基于重力势能转化的下肢外骨骼设计与动力学研究

基于人体重力势能转化的弹性助力原理,设计了一款下肢外骨骼,其类型为被动式,可为髋关节提供助力。依据拉格朗日方程建立了下肢外骨骼数学模型,研究了该模型在释能阶段的髋关节转矩。利用Adams软件建立了下肢外骨骼动力学仿真模型,通过数理统计的方法对比了数学模型和动力学仿真模型髋关节转矩的计算结果,得出两者高度相关。利用Adams软件仿真分别得出了人体在穿戴下肢外骨骼和不穿戴下肢外骨骼情况下释能阶段的髋关节转矩曲线,以髋关节做功值为依据对两组髋关节转矩曲线做了对比分析。结果表明,穿戴下肢外骨骼时,释能阶段髋关节做功值减少了19.29%。最后,以储能弹簧刚度与预拉力为设计变量对下肢外骨骼髋关节转矩进行优化,得出最适储能弹簧刚度下穿戴下肢外骨骼时髋关节做功值比不穿戴下肢外骨骼时减少了26.00%。     

改性碳纤维的制备及其增强PTFE复合涂层摩擦学性能

以磷酸二氢铝(AP)为粘结剂,采用喷涂-热固法制备的聚四氟乙烯(PTFE)复合涂层硬度不高,抗磨性能差, 填充碳纤维(CF)能显著改善涂层的综合性能。 为提高 CF 与涂层界面强度,通过双-[γ-(三乙氧基硅基)丙基]四硫化物(Si69)偶联剂对 CF 表面进行改性处理,制得改性碳纤维(MCF)。 利用 FTIR、EDS 和 SEM 对改性前后 CF 的组成、元素及形貌进行表征。 利用摩擦磨损试验机和扫描电子显微镜对填充不同 MCF 含量的 PTFE 复合涂层的摩擦学性能进行研究。 结果表明:Si69 偶联剂成功接枝到 CF 表面,使得 CF 表面粗糙化,增强了碳纤维与复合涂层界面结合强度; MCF 能显著改善涂层摩擦学性能,且随着 MCF 的含量增加,涂层的硬度和耐磨性能明显提高;涂层的摩擦因数随着 MCF 含量的增加有所增大,在涂层中填充质量分数为 4% 的 MCF 时,涂层综合摩擦学性能最好,其硬度达到 12. 5 HV, 摩擦因数为 0. 091,磨损率仅为 2. 24×10^-4 mm³ / (N·m),且涂层表面均匀致密。     

单头单面旋转式化学机械抛光机的运动机理研究

以单头单面旋转式化学机械抛光机为例建立了抛光头的运动模型,并利用Matlab软件模拟出了抛光头的运动轨迹,分析并讨论了抛光盘和抛光头两者之间不同的转速比、旋转方向、偏心距以及抛光点的初始位置等参数对抛光轨迹和抛光质量的影响,为CMP机床的结构和运动设计提供理论依据。     

氧化石墨烯接枝碳纤维及其树脂涂层在不同载荷下的摩擦学性能

目的 提升碳纤维(CF)在水性聚酰胺酰亚胺(PAI)树脂涂层中的界面性能,从而使PAI复合涂层获得优异的摩擦学性能.方法 以硅烷(KH550)为偶联剂,制备氧化石墨烯(GO)化学接枝CF增强体(CF&GO),研究CF接枝前后的热稳定性和添加CF&GO的PAI复合涂层在不同载荷下的摩擦学行为和磨损机理.利用红外光谱仪(FTIR)、X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对样品的官能团、成分和表面形貌进行表征;利用热失重仪(TGA)对接枝前后CF的热稳定进行表征;利用SEM、摩擦磨损试验机和白光干涉仪分别对CF&GO在PAI复合涂层中的分布和摩擦学性能进行表征.结果 GO通过与硅烷改性后的CF形成酰胺键成功接枝,接枝后,CF形成多尺度增强体,且表面形貌粗糙.此外,接枝后,CF的热稳定性降低,热稳定性规律为GO相似文献   

