

 

标题：交联聚乙烯绝缘焊接皱纹钢套电力电缆设计与验证

作者：章先杰;刘培镇;刘晓东;

摘要：电力电缆用于输送电能，与日常生活息息相关。其结构一般由导体、绝缘层和护层组成，经过几十年的研发优化改进，设计使用寿命可达30年。交联电缆结构轻便、损耗低、传输能量大。设计了交联聚乙烯绝缘皱纹钢套电力电缆并进行了试验验证，皱纹钢套采用铜丝屏蔽+皱纹钢套结构，导电性能优秀，传输的短路电流更大，感应电压小，不仅具有更高的机械强度，还有良好的耐压缩、耐冲击、耐振动、耐腐蚀等性能，可以用于地下埋设和振动场所，特别是在遇到地震或者碎石砸击时，还能保持正常运行。外护层为满足在不同环境下安全可靠运行的要求，具有防火、防蚁等特殊性能，并具有多种型号规格，其结构设计满足甚至优于国家标准要求的局部放电量水平，电性能和非电气性能等各项指标均能满足相应产品标准要求。相对于传统的皱纹铝套电缆，皱纹钢套电缆耐防腐性更强，不需涂覆沥青防腐层，更符合环保要求。

关键词：皱纹钢套;焊接;扎纹;机械性能;环保

作者单位：广州南洋电缆集团有限公司;

引文格式：章先杰，刘培镇，刘晓东. 交联聚乙烯绝缘焊接皱纹钢套电力电缆设计与验证［J］. 机电工程技术，2023，52（10）：227-229.

 

标题：基于RobotStudio的搬运机器人虚拟仿真分析

作者：高志远;晏芙蓉;李家学;李耀贵;黎川;

摘要：针对当前工业机器人在实际复杂生产环境中存在的精度不稳定、编程时间长、工作效率低的问题，提出了一种基于RobotStudio的工业机器人虚拟仿真平台。以工业机器人为研究对象，通过SolidWorks三维软件建立工业机器人搬运平台的三维模型，利用RobotStudio仿真软件构建工业机器人虚拟仿真平台的框架，设计Smart组件模拟机器人搬运的物料的全过程，离线编制了机器人搬运物料的仿真程序，对运动路径进行严格规划，并虚拟仿真机器人搬运的工作过程。最后，通过运用工业机器人虚拟仿真平台对正四棱柱、正六棱柱、圆柱、椭圆柱等4种形状的物体进行搬运，完成了不同物料向指定位置的搬运任务，并与现场示教操作的方式在所用时间、准确放入数量方面进行比较和分析。实验结果表明：该虚拟仿真平台可以准确地模拟工业机器人搬运物料的动态效果，在119 s内，完成了物料盘1中16个工件的搬运，且未出现碰撞、错放和漏放等情形，而现场示教操作中，在182 s内才完成16个工件的搬运，且有2个正六棱柱和1个椭圆柱未能准确放入对应的槽内，即工业机器人离线仿真的方式明显优于示教操作，有效验证了机器人虚拟仿真的可行性和高效性，可以为真实的机器人搬运工作站设计和路径设计提供理论依据，从而提高搬运工业机器人现场编程的效率，为工业机器人的应用奠定良好的基础。

关键词：RobotStudio;搬运机器人;虚拟仿真

作者单位：广东理工学院智能制造学院;武汉光谷职业学院智能制造学院;

引文格式：高志远，晏芙蓉，李家学，等. 基于RobotStudio的搬运机器人虚拟仿真分析［J］. 机电工程技术，2023，52（10）：230-233.

 

标题：基于UG NX的多喷头静电纺丝装置设计与仿真分析

作者：谷润润;苗鹏杰;吴业北;张金霞;乔祯祥;李守柱;

摘要：针对静电纺丝装置中单喷头制备纳米纤维出现喷头易堵塞、产量低的问题，为了疏通堵塞的喷头并连续大量制备纳米纤维，设计一种新型多喷头静电纺丝疏通喷头装置，并对堵塞的喷头进行疏通模拟仿真。首先分析静电纺丝制备纳米纤维的原理及影响因素，然后运用三维建模软件UG进行新型静电纺丝喷头疏通装置模型创建，并对喷头、疏通装置、接收装置、辅助装置等部件进行具体设计及三维虚拟装配，在此基础上，运用Motion插件并结合函数公式计算和设置滑动副及旋转副对静电纺丝装置疏通喷头进行简单的运动仿真。仿真结果表明，通过疏通针的方式能够解决疏通堵塞喷头中的残留凝固物，能够高效地实现静电纺丝制备纳米纤维，从而进一步提高纳米纤维的产量。研究结果可为静电纺丝装置的优化设计改进提供理论参考。

关键词：静电纺丝;喷头;疏通;三维建模;仿真分析

作者单位：新疆理工学院;

引文格式：谷润润，苗鹏杰，吴业北，等. 基于UG NX的多喷头静电纺丝装置设计与仿真分析［J］.机电工程技术，2023，52（10）：234-237.

