3D打印多级互联结构的浓度梯度微流控芯片

传统微加工技术仅能制作二维的平面结构或者简单的三维结构,限制了其在高通量药物组合筛选的应用.采用光固化—喷印3D打印制造了具有多级互联的微通道网络分配器—4进口、36出口浓度梯度生成器.对芯片流道结构及布局进行了设计与计算,获得芯片的浓度分布;仿真分析微流道流体的混合效果,对不同芯片结构的浓度分布进行了实验表征,展示了该芯片具有高通量药物筛选的能力.多级互联的浓度梯度微流控芯片能够产生高通量浓度组合及多种分析物混合分配,在药物筛选、化学合成、趋向性研究、细胞凋亡等生物医学工程领域具有广阔的应用前景.     

微细超声加工机床运动控制系统设计

微细超声加工机床设计包括硬件设计与运动控制系统设计,运动控制系统是机床的核心组成部分,直接或者间接地影响到加工质量与加工效率。采用宏微复合的硬件设计结构能有效地保证运动控制精度,针对精密微三维运动平台,基于LabVIEW开发了微细超声加工中的运动控制系统,该系统包括初始化模块、粗对刀模块、精确对刀模块、绝对坐标实时显示模块、数据采集模块与加工模块。将微细工具所受的实时力与微三维运动平台的运动结合形成闭环控制,能有效地实现精确对刀以及恒压力进给加工。最后,对控制系统进行了测试,研究了恒力控制范围与增量位移、进给速度、回退速度之间的关系。     

富Co-layers硬质合金表面渗氮处理微观结构和性能研究

采用两步法烧结工艺制备了表面富Co-layers硬质合金和表面富Ti基硬质相层硬质合金,对比研究了氮化处理前后硬质合金表面微观形貌、生成相和力学性能的差异。研究表明:真空条件下烧结可在试样表层生成约20μm厚的Co-layers,该层中不含立方碳化物相,微观结构分析发现试样表面呈现山丘形貌且具有金属亮银色光泽,可用于修复试样表面缺陷,如微观裂纹、孔洞等,并且改善硬质合金表面韧性和提高涂层与基体之间的界面结合强度。氮化处理可在合金表面原位生成富含细晶粒的TiN相层,层厚约1μm,微观结构分析发现该层呈金色或棕色,表面较为平整。通过性能对比分析发现渗氮虽然导致试样密度小幅降低,但是可显著改善晶粒尺寸分布不均和增加表层硬质相中的微应变,能够在提高表面硬度的同时依然保持较高韧性,同时可有效改善硬质合金的刀具耐磨性和使用寿命。     

闭式T形工作台结合面结构对气浮导轨性能的影响

闭式T形工作台在加工过程中选择不同的工艺方法导致结合面结构变化对气浮导轨性能的影响是不容忽视的。通过建立一体式和组合式两种结构的气浮导轨气膜面有限元模型,对其压力场分布、承载力、刚度和耗气量进行分析、对比。通过分析发现:砂轮越程槽会影响气膜结合面处的压力场分布,进而造成导轨承载能力的变化,但对耗气量的影响并不明显;与一体式导轨结构相比,组合式导轨结构明显提高了各气膜及导轨的承载力。结果表明:使用组合式的结合面结构形式不但能降低加工难度和材料成本,还能获得较大的承载力。     

汽车座椅电机的低频NVH性能分析与优化

对某型号汽车座椅气泵电机的低频(20～200 Hz)振动噪声来源进行分析,采用阶次分析方法确认主要频率对应电机的第一阶振动噪声。并针对转子动不平衡量和转子气隙偏心采用仿真分析和实验验证等方法,使电机低频段振动和噪声值降低至预定范围,满足设计要求。结果表明,对于转子动不平衡量,合理控制动不平衡量值,有利于低频振动和噪声值的降低。转子气隙偏心方面,随着气隙偏心距的增加,径向不平衡磁拉力也会越明显。较小的气隙偏心距对电机的低频振动噪声的改善有较大的帮助。该研究和验证结果可为类似电机的低频NVH性能改善提供有效的理论支撑和试验依据。     

颈椎治疗仪按摩机构设计及关键部件分析

为了满足颈椎按摩仪仿按摩师操作的推、揉、挤、压滚的动作效果,确定了按摩手轮结合偏心轮的组合式结构方案。基于NX软件设计了按摩机构的各部分结构,进行了虚拟样机设计,并对传动花键轴和偏心手轮支撑轴进行了有限元分析。根据动作要求,采用花键轴带动偏心轮旋转,实现抬起和回墩动作,同时带动橡胶按摩手轮跟随者偏心轮的旋转,呈对向同步8字曲线的轨迹运行,完成按摩动作。有限元分析结构表明,花键轴和偏心轮支撑轴采用45钢满足刚度和强度要求。     

单排节流孔气浮导轨承载力的数学模型改进与校验分析

以单排节流孔形式的气浮导轨为研究对象,在当前工程上常用的数学模型基础上提出把导轨分为主承载区和端部承载区的改进方案,并编写了相应的承载性能计算器;建立气浮导轨的有限元模型对改进方案的端部压力场进行校验,通过实验对改进方案计算的承载力进行校验。结果表明:改进方案能获得更准确的气膜压力和流场工况;改进前后的气浮导轨承载力数学模型求得承载力随气膜厚度变化的趋势与实验数据一致,但对比实验结果发现,改进后的数学模型平均偏差为13.3%,较改进前的计算精度提高约6.1%;尤其当导轨面宽度、节流孔到端部间距、节流孔间距三者有较大差值时,改进模型能更好地指导气浮平台设计。     

烧结温度对WC-Co-Ti3SiC2硬质合金微观组织与力学性能的影响

以掺杂3.0%Ti₃SiC₂(质量分数)的WC-Co-Ti₃SiC₂硬质合金为对象,研究了烧结温度(1350～1470℃)对WC-Co-Ti₃SiC₂硬质合金中的Ti₃SiC₂分解产物和比例、微观组织及力学性能的影响规律与机制。结果表明：烧结温度的升高促进了WC-Co-Ti₃Si C₂硬质合金中Ti₃Si C₂的分解以及(W,Ti)C和WSi₂相的生成,同时导致WC晶粒尺寸逐渐增大。硬质合金的硬度随烧结温度的升高呈现出先增大后降低的趋势,而断裂韧性则逐渐下降。当烧结温度为1410℃时,WC-Co-Ti₃Si C₂硬质合金的致密性最佳(孔隙率仅为0.47%),其力学性能也较为优异,硬度与断裂韧性分别为20 348.328 MPa和10.15 MPa·m^1...