摘要：针对现有捡石机存在捡净率低、工作阻力大等问题,设计了一种基于阿基米德曲线的螺旋拨齿式捡石机。通过对挖掘齿在挑石及抛石作业过程进行运动学分析,确定了主要零部件的结构参数与工作参数。为了验证捡石机工作的可靠性与作业效果,以挖掘齿刀刃起始滑切角、机具前进速度、刀轴转速为试验因素,石块捡净率、作业扭矩为评价指标,选择Box-Behnken试验设计方法进行三因素三水平正交试验,通过Design-Expert软件对试验结果进行方差分析和响应面分析,明晰了试验因素及交互作用对捡石机作业性能的影响规律,对构建的线性回归模型进行多目标求解优化,结果表明:当挖掘齿刀刃起始滑切角为14.73°、机具前进速度为0.34 m/s、刀轴转速为171.89 r/min时捡石效果最佳。以优化后的参数进行田间验证试验,结果表明,平均石块捡净率为90.04%,满足农田捡石作业要求。

摘要：目的研究Q345钢和SQ420NH钢在模拟海洋工业大气环境下的腐蚀动力学规律、锈层演化规律和力学性能退化规律,着重对比探讨两种低合金钢在腐蚀规律方面表现出的差异性。方法采用干/湿交替循环盐雾腐蚀试验模拟海洋工业大气环境,通过扫描电子显微镜、X射线衍射仪、电化学测试和电子万能试验机等手段,分析总结低合金钢加速腐蚀行为规律和腐蚀机理。结果两种低合金钢腐蚀动力学均符合幂函数规律,腐蚀后期SQ420NH钢腐蚀深度显著低于Q345钢。Q345钢表面锈层疏松多孔,腐蚀中期有裂纹、孔洞产生,而SQ420NH钢中后期表面锈层则整体较为致密均匀。两种低合金钢腐蚀产物都以α-FeOOH、β-FeOOH、γ-FeOOH、Fe_(3)O_(4)/γ-Fe_(2)O_(3)为主,各腐蚀产物相对含量随腐蚀周期变化而有所差异。随着腐蚀周期的延长,Q345钢和SQ420NH钢表面锈层不断增厚,引起低合金钢塔材强度和塑性下降,低合金钢强度退化大小与锈层累积厚度呈负相关关系。腐蚀加快裂纹扩展,使腐蚀位置出现随机性。结论干/湿交替循环盐雾腐蚀试验加速效果明显,通过腐蚀动力学、表面锈层形貌及成分、力学性能等分析,能够对低合金钢腐蚀规律和腐蚀机理进行比较全面的表征,从而为海洋工业大气环境下输电杆塔防腐蚀设计和维护提供一定的参考。

摘要：分别基于SYBR Green实时聚合酶链式反应(real-time polymerase chain reaction,real-time PCR)和Taq Manreal-timePCR技术检测特种乳及其热处理加工产品中掺假的牛乳成分,同时探讨不同热处理方式对掺假检测的影响,以满足不同商品化特种乳制品的检测要求。结果表明,所设计的牛特异性引物可以扩增牛乳中的DNA,与非目标动物无交叉反应性,具有较高的特异性。两种real-time PCR方法对于牛乳DNA的检测限分别为1 pg(SYBR Green)和10 pg(Taq Man),且均可以最低检测出特种乳混合物中0.1%(m/m)牛乳成分掺伪。为评估掺假模拟的重现性,在3 d内共进行了9次重复实验,验证了方法具有较高的重复性。同时,为检测本研究中所建立实验方法的可用性,对20种商业加工特种乳制品进行了真实性分析,其中在7种产品中检测出牛乳成分,显示出所建立的检测方法具有较高的分辨率和实际应用价值。

