标题：基于数据驱动的激光切割工艺参数优化方法研究综述
作者：魏卓;章红;
摘要：近年来，数据驱动的激光切割工艺参数优化方法受到广泛关注和研究。因此，对该领域的主要研究进展进行梳理。对比基于数据驱动和基于机理模型的激光切割工艺参数优化方法，并明确数据驱动方法的研究对象。从工艺参数和工艺质量两个方面归纳当前数据驱动激光切割工艺参数优化的研究思想及进展，并总结已有研究中采用的数据驱动方法。概述数据驱动激光切割工艺参数优化的具体实现手段。总结比较各种数据驱动参数优化方法的优劣，并展望该领域未来值得进一步研究的方向，包括完善数据获取和数据增强方法，加强模型和算法的评估，并探索更高效智能的实现手段。
关键词：数据驱动;激光切割;参数优化
作者单位：江汉大学智能制造学院;
引文格式：魏卓,章红.基于数据驱动的激光切割工艺参数优化方法研究综述[J].机电工程技术,2024,53(04):1-5+78.
标题：汽车智能轮胎技术发展及应用研究综述
作者：李化;孙潇鹏;黄莉雅;吴良军;陈翔;
摘要：智能轮胎融合了信息技术、传感器技术、通信技术等多种先进技术，能够实现轮胎状况的实时追踪与监控，避免在使用过程中出现老化、破损等情况，以及二手胎、翻新胎等问题，降低交通事故率，并能为智能网联汽车的控制提供参考数据。从理论研究与应用研究2个方面，总结了智能轮胎的3个主要技术发展阶段：射频技术阶段（实现轮胎的身份标记与追踪）、传感器检测阶段（实现轮胎的实时监控）与物联网和大数据阶段（实现智能汽车与轮胎的数据互补与轮胎全生命周期的监管），探讨了3个阶段的基本特征、技术手段和主要功能，并分析了智能轮胎在发展过程中的机遇与挑战。
关键词：智能轮胎;射频识别;传感器监测;大数据;物联网
作者单位：广东交通职业技术学院;广东省外语艺术职业学院;
引文格式：李化,孙潇鹏,黄莉雅,等.汽车智能轮胎技术发展及应用研究综述[J].机电工程技术,2024,53(04):6-10.
标题：装甲车辆发动机故障诊断与健康监测研究进展
作者：江宏亮;杨红军;刘维;胡佳俊;唐字强;
摘要：装甲车辆发动机故障诊断与健康监测是提高装甲车辆发动机安全性、可靠性以及经济性的关键技术，是实现发动机视情维修的重要方法之一。分析了装甲车辆发动机故障诊断系统研究现状以及监测难点，从振动分析法、噪声分析法，油液监测法、热力性能参数法和瞬时转速诊断法方面详细论述了综述了发展现状。对装甲车辆发动机故障诊断技术发展方向进行了探讨，旨在为相关设计人员与研究人员提供参考，从而更好地保障装甲车辆安全、稳定、高效使用。
关键词：装甲车辆;发动机;故障诊断;研究进展
作者单位：32256部队;
引文格式：江宏亮,杨红军,刘维,等.装甲车辆发动机故障诊断与健康监测研究进展[J].机电工程技术,2024,53(04):11-15+29.
标题：基于PLC的螺柱焊自动化装配控制系统设计
作者：鄢然;秦杨;殷勤;夏磊;赵青;
摘要：在螺柱焊装配过程中，仅靠工人手动旋拧会导致装配效率低下、出错率高，以及难以保持按预设扭矩进行装配等问题。为此，以西门子S7-1200 PLC为核心，结合振动盘、滑台模组、传感器、气动元器件以及旋拧枪等外围设备开发一个螺柱焊自动化装配系统。在该系统中，PLC通过传感器检测零件是否就位，以控制振动盘的启停，从而实现螺柱和底座的有序上料。通过控制步进电机、气动夹手和气缸，完成零件的夹取和装配流程。通过Modbus TCP通信控制旋拧枪，实现螺柱和底座按预设扭矩的稳定装配。这种方法确保了螺柱焊部件在车体焊接过程中的高稳定性，提高了螺柱焊的装配效率，节省了大量人力并优化了质量。
关键词：螺柱焊;自动化;PLC;通信控制
作者单位：重庆理工大学机械工程学院;
引文格式：鄢然,秦杨,殷勤,等.基于PLC的螺柱焊自动化装配控制系统设计[J].机电工程技术,2024,53(04):16-19.
标题：基于人工势场法的水下机器人编队超声波测距设计
作者：鲁佳慧;宋逍潇;王青春;
摘要：在水下机器人编队变换过程中，需要不断获得领航者与跟随者以及跟随者相互之间的距离信息。为了解决测距问题，基于STM32F103RET6单片机设计一个基于四通道超声波换能器的测距系统。该系统由单片机主控模块、电压转换模块、超声波产生与发射模块、隔离模块、前级放大模块、带通滤波模块、后级放大与比较模块、温度采集模块以及多通道测量控制模块等部分构成。在ROV运动过程中，该系统可实现距离测量，并可以根据温度修正测距结果，提高精度，辅助人工势场法实现水下机器人的编队队形控制。在清水环境下，在不同深度对测距系统进行测试，最远测量距离为200 cm，误差最大为2.2 cm，测距结果可靠。在编队性能测试中，观测到队形变换顺利且可以基本保持，验证了该测距系统符合实际ROV编队应用要求。
关键词：多ROV编队;超声波换能器;测距;人工势场法
作者单位：北京林业大学工学院;
引文格式：鲁佳慧,宋逍潇,王青春.基于人工势场法的水下机器人编队超声波测距设计[J].机电工程技术,2024,53(04):20-24+133.
标题：基于激光位移传感器的机器人动态平面跟踪控制方法
作者：李云翔;周书民;汪志成;嵇志腾;朱青;周显恩;彭光荣;
摘要：针对智能制造行业中存在的机器人动态平面跟踪效率低以及抗干扰性差等痛点问题，制造厂商通常会选择传统视觉方案来解决该问题，但该方法存在短距离范围出现图像畸变、位姿估计误差大等应用问题。因此，提出基于激光位移传感器的机器人动态平面跟踪方法。该方法采用机器人搭载激光位移传感器的组合方案，通过在机器人工具法兰末端装载多枚激光位移传感器，将传感器的高频、高精以及高抗干扰性融入到对机器人的位姿引导中，结合数据分析、数据处理、机器人运动模型以及平面跟踪算法，实现机器人对动态平面的实时跟踪。进行了水平面波动和垂直平面随机摇晃实验，结果表明：当机器人工具法兰末端搭载4枚激光位移传感器时，其综合跟踪效率可达到90%，有利于提高实际生产的智能化程度和效率。
关键词：机器人;传感器;动态平面跟踪;轨迹规划
作者单位：东华理工大学机械与电子工程学院;湖南大学;三一重工股份有限公司;
引文格式：李云翔,周书民,汪志成,等.基于激光位移传感器的机器人动态平面跟踪控制方法[J].机电工程技术,2024,53(04):25-29.
标题：面向智慧城市的LoRa和物联网云平台的智能充电监控系统
作者：褚洋;李丹丹;
摘要：在智能充电监控过程中要求传感器能够正确采集数据，数据传输设备传输数据过程不受外界干扰等。基于此，提出一种面向智慧城市充电设备的LoRa智能充电监控系统。使用国产APM32中控芯片开发充电桩终端设备和网关，设备与网关的通信与数据传输模块采用LoRa模块，网关通过LoRa协议以“N叉树”模型的一对多方式实现与多个LoRa设备节点通信的功能；采用BL0939电能计量模块实时采集充电过程中的工作电压、电流、功率电能等。每个设备和网关都内置AT24C02型EEP ROM数据存储模块，可以在电力线路运行中突然停电时起到数据保护作用；选择4G模块WH-GM5作为网关无线通信模块网关与服务器通信。LoRa协议可以有效地减少同频干扰，从而提高网络的可靠性和可用性。实验验证了该系统能够满足在智慧城市、资源勘探以及其他环境下的监测需求。
关键词：智能充电;传感器;LoRa协议;同频干扰;N叉树
作者单位：东北林业大学计算机与控制工程学院;东北林业大学机电工程学院;
引文格式：褚洋,李丹丹.面向智慧城市的LoRa和物联网云平台的智能充电监控系统[J].机电工程技术,2024,53(04):30-35+70.
标题：基于AdaBoost-WOA-HKELM的下肢关节角度预测
作者：李花宁;吴生彪;冯丽;刘瑾;熊书慧;
摘要：针对当前下肢连续运动预测精度低的问题，提出一种基于AdaBoost-WOA-HKELM的下肢髋、膝关节角度预测方法。采集人体正常行走状态下的下肢表面肌电信号和关节角度信息，对预处理后的表面肌电信号进行特征提取，并结合关节角度信息建立特征数据集；选用混合核极限学习机（HKELM）模型作为弱学习器，引入鲸鱼优化算法（WOA）对HKELM模型参数进行优化，通过AdaBoost集成学习算法将弱学习器训练为强学习器，建立AdaBoost-WOA-HKELM关节角度预测模型，利用特征数据集对AdaBoost-WOA-HKELM模型进行训练、测试，并与HKELM、 WOA-HKELM模型进行髋、膝关节角度预测的仿真对比实验。结果表明：AdaBoost-WOA-HKELM模型在髋关节和膝关节角度预测方面表现出色，其均方误差分别仅为2.086 9和2.284 9，而决定系数分别达到了0.988 2和0.988 7。以上指标明显优于其他2种模型，突显了AdaBoost-WOA-HKELM模型在精确预测下肢关节角度方面的卓越性能。决定系数接近1的结果表明模型对实际数据的拟合程度极高，进一步验证了AdaBoost-WOA-HKELM模型的有效性和准确性。
关键词：肌电信号;混合核极限学习机;AdaBoost;WOA;下肢关节角度预测
作者单位：东华理工大学机械与电子工程学院;
引文格式：李花宁,吴生彪,冯丽,等.基于AdaBoost-WOA-HKELM的下肢关节角度预测[J].机电工程技术,2024,53(04):36-40.
标题：基于二次规划的智能网联汽车路径规划算法
作者：肖应学;何超;包广元;
摘要：针对结构化道路下自动驾驶车辆实时路径规划存在路径不稳定、曲率不连续、运算时间长等问题，提出一种基于二次的路径规划算法。从全局离散的导航路径中截取一段做平滑处理，构建Frenet坐标系；在离散的SL空间中用动态规划对车道内的障碍物做绕行决策，从而开辟可行驶区域；利用二次规划从可行驶区域中构建以安全性和舒适性评价指标为核心的代价函数，评价规划路径成本，选择能够最小化代价的最优路径。通过MATLAB/Simulink搭建算法框架，仿真实验结果表明，该算法在结构化道路的静态避障环境中规划出的路径平稳、曲率更小、运行时间快，相比较传统的Apollo算法更平稳可靠。
关键词：路径规划;二次规划;智能网联汽车
作者单位：西南林业大学机械与交通学院;云南省高校高原山区机动车环保与安全重点实验室;
引文格式：肖应学,何超,包广元.基于二次规划的智能网联汽车路径规划算法[J].机电工程技术,2024,53(04):41-44.
标题：基于激光SLAM多地形机器人的设计
作者：何冰;曾荣耀;庞文涛;王思童;张莹;
摘要：为解决传统轮式机器人在复杂地形中受限与腿式机器人控制策略复杂的问题，提出一种多地形机器人。结合激光即时定位与地图构建（SLAM）方法和自适应式轮腿机构，将树莓派作为运算单元，搭载（ROS）机器人操作系统，应用激光SLAM技术实现环境地图构建和机器人导航，同时结合深度模型和摄像头完成图像任务。自适应式轮腿机械结构使机器人能够根据环境需求自动切换为轮式或腿式行进模式。底层控制器采用STM32F407，机器人通过PID算法能实现精准的移动和机械臂作业。结果表明：该多地形机器人控制方法简单高效，在坡地、草地、坑地、台阶障碍物等复杂地形中展现了灵活移动的能力，最大翻越障碍高度可达250 mm，爬坡角度可达45°，在稳定性和适应性方面具有显著优势。
关键词：自适应;即时定位与地图构建;多地形机器人;激光雷达;PID
作者单位：渭南师范学院物理与电气工程学院;陕西理工大学数学与计算机科学学院;
引文格式：何冰,曾荣耀,庞文涛,等.基于激光SLAM多地形机器人的设计[J].机电工程技术,2024,53(04):45-49.
