新型高速强力电磁阀设计

提出了在体积、位移及驱动力等多目标约束条件下的高速强力电磁阀的设计方法。采用超磁致伸缩材料作为阀芯的高频响应元件，及精心设计的阀驱动电路，以提高电磁阀的响应频率；设计了可保持超磁致伸缩材料端面压力恒定，而可以放大阀芯位移量的多级新型微位移放大机构，以满足材料性能和阀芯开启量的要求。     

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     

稀土超磁致伸缩功能薄膜材料的特性及应用研究进展

稀土超磁致伸缩功能薄膜是一种新型的功能材料，具有器件微型化、位移量大、非接触式驱动等性能，其优良的特性和广泛的应用前景在国际范围内得到普遍重视，已经成为超磁致伸缩材料研究的重点。本文介绍了稀土超磁致伸缩功能薄膜的特点，重点阐述了超磁致伸缩功能薄膜材料在流体控制系统、线性超声马达和微小行走机械等领域的研究成果及其应用，并对稀土超磁致伸缩功能薄膜材料在国内的发展前景进行了展望。     

超磁致伸缩微位移执行器的研制及控制技术

研制了一种利用超磁致伸缩材料Terfenol-D棒材制成的超磁致伸缩微位移执行器，在实践中得到了很好的应用，以单片机和上位PC微机为控制核心，设计并构建了计算机闭环控制系统，完成了相应的软硬件设计，为进一步提高超磁致伸缩执行器的精度，改善整个系统的动态特性奠定基础。     

超磁致伸缩微位移驱动器设计

针对超磁致伸缩材料,设计一种超磁致伸缩微位移驱动器并实现对其控制。在分析超磁致伸缩材料工作特性和超磁致伸缩驱动器工作原理的基础上,确定超磁致伸缩驱动器的结构参数,并应用有限元软件对超磁致伸缩驱动器的机械结构进行电磁场分析,比较无偏置磁场和含偏置磁场下超磁致伸缩材料所处位置的平均磁场强度,验证驱动器机械结构的合理性。同时设计压控电流源,利用基于数字信号处理器的控制器中数模转换电路控制压控电流源,使激励线圈配合偏置线圈产生所需磁场。实验表明,在给定预紧力和偏置磁场条件下,超磁致伸缩材料在2A激励电流下可输出行程为27.1μm,位移精度0.1μm,磁滞回线的平均厚度为3.29μm,验证了超磁致伸缩驱动器结构设计的合理性。     

基于超磁致伸缩转换器喷嘴挡板阀的控制压力特性

介绍了超磁致伸缩材料的性能特点和利用国产超磁致伸缩材料研制的电-机械转换器,及喷嘴挡板阀的结构组成和工作原理,建立了数学模型。构建了基于超磁致伸缩转换器喷嘴挡板阀的控制压力测试系统,试验研究超磁致伸缩转换器喷嘴挡板阀的控制压力特性,得出了最佳控制压力时不同参数间的匹配关系。结果表明,基于超磁致伸缩转换器喷嘴挡板阀,具有较宽的控制压力特性,良好的线性度,较快的响应速度,为进一步将其应用于两级电液伺服阀提供了设计和试验依据。     

超磁致伸缩作动器传热分析与温度场仿真

超磁致伸缩材料易受温度的影响,最佳工作温度范围为40～50℃。为保证超磁致伸缩作动器的工作性能,在理论分析超磁致伸缩作动器内部传热过程的基础上,利用COMSOL Multiphysics软件对超磁致伸缩作动器的内部温度场进行仿真,并依据仿真结果对冷却水的流速进行优化,最终确定优化后的冷却水流速为0.14 m·s^-1。在此流速下的超磁致伸缩材料棒的稳态温度能够维持在40～50℃,并且具有较大的平均值,能够保证超磁致伸缩作动器的工作性能。     

GMM在仪器仪表及精密机械中的研究应用

介绍了磁致伸缩材料及其特性和机理,回顾了磁致伸缩材料当前的国内外研究状况。系统地介绍了国内外稀土超磁致伸缩材料在仪器仪表及精密机械方面的应用及其开发情况,并对该材料未来的发展及应用前景作了展望。     

