柔性结构微夹持器的分析及优化

针对压电陶瓷输出行程有限和微夹持器末端不易实现平行输出的问题,设计一种具有二级位移放大机构和位移导向机构的微夹持器。基于伪刚体模型推导微夹持器的放大倍率、输入刚度和固有频率的理论模型,并通过有限元分析验证理论模型的正确性。探讨各结构参数对放大倍率和固有频率的影响。基于统一目标函数法,以提高微夹持器的放大倍率和固有频率为目标,对微夹持器的各结构参数进行了多目标加权优化。优化结果表明,微夹持器的放大倍率和固有频率都有较大提升,优化结果符合预期。由此可知该微夹持器具有较大的输出行程与良好的平行输出性能,设计符合预期要求。     

一种新型微位移放大机构设计与特性分析

基于柔性铰链的传导性,运用杠杆原理设计了一种全对称结构的二级微位移放大机构,该机构具有无附加方向上位移及运动精确等优点.建立了微位移放大机构的仿真模型和运动学模型,给出了工作原理;根据机构学原理推导出了机构位移放大比,运用ANSYS13.0对该机构进行有限元仿真,得出了实际输出位移、放大比及该机构的固有频率.放大比误差为7.46%;误差分析主要原因为在理论模型中采取简化分析,忽略了柔性铰链伸长变形导致的中心偏移,并且假设了除去柔性铰链外,其他的部分全为刚性.本文研究为微位移放大机构的实际生产提供了理论依据.     

温度变化对M1GS的结构和活性的影响

为研究M1GS的二级结构和活性随温度变化的规律,以人巨细胞病毒DNA聚合酶基因(UL54)为靶基因,构建了具有切割效率的核酶M1GS-T7。采用维也纳大学RNA二级结构预测与比较软件包分别对20℃,37℃,55℃的M1GS-T7进行二级结构模拟,并对20℃,37℃,55℃下的核酶的体外切割活性进行比较。软件模拟结果显示,对比37℃和20℃的M1RNA的结构,两者的碱基互补性存在明显差异,活性区域无法形成;对比37℃和55℃的M1RNA结构,两者只有M1RNA的活性中心存在差别,非活性部位改变较少。体外切割实验结果显示,20℃的M1GS-T7未显示体外切割活性,而55℃的M1GS-T7比37℃的M1GS-T7活性提高了30%。结果说明,活性部位的形成是核酶有活性的必要条件,且活性部位相对于非活性部位有较高的柔性。     

水能切割废钢喷嘴的设计与实验研究

喷嘴是水射流切割系统的关键元件，通过研究一级喷嘴直径、二级喷嘴直径、混合腔直径和喉管距、系统工作压力、磨料直径大小等对轴向射流速度的影响，为水切割喷嘴的优化设计奠定了基础，其结果可为高压水切割工具的设计提供参考依据。     

方形分离器入口加速段宽度

为充分了解入口带有加速段的方形分离器的放大特性 ,如分离效率和阻力 ,在定型尺寸为 70 0 mm× 70 0 mm的冷态试验台上进行了详细的研究工作 ,还作了结构优化试验 ,确定了入口加速段宽度的最佳值。在优化结构条件下 ,分离器的切割直径为 2 8μm,临界直径为 12 5 μm,阻力因数为3.12。研究表明该分离器的性能可以满足大型循环床设计需要 ,该结果对大型循环床的设计具有重要意义     

模拟集成电路遗传算法的优化设计

针对模拟集成电路设计中设计周期长、参数复杂且精度低等问题,提出了一种智能算法——遗传算法。通过对模拟集成电路中二级运算放大电路的设计,运用遗传算法对其电路的各个性能指标进行了优化分析,有效地提高了各性能指标。该优化方法对模拟集成电路进行优化设计,并且基于Hspice仿真结果与实际电路设计非常接近,具有很高的实用价值。     

超声电机驱动功率放大电路

针对超声电机驱动技术要求,提出一种新型超声电机驱动功率放大电路方案,即采用两级运算放大级并联与变压器组合方式;该电路电压放大级将原始信号电压小幅放大,继而信号进入功率放大级,此级选择2个功率放大器芯片并联进行功率放大,利用变压器升高电压幅值,使信号满足驱动超声电机要求。对两级运算放大电路仿真分析以及整体电路的测试结果表明,其输出信号达到设计要求,该电路具有较好的功率放大能力,同时集成运放的使用进一步简化了电路复杂程度,并拥有较高的稳定性与经济性。     