标题：多功能小型六轴机械臂的设计与制作
作者：冯婧;莫谋艺;靳瑜;陈思伟;黄志维;
摘要：针对新型机器人应用场所多样化的需求，以工业机器人为灵感设计了一种小型六轴机械臂，应用于餐厅、医院等场景，在提升人们生活质量的同时降低用人成本以及劳动强度。所设计的机械臂动作灵活性高，工作空间范围大，具有定位精准、制造成本低、体积小的特点。利用SolidWorks对机械臂机座、机身、手臂以及执行末端机构进行三维整体建模，设计出了小型六轴机械臂的主体，通过Arduino实现对机械臂运动轨迹的控制。通过更换机械臂末端执行器的类型实现不同功能的转化，应用于不同场景。针对餐饮服务业设计了菜盘夹紧机构，实现了对不同类型以及尺寸菜盘的夹紧。通过3D打印技术完成机械臂部分结构的制作，实现了设计目的。
关键词：服务业;智能化;3D打印;六轴机械臂
作者单位：广东科技学院机电工程学院;
引文格式：冯婧,莫谋艺,靳瑜,等.多功能小型六轴机械臂的设计与制作[J].机电工程技术,2024,53(04):50-53+146.
标题：丝杠进给系统运动控制研究
作者：俞志文;李钢;
摘要：丝杠进给系统在运行过程中具有非线性、强耦合和参数时变等特点，由于传统PID控制器的参数固定，无法很好地适应系统变化，从而导致系统响应速度缓慢及跟踪性能较差。针对此类问题，将复杂的丝杠进给系统简化处理并建立二质量系统模型；对传统的模糊规则加以优化和改进，设计了一种模糊PI控制与加速度前馈补偿相结合的复合控制器。模糊PI控制器根据实际系统特性调整模糊规则，使得控制器参数自适应变化，提高控制效果；加速度前馈补偿控制器根据输入信号预先补偿系统，提升了系统带宽。在Simulink中搭建系统模型，在阶跃输入和干扰输入下对比观察2种控制器作用的系统响应曲线。经仿真验证，丝杠进给系统的动态特性、稳态特性和抗干扰能力都得到了明显地提升。
关键词：丝杠进给系统;模糊PI控制;前馈补偿;动态特性
作者单位：南京工程学院;
引文格式：俞志文,李钢.丝杠进给系统运动控制研究[J].机电工程技术,2024,53(04):54-57.
标题：一种有源天线温度试验自动测试系统设计
作者：李朔;张艳杰;
摘要：某型有源天线批生产产品数量多，由于温度试验周期长，温度试验成为天线均衡高效生产的一个瓶颈环节。为解决生产需求，研制一种天线专用温度测试系统。分析了天线温度试验测试项目和测试原理，梳理现有测试设备测试效率低下的原因，集中讨论了研制设备硬件组成、测试功能、软件设计和自动化要求，重点研究了屏蔽装置以及对接工装的设计。研制的测试系统基于VS2015软件，通过上位机控制电源切换单元、波控切换单元和射频切换单元完成产品分时自动测试。研制屏蔽装置，不仅完成了天线在温箱内接收和发射功能测试，还保证了测试结果的真实有效。设计对接夹具，方便产品对接和更换。该温度测试系统具有测试时间短、测试产品多、自动化程度高的优点，在生产线投入使用后，效果良好，解决了天线温度生产瓶颈。
关键词：有源天线;切换单元;自动测试;夹具;VS2015
作者单位：中国空空导弹研究院;
引文格式：李朔,张艳杰.一种有源天线温度试验自动测试系统设计[J].机电工程技术,2024,53(04):58-61.
标题：基于达索平台的参数化BOM在养殖设备行业的应用
作者：郑伟;何菲;吴华超;唐琦;皮晓迪;于千龙;
摘要：现代设备制造业由大规模生产转为个性化定制是一个重要趋势，它需要设备制造业采用更加灵活、敏捷、智能的生产方式和供应链管理方式。产品订单BOM是管理的数据基础，传统的基于PLM平台的CAD模型结构或手工搭建生成BOM的方式，已经成为实现这种管理方式的瓶颈，因此需要拓展PLM中BOM生成的新方式，使其能够准确、高效地完成产品订单BOM的设计。基于此，以参数化BOM的思想作为实现方案的理论基础，通过基于达索PLM平台的基本功能和二次开发，结合养殖设备产品的一些特殊设计要求，实现了基于参数化配置模板的产品订单BOM快速生成的功能。含此功能的PLM平台已经在企业上线应用，证明了养殖设备设计过程中的各种特殊要求的计算规则均可通过参数化实现，从而也证明了该理论的科学性和实用性。
关键词：参数化;BOM;PLM;达索
作者单位：广州凯思软件工程有限公司;
引文格式：郑伟,何菲,吴华超,等.基于达索平台的参数化BOM在养殖设备行业的应用[J].机电工程技术,2024,53(04):62-65.
标题：试剂仓半导体制冷模组热端散热器的仿真研究
作者：刘威;林方烨;王咏浩;邹继华;谢小恒;邹俊;
摘要：半导体制冷模组热端散热器的散热性能将直接影响其制冷效率，因此在半导体制冷模组实际工作中，半导体制冷模组的高效工作离不开有效的散热方式。针对这一问题，根据实际构建三维模型，利用COMSOL~?Multiphysics~?软件模拟仿真计算，对热端的翅片式散热器进行了一系列研究。对仿真结果进行对比分析和讨论，分别探究了散热器风速大小、材料以及翅片参数对散热器散热性能的影响。结果表明：随着风速增大，热端温度不断降低；由于传热系数、比热容和密度等物性参数的不同，相同结构下不同材料的散热器散热性能存在较大差异；翅片参数的改变将改变对流传热过程从而影响散热器散热性能，合理减小翅片高度和翅片厚度在提升散热器经济性的同时并不会显著降低其散热性能。研究结果提高了翅片式散热器的散热性能和经济性，进而提高半导体制冷模组的制冷性能，为实际工程的应用提供了借鉴和参考。
关键词：半导体制冷;散热器;热端;对流传热
作者单位：浙江大学宁波“五位一体”校区教育发展中心;浙江大学流体动力与机电系统国家重点实验室;美康生物科技股份有限公司;
引文格式：刘威,林方烨,王咏浩,等.试剂仓半导体制冷模组热端散热器的仿真研究[J].机电工程技术,2024,53(04):66-70.
标题：基于CFD的矿石分选机喷嘴仿真研究
作者：邓星星;陈锐;
摘要：针对矿石分选机喷吹分离系统的喷嘴在分选矿石时喷吹效果不好、耗气量大等问题，以收缩型射流喷嘴为研究对象，利用计算流体力学软件对喷嘴的结构特征和几何参数进行数值模拟，用ANSYS Space Claim软件建立喷嘴的几何模型，使用ICEM软件对几何模型进行网格划分，再运用Fluent软件进行求解，选择湍流模型中的Realizable k-ε模型进行计算。从收缩曲线形状、收缩段长度以及出口直径等对射流有影响的因素进行分析。结果表明：收缩段曲线形状会对对喷嘴射流产生影响，收缩段曲线为维多辛斯基曲线型喷嘴在高入口压力情况下能保持良好的射流稳定性；出口直径为5 mm，收缩段长度为8 mm的喷嘴能够在节约能耗的情况下满足分选要求。
关键词：矿石分选机;喷嘴;射流;维多辛斯基曲线;数值模拟
作者单位：东华理工大学机械与电子工程学院;
引文格式：邓星星,陈锐.基于CFD的矿石分选机喷嘴仿真研究[J].机电工程技术,2024,53(04):71-74.
标题：基于HFSS的电连接器信号完整性仿真分析
作者：张平均;王颖;李士勇;鄢春燕;李光炀;
摘要：针对高速传输电连接器存在特征阻抗偏小且不连续的问题，基于信号完整性理论提出了采用集总端口并设计测试夹具的优化方案，通过三维电磁仿真软件HFSS建立电连接器3D模型，设置终端驱动求解类型，给定材料属性，分配激励及边界条件，设置求解频率和扫频模式进行信号完整性仿真，分析其TDR特征阻抗、插入损耗、回波损耗、近端串扰、远端串扰等信号完整性参数。结果表明：电连接器在10 MHz～5 GHz频率范围内设置集总端口激励、设计仿真夹具的方式下，插入损耗为-12～-6 dB，回波损耗为-1.3～0 dB、近端串扰为-40 dB以下、远端串扰为-45 dB以下，符合HJ30J的标准要求；与波端口激励、无设计夹具仿真进行参数对比，串扰降低10 dB,TDR特征阻抗提升10Ω，性能参数得到提升。
关键词：电连接器;测试夹具;差分信号端口;HFSS;信号完整性
作者单位：福建理工大学电子电气与物理学院;厦门鼎芯科技有限公司;福建理工大学电子信息与电气技术国家级实验教学示范中心;
引文格式：张平均,王颖,李士勇,等.基于HFSS的电连接器信号完整性仿真分析[J].机电工程技术,2024,53(04):75-78.
标题：升船机下闸首工作闸门仿真分析及优化设计
作者：罗德武;李倩;邓达人;王艺;高伟;
摘要：升船机下闸首工作闸门作为升船机的重要组成部分，主要用于控制和调节升船机的水位以及保障通航船只的安全进出。采用CATIA软件建立升船机下闸首工作闸门的精确参数化三维模型，并利用Abaqus软件建立与实际情况相符的有限元模型。在常载工况下，设定适当载荷和边界条件，通过有限元分析校核闸门结构的安全性和可靠性。根据有限元计算结果进一步对闸门结构进行优化，以降低闸门质量为目标，采用参数化方法定义设计变量，包括板厚、主梁间距等。通过修改闸门参数，再次进行有限元分析，以验证优化后的闸门结构的安全性和可靠性。经过优化设计成功实现了闸门质量降低21.3%的优化效果。所采用的CATIA和Abaqus软件相结合的方法简便可靠，能够全面反映闸门结构的受力特性。通过有限元分析和优化设计，成功提高了升船机下闸首工作闸门的质量，进一步增强了其安全性和经济性。
关键词：航运工程;升船机;下闸首工作闸门;有限元仿真
作者单位：中国电建集团贵阳勘测设计研究院有限公司;杭州国电机械设计研究院有限公司;
引文格式：罗德武,李倩,邓达人,等.升船机下闸首工作闸门仿真分析及优化设计[J].机电工程技术,2024,53(04):79-81+221.
标题：一种仿生机械手的创新设计及运动学仿真
作者：黎小巨;刘伟乐;洪春龙;朱瑞洋;
摘要：仿生机械手是一种模拟生物抓握功能的机器人装置，通常具有灵活的关节和手指，能够进行多种形状和角度的抓握，应用场景广泛。介绍了一种仿生机械手的创新设计，旨在实现灵活性和稳定性的提升。腕关节采用交叉“十字轴”结构，具有前后和左右摆动的自由度。机械手指部分由推杆电机和连杆机构驱动，以增强机械手的灵活性。使用SolidWorks软件构建机械手的三维模型，并运用改进的D-H参数法建立运动学方程。通过MATLAB软件进行运动学仿真分析，并利用蒙特卡洛方法进行可视化分析，验证机械手设计的可行性。针对机械手抓取过程中末端速度进行计算分析，为机械手控制提供理论依据。研究结果能为仿生机械手的结构创新和性能提升提供有益参考。
关键词：仿生机械手;结构设计;运动学仿真;MATLAB
作者单位：东莞城市学院;
引文格式：黎小巨,刘伟乐,洪春龙,等.一种仿生机械手的创新设计及运动学仿真[J].机电工程技术,2024,53(04):82-85+110.