 

标题：基于乳化泵的水泥净浆混合泵研制及仿真分析

作者：窦泽浩;孙芹;王保平;王富瑶;夹凤仙;

摘要：目前水泥净浆搅拌装置普遍存在搅拌效果不好、效率低下等问题，并且每次搅拌量较大，容易造成水泥净浆的过度浪费。针对此情况，设计一款可实现水泥和水按需混合、高效搅拌的水泥净浆混合泵。有效解决水泥净浆的强度和均匀性问题，可大幅提高道路施工效率、节约资源和保护环境等。在结构设计相关理论方面与乳化泵类似，充分考虑定转子间隙与转速对水泥浆的影响，确保水泥净浆在符合要求情况下降低设备的能耗。通过分析固-液两相流的运动特点，利用Fluent软件，采用RNG k-ε湍流模型和欧拉多相流模型相结合的方式，可以更加接近真实湍流情况。由流场仿真分析可知，水泥粉料与水经过两次混合效果较好，粉料体积分数从混合到流出保持着很好的均匀分布状态。没有出现回流、堵塞、漩涡等现象，混合效果达到设计要求。仿真结果可为后续水泥净浆混合泵的制造与应用提供一定的理论指导。

关键词：水泥净浆;混合泵;Fluent

作者单位：山东交通学院工程机械学院;山东陆达机械设备有限公司;

引文格式：窦泽浩，孙芹，王保平，等. 基于乳化泵的水泥净浆混合泵研制及仿真分析［J］. 机电工程技术，2023，52（10）：238-241.

 

标题：基于LabVIEW和Proteus的自动剪板机控制系统仿真设计

作者：袁帅;万文;

摘要：以Proteus和LabVIEW作为开发平台，单片机为下位机，上位机利用虚拟仪器技术，设计了一套剪板机自动控制仿真系统，控制系统主要是由单片机最小系统、电机控制电路、按键电路、数码管显示电路、串行接口通信电路组成，执行部分由送料小车、限位开关、光电检测开关、剪切刀、压块、传送带及其相匹配的输送带轮、各个驱动电机、待加工板料以及相应的传动机构组成，通过读入剪板机各开关的状态控制相应电机转动，并进行剪板计数及显示，采用LabVIEW与单片机之间串口通信，将下位机的剪板数送至上位机前面板上实时显示，剪板到预设值报警。该系统通过仿真软件可直观地显示控制电机的运行和剪板数的结果，上位机界面友好，具有良好的人机交互能力，并进行了Proteus仿真及实物模拟制作，实现了剪切过程的自动化。

关键词：剪板机;单片机;LabVIEW;虚拟仪器;Proteus

作者单位：南昌航空大学航空制造工程学院;

引文格式：袁帅，万文. 基于LabVIEW和Proteus的自动剪板机控制系统仿真设计 ［J］ . 机电工程技术，2023，52（10）：242-246.

 

标题：基于AMESim的动车组中继阀动态仿真分析

作者：曹楚君;黄乐艳;望超;

摘要：为了研究动车组制动系统关键元件中继阀的作用原理，优化中继阀的结构和性能，提高中继阀的可靠性，减少动车组制动系统故障，以复兴号动车组中继阀为例，依据其结构尺寸和作用原理，在AMESim软件中分别建立了中继阀工作原理模型、动力学动态平衡方程和仿真模型。利用复兴号动车组制动系统常用制动减速度、各车厢载荷值、影响制动系统性能相关元件的数据作为基础分析数据，对中继阀的输入输出特征、充排气能力、制动力分级控制、滞后、输出压力-位移特性等5项动态特征进行了仿真分析，并将仿真结果与标准值或计算值进行了对比分析。结果表明，中继阀AMESim仿真模型正确可靠。该中继阀仿真模型可以为进一步研究中继阀的结构和搭建完整的动车组制动系统仿真模型提供研究基础。

关键词：EMU;中继阀;动态特征;仿真

作者单位：湖南高速铁路职业技术学院;

引文格式：曹楚君，黄乐艳，望超. 基于AMESim的动车组中继阀动态仿真分析 ［J］ . 机电工程技术，2023，52（10）：247-252.