超磁致伸缩材料发展及其应用现状研究

概要地说明了磁致伸缩现象及其机理,回顾了磁致伸缩材料的发展。系统地介绍了国内外稀土铁系超磁致伸缩材料在各个领城的应用及其开发情况,剖析了基于该材料的各种应用器件原理与结构,并对其性能作了阐述。重点介绍了稀土铁系超磁致伸缩材料在机电工程中的应用,并对该材料未来的发展及应用领域作了展望。     

超磁致伸缩材料传感/执行器的原理与应用

超磁致伸缩材料作为一种新型功能材料,具有大磁致伸缩系数、高能量密度、低磁场驱动、高磁机转换效率以及快速响应等优点,在精密驱动技术中得到应用。利用磁致伸缩正效应可以开发微位移执行器、力驱动器和振动器等;利用磁致伸缩逆效应可以开发力、力矩和位移传感器以及能量转换器;利用磁致伸缩正逆耦合效应可以开发集驱动、力测量、输出力感知和输出力可控等功能于一体的器件,应用于精密驱动领域。在分析了磁致伸缩正效应、逆效应以及正逆耦合效应机理的基础上,阐述了超磁致伸缩传感器、执行器以及传感执行一体化器件的开发原理及其应用现状。     

高速点阵式脉冲喷射发生器的无传感器控制

为提高标识设备关键部件—高速点阵式脉冲喷射发生器的性能以改善喷印效果,在建立喷射器数学模型的基础上,设计了滑模观测器.通过观测器构成反馈系统,在不增加硬件成本的前提下实现对高速脉冲喷射器的无传感器控制,使其能够准确跟踪理想轨迹,降低阀芯与静铁的冲击速度,并消除振动和噪音.实验结果表明,喷射器工作过程中阀芯与定位静铁的冲击速度由开环控制的0.55 m/s降到了闭环控制的0.02 m/s,振动和噪音基本消失,喷射效果明显改善.对钢铁产品进行的喷码实验显示,设计的喷射器的性能可以满足实际生产需要.研究过程为高速脉冲喷射器控制单元的设计提供了理论基础.     

超磁致伸缩材料在电液伺服阀中的应用现状

超磁致伸缩材料是一种具有响应速度快、磁致伸缩应变大、能量密度高等优良特性的新型功能材料,针对其研究和应用已经成为当前热点。基于现代工业对高性能电液伺服阀的需求,描述了该材料的磁致伸缩效应,并对其基本性能及物理效应作了阐述,同时通过对比压电陶瓷、形状记忆合金的性能参数,分析了超磁致伸缩材料的性能优势。最后着重介绍了该材料在喷嘴挡板阀、射流管阀及直接驱动式电液伺服阀当中的应用现状,并基于此现状对研制高性能的超磁致伸缩电液伺服阀关键技术进行了展望。     

Machine fault diagnosis based on Gaussian mixture model and its application

This paper presents a simple and efficient machine fault diagnosis approach based on Gaussian mixture model (GMM). After feature vectors that represent different machine conditions are extracted, a GMM for each of the machine conditions is built based on the corresponding extracted feature vectors, machine fault diagnosis can be accomplished through finding out the GMM whose posteriori probability for a given testing feature vector is the maximum of all. Experimental results based on the application on bearing fault diagnosis have shown that GMM can reliably diagnose not only the type of bearing faults, but also the degree of fault severity that are associated with incipient faults, moderate faults, and severe faults. Meanwhile, GMM has better diagnostic performance as compared to the multilayer perceptron neural networks.     

Research and application of visual location technology for solder paste printing based on machine vision

A location system is very important for solder paste printing in the process of surface mount technology (SMT). Using machine vision technology to complete the location mission is new and very efficient. This paper presents an integrated visual location system for solder paste printing based on machine vision. The working principle of solder paste printing is introduced and then the design and implementation of the visual location system are described. In the system, two key techniques are completed by secondary development based on VisionPro. One is accurate image location solved by the pattern-based location algorithms of PatMax. The other one is camera calibration that is achieved by image warping technology through the checkerboard plate. Moreover, the system can provide good performances such as high image locating accuracy with 1/40 sub-pixels, high anti-jamming, and high-speed location of objects whose appearance is rotated, scaled, and/or stretched.     