标题：基于UG NX与PLC的码垛机器人联合仿真分析
作者：宋振伟;孙玉忠;王绍奇;李永华;吴鑫辉;
摘要：针对实现机器人自动化码垛的费用高和耗时长的问题，采用UG NX与PLC联合仿真，实现机器人自动化码垛的设计与分析。基于UG NX建立传送带和机器人等的三维模型，在UG NX的机电概念设计模块设置模型的运动副，刚体和碰撞体，添加传送面、产品对象源、传感器以及控制装置，并根据相应的运动逻辑为系统添加对应的信号适配器，以实现各个模型之间的联动、机器人运动路线的切换等功能。用PLCSIM信号通道连接MCD模型的信号与虚拟PLC，使MCD模型可以完成与PLC的联动，实现将输送带、机器人以及PLC等设备进行联动。通过HMI控制面板控制虚拟样机，以分析各组件的运行状态、速度、加速度以及运动轨迹等是否满足要求，验证设计方案的可行性，减少开发的时间及成本，加快设备投产的进程。
关键词：码垛机器人;MCD;PLC;联合仿真
作者单位：科德数控股份有限公司;大连交通大学中车学院;大连民族大学机电工程学院;
引文格式：宋振伟,孙玉忠,王绍奇,等.基于UG NX与PLC的码垛机器人联合仿真分析[J].机电工程技术,2024,53(04):86-91.
标题：1000 t级超大型升船机承船厢结构有限元仿真
作者：邓达人;黄金根;罗德武;王艺;高伟;
摘要：根据升船机承船厢结构特点，对承船厢模型进行合理简化；利用三维建模软件CATIA建立升船机承船厢三维模型，利用有限元分析软件Abaqus建立升船机承船厢1/4结构有限元模型；根据升船机运行中重点关注的常载、超载和锁定3种重要工况，设定有限元模型载荷及边界条件，采用有限元法对1 000 t级超大型升船机的承船厢结构进行仿真分析，通过静强度和刚度的计算分析，验证承船厢结构的安全性和可靠性。研究所采用的计算方法简便可靠，能够全面反映承船厢结构的受力特性，对升船机的设计、制造和后期运行监测具有重要的指导意义。该计算方法可推广应用于类似类型的升船机承船厢结构的设计和改造。
关键词：航运工程;升船机;承船厢;有限元仿真
作者单位：中国电建集团贵阳勘测设计研究院有限公司;杭州国电机械设计研究院有限公司;
引文格式：邓达人,黄金根,罗德武,等.1000 t级超大型升船机承船厢结构有限元仿真[J].机电工程技术,2024,53(04):92-94.
标题：面向消防需求的火焰快速检测方法
作者：陈泽世;钟小勇;李华耀;杨智能;陈漾;
摘要：消防系统中的火焰检测设备在执行检测任务时存在精度低、实时性差等问题，会导致误报率较高，发现不及时，从而错过施救的最佳时机。为了解决上述问题，以YOLOv7-tiny算法为基础，对ELAN-tiny结构进行改进，设计ELAN-TP结构，该结构大量减少了原结构的冗余计算。为提高主干网络的特征提取能力，在主干网络的末端引入ConvNeXt结构。使用SimAM注意力机制对颈部网络结构进行改进，增加模型对目标的定位精度以及对不同尺寸特征的融合能力。结果表明：改进模型的火焰检测精度mAP@50达到了57.7%，相较于原模型提升了4.8%,FPS （检测帧率）达到了97，提升了13。将改进后的模型在边缘计算设备Jetson Nano上部署，FPS在20上下波动，满足了实时性的需求，能够较好地在各种场景下执行火焰检测任务，具有较高的实用价值。
关键词：火焰检测;消防设备;轻量化;注意力机制
作者单位：江西理工大学;
引文格式：陈泽世,钟小勇,李华耀,等.面向消防需求的火焰快速检测方法[J].机电工程技术,2024,53(04):95-99+179.
标题：基于YOLOv5-GM的雾天环境下输电线路异物检测
作者：朱云云;朱黎;肖天龙;何昕怡;胡涛;
摘要：针对雾天条件下，输电线路上的异物图像分析和识别能力差，误报或遗漏关键信息的风险增加，提出一种基于YOLOv5的改进算法——YOLOv5-GM。采用暗通道先验去雾算法对雾天环境下的数据集进行去雾处理，将去雾处理后的数据集作为YOLOv5模型的输入；将YOLOv5算法的Neck网络替换为GFPN网络架构，在GFPN的基础上，在特征融合模块中引入CSPStage代替原始的3*3卷积操作，以提升特征融合效果。在实时检测过程中，去除了额外的上采样步骤，在不增加计算量的情况下实现更高的检测精度；基于优化后的Neck网络中在CSPStage模块添加CBAM注意力机制，提高模块的泛化能力。结果表明：在输电线路多类异物检测上，YOLOv5-GM模型的准确度P提高了2.5%，类别平均精度mAP提高了4.3%,F1得到显著提高，验证了所提模型的有效性。
关键词：暗通道先验;YOLOv5;GFPN;CBAM
作者单位：湖北民族大学智能科学与工程学院;
引文格式：朱云云,朱黎,肖天龙,等.基于YOLOv5-GM的雾天环境下输电线路异物检测[J].机电工程技术,2024,53(04):100-105.
标题：基于Transformer改进的Faster RCNN在复杂环境下的车辆检测
作者：王鑫泽;何超;
摘要：在监控视角中目标车辆较小、遮挡较为严重，导致检测精度低。通过探讨卷积神经网络和Transformer模型的互相借鉴和联系，并结合损失函数等常规改进，提出了新的Faster RCNN模型。通过借鉴Transformer模型的思想，对原有的特征提取网络进行了改进，将原block比例3∶4∶6∶3改为3∶3∶27∶3、卷积核由3×3改为7×7，增大其感受野，能够更好捕捉图像中的全局特征，使用DW卷积来减少参数量并略微提高性能，使用Channel shuffle解决通道间信息不交流的问题。将原先交并比IoU改为CIoU，与改进后的特征提取网络结合，进一步提高小目标和遮挡目标的检测效果。在UA-DETRAC数据集上，改进后的模型在mAP@0.5:0.95方面比原算法提高了20.20%，并在大、中、小目标下分别提高了15.8%、23%和45.8%，相较于其他模型，如YOLOv7、YOLOv5和Cascade RCNN,mAP@0.5:0.95分别提高了3.3%、5%和6.69%。
关键词：Transformer;CIoU损失函数;卷积神经网络改进;改进的Faster RCNN
作者单位：西南林业大学机械与交通学院;云南省高校高原山区机动车环保与安全重点实验室;
引文格式：王鑫泽,何超.基于Transformer改进的Faster RCNN在复杂环境下的车辆检测[J].机电工程技术,2024,53(04):106-110.
标题：基于霍夫变换与最小二乘法的车道线检测方法
作者：廖干洲;曾霞;李龙华;
摘要：基于传统图像处理方法，利用图像预处理、ROI分割、霍夫变换和最小二乘法等技术进行车道线检测。对图像进行预处理，图像预处理包括对图像二值化；然后通过高斯滤波对图像进行边缘检测。为提高执行效率和和提高准确性，使用15°俯视角度下显现的ROI区域进行检测，并利用霍夫变换检测车道线。通过设置阈值和参数调整，得到车道线的峰值点，并使用最小二乘法拟合直线。在图像中绘制检测结果，包括车道线和霍夫变换峰值点。使用该方法，对高速道路、城市道路、省道等3种路线上的5个实验组进行实验，其中高速道路和省道的准确率分别为95%、98%，城市道路的准确率为75%。结果表明：所提方法在特定环境下能够较为有效地检测车道线，具有较好的鲁棒性和准确性。
关键词：车道线检测;ROI;霍夫变换;最小二乘法
作者单位：广州应用科技学院;
引文格式：廖干洲,曾霞,李龙华.基于霍夫变换与最小二乘法的车道线检测方法[J].机电工程技术,2024,53(04):111-114.
标题：基于位平面置乱的图像加密算法研究
作者：时晨阳;刘嵩;
摘要：近年来，随着人们对电子信息隐私及网络安全重视程度的不断提高，对信息加密技术的要求更加严格，图像加密技术备受关注。因此，提出一种基于位平面的图像加密算法。将明文图像矩阵中的每个像素值分解为8个比特位，把相同位置上的比特位组合成高四位和低四位2个位平面矩阵；采用多涡卷混沌系统生成的混沌序列，对2个位平面矩阵进行置乱-扩散-置乱，得到加密图像；在MATLAB平台上进行了直方图、相邻像素相关性、密钥敏感性、信息熵、抗剪裁性等安全性分析。结果表明：所提出的图像加密算法能够进行安全有效的图像加密，且安全分析表示其加密后图像直方图平稳、像素相关性系数趋近于0、信息熵达到7.996 0以上，在加密效果与安全性方面都有良好的表现，可以抵御多种攻击的干扰，能够对图像信息进行安全保护。
关键词：图像加密;位平面;行列置乱;混沌;安全性分析
作者单位：湖北民族大学智能科学与工程学院;
引文格式：时晨阳,刘嵩.基于位平面置乱的图像加密算法研究[J].机电工程技术,2024,53(04):115-120.
标题：基于YOLOv4改进算法的智能化冰柜商品数量检测方法
作者：张斐;文灏淳;林浩彬;吴鹏;陈宝宇;项振坡;
摘要：随着无人超市中智能冰柜的需求量逐渐增大，智能冰柜商品识别技术得到迅猛发展，如无线射频识别、条形码识别、二维码识别及图像识别等。但由于信号干扰、条形码遮挡、二维码褶皱、识别网络模型过大等原因，以上识别技术存在辨识率不高，速度较慢的问题。针对以上问题，搭建激光散斑测距系统并提出一种基于YOLOv4改进算法的智能冰柜商品数量检测方法。该方法优化Backbone阶段CSP Darknet53中的卷积层和CSP模块，剔除Neck阶段8倍降采样，解决了YOLOv4算法模型体积较大、识别速度较慢的问题。通过IR相机获得激光散斑下红外图像，并运算得到深度图，进而与彩色图像配准得到商品深度信息，最终计算出商品剩余数量。该改进算法与YOLOv4、YOLOv3算法进行实验比较，结果表明改进后的YOLOv4模型mAP可达97.02%，模型大小仅为13.8 MB，相较于YOLOv4原有算法检测速度提升了50%。该方法可为商品库存远程管理提供一种高效的技术手段。
关键词：YOLOv4;激光散斑;图像匹配
作者单位：东莞理工学院机械工程学院;
引文格式：张斐,文灏淳,林浩彬,等.基于YOLOv4改进算法的智能化冰柜商品数量检测方法[J].机电工程技术,2024,53(04):121-124+151.
标题：一种改进的基于深度学习的小目标检测方法
作者：魏希来;孙海江;刘培勋;孙兴龙;
摘要：提出了一种改进的基于深度学习的小目标检测方法，用于解决当前主流算法针对小目标进行检测时输入图像需为小尺寸照片且模型参数过多等缺点的问题。为了解决这些问题，首先对图像进行预处理，将一张较大尺寸的图像按一定规则拆分成多张小尺寸图像后送入网络，克服了以往算法需要小尺寸图像才能进行检测的问题。对DNANet网络结构进行改进，减少其网络层数，提高了网络推断速度。使用TverskyLoss为像素分割的损失函数对损失函数进行优化，并采用渐进式学习法训练模型，使网络从普通目标到小目标的检测过程更为稳定。实验结果表明，该方法有效提升了深度学习在小目标大尺寸图像方面的收敛速度，改进后的网络对大尺寸图像的预测准确率提升了5%，预测时间缩短了25%。综上所述，提出的基于深度学习的小目标检测方法，可以方便地应用于工程实践中，并具有较高的实际应用价值。
关键词：小目标检测;深度学习;图像预处理;网络结构改进;渐进式学习
作者单位：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所;
引文格式：魏希来,孙海江,刘培勋,等.一种改进的基于深度学习的小目标检测方法[J].机电工程技术,2024,53(04):125-128+213.