 

标题：基于ANSYS Workbench的球头螺栓简化仿真分析方法

作者：师丽侠;钟璞;陈玉瑜;

摘要：随着计算机辅助开发技术的发展和日渐成熟，选用有限元技术在产品设计开发前期，可以对机械产品进行多种实际工况的模拟。ANSYS Workbench作为一款专用的仿真应用软件，越来越多地应用于实际工程设计中，极大地提高了产品开发效率，缩短了开发周期。对于回转件等对称构件，仿真过程中可以通过采用剖分的方法来简化仿真模型，降低网格划分数量，从而缩短仿真计算的时间。针对常见的汽车用球头螺栓进行仿真分析，通过实验室现场试验来验证整体仿真参数设置和约束加载的合理性，进一步地采用剖分面无约束、剖分面固定约束和剖分面无摩擦约束3种方案来对比分析整体仿真的结果，最终确定剖分面无摩擦约束能够很好地映射整体仿真的结果。运用ANSYS Workbench软件对球头螺栓进行模拟仿真分析计算可以缩短试验设计流程，实现零件优化设计的快速反馈，减少物理样机的试验和设计成本，同时为类似产品设计开发提供借鉴和参考意义。

关键词：Workbench;球头螺栓;无摩擦约束

作者单位：常州纺织服装职业技术学院;

引文格式：师丽侠，钟璞，陈玉瑜．基于ＡＮＳＹＳ Ｗｏｒｋｂｅｎｃｈ的球头螺栓简化仿真分析方法［Ｊ］．机电工程技术，２０２３，５２ （１０）：２５３－２５５．

 

标题：基于Workbench的螃蟹捆绑机输送结构特性分析与仿真

作者：赵顺;涂继军;

摘要：结合目前国内外螃蟹捆绑技术的发展现状及需求情况，针对螃蟹捆绑机的结构特点及其工作原理做简要概述，研究出螃蟹捆绑机各活动构件的运动情况，重点是得出螃蟹捆绑机输送结构特性仿真数据。利用UG工业画图软件对螃蟹捆绑机进行三维参数化建模与装配，再应用Workbench工业仿真软件对螃蟹捆绑机在工作过程中各活动部件进行运动仿真分析，尤其是对其输送结构进行特性分析。通过软件后处理结果模块得到螃蟹捆绑机在对螃蟹进行捆绑时各活动构件的运动受力情况，并用图表反映出螃蟹捆绑机输送结构中各活动构件运动仿真结果。通过模拟螃蟹捆绑机的整个运动过程，仿真分析检验了螃蟹捆绑机各活动构件的实际工作情况，得到了捆绑机在对螃蟹进行捆绑时极易发生较大结构变形的危险位置并提出了后期优化改进的建议，也为后期类似的活体捆绑类设备的优化设计提供一定的研究思路和参考。

关键词：螃蟹;捆绑;Workbench;运动仿真;强度校核;D形打结器

作者单位：深圳市泽塔电源系统有限公司;

引文格式：赵顺，涂继军．基于Ｗｏｒｋｂｅｎｃｈ的螃蟹捆绑机输送结构特性分析与仿真［Ｊ］．机电工程技术，２０２３，５２ （１０）：２５６－２５９．

 

标题：基于Bi-RNN-LSTM模型的国内生猪价格预测与试验

作者：曹惠茹;许沛鑫;陈俊炯;钟麟;李小敏;

摘要：猪肉是人类摄取动物蛋白的主要肉类之一，其价格过高或过低都会直接影响国民的日常生活。为实现活猪（中等）集贸市场价格当期值的预测，基于国家数据库提供的月度数据，提出了基于双向RNN和双向LSTM组合模型来实现对国内生猪价格的预测。构建以双向循环神经网络（Bi-RNN）和双向长短期记忆网络（Bi-LSTM）为主体的网络模型结构并进行训练预测。模型在测试集上的误差指标中MSE为0.48,RMSE为0.69,MAE为0.53,MAPE为3.37%,SMAPE为3.37%，该结果相对于其他机器学习模型和深度学习模型误差更小，表明了所提的方法在猪肉价格的时间序列上预测的准确性。

关键词：Bi-LSTM;Bi-RNN;生猪价格;时间序列

作者单位：广州工程技术职业学院信息工程学院;仲恺农业工程学院机电工程学院;

引文格式：曹惠茹，许沛鑫，陈俊炯，等．基于Ｂｉ－ＲＮＮ－ＬＳＴＭ模型的国内生猪价格预测与试验［Ｊ］．机电工程技术，２０２３，５２ （１０）：２６０－２６３．

 