摘要：滚动轴承作为一种精密的机械元件,已广泛运用于现代工业机械设备中。在轴承运行时,采用合理的方法诊断轴承的故障具有重大的意义。但在实际复杂多变环境下,采集振动信号不仅面临样本量少的问题,还受到噪声干扰、工况变换等因素的影响,导致故障诊断的准确率低。因此,针对噪声干扰和变工况下的小样本滚动轴承故障诊断问题,该文提出了一种基于原型域增强的元学习去噪模型(Meta-DAE)。首先,构造基于时频图的小样本故障样本集,引入深度卷积生成对抗网络并对数据进行预处理,生成相似分布的伪样本集;然后,将故障样本集输入Meta-DAE模型进行自适应特征提取,Meta-DAE模型采用原型域增强策略,使同类别原型点在嵌入空间中凝聚更紧密;同时,构建了具有降噪性能的编码器,设计了基于原型域增强和去噪的目标函数,通过在小样本下进行模型微调,以提高小样本下模型的噪声鲁棒性和分类准确率。噪声及变工况下小样本故障诊断实验结果表明,相比于其他模型,所提模型在-8dB强噪声干扰下,仅用10个样本微调模型,分类准确率提高了35.78~57.25个百分点,具有较强的噪声鲁棒性。

摘要：为解决有筛粉碎机粉碎过程中存在的粉碎效果不理想和筛片易堵塞等问题,设计一种棉花秸秆无筛粉碎机的粉碎刀辊。通过对锤片工作过程分析,明确影响粉碎刀辊工作的主要参数;优化粉碎刀辊的L改进型锤片和总体结构设计。ANSYS Workbench软件对L改进型锤片的静力学分析显示,锤片最大变形量为1.4823 mm,最大应力为145.88 MPa,满足工作时锤片强度需要;由粉碎主轴模态分析可知,粉碎主轴转动过程中不会产生激烈振动现象。对粉碎刀辊在2060 r/min、2360 r/min、2660 r/min不同转速情况下进行单因素试验,粉碎刀辊转速为2660 r/min时,粉碎效果达到最好,粉碎粒径合格率为92.4%。与已有秸秆无筛粉碎机进行性能对比试验,结果表明,该棉花秸秆无筛粉碎机粉碎粒径合格率提高2.1%。研究结果为棉花秸秆无筛粉碎机粉碎刀辊的设计和作业分析提供参考。

摘要：浇注系统是注塑模具中必不可少的一部分,设计过程需要考虑多方面的因素,如塑件壁厚、材质等。传统设计方法耗时、易出错,且优化修改过程复杂。借助于Visual studio和UG NX软件,结合浇注系统设计流程,研发了浇注系统的快速设计系统。该系统通过采用参数计算集成模块、规则推理技术、特征判断、两点建模法关键技术来实现。参数计算集成模块将浇注系统所用到的计算公式进行集成,大大节约了前期的计算时间;规则推理技术将设计师的经验融入设计过程之中,在一定程度上实现了智能化设计;特征判断浇注系统的几何特征,能够快速选择代码设计的操作函数类型。两点建模法只需指定两点的位置即可确定出主流道、分流道、浇口的建模轴向和长度,能够适用大部分类型和规格的注塑模具结构。这些关键技术通过设计对话框、菜单条、工具条,编程代码驱动动态链接库运行,完成建模。最后,以具体的实例展示了浇注系统的设计过程。结果表明,设计的注塑模具浇注系统提升了设计研发人员的建模速度,节约了前期的模具研发时间。

