单元体系模式CAD/CAM系统——osCOMC单元系统的研究

提出了一个功能划分合理、各部件联系简洁、规模可动态伸缩的单元体系模型——osCOMC单元系统,并对其总体体系结构和设计原理进行了详细描述。遵循COM技术思想和开放性原则,通过总线数据传输、核心构件与应用构件动态装配的设计思想,可完成osCOMC整个系统规模可动态伸缩。     

抗弯抗压力学单元设计与力学性能分析

基于SLM(选区激光熔融技术)打印零件轻量化设计的要求,为弥补轻量化结构设计过程中的盲目性和不确定性,利用拓扑优化软件对单元结构进行拓扑优化,提取优化后的单元结构进行再设计得出几种基本单元构型。将几种基本的单元构型填充长方体类构件,利用有限元分析不同单元填充时在不同载荷形式下构件的力学性能,并通过改变单元的尺寸参数、分布密度探究单元结构对构件力学性能的影响。分析结果表明,当主要承载方式为压缩载荷时,拱形单元结构具有较好的力学性能,而当承受弯曲载荷时,在构件应力集中区域增加单元的填充密度可以提高构件的承载能力。当结构设计既要满足构件的强度也要满足轻量化设计时,可以通过改变单元构型的尺寸参数及排布方式得到最优化的设计。     

稀土超磁致伸缩执行器优化设计及控制建模

研究了超磁致伸缩执行器设计中电、磁、机械及热设计中的优化方法，包括线圈的几何尺寸优化、磁路及偏磁场设计、预压力设计、考虑温度效应的修正模型等；建立了超磁致伸缩执行器基于输入电压一输出位移的控制模型，实验测得系统频率响应曲线与仿真结果一致。     

4D打印功能构件的热致变形模式分析与变形设计研究

4D打印通过材料和结构的设计将非线性的控制逻辑打印在材料中,制备可以在温度、磁场、紫外线等激励下发生几何结构、功能、性能等可控转变的功能构件。以双层结构的功能构件为研究对象,通过对温度激励下功能构件基体相和增强相的热膨胀进行分析,研究了4D打印功能构件的热致变形机理,得到了基于形状记忆聚合物纤维排布的功能构件变形模式。在此基础上,分析了功能构件的3D打印工艺参数影响,建立了功能构件热致变形的近似解析模型。采用偏最小二乘法拟合了弯曲和螺旋变形的功能构件热致变形等效模型,通过4D打印的功能构件试件的变形特征与模型计算对比,验证了所拟合的等效模型的正确性。最后,设计并4D打印制备了自变形盒型功能构件和自组装螺旋连接功能构件,验证了功能构件形状、功能和特性的设计和可控编辑,对设计4D打印的功能构件具有指导意义。     

基于可控伸缩轮的移动机器人研究

目前移动机器人按实现爬楼梯功能的原理主要分为轮式、腿式、履带式、变形式和复合式。复合式包括轮腿式、关节履带式、轮履式等。针对移动机器人环境适应性的问题,提出一种新的楼梯攀爬结构——可控伸缩轮,可控伸缩轮结构结合了变形式和轮腿式的特点,通过内置的减速电动机驱动伸缩控制盘,伸缩控制盘通过连接件将动力传递给轮腿,使轮腿在径向一定的范围内可以交替伸缩从而实现稳定攀爬楼梯。最后对可控伸缩轮交替伸缩和基于可控伸缩轮的移动机器人的楼梯攀爬进行了仿真。仿真结果表明,可控伸缩轮可顺利交替伸缩,基于可控伸缩轮的移动机器人成功攀爬楼梯,可控伸缩轮可以提高移动机器人的越障能力,提高移动机器人的环境适应性。     

基于慧鱼技术的效捷分类机设计与制作

基于慧鱼技术设计了一种适合快递公司使用的效捷分类机。慧鱼创意组合模型包括机械构件、电气构件、传感器、电脑控制器及控制软件,利用慧鱼技术,通过机构设计、软件编程和模块组装等环节,设计制作了效捷分类机,阐述了效捷分类机的基本结构原理及制作过程,介绍了运行、传感、和控制各单元的组件,编制了软件控制程序,完成了分类机的分类功能。     