标题：基于改进A-Kano模型的外延设备控制系统研究

作者：戴科峰;梁启恒;唐卓睿;毛朝斌;

摘要：碳化硅外延设备是半导体产业链的重要设备之一，外延设备的控制系统直接决定了设备的优劣。针对用户对外延设备控制系统各项功能的需求尚未明确的问题，首先通过会议讨论、问卷调查、专家访谈等方式，收集整理出完整的用户需求清单并分类整合。其次运用改进A-Kano (Analytical Kano)问卷对用户需求及满意度进行权重评分。创新性地对问卷选项分值进行优化设计，有效确保了A-Kano的调查问卷所得到的结果与传统Kano模型没有原则上的偏差，提高了需求划分的相对准确性。进而利用A-Kano模型量化评估外延设备控制系统中各功能的需求层次属性，筛选出基础型需求、期望型需求和魅力型需求。根据需求清单及AKano需求实现优先级原则，制定了3类典型需求的设计、实现与优化研发方案，通过架构设计、应用界面设计、算法优化、差异化需求实现等确保提供给用户稳定的基础型需求、极致的期望型需求和惊喜的魅力需求。最终经实际验证系统稳定、可靠，已生产出膜厚均匀性、掺杂浓度均匀性、表面粗糙度等关键指标符合质量标准的外延片，达到工艺要求，并且用户NPS调研满意度高。

关键词：碳化硅;外延;控制系统;A-Kano

作者单位：季华实验室;

引文格式：戴科峰，梁启恒，唐卓睿，等．基于改进Ａ－Ｋａｎｏ模型的外延设备控制系统研究［Ｊ］．机电工程技术，２０２３，５２ （１０）：２６４－２７０．

 

"标题：基于电信号的离散制造车间设备生产数据在线监测方法研究

作者：唐佳;李永菲;王玉国;谭正祥;薛宗渊;

摘要：随着智能制造的不断发展，针对无锡中小型制造企业车间内存在老旧离线设备与现存机械加工设备型号多、接口不统一、难以实现车间生产数据统一有效上传等问题，提出了由电信号传感器组成的生产数据在线监测方法。在实际制造车间内，以人工上下料的锭子轴数控车削组合加工工序为例，利用电信号数据采集设备采集锭子轴的电信号，用4种不同滤波方式进行预处理，以信噪比和均方根误差为参考，得出高斯滤波可有效去除原始噪声和降低结果误差。处理后的加工曲线结合锭子轴加工工序完成特征标定，形成标准特征库。实时采集锭子轴加工的电信号不断与标准特征库比对输出生产数据，如设备加工时长、待加工时长、零件个数等，实现车间设备生产数据在线监测。

关键词：智能制造;车间设备;生产数据;在线监测方法

作者单位：无锡汽车工程高等职业技术学校城轨工程系;南京工程学院汽车与轨道交通学院;

引文格式：唐佳，李永菲，王玉国，等． 基于电信号的离散制造车间设备生产数据在线监测方法研究［Ｊ］． 机电工程技术，２０２３，５２（１０）：２７１－２７４．

 

标题：高铁站综合能源能效评价方法构建

作者：刘虎;郑红娟;孙季泽;

摘要：高铁为人们出行带来极大便利，随着高铁广泛投入使用，为保证能源供应的稳定，考虑到高铁站作为大型交通枢纽综合体和重要的用能设施，具有能源类型多样、多能耦合、单位能源密度大等特点，高铁站综合能源能效评价是实现高铁站运营节能降碳的关键步骤。为建立高铁站综合能源能效评价方法，首先提出了高铁站综合能源系统框架及多能耦合关系；接着从能源物理效率、能效经济效率、能源生态效率和供用能可靠性4个方面的一级指标展开评估，完成高铁站综合能源能效评价体系的建立；最后提出了基于综合模糊评价法的高铁站综合能源能效评价方法，通过能力评分对高铁站能效运行进行有效评估。最终在高铁站中设置不同场景算例进行对比分析，通过场景得分表明所提的能效评价指标和方法的科学合理性。

关键词：高铁站;综合能源;可再生能源;综合模糊评价;能效评价

作者单位：国电南瑞科技股份有限公司;国电南瑞南京控制系统有限公司;

引文格式：刘虎，郑红娟，孙季泽．高铁站综合能源能效评价方法构建［Ｊ］．机电工程技术，２０２３，５２ （１０）：２７５－２８０．

 

标题：环境与设备监控系统组网方案分析

作者：陈漫玲;