标题：液体在横向气流中破碎的动量交换机制
作者：刘晓宏;温治;杜宇航;苏福永;张四宗;楼国锋;
摘要：液体射流的破碎是一个复杂的非线性动力学问题。为研究破碎过程中气液间的动量交换机制，利用Fluent软件进行数值模拟，得到不同气流冲击液体过程中动量交换量和动量交换效率的变化规律，并进一步通过VOF to DPM模型对规律进行了验证。结果表明：在气流速度为40～90 m/s，气流密度为1.177～7.356 kg/m~3的工况范围内，动量交换效率在62%～83%变化。气液之间的动量交换量随着气流速度的增大而增大，气体密度不变时，随着气流速度的增大，气液间的动量交换效率逐渐降低，最后趋于稳定；气流速度一致时，动量交换效率随气体密度的增大而减小，最后逐渐趋于稳定。在气流物性不变时，增大液体的密度和黏度均会导致气液动量交换效率的增大。将雾滴粒径分布作为液体破碎效果的计算指标，对动量交换机制进行验证，发现在气液动量交换量相等时，液体破碎后的粒径规律基本一致，最大误差为15.3%。
关键词：横向射流;动量交换效率;液体破碎;雾滴粒径;数值模拟
作者单位：北京科技大学能源与环境工程学院;
引文格式：刘晓宏,温治,杜宇航,等.液体在横向气流中破碎的动量交换机制[J].机电工程技术,2024,53(04):129-133.
标题：外延生长对GaN基PIN型器件的影响研究
作者：葛子琪;邹继军;绍春林;赖穆人;赖兴阳;彭增涛;
摘要：实现了PIN型GaN外延材料的生长，并深入研究了影响器件性能的关键i-GaN外延层的生长温度和生长气流等要素。结果表明，适当的生长温度和气流条能够有效改善GaN的位错密度和背景掺杂，从而提升其晶体质量；过高或过低的生长温度和低气流则可能导致杂质原子如C、O等并入外延材料，形成高位错和缺陷。制备了GaN基PIN型器件，并探究了不同p层掺杂浓度对其电学I-V特性的影响。结果表明，较高的掺杂浓度有助于制备势垒低的欧姆接触，形成更优越的PN结特性。比较了Ni/Cr和Ni/Au两种金属接触对器件I-V特性的影响。结果表明，以Ni/Au制备P型欧姆接触能够获得更低的反向漏电流。此外，相较于Cr、Au具有更优越的稳定性和耐压性。深入探讨了PIN型GaN外延材料的生长条件对器件性能的影响，并通过制备GaN基PIN型器件深入研究了掺杂浓度和金属接触对电学特性的影响。
关键词：GaN;PIN;生长温度和气流;p层掺杂浓度;欧姆接触;漏电流
作者单位：东华理工大学核技术技术应用教育部工程研究中心;江西誉鸿锦材料科技有限公司;
引文格式：葛子琪,邹继军,绍春林,等.外延生长对GaN基PIN型器件的影响研究[J].机电工程技术,2024,53(04):134-137+173.
标题：基于滚珠丝杠副滚珠载荷分布的摩擦力矩计算方法研究
作者：宋现春;王笑;贾鑫鹏;路广远;
摘要：为了研究丝杠转速、轴向载荷、螺旋升角和滚珠直径对摩擦力矩的影响规律，在综合考虑滚珠载荷分布、实际工况中接触角变化、法向力差异、润滑油黏性阻力、滚珠惯性力和惯性力矩等因素上，建立了一种计算滚珠丝杠副摩擦力矩的方法。结果表明：当丝杠转速或轴向载荷增大时，摩擦力矩越来越大；增大的轴向载荷或者减小的丝杠转速导致摩擦因数越来越小；随着螺旋升角变大时，摩擦因数和摩擦力矩均逐渐减小，且随着螺旋升角的增大，两者的变化率逐渐减小；滚珠直径的变大致使摩擦力矩变大。分析结果可为滚珠丝杠副的设计提供参考，有助于进一步提高滚珠丝杠副的传动性能。
关键词：滚珠丝杠副;摩擦力矩;接触角;螺旋升角;载荷分布
作者单位：山东建筑大学机电工程学院;
引文格式：宋现春,王笑,贾鑫鹏,等.基于滚珠丝杠副滚珠载荷分布的摩擦力矩计算方法研究[J].机电工程技术,2024,53(04):138-142.
标题：MES管控下考虑AGV能耗的路径优化设计
作者：李拔愚;许中华;徐曦;
摘要：随着车间生产逐步走向自动化、智能化，制造执行系统（MES）以及自动引导小车（AGV）的应用范围越来越广。根据项目实例，设计车间MES中控系统和AGV调度系统的互联以及AGV的搬运过程。考虑到目前AGV大多采用电池储能，能耗效率也成为实际问题的优化目标，结合MES任务时间窗的约束，建立数学模型解决AGV路径规划的多目标优化问题，并提出一种改进遗传算法，通过随机初始多个路径编码，进行POX交叉、逆序变异和锦标赛选择后得到最优解。经仿真实验，得到最优路径规划，同传统算法相比求解质量更优。
关键词：制造执行系统;自动引导小车;能耗;多目标优化;改进遗传算法
作者单位：湖南工业大学计算机学院;智能信息感知及处理技术湖南省重点实验室;
引文格式：李拔愚,许中华,徐曦.MES管控下考虑AGV能耗的路径优化设计[J].机电工程技术,2024,53(04):143-146.
标题：基于改进鲸鱼算法的数字助听器回声消除方法
作者：熊书慧;胡开明;吴光文;李跃忠;
摘要：在数字助听器应用中，回声消除能力是检验助听器效果的标准之一。针对回声消除算法中自适应滤波器权重设置主观性较强以及实际语音信号波动性较大导致数字助听器回声消除精度不高的问题，提出了一种结合集合经验模态分解（EEMD）方法及鲸鱼算法（WOA）的最小均方误差算法（LMS）。该新方法在鲸鱼算法的基础上引入集合经验模态分解方法，采用集合经验模态分解方法将采集到的语音信号分解为若干个平稳的子序列，运用鲸鱼算法收敛速度较快的特点帮助自适应滤波器更快找到更适宜的权重，对自适应滤波器进行权重向量的优化，从而建立EEMD-WOA-LMS模型，通过回声消除效果的常用性能指标对所提方法进行验证。仿真实验表明，将改进方法与WOA-LMS算法相比，能获得较快的收敛速度和较低的失调量，并且均方误差有所降低，失调量降低了0.73 dB，回声损失值提升了2.87 dB，验证了EEMD-WOA-LMS算法的回声消除能力更优。
关键词：集合经验模态分解;自适应滤波器;鲸鱼算法;数字助听器;回声消除
作者单位：东华理工大学机械与电子工程学院;江西省康复辅具产业技术研究院;
引文格式：熊书慧,胡开明,吴光文,等.基于改进鲸鱼算法的数字助听器回声消除方法[J].机电工程技术,2024,53(04):147-151.
标题：流程型制造模式下A公司粉料生产线效率优化设计
作者：郭继东;龙丽涧;黄洁;杨意本;陈捷;宋长森;周大为;
摘要：在人工成本日益增长的时代，自动化发展是每个制造业公司发展的必经之路。对A公司的粉料线现场进行调查，发现该公司的粉料线生产模式为流程型生产且有着换型较慢、不良率较高、生产效率低等问题。通过精益管理、创新方法、质量管理与可靠性、基础工业工程、机械设计等思想和FlexSim仿真软件，采用矛盾分析、过程功能分析、鱼骨图等方法对现场布局与存在的问题进行分析。针对其产能、设备利用率和良品路进行有效改善，用层次分析抉择出其关键换型清洗装置的最优改进方案。结果表明：利用该设计工艺时间减少了50%，换型时间减少了30.5%，更好地控制了粉料的流速，提高了此流程型粉料生产线的产能，为流程型A公司生产模式的运行提供了新的思路和具体方案。
关键词：流程型生产;现场改善;换型改善;层次分析
作者单位：北京理工大学珠海学院工业自动化学院;
引文格式：郭继东,龙丽涧,黄洁,等.流程型制造模式下A公司粉料生产线效率优化设计[J].机电工程技术,2024,53(04):152-158+200.
标题：虚拟轨道列车空气互联平衡悬架的动力学性能研究
作者：杨兴荣;成明金;李龙涛;任利惠;
摘要：针对数字轨道电车前双轴悬架的超静定问题，提出了互联平衡悬架的解决方案。在建立空气弹簧的热力学模型和连接管路热力学模型的基础上，通过与动力学模型联合仿真，验证该优化方案的效果。互联空气悬架可以优化车辆的行驶平顺性，改善车辆动态轴荷分配。分析了互联管路直径对动力学性能的影响。结果表明：该方案改善了数字轨道电车端车的平顺性和载荷均衡性；当连接管路直径取10～20 mm、以车速20 km/h通过减速带的行驶工况下，互联空气平衡悬架的平顺性较原有结构提升了2%～6%，一、二轴的动载荷的峰值相比原有结构降低2%～16%；随着联通管路直径的增加，车辆行驶的平顺性有提高的趋势，一二轴动载荷的平衡效果也越明显；15 mm的管径能较好地平衡减速带和边坡点2种工况下的动力学性能。
关键词：电子导向胶轮系统;车辆动力学;空气互联平衡悬架
作者单位：同济大学铁道与城市轨道交通研究院;中车南京浦镇车辆有限公司;
引文格式：杨兴荣,成明金,李龙涛,等.虚拟轨道列车空气互联平衡悬架的动力学性能研究[J].机电工程技术,2024,53(04):159-163.
标题：Mn、Yb含量对非热处理铝镁合金组织和性能的影响
作者：彭小帮;宋宪臣;李清清;李时康;
摘要：为了提升非热处理铝镁合金力学性能，设计了不同Mn、Yb含量的铝镁合金，采用室温拉伸、硬度测试、摩擦磨损测试和OM、SEM显微观察等实验，研究了不同Mn、Yb含量对铝镁合金微观组织、力学性能和耐磨性能的影响，得到最优Mn、Yb含量的铝镁合金。结果表明，Mn元素的加入减弱了镁元素引起的枝晶偏析，在铝基体中形成弥散分布的细小化合物Al_6Mn，该化合物促进了晶粒的形核，从而抑制晶粒长大，使晶粒得到细化，改善合金组织；稀土元素Yb改善了第二相的分布且形成细小的Al_3Yb作为异质形核核心，提高形核率，使得铸件组织中的晶粒数增加，晶粒变小，从而改善铝镁合金组织。当Mn、Yb含量均为0.6%时，合金的力学性能和耐磨性能最佳。合金的硬度为73.75 HBS，抗拉强度为278 MPa，屈服强度为214 MPa，伸长率为10.53%，磨损率为5.88%，与不含Yb元素的合金相比，布氏硬度、抗拉强度和屈服强度分别提高了20.31%、10.31%和19.55%，磨损率降低了2.08%。
关键词：Al-Mg合金;微观组织;力学性能;合金化
作者单位：东华理工大学机械与电子工程学院;
引文格式：彭小帮,宋宪臣,李清清,等.Mn、Yb含量对非热处理铝镁合金组织和性能的影响[J].机电工程技术,2024,53(04):164-168.
