人工肌肉作动器的制备及其视觉测控系统研究

为制作离子聚合物一金属复合材料（IPMC）,基于全氟磺酸液制出厚达0．5mm基体膜,在利用还原法在膜表沉积出铂电极后,制成动力达22．5mN的IPMC。研制出IPMC视觉测控系统,并通过视觉采集部件捕捉其电致动图像,引入区域平均法和Roberts算子进行图像滤噪与锐化,采用灰度阈值法从图像中分割出IPMC轮廓并提取其末端位移。设计出IPMC控制电路,进行了IPMC功能特性与控制实验。研究表明,增大IPMC膜厚可增大其输出动力,采用PI控制可使IPMC末端位置跟踪误差控制在±0．5mm之内。     

IPMC型柔顺手爪作动器的设计与性能测试

为克服传统手爪机构传动链多,耗能大,结构复杂等缺点,设计并制作了一种应用电致动智能材料(IPMC)的柔顺手爪。运用Pro/E软件设计IPMC手爪的主体结构,并分析其运动过程,最终装配完成IPMC手爪;运用激光位移传感器,精密电子秤和Canon相机测试了研制的4片IPMC驱动薄膜的末端位移,端部力和平均运动速度,并通过Labview测试系统对其进行采样和分析。实验结果表明:IPMC手爪驱动元件的角位移在3V电压激励下超过了180°(-3V电压下负向位移与+3V电压下正向位移之和);其末端位移大小为其自身(除固定部分外)总长;手爪驱动薄膜每片重量约为0.5mg,可抓握质量为1.6g左右的物体。该手爪结构简单、位移大、耗能低;同时,由于IPMC的柔顺特性,在抓取物体时它会贴附在其表面,而不破坏其表面精度。因此,这种手爪适用于抓取表面粗糙度要求高的物体。     

离子聚合物金属复合材料电学性能研究

建立了电流测试平台,并对不同IPMC进行电流测试分析,为IPMC材料的改性提供依据。选用TBC0.5A02电流传感器设计电路,采用NI PCI-6024E数据采集卡,通过LabVIEW程序编写采集程序,并对采集到的电流传感器的输出信号进行处理。将固定电压施加在一系列固定的电阻上,从而建立电流传感器输出值和输入值的关系,实现实时测量流经IPMC的电流。通过比较商业膜基体IPMC、自制膜基体IPMC以及TEOS改性膜基体IPMC在不同正弦电压信号下的电流值,证明该测试系统是可行的。     

应用人工肌肉IPMC材料的三指微型柔性手爪设计

为满足现代小型驱动器的微型化、智能化、多功能及高集成度等要求,利用一种智能材料即离子聚合物金属复合物(ionic polymer-metal composite,简称IPMC)研制了一款三指微型柔性手爪。运用ANSYS有限元分析软件,通过等效压电双晶片的机电耦合模型对IPMC驱动元件进行有限元位移仿真,得到其在3V电压下最大变形及相应的位移分布图。根据仿真结果,设计IPMC手爪的夹持机构,制备了体积不大于13.5 cm3的IPMC微型手爪。试验测试结果表明,在3 V直流电驱动下,IPMC驱动薄膜(总长度为19 mm,自由端长度为14 mm)的末端最大变形为22 mm(负向位移与正向位移的总和),其最大变形速度约为4.44 mm/s,总重量为1.033g的手爪可以抓取1.973g的物体,其手爪的推重比约为2,而材料(IPMC的总重量为0.177g)的推重比甚至大于11.5。此IPMC柔性手爪的性能满足低耗能的设计要求,具有结构简单、柔顺、安静、体积小和推重比大等特点,在微小型驱动领域具有较好的应用前景。     