摘要：在地铁的智能化运营过程中，环境与设备监控系统（BAS）发挥着举足轻重的作用，例如对车站各类设备进行自动、全面、有效地监控，收集和处理相关数据和信息，并维护信息档案和相关设备，以及对各种系统和设备进行有效控制，以此保障地铁安全有序运行。而PLC组网的结构作为地铁BAS系统中非常重要的一部分，其优劣对轨道交通系统的稳定性与可靠性有直接的影响，同时也影响着地铁建设投资的经济效益。介绍了环境与设备监控系统的构成和主要功能以及主要设计原则，并重点对组网方案进行了论述。当前在地铁实际的运用中常用的组网方案有双总线组网方案和光纤自愈以太网环网方案两种，通过对这两种组网方案在地铁运行的案例说明、总线特性的比较、优劣势分析以及当前地铁的实际运用情况，得出光纤自愈以太网环网凭借着网络架构灵活、通信速率高、兼容性好的优势，逐渐成为市场的主流。

关键词：环境与设备监控系统;组网方案;双总线组网;光纤自愈以太网环网

作者单位：深圳达实智能股份有限公司;

引文格式：陈漫玲．环境与设备监控系统组网方案分析［Ｊ］．机电工程技术，２０２３，５２ （１０）：２８１－２８４．

 

标题：基于工业互联网的化妆品行业数字化车间设计

作者：李军学;梁永宏;

摘要：应用工业互联网技术，提出了适应化妆品行业发展现状并满足行业严格质量管控要求的数字化车间总体设计方案。介绍了当前化妆品行业特点和面临的主要挑战，结合典型的生产工艺，从不同生产环节和人员角色分析了生产管控应满足的关键需求。针对这些挑战和需求，充分发挥工业互联网技术优势，设计了一种化妆品行业数字化车间的多层次系统架构，包括设备层、监视控制层、业务管理层、经营管理层和数据展示层。针对这种系统架构，进一步给出了易于工程化的网络架构和硬件设计，并对软件系统间的数据接口进行了清晰规划。同时介绍了应用数字孪生等技术手段，进行数据集成展示的方式。采用这种设计构建数字化车间，能够帮助企业提高生产效率，降低生产成本。同时项目实施成本低，可以有效降低企业实施风险，快速进行工程化部署。

关键词：数字化车间;化妆品行业;工业互联网

作者单位：广州中浩控制技术有限公司;

引文格式：李军学，梁永宏．基于工业互联网的化妆品行业数字化车间设计［Ｊ］．机电工程技术，２０２３，５２ （１０）：２８５－２８９．

 

标题：基于绕组切换技术的高档数控机床电主轴

作者：薛建;程振涛;雷群;曾明;

摘要：高档数控机床的迅猛发展对配套电主轴的性能提出了既要满足低速粗加工时的重切削，又要在高速切削时精加工的极致要求，基于电机学原理，提出了搭载绕组切换的技术是高档数控机床电主轴能同时满足以上要求的有效手段，并在电密和热负荷接近的前提下对比了8/4变极双绕组切换方案和4极单绕组方案，得出了双绕组切换方案的低速转矩提升了约15%，并能在高速段与单绕组方案的带载能力持平的有利结果。最后应用CT公司的HS71系列高速主轴驱动器对一台搭载8/4变极双绕组切换功能的高档数控机床电主轴进行了驱动切换应用测试，监控表明整体切换过程平顺，转速扰动小，电流冲击低，没有对电主轴造成不利影响，拓宽和解决了绕组切换技术的驱动应用问题。

关键词：高档数控机床电主轴;绕组切换技术;8/4变极双绕组;HS71系列高速主轴驱动器

作者单位：广州昊志机电股份有限公司;

引文格式：薛建，程振涛，雷群，等．基于绕组切换技术的高档数控机床电主轴［Ｊ］．机电工程技术，２０２３，５２ （１０）：２９０－２９３．

 

标题：热处理对X80钢疲劳裂纹扩展规律的影响

作者：田万鹏;熊勇刚;

摘要：X80管线钢在长距离油气输送管线中被广泛使用，在实际工程中，材料的疲劳问题是管线设计和安全运营的关键因素。采用Smith法对比七点递增多项式法和割线法，采用成组数据处理方法对试样先淬火然后回火处理，应力比R=0.1、加载频率f=10 Hz的试验条件下，在MTS伺服液压万能试验机上进行疲劳裂纹扩展，获得了标准紧凑拉伸C (T)试样的疲劳裂纹扩展速率da/dN与应力强度因子幅值ΔK的关系曲线图，研究了热处理前后X80管线钢疲劳裂纹扩展速率的变化规律。结果表明，七点递增多项式法可以更好地反映材料的疲劳裂纹扩展速率，热处理后X80管线钢的疲劳裂纹扩展曲线更加平缓，表现出更强的抗疲劳裂纹萌生能力。