GMM蠕动微位移机械的研究

本文介绍了一种采用超磁致伸缩材料构成的蠕动微位移机械的结构,仿生运动原理及其控制方式。实验表明,所研制的ＧＭＭ微位移机械在其控制器的作用下,能够可靠地进行双向可控运动。     

超磁致伸缩材料器件多目标耦合优化设计

超磁致伸缩材料(Giant magnetostrictive material,GMM)因为具有大应变和热鲁棒性等优良特性而应用广泛。超磁致伸缩材料器件设计中涉及电-磁-机等多个场能量转化,现有的设计主要利用经验公式。针对一种利用GMM智能加工活塞异形孔系统,建立一种综合考虑驱动线圈时间常数、驱动线圈电感、系统一阶固有频率、电磁转化系数及镗杆构件径向变形量为目标的多目标多约束优化设计模型,提出一种耦合有限元计算和非支配排序遗传算法(NSGA-II)计算模型,根据此模型优化结果设计GMM智能加工活塞异形孔系统。所建立的模型及提出的实现方法,对智能化设计GMM器件具有一定的借鉴。     

一种剪叉式伸缩支架的研发及有限元分析

针对网咖可利用的空间资源有限、屏幕难以放置至合适视角位置等问题,利用可展机构的原理,设计了一种剪叉式伸缩支架。以两层剪叉臂为基本单元,建立受力分析的力学模型,运用分层法对所设计伸缩支架各铰链点间的受力情况进行了分析,并推导出参数关系式。应用有限元分析软件对伸缩支架的剪叉臂进行了静力分析,以确保其使用的可行性。     

超磁致伸缩材料力传感执行器关键技术研究

正超磁致伸缩材料以其大磁致伸缩系数、高机电耦合系数、快速响应能力、易于驱动等特点而备受关注。该材料具有强磁致伸缩正效应和磁致伸缩逆效应,在工作过程中表现出双向能量转换特性。利用磁致伸缩正效应可制作驱动装置,利用磁致伸缩逆效应可制作传感器。当超磁致伸缩材料工作在机械约束条件下,磁致伸缩正效应和逆效应会发生耦合。如果研究磁致伸缩正逆效应耦合特性,可利用正逆耦合效应开发兼具执行和传感功能的磁致伸缩器件。开发单体微位移驱动设备使之兼具执行和传感等多种用途,是微位移驱动领域理论研究与工程应用的趋势所在;并且,在精密、超精密加工领域,例如精密机械抛光加工中的压力控制,需要一种具有恒定输出力或输出力可控的驱动机构。因此,利用超磁致伸缩材料的磁致伸缩正逆     

圆柱轴类零件径向与轴向热变形异常现象研究

通过实验发现了直径和长度相同的轴在径向和轴向具有不同的热变形量,传统的热力学理论不能解释这一现象。利用固体物理学晶格振动理论,推导了晶体体积膨胀系数与线膨胀系数之间的关系;将金属材料近似为晶体材料,利用线膨胀系数与体积膨胀系数的关系并结合对材料线膨胀系数研究的成果,建立了轴类零件径向热变形模型,理论分析证实了轴类零件径向热膨胀系数与轴向热膨胀系数不同。实验结果表明:轴类零件径向热变形模型计算结果较传统热力学计算结果更接近实验结果,且径向和轴向具有不同的热膨胀系数,在高精度领域,轴类零件的径向热变形不能使用轴向热膨胀系数进行计算。     

热膨胀对自密封滑动轴承润滑液泄漏的影响分析

本文以支承HDD主轴的自密封滑动轴承为对象,通过一个简化模型研究了因热膨胀导致的润滑液泄漏问题。分析表明,轴承的存油空间（包括间隙、油孔、油槽等）的容积膨胀率αT与润滑液的体膨胀系数αoil不匹配是造成温度变化时润滑液泄漏的重要原因。为减少泄漏,一方面应选用低膨胀液体作为润滑剂,另一方面应通过轴承设计以控制存油空间的膨胀率。控制αT的措施包括：（1）以线膨胀系数不同的材料制作滑动轴承摩擦副的不同零件（如轴套和外圈）;（2）根据轴承尺寸及材料、润滑液类型确定适当的轴承间隙比;（3）尽可能减少不油孔、油槽等除轴承间隙之外的存油空间。     