新型3-DOF柔性并联微操作平台的研究

根据杠杆原理设计的新型二级杠杆放大器,在此基础上基于3-PRC并联机构提出一种具有空间解耦的新型三维移动并联柔性微位移放大机构.该机构由三个相同的支链采用正交的方式与动、静平台相连,以压电陶瓷作为驱动装置并内置在二级杠杆放大器中,能够使机构实现微纳米级的运动.通过理论计算和仿真分析对新型二级杠杆放大器和并联柔性微位移放大机构进行了研究,结果表明该机构具有良好的运动解耦性和较高的精度.     

基于超声与红外的AGV定位方法研究

为解决信号相互干扰问题，在基于超声传感器的基础上设计了自动引导车辆的定位系统，提出了一种高精度测量超声信号传播时间的方法。采用双超声发射传感器依照一定的时序进行工作，在得到AGV（Automatic Guided Vehicle）位置信息的同时得到其姿态信息，简化了AGV的机械结构。设计了低噪声放大电路抑制噪声干扰；利用自动增益调整电路提高系统的测量精度；     

超声刨削弯曲振动刀座的设计与测试

为了得到超声刨削弯曲振动刀座,对刀座进行了设计及研究.运用弯曲振动的相关理论,结合超声刨削的使用要求,进行了刀座的初步设计和计算.在初步计算的基础上,运用有限元分析方法,对阶梯形超声弯曲振动刀座进行了优化设计,得到了能满足振型和频率要求的刀座模型.并进行了频率和振幅测试.结果显示,刀座频率满足设计要求,具有一定的振幅放大倍数.     

基于时频分析的粘接界面超声检测研究

针对钢-橡胶粘接结构复合材料的粘接质量超声检测,提出了基于时频分析的定量分析算法。首先介绍了S变换和TT变换的原理,分析了TT变换的频谱特性,指出其具有高频放大作用;然后介绍了复合材料粘接质量超声检测的原理,分析了超声检测信号的特点;最后使用S变换和TT变换对超声检测信号进行处理,在时-频平面上提取出TT变换频谱对角线元素作为检测信号的特征参数。     

用于深水套管切割的水力式内切割装置设计及研究

随着中国进入深水勘探阶段,机械式割刀越来越难以快速、高效地进行深水套管切割。针对此问题,在课题组前期研究的基础上,设计了一种用于深水套管切割的水力式内切割装置,并针对其结构特点,对其工作原理进行了介绍。结合水力式内切割装置的结构与工作原理,建立了活塞与割刀的几何模型,分析了割刀刀尖切割半径与活塞位移间的关系,并得到了工具切割套管所需最大扭矩和井口转盘所需提供的最小扭矩的关系式;最后通过建立的相关数学模型,借助MATLAB软件对影响其切割效率的因素进行了分析,结果表明:(1)随着割刀端面角的增大,活塞所需移动位移也增大但工具切割扭矩却降低;(2)工具切削扭矩随钻井液驱动力的增加而增加;(3)井口扭矩随切削深度的增加而增加,在切削深度不变时,井口扭矩随着转速的增大而增大,并给出了最好切削效果下的割刀端面角和切割转速的建议。研究结果对用于深水套管切割的水力式内切割装置设计和优化具有参考价值。     

用于深水套管切割的水力式内切割装置设计

随着中国进入深水勘探阶段,机械式割刀越来越难以快速、高效地进行深水套管切割。针对此问题,在课题组前期研究的基础上,设计了一种用于深水套管切割的水力式内切割装置,并针对其结构特点,对其工作原理进行了介绍。结合水力式内切割装置的结构与工作原理,建立了活塞与割刀的几何模型,分析了割刀刀尖切割半径与活塞位移间的关系,并得到了工具切割套管所需最大扭矩和井口转盘所需提供的最小扭矩的关系式;最后通过建立的相关数学模型,借助MATLAB软件对影响其切割效率的因素进行了分析,结果表明:(1)随着割刀端面角的增大,活塞所需移动位移也增大但工具切割扭矩却降低;(2)工具切削扭矩随钻井液驱动力的增加而增加;(3)井口扭矩随切削深度的增加而增加,在切削深度不变时,井口扭矩随着转速的增大而增大,并给出了最好切削效果下的割刀端面角和切割转速的建议。研究结果对用于深水套管切割的水力式内切割装置设计和优化具有参考价值。     