关键词：热处理;X80管线钢;疲劳裂纹扩展;疲劳裂纹扩展速率

作者单位：湖南汽车工程职业学院;湖南工业大学机械工程学院;

引文格式：田万鹏，熊勇刚．热处理对Ｘ８０钢疲劳裂纹扩展规律的影响［Ｊ］．机电工程技术，２０２３，５２ （１０）：２９４－２９７．

 

标题：冷冲凹模四型腔的夹具设计及数控车床加工

作者：吴锦虹;余伙庆;

摘要：在对四型腔冷冲凹模结构及工况分析的基础上，进行工艺编排，确定偏心布置的半椭球孔型腔使用数控车床加工的方案，对半椭球孔数控车床加工设计“一面两销”定位的专用夹具，按照加工要求进行夹具结构设计，计算验证定位误差在许可范围内，受力分析验算受力部件合格。这种专用夹具配合分度盘不需重复装夹定位，能保证加工精度且工作效率较高。针对加工内表面的较高表面粗糙度的要求，选择立方氮化硼刀具进行干式切削，并编制了半椭球孔粗、精加工的通用宏程序，方便后续系列产品的生产。

关键词：一面两销;半椭球孔;宏程序

作者单位：汕头职业技术学院;广东正诚电气科技有限公司;

引文格式：吴锦虹，余伙庆．冷冲凹模四型腔的夹具设计及数控车床加工［Ｊ］．机电工程技术，２０２３，５２ （１０）：２９８－３０２．

 

标题：塑料件超声波焊接工艺技术与质量检测分析

作者：陈锦权;曾庆平;陈剑;池泽锋;田家荣;谢汉毅;黎正午;

摘要：超声波作为一种高效经济的能量，方向性好，穿透力强，不仅在医疗、清洁、探伤、测距等领域大量应用，在工业生产领域中，塑料超声波焊接也以其污染低、能效高、对人体无害、质量一致性强的优点，替代了大量的塑料粘接和传统的塑料焊接，如热板焊接和摩擦焊接，其焊接过程稳定，易于监控，能量集中，甚至可以用于金属焊接。介绍了塑料件超声波焊接的工作原理、焊接工艺流程、焊接面结构设计，以及焊接参数影响，在此基础上以家用电器产品上ABS材质的零件为例，设计DOE实验，确认多个因子与焊接强度的关系，寻找最优组合，再结合实际焊接情况确认最终工艺参数，分析超声波焊接异常形成的原因及对应的解决办法，最后提供多种焊接质量检测方法，方便对焊接质量进行检测。

关键词：塑料;超声波焊接;工艺参数;焊接质量

作者单位：珠海格力电器有限公司;

引文格式：张帅，杨露平，关德灿，等．基于ＭＥＳ服务器的空调生产监控及质量信息化系统［Ｊ］．机电工程技术，２０２３，５２ （０９）：３００－３０４．

 

标题：一种简便的电梯限速器在线校验仪研发

作者：郑信勇;

摘要：自行研发了一款电梯限速器在线校验仪，改变了现有限速器校验需要拆卸钢丝绳的传统校验方法。对传统限速器校验方法进行了分析，简单介绍了电梯限速器在线校验仪的研制背景、设计原理和研制过程，同时与传统限速器校验方法进行了测试比对，通过大量的同步限速器校验测试数据分析比对，验证了该仪器的可靠性和简便性。该限速器在线校验仪器可以实现限速器的在线校验，在不需要拆卸钢丝绳的前提下，单人操作即可完成限速器校验工作，降低了限速器校验的难度，同时数据准确、真实，能够改善现有限速器校验仪费时费力的现状，为限速器校验提供了一种新的方法。

关键词：限速器校验;在线校验;不拆卸

作者单位：福建省特种设备检验研究院龙岩分院;

引文格式：郑信勇．一种简便的电梯限速器在线校验仪研发［Ｊ］．机电工程技术，２０２３，５２ （１０）：３０８－３１１．

 

标题：基于双轨探伤车的多功能组合搬运车设计与实现

作者：丁旭升;陈荣昭;陈坤裕;