离子交换聚合金属材料在匀速流中的传感实验研究

离子聚合物金属复合材料IPMC(Ion-exchange polymer metal composite,IPMC)具有驱动和传感功能。本文利用IPMC的传感能力，设计了一种海流速度信息传感器，基于3种模型分别使用ANSYS和MATLAB软件对不同条件的情况进行仿真，并设计测试系统进行实验，分析验证了片状IPMC在均匀流速下的传感能力。研究结果表明：片状IPMC的初始稳定电压以及测量灵敏度均与材料面积正相关；随着流速的增大，IPMC达到稳定输出电压的时间缩短，且材料输出电压在达到稳定前与时间呈现二次多项式函数关系，函数最大值即为实验所测得的稳定输出电压；各组次实验的重复性良好。     

选换挡机构综合性能试验系统开发与试验

为研究手动变速器选换挡机构综合性能,设计了一套选换挡机构性能试验系统。该试验系统采用选、换挡电机驱动选换挡机构实现其选挡和换挡的操作功能。依据试验系统的测控需求,设计了试验系统的测控系统软、硬件部分。最后以该试验系统为测试平台,对某款选换挡机构的选挡力-位移特性、换挡力-位移特性进行了性能试验。试验结果表明,该试验系统可以实时准确测量选挡力、选挡位移、换挡力、换挡位移等性能参数,为选换挡机构的研发提供了试验支撑。     

蜗轮蜗杆试验台测控系统设计

设计了一套基于西门子SIMOTION D的蜗轮蜗杆试验台测控系统,通过模拟蜗轮蜗杆在工作状态下输入端的转角和输出端所受到的阻力,来测试蜗轮蜗杆的性能。介绍了测控系统的设计方案,并在试验台上进行了测试实验。     

基于模糊PID控制策略的液压缸试验台设计

为了满足液压缸尺寸范围大的测试要求,设计了综合性能测试实验台。油源系统采用双泵容积调节供油回路,加载系统采用比例溢流阀加载,搭建了基于上下位机的测控系统及基于LabVIEW的数据采集系统。为满足换向压力稳定性要求,设计了模糊PID的压力控制器,为满足速度需求,速度控制器采用给定速度积分生成期望位移,基于速度前馈的模糊PID位移控制策略来保证运行速度。结果验证了模糊PID控制在耐久性试验中的有效性,同时满足试验台对压力、速度跟踪性能要求。     

铂型离子聚合物金属复合材料传感特性

基于不可逆热力学和薄板大挠度理论建立了大挠度状态下的IPMC的传感模型。即以不可逆热力学理论为基础,描述了IPMC的离子输运内在机理,以及离子运动与电场及浓度差之间的关系,并考察了IPMC内部的离子运动形式,建立电场与内部压力差之间的关系;同时通过分析受外载荷作用后发生大挠度情况下压力与挠度之间的关系,建立IPMC在大挠度时曲率与两金属膜之间形成的电势差之间的关系,即给出了大挠度状态下IPMC的传感性能模型,并分析了IPMC输出电压的影响因素。将模型仿真值与实验结果进行对比,误差在25%以内,说明建立的传感模型能够较好的预测大挠度状态下IPMC受载后的输出电压。研究结果也表明环境因素对IPMC传感性能的影响很大,在一定程度上限制了其应用范围。     

工程机械混合动力系统实验台测控系统

为了研究工程机械混合动力系统的机电耦合特性和轴系的振动特性,研制了由柴油机、电动机和液压泵共轴连接组成的工程机械混合动力系统实验台.设计了由工控机、PCI总线控制卡和组态软件组成的实验台测控系统,分析测控系统输入信号和控制信号的数量与类型,确定测控系统控制策略的设计原则和开发过程.通过在柴油机输出轴的端面布置3个加速度传感器实现柴油机工作时曲轴的振动特性,对不同负载功率下柴油机曲轴的振动特性进行试验测试.测试结果表明,柴油机曲轴的振动能量集中在径向,轴向的振动能量可忽略不计;设计的测控系统能实现混合动力系统轴系振动性能测试.     

叶切面最大厚度数值计算与应用

以叶切面最大厚度的数值计算方法为基础,探讨叶切面最大厚度计算的计算机实现,介绍叶切面厚度数值计算法的应用实例.     