阀配流水压柱塞泵的回冲射流及其容积损失

为揭示水压柱塞泵配流阀对泵容积效率的影响程度,设计了阀配流柱塞泵可视化实验装置。通过高速摄像系统清晰观测到柱塞泵中回冲射流现象及形态特征。以阀芯瞬态位移、泵腔压力实测数据为边界条件进行配流阀动网格流场仿真,并进行瞬时流量积分,获得了排水阀回冲射流引起的柱塞泵容积损失数值。结果表明:在1500 r/min转速下,回冲射流时长占柱塞排水周期的30%,约为6 ms,阀芯存在多次振荡且伴随着射流空化;回冲射流造成泵容积效率的损失约为5.3%。     

数控铣床两瓣拉刀爪加工工艺研究

使用国产数控机床、数控系统、通用刀具,自制检验棒检测、以及刃磨高速钢,加工数控铣床中的两瓣拉刀爪,为了降低机床成本提供了有益参考。     

电喷印喷头位移参数对三维成型精度的影响

电喷印技术是一种新型的微结构成型技术,其由于具有成型精度高、制造成本低、设备结构简单、打印材料广泛等特点,备受业界关注。而基于液态成形的电喷印技术对于三维图形的打印方法,对其实际图形及打印质量难以直接观测,因而快速有效的控制打印三维图形的精度和质量面临重大挑战。本研究提出了一种通过合理设置打印线间距和层间距,以控制打印三维图形的精度和表面质量的有效控制方法。同时,建立了线间距、层间距等工艺参数与最佳成型质量的理论模型,以打印线横截面层高作为评价指标,通过实验探究了喷头逐线逐面打印移动距离对三维图形沉积形貌的影响。研究结果分析、揭示了电喷印技术中上述工艺参数对三维图形的影响及其规律,并进行了三维实体成形试验。基于接触角、喷射流量等因素对线间距和层高的影响的模拟仿真,为基于电喷印技术的三维成型工艺提供指导意义。     

超磁致伸缩材料致动器用于开关式数字阀驱动的研究

开关式数字阀是一种新型的液压控制元件，其突出优点就是便于与计算机接口，可降低硬件成本。但长期以来开关式数字阀发展受到驱动器频响上限的制约，新发展的超磁致伸缩材料致动器具有较好的高频响特性。介绍并讨论超磁致伸缩材料致动器用于数字阀的相关问题。     

Analysis of the Internal Characteristics of a De ector Jet Servo Valve

In current research on deflector jet servo valves, the receiver pressure estimated using traditional two-dimensional simulation and theoretical calculation is always lower than the experimental data; therefore, credible information about the flow field in the prestage part of the valve can hardly be obtained. To investigate this issue and understand the internal characteristics of the deflector jet valve, a realistic numerical model is constructed and a three-dimensional simulation carried out that displays a complex flow pattern in the deflector jet structure. Then six phases of the flow pattern are presented, and the defects of the two-dimensional simulation are revealed. Based on the simulation results, it is found that the jet in the deflector has a longer core area and the fluid near the shunt wedge cannot resist the impact of the high-speed fluid. Therefore, two assumptions about the flow distribution are presented by which to construct a more complete theoretical model. The receiver pressure and prestage pressure gain are significantly enhanced in the calculations. Finally, special experiments on the prestage of the servo valve are performed, and the pressure performance of the numerical simulation and the theoretical calculation agree well with the experimental data. Finally, the internal mechanism described by the theoretical and numerical models is verified. From this research,more accurate numerical and theoretical models are proposed by which to figure out the internal characteristics of the deflector jet valve.     

基于气压传动的灯头标识自动移印机的研发

针对当前节能灯头标识印刷自动化水平低，印刷质量不稳定，难以满足市场需求的现状，研发了一种基于气压传动的灯头标识自动移印机。该设备由振动式给料器完成自动供料，通过气压传动传递动力，采用PLC控制灯头的分步给料、传送、定位、转位、卸料等自动传送过程，并同步控制移印机的印刷及相关动作，实现了节能灯头标识的全自动印刷。实践证明，节能灯头标识自动移印机具有独创性，能显著提高生产效率，保证印刷质量，有一定的推广和使用价值。