摘要：为解决双轨式钢轨超声波电动探伤车从站口到钢轨线路之间的往返路途人工搬运难题，设计出一种多功能组合搬运车。该组合车由搬运车和移动架两个独立组件构成，可以独立使用，也可以组合使用。由于采用可伸缩平板车与可折叠手推车相结合设计，可以平放移动，也可以倒立移动，还可以轻松折叠；巧妙利用省力杠杆原理，提起车体省力且安全。研制出一套样车并进行实际搬运验证，结果表明该样车能够适应水路、山路、泥路、坡路等各种复杂地形，特别适合电梯等狭小空间。从最少需要4人同时搬运车体减少到2人，节省了人力；搬运时间减少1 h以上，提高了效率；作业稳定可靠，已无故障安全搬运18个月。

关键词：双轨探伤车;组合搬运车;平放搬运;倒立搬运

作者单位：广东汕头超声电子股份有限公司超声仪器分公司;

引文格式：丁旭升，陈荣昭，陈坤裕．基于双轨探伤车的多功能组合搬运车设计与实现［Ｊ］．机电工程技术，２０２３，５２ （１０）：３１２－３１５．

 

标题：基于拓扑优化和响应面分析的6030龙门加工中心横梁轻量化设计

作者：肖康利;曾凡洋;王柱;王健林;王天雷;

摘要：横梁是龙门加工中心的主要支撑部件，其结构设计合理与否直接影响机床整体性能。为实现横梁轻量化设计，且保证其静动态性能不低于优化前，提出了一种结合拓扑结构优化、灵敏度和面响应分析的多目标优化方法，即首先采用有限元方法对6030龙门式加工中心横梁进行静动态分析和拓扑结构优化；然后对横梁筋板结构的设计变量进行灵敏度分析，并对选取的设计变量在Box-Behnken中进行实验设计，面响应分析和多目标优化；最后，对比分析了优化前后横梁性能。结果表明，优化后横梁总变形和最大应力分别为11.178μm和2.5875MPa，较优化前的11.313μm和2.6782MPa分别下降了1%和3.3%,1阶固有频率比较优化前的144.4 Hz增加了2%，横梁最终质量为7375.3 kg，比原横梁减少7.82%，满足横梁轻量化设计要求。

关键词：横梁;有限元分析;静动态特性;轻量化;多目标优化

作者单位：广东艾普升智能装备有限公司;五邑大学智能制造学部;

引文格式：肖康利，曾凡洋，王柱，等．基于拓扑优化和响应面分析的６０３０龙门加工中心横梁轻量化设计［Ｊ］．机电工程技术，２０２３，５２（１０）：３１６－３２０．

 

标题：桥式起重机机构零件的疲劳强度计算及优化设计

作者：季坤鹏;李鹏举;刘振辉;朱天恩;后建敏;

摘要：工作级别较高的桥式起重机，其机构零件和结构构件容易发生疲劳失效，根据起重机设计规范的要求，机构零件的疲劳强度计算更应考虑应力循环特征和应力循环数的影响，这有别于结构构件的疲劳强度计算。针对常用的桥式起重机，给出整机、机构及其零件之间工作循环数的对应关系，采用许用应力法计算不同传动机构对应零件的疲劳强度。结合实例阐述滑轮轴、车轮轴和卷筒端轴中哪些零件容易发生疲劳破坏，并针对这些问题给出提高疲劳强度的方法，进而进行优化设计。通过计算表明低工作级别的桥式起重机中，因使用情况不同，某些零件的工作级别反而较高，如车轮轴和卷筒端轴等这些零件也容易疲劳破坏，设计中应特别注意此类零件的疲劳校核。

关键词：桥式起重机;机构;零件;疲劳强度;失效

作者单位：山东丰汇设备技术有限公司;

引文格式：季坤鹏，李鹏举，刘振辉，等．桥式起重机机构零件的疲劳强度计算及优化设计［Ｊ］．机电工程技术，２０２３，５２ （１０）：３２１－３２４．

 

标题：有限元建模方式对风机轮毂疲劳计算的影响

作者：秦瑞冰;赵春雨;柳胜举;李有亮;许波;黄文杰;

摘要：针对风机轮毂有限元建模中绑定连接与螺栓连接两种建模方式，分别研究了其对风力发电机轮毂疲劳计算的影响，通过对比同一轮毂模型在绑定连接与螺栓连接两种建模方式下的疲劳损伤值，分析了不同建模方式对疲劳损伤计算的影响。结果表明，不同的热点位置，两种建模方式对疲劳损伤计算的影响大小不同，对于腹板位置，建模方式对疲劳损伤计算的影响较小，对轮毂内部两腹板过渡圆弧处，建模方式对疲劳损伤计算的影响较大；对于轮毂腹板位置，两种建模方式的疲劳损伤值最小差值是1.16倍，最大差值是1.51倍，对轮毂内部两腹板过渡圆弧处位置，两种建模方式计算得到的疲劳损伤值最小相差2.63倍，疲劳损伤值最大相差3.30倍。研究结果表明，对风机轮毂进行疲劳计算时，应考虑螺栓的影响。关键词：有限元;风力发电机;轮毂;建模方式;疲劳损伤