标题：基于有限元仿真修正超声振子频率差值
作者：钟先煌;邓宇;潘利敏;区仕雄;邓爱忠;
摘要：现有超声振子适配多把型号差异较大的刀具时，因存在较大的频率差值而不能使用同一频率来适配这些刀具，这导致不同型号的刀具需要适配不同的超声振子，从而增加了加工成本，降低了加工效率，不利于加工生产。为了解决这一问题，根据现有修改频率差值的方法提出了通过改变超声振子核心零件结构的方式来修正适配振子的频率差值。通过单因素实验探讨了法兰盘直径、孔径和孔数对适配后振子频率差值的影响，通过正交实验探究了这些因素的显著性，并确定了最优参数。同时利用有限元软件对适配后的振子进行模态和谐响应分析，结果表明优化后适配振子频率差值均小于1.5 kHz且振型合理，节点偏移量小，可以实现同个振子在中心频率范围内适配3把不同刀具的效果。
关键词：超声振子;有限元仿真;模态分析;谐响应分析
作者单位：广东工业大学省部共建精密电子制造技术与装备国家重点实验室;蒙娜丽莎集团股份有限公司;
引文格式：钟先煌,邓宇,潘利敏,等.基于有限元仿真修正超声振子频率差值[J].机电工程技术,2024,53(04):169-173.
标题：基于Bezier曲线的二维振镜扫描系统轨迹过渡
作者：朱玉田;梁钊泉;周爱国;尉皓智;
摘要：二维振镜扫描投影系统是新兴的研究领域，通过在目标面上投影出CAD图形来辅助生产制造，有效提高生产效率和制造精度。以往通过设置跳转延时保证跳转过程中扫描图形的精度，未考虑电机的运行情况。为解决扫描过程中存在的电机振动冲击问题，基于Bezier曲线为扫描轨迹跳转自由段加入轨迹过渡，结合二维振镜系统对扫描图形进行等距离散的工作特点，得出扫描轨迹交接处平滑过渡的Bezier曲线控制点位置条件。随后依照平滑过渡条件为扫描图形加入轨迹过渡，并依照轨迹最大曲率进行迭代择优。最后基于典型的音圈电机模型对轨迹过渡的优化效果进行仿真验证。结果表明，对于二维振镜扫描式激光投影系统而言，使用Bezier曲线进行轨迹过渡简单高效，有效消除电机运行过程中的速度与加速度突变，减少了运行过程中的振动冲击，同时保证了扫描图形的精度。
关键词：二维振镜;激光投影;轨迹过渡
作者单位：同济大学机械与能源工程学院;
引文格式：朱玉田,梁钊泉,周爱国,等.基于Bezier曲线的二维振镜扫描系统轨迹过渡[J].机电工程技术,2024,53(04):174-179.
标题：基于FDM 3D打印机机械结构和控制系统设计的研究
作者：童和平;张香红;肖晓兰;李达人;
摘要：研究FDM技术支持下的3D打印机设计策略。使用步进控制精度在0.002 mm的丝杠滑块和步进电机的核心坐标控制系统，分别使用1组丝杠控制X轴和Y轴的定位，使用2组丝杠控制Z轴的定位，使用3组FDM挤出系统控制彩色打印过程，在探讨了坐标控制算法和冷却成型算法后，设计了一种包含7个执行机构且有LED综合状态显示功能的3D打印机机械结构和控制系统，且该系统可直接通过USB连接线从桌面端直接将文件传输到3D打印机的ARM系统中。基于FDM 3D打印机机械结构和控制系统设计的研究，可以得出：通过对坐标控制算法和冷却成型算法进行革新，提升对步进电机的控制策略，增加驱动程序可识别的3D模型文件种类，对FDM材料的成型过程进行进一步优化控制，是未来FDM技术支持下的3D打印机重点发展方向。
关键词：FDM;3D彩色打印;机械结构;控制系统
作者单位：广东开放大学机电工程学院;广东工业大学机电工程学院;
引文格式：童和平,张香红,肖晓兰,等.基于FDM 3D打印机机械结构和控制系统设计的研究[J].机电工程技术,2024,53(04):180-183.
标题：La_2Ce_2O_7/YSZ复合热障涂层制备及高热循环寿命机理研究
作者：亢永霞;谌帅;齐晓涵;汤金博;田雨晶;张漩;
摘要：为解决目前广泛使用的氧化钇部分稳定氧化锆（YSZ）热障涂层在CMAS腐蚀条件下热循环寿命较低的问题，采用超音速等离子喷涂技术沉积了La_2Ce_2O_7(LC）/YSZ复合热障涂层，结合双送粉模式巧妙实现了LC与YSZ的复合，借助两种材料残余应力的相互影响，有效解决LC材料热膨胀系数在低温段的陡降问题的同时提高了复合涂层的隔热性能及抗CMAS腐蚀性能。并通过高温静态腐蚀实验及热循环实验研究了LC/YSZ复合涂层的抗CMAS腐蚀性能及其在CMAS腐蚀条件下的热循环失效行为。结果表明，LC/YSZ复合涂层的热循环寿命比传统YSZ涂层高近90%，这归因于以下3方面：（1）将LC与YSZ混合能够有效避免LC材料在低温处的热膨胀系数陡降；（2) LC/YSZ复合涂层的隔热性能优于YSZ涂层；（3) LC/YSZ复合涂层可以与CMAS反应形成由La-Ce磷灰石相、CaAl_2Si_2O_8、m-ZrO_2和t-ZrO_2相组成的反应层，有效地阻止CMAS熔体渗入涂层内部。
关键词：热障涂层;CMAS腐蚀;热循环失效
作者单位：西安工程大学材料工程学院;
引文格式：亢永霞,谌帅,齐晓涵,等.La_2Ce_2O_7/YSZ复合热障涂层制备及高热循环寿命机理研究[J].机电工程技术,2024,53(04):184-187.
标题：热成型钢电阻点焊热影响区精准建模技术
作者：任鹏飞;许亚辉;张赛;
摘要：对于大变形工况，热成型板材电阻点焊热影响区在碰撞中容易失效，结构碰撞仿真分析中需要对热影响区进行精准建模，进而实现整车碰撞性能的高精准预测。针对某热成型钢板1500HS母材的断裂行为进行了研究，设计了不同缺口试样，并进行了材料力学性能实验，基于不同应力状态下的失效应变拟合得到母材MMC断裂曲面并生成平面应力状态下的GISSMO失效曲线。设计了电阻点焊拉伸失效试样，以母材材料性能为基础，基于逆向标定方法得到了热影响区的失效参数。为验证研究结果的准确性，设计了热成型钢板帽型梁落锤实验，帽型梁点焊尺寸为6 mm，焊点间距为30 mm。通过对比分析，电阻点焊热影响区的精准建模方法能够实现冲击加速度和位移的双重精度要求，能够满足结构安全开发工程需求。
关键词：电阻点焊;GISSMO失效;MMC简化模型;点焊连接精准建模
作者单位：中国汽车技术研究中心有限公司;中汽研(天津)汽车工程研究院有限公司;
引文格式：任鹏飞,许亚辉,张赛.热成型钢电阻点焊热影响区精准建模技术[J].机电工程技术,2024,53(04):188-192.
标题：船舶阻力预测几种理论的深度探讨
作者：张大朋;赵博文;孙一方;严谨;罗杨阳;
摘要：随着世界经济的全球化发展，海运运输成为一种经济实用的运输方式。海运运输的发展离不开各种各样的船舶。船舶在水中行驶时，由于海水是黏性液体，因此会受到阻碍作用，故而会产生船舶阻力。为了提高船舶在海水中行驶的速度，同时降低燃油消耗，因此需要对船舶阻力进行计算。船舶的种类不同，其型线就不同。型线不同自然导致其与水的接触面积不同。因此，针对不同船型的种类，其船舶阻力的计算方法也是不同的。预测船舶阻力的计算方法可以按照船体类型划分为不同的计算类型，分别有适用于滑行艇阻力预测的算法、适用于排水型船舶阻力预测的算法、适用于游艇阻力预测的算法以及细长体理论。探讨结果说明，不同算法和理论适用于不同的船体类型，也有其特定的适用范围。
关键词：船舶阻力;滑行艇;排水型船舶;游艇;细长理论
作者单位：广东海洋大学船舶与海运学院;广东海洋大学广东省南海海洋牧场智能装备重点实验室;
引文格式：张大朋,赵博文,孙一方,等.船舶阻力预测几种理论的深度探讨[J].机电工程技术,2024,53(04):193-196+226.
标题：基于模糊天牛须PID的稀土电解温度浓度解耦控制
作者：白松;秦玲;
摘要：稀土电解过程中电解槽内温度是影响出料金属品质、电解能耗的关键条件，同时槽内氧化物浓度决定了出料金属的效率和电解过程的稳定性。但实际电解槽内化学反应多、过程复杂，电解槽温度、熔盐氧化物浓度两者存在非线性的耦合关系。电解槽模型具有高滞后、强耦合、时变系统的特点，单独以电解温度或氧化物浓度作为被控变量难以保证出料金属的品质。以6 kA氧化钕电解温度、氧化物浓度作为输入，阴极电流密度、氧化物下料率作为输出，对输出变量进行解耦补偿，实现多变量解耦控制，从而提高氧化钕电解的品质；通过模糊PID控制器引入专家知识库对温度、浓度实现有效控制，改善了以往稀土电解过程中控制变量单一效果不理想的难题；借助天牛须的寻优迭代能力优化模糊PID的初始参数。利用Simulink平台对模糊PID解耦控制器和常规PID控制器进行仿真对比实验，实验结果表明：模糊PID解耦控制系统较单一温度PID控制效果更好，超调量提高了6%，系统响应速度提高25%。
关键词：6 kA氧化钕电解;模糊PID;解耦控制;阴极电流密度;熔盐氧化物浓度
作者单位：桂林信息科技学院机电工程学院;
引文格式：白松,秦玲.基于模糊天牛须PID的稀土电解温度浓度解耦控制[J].机电工程技术,2024,53(04):197-200.
标题：基于磁电耦合作用下雾化效率影响参数研究
作者：王海洋;周书民;汪志成;张斌;束登峰;
摘要：针对高压静电雾化的作用原理，以提升静电雾化的雾化效率为最终目标，加入了磁场，以磁电耦合的方式来达到提高雾化效率的目的。以磁场加电场为主要研究对象，以喷针在磁场与电场中的液滴变化形态以及粒径密度为参考，通过有限元软件对磁场与电场进行数值模拟，观察液滴在微观状态下的运动模式，进行电场与磁场的调整。自行设计和构建了实验装置，通过对不同参数状态下的液滴进行分析，以净化实验腔室内CO的浓度作为评判指标，从而验证磁电耦合作用及改进后机械装置的可行性，实验表明，磁电耦合装置的设计增加了静电雾化的整体雾化效率，在同等条件下，其净化CO浓度降低了11%，雾化颗粒的分布密度也提高了5%左右。
关键词：磁电耦合;静电雾化;净化空气;雾化效率;液滴形态
作者单位：东华理工大学机械与电子工程学院;
引文格式：王海洋,周书民,汪志成,等.基于磁电耦合作用下雾化效率影响参数研究[J].机电工程技术,2024,53(04):201-204+217.
标题：基于能量回馈的充电器老化测试系统
作者：聂小金;王世涛;徐义军;李家乐;邱达;刘嵩;
摘要：为解决传统的充电器测试方法测试效率低、自动化程度差以及长时间老化测试过程中存在大量直流能量的浪费等问题，设计了一种具备能量回馈功能的充电器老化测试系统。测试系统包括老化测试部分、能量回馈部分和信号采集部分，以STM32单片机芯片为核心控制单元，通过信号采集模块采集测试系统中的交流信号与直流信号并传输至单片机的ADC端口，与系统初始设定值进行对比，判断待测充电器是否合格；同时将充电器直流输出串联接入能量回馈单元，控制开关切换单元，然后将输出的220 V逆变电源连接到部分充电器的输入端口，并将充电器的直流能量逆变回馈至充电器的老化测试过程继续利用，采集能量回馈单元输出端交流可调负载上面的电流值，当交流可调负载上的电流值最小时，接入到能量回馈单元的充电器数量达到最大，能量回馈效率达到了60%以上，实现了节能、高效的充电器老化测试。
关键词：老化测试;STM32;信号采集;能量回馈;逆变器
作者单位：湖北民族大学智能科学与工程学院;
引文格式：聂小金,王世涛,徐义军,等.基于能量回馈的充电器老化测试系统[J].机电工程技术,2024,53(04):205-208.