摘要：针对南疆地区目前落地红枣无法聚集、人工捡拾效率低、机械化程度不高等问题,在分析枣树种植模式及红枣物料特性的基础上,采用仿人手臂聚集红枣的方法设计了一种快速聚拢装置,并确定了各零部件的结构参数。利用三维建模软件SolidWorks与运动学仿真软件ADAMS,对聚拢装置进行了建模与运动学仿真,结果表明:红枣在聚集过程中,接触的速度都是从小到大再到小,没有急剧的突变现象,对红枣的损害程度较小,符合设计工作要求。以红枣聚集率为响应指标,以前进速度、曲柄转速、滚筒转速为影响因素,设计了正交组合试验,建立了各因素对聚集率指标二次多项式回归模型,并分析了各因素对聚集率的影响规律。通过多重响应方法中的主目标函数法对其参数进行了优化,获得了影响红枣聚集率的最佳参数,即前进速度为0.37 m/s、曲柄转速为58 r/min、滚筒转速为32 r/min,此时红枣聚集率为88.65%。研究结果可为后续落地红枣聚拢装置的改进和研发提供参考。

摘要：针对现今葡萄种植环境狭小且复杂、常见关节型机械臂空间运动灵活度较小和避障能力较弱等问题,为了适应葡萄植株下层枝叶较少、障碍物较少,上层枝叶较多、障碍物较多的特点,设计并开发一款基于SCARA的柔性葡萄采摘机械臂,其底部为SCARA机械臂,上部为柔性机械臂部分;同时,设计了SCARA与柔性机械臂的协调运动控制系统。通过分析机械臂的机械结构和工作原理确定机械臂的末端空间位置和机械臂的运动学关系,利用MatLab绘制其工作空间,并绘制柔性机械臂在随机两个空间点运动的轨迹、速度、加速度图,从而实现SCARA机械臂与柔性机械臂的运动控制。

摘要：背景:现阶段骨软骨一体化支架的弹性模量与天然骨软骨相差较大,植入人体后会引起应力遮蔽现象,从而导致植入物松动变形,影响骨软骨组织修复。轴向三周期极小曲面晶胞梯度支架可与人体骨软骨组织孔隙率及弹性模量相匹配,为骨软骨支架设计提供一种新的思路。目的:研究不同晶胞种类和孔径结构对晶胞梯度支架力学性能的影响。方法:使用Gyroid(G)型、Diamond(D)型Primitive(P)型3种基础晶胞,通过三周期极小曲面数学建模,在梯度区域使用不同尺寸、不同种类晶胞,共计构建6种晶胞梯度支架(G-2P-4D、P-2D-4G、D-2P-4D、G-2D-4P、P-2G-4D、D-2G-4P),进行力学实验及仿真模拟实验,评估支架的力学性能,通过计算流体动力学仿真得到了支架内流体的流动性能参数。结果与结论:有限元力学仿真和轴向压缩实验表明,P-2G-4D型与P-2D-4G型梯度支架的弹性模量相较高,分别为148.67 MPa和152.1 MPa,能够承受较高的轴向载荷,提高植入物的力学稳态;D-2P-4G型梯度支架应力分布最为均匀,可有效减少应力集中,使得连接函数区域均能够有效传递应力,减少应力遮蔽;G-2D-4P型梯度支架流动速率变化最小,为0.10-0.48 mm/s,渗透率较高,有利于植入后体液在支架内部流动。基于三周期极小曲面的晶胞梯度支架设计为骨软骨支架设计提供了新思路,仿真分析结果也为支架植入人体后的骨整合预测提供了参考。

摘要：[目的]针对红花采摘机器人在复杂农田环境中面临的实时感知与控制挑战,特别是多源异构传感器数据处理和对环境变化的快速响应问题,设计一种基于ROS和Qt的多线程并行控制系统。[方法]数据处理引入生产者-消费者模型,实现多源异构传感器数据的实时并行处理,提高系统数据处理效率和鲁棒性,并在新疆吉木萨尔县红旗农场红花田现场试验。[结果]多线程架构在复杂场景中显著优化资源利用率,减少端到端延迟约19.3%~25%。通过任务分解与并行处理,多线程配置在高负载条件下将CPU使用率从单线程的90%降低至75%~80%,并显著平滑内存曲线,提升系统稳定性。[结论]该项目与新疆35家农户、合作社签订技术服务合作协议,对推动红花采摘机械化发展具有重要的理论和实践意义。