作者单位：明阳智慧能源集团股份有限公司;

引文格式：秦瑞冰，赵春雨，柳胜举，等．有限元建模方式对风机轮毂疲劳计算的影响［Ｊ］．机电工程技术，２０２３，５２ （１０）：３２５－３２８．

 

标题：应用于嵌入式系统的通用定时器软件方案设计

作者：孙彦森;刘金栋;王喜龙;刘雨霞;张静;

摘要：定时操作在嵌入式软件开发过程中会大量用到，往往通过操作系统自身原生定时服务进行。这些定时器都建立在信号触发、处理的基础上，受定时器个数和信号的限制，实际使用过程中存在一定的局限性，同时代码可移植性较差。提出了一种应用于嵌入式系统或设备的相对定时器方案，利用时钟滴答数组构建专门的定时器模块，为系统其他任务提供定时服务。方案中定时器的数量和精度可以根据运行平台的性能进行动态设定，也可在多个操作系统进行移植，克服了操作系统原生定时服务在使用上的局限性。根据该定时器方案进行了编码实现和精度测试，对不同定时时长、延时时长下的定时误差进行了对比分析，发现误差均在50 ms以内，满足一般情况下的定时误差要求。

关键词：嵌入式软件;相对定时器;循环队列

作者单位：潍柴动力股份有限公司;

引文格式：孙彦森，刘金栋，王喜龙，等．应用于嵌入式系统的通用定时器软件方案设计［Ｊ］．机电工程技术，２０２３，５２ （１０）：３２９－３３３．

 

标题：智能家居中控的结构设计及工艺优化

作者：黄志斌;王琦凡;罗宏洲;李梅海;

摘要：智能家居中控是现代家庭中各种智能家电与设备的大脑，现在市场上的中控产品存在使用不方便、不够美观、生产难度大、价格高等问题。针对这些问题，提出了自动磁吸的结构方案，能够更便利地安装与拿取智能中控，扩大了智能中控的使用范围；提出了可调整角度摆放和充电的结构方案，提高了使用便利性。并通过分析实际安装的痛点，提出了弹性安装耳的C形孔耳安装方案。进一步地，通过对智能中控结构的塑胶件的入胶口优化布局，控制了产品的间隙，同时通过仿真分析工具对产品的壁厚等优化，有效提高了产品的美观性。也从模具的角度出发，从产品零件的互换性考虑，降低了产品的生产成本。涉及产品的相关方案均得到实际生产和市场的验证，可行性强，为从事相关产品和行业的人员提供参考，共同提高智能家居产品的档次和品质。

关键词：智能家居;中控;磁吸结构;仿真分析;注塑工艺

作者单位：深圳市中易腾达科技股份有限公司;

引文格式：黄志斌，王琦凡，罗宏洲，等．智能家居中控的结构设计及工艺优化［Ｊ］．机电工程技术，２０２３，５２ （１０）：３３４－３３７．

 

标题：基于等离子体主动防御的雷电综合防护措施

作者：康国耀;刘刚;丁振东;任伯峰;

摘要：通过雷电灾害的简单描述，阐述传统避雷针直击雷防护过程中因引雷入地而造成的地电位反击及系统内部二次感应雷损伤等痛点，引入新型非接闪原理的等离子体防雷技术，通过等离子体防雷技术原理的介绍，对比传统避雷针与等离子体防雷技术两者的优缺点，凸显新型等离子体防雷系统在直击雷防护过程中的优势，其保护范围是传统避雷针的几倍，设备自动运行，后期运维难度底，且放宽了接地电阻的要求，适用于各类荒漠、戈壁、海岛及高山等接地不好施工的固定阵地。通过某海岛阵地的实际应用方案及整体防雷保护措施，验证了新型等离子体防雷技术在雷电防护方面确实有效，能够保证设备24 h不间断运行，满足了使用要求。可为后期接地施工难度高且设备分布广泛的阵地进行直击雷防护提供参考。

关键词：等离子体;直击雷防护;引雷入地;非接闪

作者单位：深圳市中航比特通讯技术股份有限公司;中国人民解放军63891部队;

引文格式：康国耀，刘刚，丁振东，等．基于等离子体主动防御的雷电综合防护措施［Ｊ］．机电工程技术，２０２３，５２ （１０）：３３８－３４２．