Natural frequencies of vibration of a class of solids composed of layers of isotropic materials

In a recent paper, the Ritz method with simple algebraic polynomials as trial functions was used to obtain an eigenvalue equation for the free vibration of a class of homogeneous solids with cavities. The method presented is here extended to the study of a class of non-homogeneous solids, in which each solid is composed of a number of isotropic layers with different material properties. The Cartesian coordinate system is used to describe the geometry of the solid which is modelled by means of a segment bounded by the yz, zx and xy orthogonal coordinate planes and by two curved surfaces which are defined by fairly general polynomial expressions in the coordinates x, y and z. The surface representing the interface between two material layers in the solid is also described by a polynomial expression in the coordinates x, y and z. In order to demonstrate the accuracy of the approach, natural frequencies are given for both a two- and three-layered spherical shell and for a homogeneous hollow cylinder, as computed using the present approach, and are compared with those obtained using an exact solution. Results are then given for a number of two- and three-layered cylinders and, to demonstrate the versatility of the approach, natural frequencies are given for a five-layered cantilevered beam with a central circular hole as well as for a number of composite solids of more general shape.     

盘丝极心偏对三爪自定心卡盘找标精度影响的分析

三爪自定心卡盘作为机床的主要附件,已有一百多年的发展历史,尽管目前随着数控技术的不断发展,越来越多地需求高速动力卡盘,但三爪自定心卡盘目前仍有一定的市场。 要保证卡盘可靠地夹紧工件,必须使其有可靠的夹持精度;要保持卡盘的精度,必须要严格控制各零部件公差及误差,如盘丝的极心偏。 　　极心偏是形成圆的渐开线的基圆圆心 (极心 )与盘丝内孔中心不同心所造成的偏差值。它对卡盘精度的影响分两种情况,一是卡爪夹持弧采用配磨,二是卡爪夹持弧采用单磨。本文主要探讨配磨时的影响。 　　卡爪夹持弧采用配磨,即每台卡盘整体…     

圆柱面素线的直线度公差带解析

详细分析了圆柱面素线的直线度公差带在新旧标准中定义和解释的区别，并从对圆柱面素线实际要素检测的角度，提出了推行新标准的实际意义。     

双丝杠驱动机构同步分析

介绍了双丝杠驱动机构工作原理,论述了双丝杠运动产生不同步的原因以及如何判定与解决同步问题。     

膨胀套导向机构的设计

通过分析膨胀套在实际使用产生滑移受阻现象、卡死现象原因的实质,并在分析产生问题原因的基础上提出了改进措施即：增加导向机构。     

广州地铁APM列车制动机理分析

根据广州市珠江新城旅客自动运输系统(APM)列车的运行特点,介绍APM列车制动系统的制动方式及其特点,分析APM列车动态制动和摩擦制动的工作机理及其区别和联系,阐明APM列车制动系统的电控制过程和气控制过程,从而为APM列车制动系统的维护和管理提供一定的依据.     

磨粉机快辊轴承座加工工艺设计

设计了磨粉机快辊轴承座的加工工艺和具体的工装夹具.利用卧式加工中心加工磨粉机快辊轴承座,辅以能够高效快速夹紧的夹具,既可以保证加工精度,又能够提高加工效率.     

活塞销孔加工工艺的改进

我公司于８０年代末引进Aspera公司年产８０万台冰箱（冷柜）压缩机生产线及软件技术，在压缩机加工中，活塞销孔（如图１所示）的加工是难点之一。用镗床加工，质量一直难以达到要求，废品率很高。后来我们将Aspera公司的加工工艺即精镗后滚光改为精镗后用金刚石铰刀粗、精铰孔，由此解决了这个技术难题。（１）原意大利Aspera公司工艺简述其工艺流程为：钻６．５通孔→扩孔至７＋０．１→粗镗７．４７３＋０．０３６、圆柱度０．０１→精镗至７．９３５＋０．００６、圆柱度０．００２→滚光７．９３８＋０．００６、圆柱度０…     

我校工业设计教育改革初探

针对目前市场对工业设计人才的需求,本文论述了我校在工业设计教育方面的改革措施,着重介绍了我校工业设计教育在软件和硬件方面所进行的一系列的改革。