标题：MIT测井数据的点云转换及井筒形变诊断
作者：屈文涛;施伟毅;徐剑波;冯沛阳;夏灿;
摘要：针对多臂井径仪（MIT）采集井筒内壁空间位置参数可视化需求，现提出将其转换为点云数据，再通过对数据模型诊断分析得到井筒的形变类型。建立MIT测井过程可视化模型，通过引入柱面坐标来标定每个测点三维坐标；将每个测点的空间位置信息由极坐标转换为直角坐标，形成点云模型。采用所提方法将SH54井风险段处MIT数据成功转换为点云数据，并对该井470～471 m处的点云模型以类似CT横断扫描诊断的方式进行平铺展开，利用曲线拟合、面积计算得到SH54井在470～471 m处每个横断面的实际轮廓线和实际面积。结果表明：利用该方法生成的点云模型通过图表对比分析，可推断出该井段产生了非对称挤压缩径形变。
关键词：MIT测井数据;点云数据;数据转换;截面诊断;井筒形变
作者单位：西安石油大学机械工程学院;
引文格式：屈文涛,施伟毅,徐剑波,等.MIT测井数据的点云转换及井筒形变诊断[J].机电工程技术,2024,53(04):209-213.
标题：新能源商用车电池框架轻量化设计
作者：陶亮明;阮景奎;
摘要：为了提高新能源商用车的续航能力，对其后背式电池框架进行轻量化设计。使用NSGA-Ⅱ算法进行优化设计，建立优化模型并验证其力学性能，选择优化设计变量，采用最佳空间填充设计（OSF）进行实验设计获得初始样本点，并选取验证点与建立的克里金（Kriging）模型进行拟合分析，判断Kriging模型的准确性且进行响应面优化，通过NSGA-Ⅱ算法建立优化模型，寻找最优的解集，完成对电池框架的轻量化设计，并对优化结果进行验证分析得出：电池框架在极限工况且满足强度的情况下最大应力增加了4.72%，质量减少了8.6%，达到了轻量化设计的目标。
关键词：电池框架;最佳空间填充设计;Kriging模型;NSGA-Ⅱ;轻量化设计
作者单位：湖北汽车工业学院机械工程学院;
引文格式：陶亮明,阮景奎.新能源商用车电池框架轻量化设计[J].机电工程技术,2024,53(04):214-217.
标题：高楼玻璃幕墙清洁机器人结构设计
作者：侯贤州;庄梓嘉;卢桂芳;黄志维;
摘要：针对高楼玻璃幕墙人工清洁作业所存在的安全风险高、劳动强度大、作业效率低等问题，设计了一种可替代人工作业的玻璃幕墙机器人。根据实际高楼玻璃幕墙清洁的需求，设计出能实现高楼玻璃幕墙清洁的机器人。运用SolidWorks对清洁机器人结构进行几何建模，运用有限元分析软件对机器人的运动方式进行分析优化，利用3D打印的技术打印出高空玻璃幕墙清洁机器人结构。选择STM32芯片对舵机、真空泵、清洁机构的控制，实现清洁机器人的爬行、吸附、清洁等功能。利用真空泵实现机器人吸附在非水平面上，利用舵机控制机器人的腿部关节移动，利用滚刷实现对幕墙的清洗。基于仿真与实物实验，计算清洁机器人能在高楼玻璃幕墙上行走所需的吸附力参数，并选用相应的真空泵；计算清洁机器人爬行所需的舵机转动角度；在满足清洁需求的情况下，对清洁机构进行优化。设计的清洁机器人具有整体尺寸小、行走灵活、通过性强、应用场合广等特点，为高楼玻璃幕墙清洁作业提供了技术方案。
关键词：高楼玻璃幕墙;清洁机器人;3D打印;STM32
作者单位：广东科技学院机电工程学院;
引文格式：侯贤州,庄梓嘉,卢桂芳,等.高楼玻璃幕墙清洁机器人结构设计[J].机电工程技术,2024,53(04):218-221.
标题：板翅式换热器内气液两相流分配特性数值分析
作者：辛杰;唐凌虹;刘佳伦;王铎;
摘要：板翅式换热器是海上天然气开采后进行液化处理的主换热设备，由于其内部结构的复杂性，容易引起各通道流量分配不均匀，会严重影响换热器效率。对换热器封头简化后进行建模，构建了板翅式换热器封头内两相流流动三维非稳态模型，以两相天然气为主要介质，利用计算流体力学（CFD）的方法，分析了不同气相体积分数的两相天然气在板翅式换热器封头内的分配特性。研究结果表明，当入口处气相天然气体积分数为50%时，气相整体分配不均匀度为0.50，液相整体分配不均匀度为0.03，各通道气相天然气的质量流量分布呈现中间低两端高的特点，液相天然气则相反，验证了两相流分配性能比单相流更加复杂的正确性。当入口处气相天然气体积分数逐渐增加时，中间通道和两端通道的两相流质量流量差逐渐变大，这表明流体的整体分配均匀性逐渐恶化。
关键词：板翅式换热器;流体分配;液化天然气;数值模拟
作者单位：西安石油大学新能源学院;
引文格式：辛杰,唐凌虹,刘佳伦,等.板翅式换热器内气液两相流分配特性数值分析[J].机电工程技术,2024,53(04):222-226.
标题：智能手指关节功能康复训练器创新结构设计
作者：卢桂萍;钟宇涛;陈晓文;宗明明;
摘要：因运动、年龄老化等因素导致手指功能损伤患者数量不断增加。针对这类人群进行手指康复器的设计，与传统康复产品相比，具有控制简单、方便、成本相对较低特点。通过分析仿手指运动的自由度，建立了曲柄摇杆机构，可以应用于手指康复器的结构设计；以主要机械构件和手指关节转动角度为参考因素，得出了机构的运动轨迹，在此基础上，得到各机械构件的合理尺寸，从而完成对机械构件的结构设计。通过模拟手指拉伸、弯曲来实现手指的康复功能。通过分析运动的角位移、角速度使得所得的机构更加符合手指的合理运动范围。运动仿真实验表明，该机构能带动手指在一定角度范围进行弯曲拉伸运动，可以满足手指损伤患者的康复训练需求。
关键词：手指康复;曲柄摇杆机构;工作空间;结构设计
作者单位：北京理工大学珠海学院;
引文格式：卢桂萍,钟宇涛,陈晓文,等.智能手指关节功能康复训练器创新结构设计[J].机电工程技术,2024,53(04):227-230.
标题：电池分容设备的热设计与验证
作者：秦茂;彭威;王川;解建伟;赖前程;张浩明;王涵;张兴旺;
摘要：电池分容化成设备总的热功耗大，充放电电流是化成工艺的数倍，受温度影响显著，更要求环境温度控制在±3℃范围内，因此热设计的好坏是影响分容化成设备工作性能的关键因素。分容库位的体积约1.98 m~3，通过经验公式计算得设备单库位的总热功耗达到3.66 kW，根据GB/T31845-2015标准初步选择间接水冷方式散热。在考虑分容化成设备机械结构设计布局的基础上，对设备的风道进行初步设计。然后，借助CFD热仿真分析软件对分容化成设备进行热仿真分析，获得电池组、分容化成柜内环境温度和电子设备的温升与温差结果。CFD热仿真分析结果与实验结果相比，实际测试结果满足设计要求。考虑设备结构方便控制盒的大截面线缆的安装与维修要求，通过风机的合理布局与风道的优化设计，最终设计出满足产品结构布局与热设计的最佳方案，为同类型产品的热设计提供参考依据。
关键词：电池;热设计;分容设备;热仿真;风道设计;密闭结构;散热
作者单位：广州擎天实业有限公司;中国电器科学研究院股份有限公司;
引文格式：秦茂,彭威,王川,等.电池分容设备的热设计与验证[J].机电工程技术,2024,53(04):231-235.
标题：电动汽车电池箱体结构轻量化设计
作者：张祎辉;汪健;
摘要：新能源汽车电池箱的质量与续航里程密切相关。为了在保持原有电池箱安全性能的前提下实现新能源汽车电池箱轻量化，进一步增加纯电动汽车续航里程，将电池箱在Solidworks中建模并导入Hypermesh、Abaqus中建立有限元仿真模型，对电池箱进行静强度分析和模态分析。根据仿真结果，对电池箱体使用密度更小，比强度、比刚度更高的碳纤维复合材料T300/5222替换原金属材料以及设计底部支撑支架，并对新材料电池箱进行复杂工况以及挤压仿真分析。仿真结果表明，电池箱静强度得到提升，一阶模态频率提升至31.79Hz，大于外界激励频率27.78Hz，解决了原电池箱由于一阶模态频率过低引起的共振问题，电池箱整体质量降低了29.1 kg，减重52.8%。在增强电池箱的强度、刚度和安全性能的基础上，降低了电池箱体的质量，实现了轻量化目标。对电池箱体结构改进和轻量化研究具有参考意义。
关键词：电池箱;碳纤维复合材料;有限元分析;轻量化设计;结构安全性
作者单位：青岛大学机电工程学院;
引文格式：张祎辉,汪健.电动汽车电池箱体结构轻量化设计[J].机电工程技术,2024,53(04):236-240.
标题：基于强振动环境某封闭电子机柜热设计分析
作者：彭伟;关宏山;
摘要：针对某封闭电子机柜处于强振动环境下机柜内电子设备的散热问题，提出一种适用性较好的电子机柜热结构构架，该构架优化了机柜底层热与结构耦合设计要素，改良了当前封闭电子机柜强振动环境下的散热提优技术，经过往常传统设计问题研析，提取此类热设计改型形态，规避了原有技术方式存在的热沉裕度、体量过大及热效率偏低等缺点，集成调控各方位特性，满足工程热设计优化，同时应用工程热仿真手段比对分析，验证此机柜热性能的可靠度和可达性，利用热分析工程软件FloTHERM，贴近真实工况建立该型电子机柜三维计算模型，就机柜外侧的强振动环境干涉和内侧高热耗多热密点两个维度深入分析了机柜内歧型电子器、激发启动器及测恣回路等器件壳缘温度，为往后其他类似工况电子散热设计提供结构相关工程借鉴。
关键词：电子机柜;强振动;高热耗;多热点
作者单位：中国电子科技集团公司第三十八研究所;
引文格式：彭伟,关宏山.基于强振动环境某封闭电子机柜热设计分析[J].机电工程技术,2024,53(04):241-243+302.
标题：电梯导轨减振降噪装置评价方法及案例分析
作者：张捷;李桦;马登华;
摘要：通过对电梯导轨支架系统进行减振改造是市场上处理电梯噪声污染的一种主流方式。通过传递路径及原理简单分析了导轨系统产生噪声的原理，并结合一个对导轨减振降噪的实际改造案例，提出了对改造效果进行评价的方案：从A声级和倍频带声压级两方面对导轨减振装置的降噪效果进行评价，并从测量的结果对其降噪效果进行了分析，初步证实了该评价方法对电梯导轨支架减振改造在降噪效果方面的有效性。同时，结合该案例提出了综合评估导轨支架减振改造对电梯安全性影响的一种方法，并给出了从动态受力支撑强度和静态强度等方面对其进行评价的方案。
关键词：导轨减振;降噪;电梯;改造;评价
作者单位：广东省特种设备检测研究院;深圳深日环保科技有限公司;
引文格式：张捷,李桦,马登华.电梯导轨减振降噪装置评价方法及案例分析[J].机电工程技术,2024,53(04):244-247+266.