余氯在线检测系统的设计及单片机编程优化

研究了余氯传感器的工作原理及结构并设计了一系列信号处理电路,将余氯传感器的输出电流信号经过电流转电压模块、差分放大模块、二级放大模块、A/D转换模块输入到单片机（MCU）电路进行处理计算,在计算结果实时显示在LED显示屏的同时,完成水中余氯值的在线测量。利用N,N-二乙基对苯二胺（DPD）光度法绘制了标定曲线,并基于STC89c52单片机优化。与美国哈希SC9184在线余氯仪进行比较,结果表明所设计的系统具有较好的稳定性与可靠性,相对误差小于5%,能较好地完成饮用水的在线测量。     

稻麦秸秆打捆机压缩机构设计及力学分析

设计了一种稻麦秸秆打捆机压缩机构,该机构在传统的曲柄滑块压缩机构中串联了利用铰杆的角度效应实现力的二级放大的机械装置.介绍了该机构的组成及工作原理,分析了影响放大系数的机械因素.该机构具有结构简单、增力系数大、适应性广等优点.在不增加成本的前提下,将该机构串联至现有打捆机中即可显著提高其压缩力.     

防爆型矿用双锚索自动下料机的设计

针对矿用锚索切割危险性高且效率低的现状,设计了一种可用于煤矿井下的防爆型双锚索自动下料机,详细介绍了设备的结构和工作原理,其切割系统采用磨料射流切割技术进行锚索下料,较好地解决了井下切割防爆的问题,且锚索的牵引、测量、下料和卸料自动完成,设备自动化程度和安全性高,操作简便,满足设计要求。     

超声成像数据采集系统前端调理电路设计

根据超声信号在组织传播衰减速度快,穿透深度与接收回波信号强弱成反比的特性,以及超声成像数据采集系统高增益、增益可变的要求,提出了一种低噪声、宽带宽增益可调前端调理电路方案.系统合理地进行低噪声前置放大,基于AD8331的可变增益放大、滤波等,给出了各个模块的设计详图以及仿真结果,综合设计指标,为超声成像后期数据采集的调理提供了可靠的依据.     

混凝土检测的超声波发射系统研究与设计

用锆钛酸铅（PZT）陶瓷制成超声换能器向结构体中发射超声波,以实现结构损伤的在线无损检测．针对混凝土结构损伤中主动超声检测的技术特点,研制了一种基于PA96的PZT高压大功率驱动放大电路,详细说明了该电路的设计原理、性能及影响因素．实验结果表明,该功率放大电路具有输出电压高、频带宽、驱动力强、稳定性和线性度好等优点。可满足超声波发射系统中超声波发射驱动的要求．     

钢管自动跟踪及在线自动定长切割控制器的软硬件设计

采用单片机实现了焊管机生产线钢管自动定长切割的控制，并使其具有结构小、功能强控制精度高等优点；介绍了控制器的软硬件设计思想和设计方法．     

韧带-骨支架仿生界面设计与制造方法

针对当前软质韧带支架与硬质骨组织通过机械固定进行韧带修复存在的应力集中与疲劳断裂问题,提出了具有仿生界面的韧带-骨支架设计与制造方法。研究了自然韧带-骨界面的微观结构,通过工程简化设计了具有仿生界面的韧带-骨复合支架,提出了韧带-骨支架仿生界面的分层制造方法,从材料、力学及微观结构方面对所制备的韧带-骨支架仿生界面进行了分析评价。结果表明,所提出的分层制造方法可在软质韧带纤维支架与硬质陶瓷骨支架之间精确制造出所设计的仿生界面,其在材料成分、力学性能及微观结构上呈现分区变化特性。后期通过骨支架与自体骨融合生长以及仿生界面的多组织再生,有望实现韧带纤维支架与自体骨骨道的生理愈合及可靠固定,从而为临床韧带修复提供一种新思路。