现行热膨胀特征参数的适用性分析及范围选择

简要介绍了材料热膨胀系数的定义及分类,并对经常使用的零件热变形的计算方法及计算产生的误差进行了分析。特别指出了当前采用同拟合的热变形多项式拟合的瞬时热膨胀系数多项式在计算材料热变形量时所带来的误差范围,并以铝棒为研究对象进行了计算和分析。     

温度、热量与热变形的关系及计算方法研究

通过分析热变形与热量之间的关系 ,提出利用平均线膨胀系数 ,将较复杂温度分布 (如移动持续热源形成的温度分布 )情况下工件热变形量的计算简化为热量含量相同且温度均布状态下工件热变形量的计算方法 ,并给出了计算实例     

齿轮侧隙热补偿的精确计算

目前齿轮副侧隙的计算仍使用材料平均热膨胀系数,造成较大误差。本文采用材料微分热膨胀系数进行计算,并将其同传统算法比较,结果表明采用材料平均热膨胀系数计算造成的齿轮副侧隙误差不容忽视。     

两种膨胀系数热变形计算误差分析

本文从热膨胀系数基本定义出发对热变形计算进行了较深入分析。理论上建立了平均线膨胀系数同瞬间线膨胀系数计算热变形的误差数学模型 ,并通过实验论述了精密工程应用中使用平均线膨胀系数计算的工件热变形误差较大 ,提出广泛使用瞬间热膨胀系数替代平均线膨胀系数是提高机器设备精度的发展趋势。     

基于PSD的固体线膨胀系数测量仪

对一维光电位置传感器PSD在微小位移的测量上进行了研究,并将PSD应用于固体线膨胀系数测量仪中,改进了传统的测量方法,从而实现对线性膨胀系数的智能化测量,具有成本低、结构简单、可靠性高、测量精确等优点.首先简要介绍PSD的工作原理和线性膨胀系数测量原理,然后给出了固体线系数,并对其测量误差进行了分析.     

精密技术中热变形误差理论研究与探讨

在精密工程技术领域,温度变化引起的热变形误差已成为影响精度的主要决定因素,针对此,提出了形体热变形系数、精确热膨胀系数、零件形体非相似性热变形、孔轴最佳热配合的概念,并简要介绍了自行研制的四维高精度热变形实验装置,最后指出了精密机械热变形误差在精密机械领域中后续研究的主要问题。
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材料热膨胀系数影响因素概述

简述了材料热物性研究的发展历程和材料热膨胀系数对现代工业生产实践的意义。对材料热膨胀系数的定义进行了详细论述,并重点分析了材料热膨胀系数的各种影响因素和国内外热变形计算的差别和原因,对生产实践具有较好的指导作用。     

Two new microscopical variants of thermomechanical modulation: scanning thermal expansion microscopy and dynamic localized thermomechanical analysis

We describe two ways in which thermomechanical modulation may be used in conjunction with scanning thermal microscopy, in order to distinguish between different components of an inhomogeneous sample. The sample is subjected to a modulated mechanical stress, and the heating is supplied locally by the probe itself.
Scanning thermal expansion microscopy is an imaging mode, in which an imposed localized temperature modulation is used to generate thermal expansion, which in turn produces mechanical strain and gives thermal expansion contrast images. We present results using two types of active thermal probe. For polymer/resin samples, the depth of material contributing to the measured thermal expansion is typically a few micrometres. Under certain conditions we observe a reversal in contrast as the frequency of the temperature modulation is increased.
In dynamic localized thermomechanical analysis, the modulated stress is applied directly, and accompanied by a localized temperature change, as used in other forms of localized thermal analysis. The resulting modulated lateral force signals are obtained. The glass transition of polystyrene is detected, and shows a significant variation with frequency. The amplitude or phase signal may be used to obtain image contrast for inhomogeneous samples.