标题：海洋平台高压大流量液压管系振动特性分析与减振优化设计
作者：马霖;赵雷刚;
摘要：随着职业安全健康要求的提高，海工平台对设备的健康、安全与环境（HSE）要求越来越高，平台上的设备异常振动直接影响船员职业安全健康和设备的使用寿命。海工平台的液压管系承担液压动力单元与驱动设备间液压油的输送，内部流体压力大、流量高，同时承受液压泵旋转的流体脉动，若管系设计不合理将可能导致液压管系振动加剧。针对海洋平台高压、大流量液压管系减振要求，基于海洋平台液压系统的特点及液压管系布置，选用了谐响应分析作为液压管系振动特性分析方法。通过对某海洋油气生产平台液压潜液泵系统的液压管系进行振动特性分析，找出了初始液压管系可能存在的共振位置，提出了增加锚点和固定管夹的减振技术措施，再次采用谐响应方法对优化后的液压管系分析，结果满足工程要求。由此可见，针对大流量高压液压管系的减振优化设计，采用谐响应分析方法能够有效地得到管系振动薄弱环节，能够适用于其他类似液压设备振动优化分析。
关键词：液压管系;振动特性;谐响应分析;优化设计
作者单位：中海石油(中国)有限公司深圳分公司;武汉船用机械有限责任公司;
引文格式：马霖,赵雷刚.海洋平台高压大流量液压管系振动特性分析与减振优化设计[J].机电工程技术,2024,53(04):248-251.
标题：动车组横向止挡防脱结构设计优化与可靠性验证
作者：樊令举;吴文涛;谌亮;刘志国;袁田田;
摘要：通过对既有高速动车组二系横向止挡进行防脱结构设计、优化选型和可靠性验证，实现了其结构防脱功能，并显著提升其安全可靠性能。首先通过设计出不同的防脱结构型式，在结构设计、制造工艺、质量控制、实际运用和强度仿真等方面进行多维度的安全性对比分析，选出了最优防脱结构设计方案。然后试制出完全无粘接状态的最优防脱结构的样机，通过设计的剪切和疲劳防脱试验对新结构的防脱功能进行了充分的可靠性验证和效果评估。最后试制出合格的粘接状态的样机，并完成了防脱新结构的系列型式试验验证。结果表明，底座采用阶梯孔橡胶柱和摩擦板采用环形凹槽橡胶环的防脱结构在满足现有接口尺寸和性能要求的条件下，能够与原型产品进行对等替换，实现了结构防脱功能且大幅提升了安全可靠性。
关键词：横向止挡;防脱结构;设计优化;可靠性验证
作者单位：青岛博锐智远减振科技有限公司;中车长春轨道客车股份有限公司;
引文格式：樊令举,吴文涛,谌亮,等.动车组横向止挡防脱结构设计优化与可靠性验证[J].机电工程技术,2024,53(04):252-257.
标题：复杂工况下带式输送机驱动系统改造设计及应用
作者：张笑文;陈太光;闫雨辰;郗存根;
摘要：主斜井带式输送机经过长时间的运行，面临着变频器、控制设备老化及关键元器件备件采购困难，为了保证主斜井带式输送机的可靠运行，对某煤矿主斜井运输机陈旧的变频器和控制设备进行更换，同时对变频器和控制设备进行冗余设计。首先对原控制系统程序进行更新，实现新增变频器系统与原有变频器系统之间灵活自主切换；其次，设计新增变频器与原有变频器既可以互为备用，也可以交叉控制，实现对胶带机驱动的多样选择；然后优化主斜井带式输送机在轻载及重载工况下软起动/软停车动态过程，实现各驱动之间的平稳启动和功率平衡，抑制胶带输送机动态张力波对胶带和机械设备造成的冲击，避免撒料与叠带，延长输送机使用寿命。最后，MNS主从控制柜与变频器、主站控制柜间通讯采用专用的DP通讯线缆，设计变频器MNS主从控制柜与主站控制柜按冗余通讯进行配置，保证通信的可靠性。现场运行表明，提出的改造方案大幅提高了驱动系统和控制系统的可靠性，有效保证主斜井带式输送机的安全运行，具有推广价值。
关键词：驱动改造;冗余系统;主斜井带式输送机;控制系统;可靠性
作者单位：国家能源集团新疆能源有限公司设备管理中心;中煤科工集团上海有限公司;
引文格式：张笑文,陈太光,闫雨辰,等.复杂工况下带式输送机驱动系统改造设计及应用[J].机电工程技术,2024,53(04):258-261.
标题：制动梁端轴空化射流除锈机泵站降噪研究
作者：任帅;陈泉良;
摘要：目前，制动梁端轴喷丸除锈时会产生大量金属粉尘和噪声，设备使用成本高。基于空化射流技术，设计出制动梁端轴空化射流除锈机，利用空化喷嘴射流对端轴表面进行除锈，更加高效、环保、节能。然而，除锈机工作时水压泵站噪声较大，存在噪声污染，需要进行降噪处理。针对除锈机结构与高压泵站噪声源特点，提出一种铺设隔音棉的高压泵站降噪方案，使得除锈机满足车间作业现场使用要求。通过COMSOL声固耦合仿真，确定出水压泵站降噪方案的隔音棉材质、铺设方式以及厚度。仿真结果表明，最佳降噪方案可将泵站原有100 dB的噪声平均降低至77 dB左右。搭建降噪试验平台进行噪声试验，试验结果表明该降噪方案能有效降低泵站噪声，与仿真结果最大误差为3 dB，验证了降噪仿真模型的正确性与有效性，为除锈机的降噪结构设计提供了可行的支撑方案。
关键词：制动梁;泵站;降噪;隔音棉;声固耦合
作者单位：国能铁路装备有限责任公司包头车辆维修分公司;成都岁生科技有限责任公司;
引文格式：任帅,陈泉良.制动梁端轴空化射流除锈机泵站降噪研究[J].机电工程技术,2024,53(04):262-266.
标题：融合参数化模型与LightGBM的机床进给轴动态位置预测方法
作者：孙健;姬帅;倪鹤鹏;叶瑛歆;
摘要：实现进给轴动态位置的准确预测对于优化机床加工轨迹，补偿轮廓误差，进而提高加工精度具有重要意义。为此，提出了一种融合参数化模型与Light Gradient Boosting Machine (LightGBM)的进给轴动态位置预测方法，能够根据目标加工轨迹实现进给轴位置的高精度预测。首先，建立了包含伺服驱动系统和机械系统的进给轴参数化模型，作为位置预测的基础模型。然后，针对参数化模型预测存在的残差，引入集成学习策略，提出了基于LightGBM的残差补偿模型建模方法，提高补偿精度和训练效率。最后，实验结果表明，相比于传统的参数化模型，所提出的预测方法具有更高的精度。与多种典型数据驱动模型的对比实验表明，提出的基于LightGBM的残差补偿模型具有更高的精度与稳定性，平均误差和均方根误差均减小了40%以上。
关键词：进给轴动态位置预测;参数化模型;集成学习;LightGBM
作者单位：山东建筑大学机电工程学院;山东大学机械工程学院;
引文格式：孙健,姬帅,倪鹤鹏,等.融合参数化模型与LightGBM的机床进给轴动态位置预测方法[J].机电工程技术,2024,53(04):267-272.
标题：基于PS球自组装技术的GaN纳米柱阵列ICP刻蚀工艺研究
作者：谢婷;冯林;杨丽艳;邹继军;邓文娟;
摘要：选用蓝宝石衬底上生长的P型氮化镓为材料，通过自组装技术制备的PS球为掩膜，采用感应耦合等离子体（ICP）干法刻蚀的方法来制备形状规则、周期均匀的纳米结构。在制备过程中，氮化镓纳米结构的形貌受诸多因素的影响，例如胶体球掩膜自组装的形貌，ICP刻蚀所通入的气体类型、气体比例、刻蚀功率源、刻蚀时间等。系统地研究了刻蚀过程中通入的气体类型、气体比例和刻蚀功率源、刻蚀时间对氮化镓纳米结构形貌的影响，并进行调整优化。利用扫描电子显微镜（SEM）对氮化镓进行的形貌分析表明：（1）随着刻蚀功率源和刻蚀时间的增大，掩膜层PS球的尺寸会随之减小使得刻蚀得到的纳米结构直径减小；（2）氮化镓纳米结构的形貌、刻蚀速率受到刻蚀通入的气体类型和比例影响，在Ar和CF_4或SF_6的组合气体作用下刻蚀速率相对非常缓慢，最高为15 nm/min，而Cl_2和BCl_3的组合气体作用速率可达到150 nm/min。
关键词：PS球自组装;ICP刻蚀;GaN纳米柱;刻蚀速率
作者单位：东华理工大学机械与电子工程学院;
引文格式：谢婷,冯林,杨丽艳,等.基于PS球自组装技术的GaN纳米柱阵列ICP刻蚀工艺研究[J].机电工程技术,2024,53(04):273-277.
标题：民用航空产品通孔元器件去金工艺参数研究与应用
作者：杨志芹;钱叶华;陈钰;
摘要：镀金元器件直接焊接易产生金脆，当合金层中金的含量大于3%时，明显表现为其焊点机械强度大大减小，结合部性能变脆和焊点连接不可靠，存在一定的质量隐患。基于上述问题，随着国产化镀金元器件越来越多，去金问题变得更紧迫，结合民用航空产品的可靠性要求，提出了主要针对民用航空产品通孔元器件去金工艺参数研究方法，以去金时间、温度为动态因子在工艺参数允许范围内多组参数组合后进行元器件去金操作，同时为保证去金面积大于待焊表面95%的要求设计了专用工装，然后对去金元器件采用元素分析法和IMC分析法对不同工艺参数进行了验证与检测，得出了最优的去金工艺参数。通过典型常用元器件应用推广，结果表明得到的去金参数可控、可行、有效支撑电装工艺体系，为提升航空产品质量和性能提供了理论依据。
关键词：民用航空产品;通孔元器件;去金工艺;工艺参数
作者单位：上海航空电器有限公司;
引文格式：杨志芹,钱叶华,陈钰.民用航空产品通孔元器件去金工艺参数研究与应用[J].机电工程技术,2024,53(04):278-281.
标题：基于MIP的机加工工艺组合优化技术
作者：林琳;马晓晨;
摘要：用运筹优化技术处理复杂场景下的机加工工艺设计问题，建立大规模混合整数规划模型，用Cplex求得最优解，实现机加工工艺的自动编排。首先，分析机加工工艺设计场景的复杂性和问题类型，确定建模方法；然后抽象出业务约束，对问题分解为“先将特征分配到工序”和“再在工序内部排序”两个问题，并建立大规模混合整数规划模型；最后通过分支定界法，利用Cplex商业求解器求得最优解。结果表明该模型可以实现机加工工艺的自动规划和编排，百万级约束的大规模整数规划模型在40min内可以得到最优的加工方案。相比于之前工艺规划过程只能通过手工规划，整个过程费时费力，且无法得到最优解的方式，利用机加工工艺的整数规划模型可以缩短工艺规划时间80%，机加工成本显著降低。
关键词：智能制造;混合整数规划;模型;最优解
作者单位：上汽通用汽车有限公司;
引文格式：林琳,马晓晨.基于MIP的机加工工艺组合优化技术[J].机电工程技术,2024,53(04):282-286+292.
标题：局部放电检测用四臂正旋天线的小型化研究
作者：蔡智宇;张斌;汪志成;
摘要：针对高压电气设备例如变压器、气体绝缘组合电器（GIS）、中压开关柜等设备局部放电（PD）特高频信号的高灵敏度检测需求，解决现有特高频螺旋天线（UHF）例如平面等角螺旋、阿基米德螺旋在外置安装时极化方向单一、体积大、检测频带窄、抗干扰能力弱以及灵敏度低等问题，对四臂正旋天线进行了各种小型化的研究。首先，HFSS仿真确定天线在工作频带下的最佳尺寸，在验证天线的端口参数以及天线的辐射性能符合要求的情况下，即四臂正旋天线的全极化特性、S11参数小于-10 dB、VSWR电压驻波比小于3 dB、Smith圆图阻抗匹配的情况下，选取介电常数为2.2的Rogers RT/duroid 5880作为介质基板，将设计的天线PCB打板；然后，在构建的4种模拟局部放电实验环境中实际测试。结果表明：在金属尖端放电、绝缘件内部气隙放电、自由金属颗粒放电和沿面放电的4种放电环境下四臂正旋天线都能检测到脉冲信号并且完整地保留4种放电的特征信息，并且尺寸控制在200 cm以内，设计的天线能够在复杂的电气设备环境下使用。
关键词：四臂正旋天线;局部放电;小型化;HFSS仿真;放电波形特征
作者单位：东华理工大学机械与电子工程学院;
引文格式：蔡智宇,张斌,汪志成.局部放电检测用四臂正旋天线的小型化研究[J].机电工程技术,2024,53(04):287-292.
标题：一种基于氮化镓功率器件和超级电容的台区融合终端电源系统设计
作者：马胜国;赵玉珂;古展基;黄康生;陈文;曹才具;占兆武;
摘要：传统的配电终端电源系统由主电源模块和后备电源模块组成。主电源模块普遍采用基于硅基功率器件的开关电源，功率开关器件损耗较大，温升明显。后备电源采用电池组或者大电容组，面临寿命短、功率密度低、受温度影响的放电性能和受限制的充放电电流等问题。为了解决这个问题，提出一种基于氮化镓功率器件和超级电容的台区融合终端电源系统，设计了包括主、后备电源的整体电路架构。在主电源侧，提出了适用于配电台区场景，基于氮化镓功率器件的功率开关管的额定电压电流的选型方法，基于Cascode级联型氮化镓功率器件的驱动电路设计方法；在后备电源侧，提出了后备电源工作电压、容量设计方法。最后，开发出一款基于上述关键技术的电源系统，并采用电能质量测试仪和数字录波器搭建试验环境，对电源系统进行输出稳定性、能效、主后备电源模块切换特性进行试验。试验结果表明，所设计的电源系统在异常工况下，仍具有电压稳定输出和高转换效率特性，有一定工程实用性。
关键词：氮化镓;功率器件;融合终端;配电台区;电源
作者单位：深圳市国电科技通信有限公司;
引文格式：马胜国,赵玉珂,古展基,等.一种基于氮化镓功率器件和超级电容的台区融合终端电源系统设计[J].机电工程技术,2024,53(04):293-296.
标题：退役锂电池高压放电声音信号时频特征研究
作者：姜毅恒;汪志成;周书民;
摘要：为实现退役动力电池的梯次利用，以10 A·h方壳电池高压放电声音为研究对象，将不同SOH电池内部离子活性、放电能力、电荷迁移与补给能力等与其放电声纹建立联系，提取相关统计指标表征电池老化状态，为后续通过声音特征快速检测退役电池SOH打下理论基础。通过自搭建声音采集实验平台采集电池放电声音，而后对放电声音进行预处理，最后提取其时域特征（时域图、均方根能量）与频域特征（声谱图）进行分析。通过时频域特征分析得知：电池在高压电场诱导下放电发声，电池放电高能区域集中于10 kHz附近，随着SOH的降低，电池内部离子失活，电荷迁移与补给能力减弱，时域图中声音信号波形稳定性越差，且振幅主体范围不断减小，电池放电声音的均方根能量不断降低，语谱图中则表现为放电现象微弱，放电频率以及能量大幅下降。
关键词：梯次利用;磷酸铁锂电池;声音信号;时频分析
作者单位：东华理工大学;江西省新能源工艺及装备工程技术研究中心;
引文格式：姜毅恒,汪志成,周书民.退役锂电池高压放电声音信号时频特征研究[J].机电工程技术,2024,53(04):297-302.
标题：基于CS5463的用电器监测装置的设计与实现
作者：李家乐;邱达;刘嵩;聂小金;
摘要：由于用电器种类和数量的急剧增加，人们在使用时往往会轻视用电的安全性，带来较大的安全隐患，为了解决这一问题，设计了一种用电器监测装置，使用ESP32-S3作为主控单元，CS5463作为用电器电能参数的采集芯片。ZMPT107-1电压互感器、ZHTM104F电流互感器和外围采样电路将大电压和大电流处理成小电流和小电压，处理后小电流和小电压再传送到CS5463，在CS5463中经过增益放大器进行放大、调制器进行采样、数字滤波器进行滤波、功率计算引擎计算，最后将处理完成的电能参数通过串行口发送到ESP32-S3中，ESP32-S3对电能参数再进行读取和存储，最后通过天线发射器或者串口转以太网模块将处理完成的电能参数发送给服务器。系统测试时，使用DH18615可调电源来模拟市电，DH28603可调负载来模拟各种类型的负载，CA8230电能质量分析来校正和检验电路板测量的电能参数。校正完成后检验电能参数测量准确度，结果表明电压、电流、功率3个参数的误差值在±2%以内，功率因数的误差值在±3%以内，并且系统能够稳定运行，说明设计的用电器监测装置安全可靠，精度高，可应用于现阶段的大部分用电器监测的场景中。
关键词：用电器监测;CS5463;电能参数;ESP32-S3
作者单位：湖北民族大学智能科学与工程学院;
引文格式：李家乐,邱达,刘嵩,等.基于CS5463的用电器监测装置的设计与实现[J].机电工程技术,2024,53(04):303-306+311.
标题：基于高频电流信号的电机故障特征提取方法
作者：杨磊;郭莉侠;王亚东;雷成;李亮;杜宗阳;
摘要：目前异步电机故障诊断主要依赖于振动、温度和噪声等参数，对于监测的电气信号，主要用于分析电机输出动力情况。电气信号中除了体现电机动力输出特征外，还包含丰富的机械故障、电气故障等信息特征。由于电气信号中的故障特征信号微弱，易被基频分量与噪声湮没而难以突出故障特征，不利于电机状态监测与故障诊断，因此提出了一种基于高频电流信号解调的电机故障特征提取方法，针对采样率不低于25.6 kHz的电机定子高频电流信号，综合运用高通滤波、Hilbert变换、快速傅里叶变换（FFT）3种分析方法，提取高频电流中电机故障的微弱特征信号，应用神经网络算法对电机正常、静态偏心、动态偏心、转子断条、轴承内圈、轴承外圈6种状态进行了诊断。该方法准确提取了电流信号故障特征，并成功识别了6种故障。
关键词：异步电机;故障诊断;Hilbert变换;高频电流信号;神经网络
作者单位：江苏核电有限公司;
引文格式：杨磊,郭莉侠,王亚东,等.基于高频电流信号的电机故障特征提取方法[J].机电工程技术,2024,53(04):307-311.
标题：基于自定义电流突变量的高压直流输电线路纵联保护原理
作者：余如龙;孟庆法;
摘要：直流线路保护是直流输电技术发展的关键问题，其主要技术难点在于快速可靠地识别线路故障。电流差动保护受分布电容电流影响明显，需要延时、动作速度慢；而现有的其他纵联保护在对边界元件的依赖程度、过渡电阻耐受能力和抗干扰能力上仍有提高空间。针对上述问题，分析了高压直流输电线路电流突变量的故障暂态特征，并定义了一个新的电流突变量概念，利用自定义电流突变量的极性特征识别区内外故障；在此基础上，提出了一种基于自定义电流突变量的高压直流输电线路纵联保护方案。最后，通过PSCAD/EMTDC仿真模型对所提保护方案进行了仿真验证。仿真验证表明，所提保护无需延时即可正确识别区内外故障，还带有故障选极的效果，且不依赖于边界元件，过渡电阻耐受能力高、抗干扰能力强，具有较高的灵敏性和可靠性。
关键词：高压直流输电;线路保护;纵联保护;电流突变量;自定义电流
作者单位：无锡市检验检测认证研究院;
引文格式：余如龙,孟庆法.基于自定义电流突变量的高压直流输电线路纵联保护原理[J].机电工程技术,2024,53(04):312-315+329.
标题：基于MTF-DFT的小型残差网络轴承故障诊断
作者：孙昊;郑建明;
摘要：针对传统的一维振动信号在噪声环境下故障特征信息表现不够明显以及特征辨识性差、抗噪能力不强等问题，提出一种融合马尔可夫转移场的傅里叶变换特征提取方法和加入注意力机制的小型残差网络滚动轴承故障诊断模型。利用MTF保留信号之间的时间特性和DFT变换对于图像良好的抗噪性能，将一维轴承振动信号转换为二维灰度特征图，之后输入加入注意力机制的小型残差网络ResNet网络中进行故障特征提取，并引入通道注意力模块和空间注意力模块实现特征的自适应加权，经过softmax分类实现故障分类。采用凯斯西储大学轴承数据对模型进行验证，并对模型的抗噪性能进行分析。结果表明，该模型准确率达到99.66%。并且在信噪比为-3 dB的情况下，模型的准确率仍能达到60.29%。
关键词：轴承故障诊断;注意力机制;马尔可夫转移场;傅里叶变换
作者单位：吉林化工学院信息与控制工程学院;
引文格式：孙昊,郑建明.基于MTF-DFT的小型残差网络轴承故障诊断[J].机电工程技术,2024,53(04):316-320.
标题：基于故障录波的风力发电用箱变的故障诊断与分析
作者：胡元海;陈松;杨利华;袁乐心;
摘要：并网风力发电系统中，箱变是将风力发电机组连接到风电场电力网的主要设备，网络复杂，潜伏着各类电力故障隐患，分析困难。某风力发电用箱变高压熔断器熔断后经更换，再次投运时又发生故障。针对此故障进行了解剖和故障分析，利用故障录波准确捕捉故障时刻的电量变化，结合元器件动作特性，判断故障来源，指出了外部短路是变压器故障的直接原因，并提出了相应的改进措施。研究结果为完善箱变的短路保护和二次投运程序提供了参考，对预防风力发电用箱变运行事故有一定借鉴意义。
关键词：风力发电用箱变;短路;累积效应;绕组变形;故障录波
作者单位：国能大渡河流域水电开发有限公司;明珠电气股份有限公司;
引文格式：胡元海,陈松,杨利华,等.基于故障录波的风力发电用箱变的故障诊断与分析[J].机电工程技术,2024,53(04):321-324.
标题：超声波衍射时差法在海洋平台卷管焊缝检测上的应用
作者：路正道;蒋桂通;贾刘仁;寇玉全;张彬;
摘要：海洋石油平台钢桩、立柱、导管、隔水套管、拉筋等卷管结构的无损检测主要采用手工超声波检测（UT）或射线检测（RT），检测效率低下，存在辐射风险。为解决海洋平台卷管焊缝手工超声波检测效率低下及射线检测辐射安全的问题，提出将超声波衍射时差法（TOFD）应用到卷管焊缝检测上，根据标准规范设计加工TOFD对比试块，对已知人工缺陷进行TOFD与UT对比实验，对现场存在自然缺陷的卷管焊缝进行TOFD与RT对比实验，通过多次对比实验确定了TOFD扫查方式和工艺参数，验证了TOFD技术的可靠性以及高效性，最终将TOFD技术应用于海洋平台卷管焊缝检测，明显提高此类焊缝的检测准确度和检测效率，并且避免了射线检测的辐射风险。
关键词：超声波检测;射线检测;超声波衍射时差法;对比实验
作者单位：海洋石油工程股份有限公司;
引文格式：路正道,蒋桂通,贾刘仁,等.超声波衍射时差法在海洋平台卷管焊缝检测上的应用[J].机电工程技术,2024,53(04):325-329.