ZnO-GO杂化材料的制备及其增强无机粘结陶瓷涂层摩擦学性能的研究

目的 通过制备氧化锌-氧化石墨烯(ZnO-GO)杂化材料并植入陶瓷涂层中,提升氧化石墨烯与涂层界面的结合强度,从而提高涂层的显微硬度和耐磨性.方法 利用一种简单的水热法制备了ZnO-GO杂化物,并通过X射线衍射分析(XRD)、傅立叶变换红外光谱(FT-IR)、拉曼光谱和扫描电子显微镜(SEM)对纳米杂化材料进行表征.此外,使用溶胶凝胶法在不锈钢上制备添加不同含量ZnO-GO杂化材料的磷酸盐陶瓷涂层(CBPCs).通过磨损试验研究陶瓷涂层的磨损行为,并观察涂层的磨损形貌,探讨ZnO-GO涂层的磨损机理.结果 X射线衍射(XRD)、傅里叶红外光谱(FTIR)、拉曼光谱(Raman)和扫描电子显微镜(SEM)的分析结果表明,ZnO成功修饰在GO表面.ZnO-GO陶瓷涂层均匀致密,平均厚度为150μm,显微硬度为163.5～233.1 HV.在载荷为10 N、往复频率为1 Hz,持续时间为30 min的摩擦条件下,ZnO-GO复合涂层与氮化硅小球对磨的摩擦系数为0.62～0.52,磨损率为3.819×10–4～0.943×10–4 mm3/(N·m).随着含量的增加,摩擦系数下降,磨损率也减少.结论 氧化锌-氧化石墨烯杂化材料的添加可显著提升陶瓷涂层的显微硬度,并降低涂层的磨损率.     

化学镀镍复合配位剂的研究

采用对比试验和正交试验,以镀速、孔隙率、镀液稳定性和镀层硬度为评价指标,研究了单一配位剂及复合配位剂对镀液和镀层性能的影响,得到了复合配位剂的最优组合:8.4g/L乳酸,6g/L苹果酸,9g/L柠檬酸,8g/L丁二酸,1g/L丙酸。采用该复合配位剂的工艺配方可提高镀液使用寿命,获得性能优良的镀层。     

环保型水基切削液中润滑添加剂的润滑性能研究

利用盘球式摩擦磨损试验机进行摩擦磨损试验,比较了金属切削液中分别加入不同含量的油酸三乙醇胺、硼酸脂、硫脲对自制合成切削液润滑性能的影响,认为三者有良好的协同润滑作用。通过与润滑油的润滑性能比较发现自制切削液具有更好的极压润滑性能。该切削液不仅润滑防锈性能优良,而且不含亚硝酸钠等有毒物质,具有良好的环保性能。     

风机转子系统参数化设计临界转速计算软件的开发

设计了风机转子系统参数化有限元建模,并在通用商业化有限元分析软件ALGOR基础上,开发了模块化编程.对转子的优化设计有着重要的指导意义.     

石墨烯及氧化石墨烯增强PE–UHMW复合材料进展

从力学性能、化学稳定性和摩擦学性能3个方面,叙述了石墨烯及氧化石墨烯增强超高分子量聚乙烯(PE–UHMW)复合材料的研究现状。根据PE–UHMW复合材料所表现出来的优异性能可知,新型复合材料拥有优异的力学性能,在不远的将来将会取代目前广泛使用的交联聚乙烯材料,并将获得举足轻重的地位。     

碳纳米管的功能化处理及其对胶黏陶瓷涂层抗腐蚀性能的影响

目的 改善碳纳米管的分散性能,提高A4钢涂层的抗腐蚀性能。方法 用化学改性和物理改性相结合的办法,对多壁碳纳米管进行了功能化处理,并通过傅里叶红外光谱仪（FTIR）、透射电镜（TEM）、热重分析仪（TGA）对功能化碳纳米管进行相关表征。将改性后的碳纳米管植入陶瓷涂层中,制得不同碳纳米管含量的增强陶瓷涂层（CRPCC）,并通过电化学试验深入探讨了碳纳米管增强陶瓷涂层的耐腐蚀性能。结果 处理后的多壁碳纳米管分布更均匀,缠结现象显著改善。功能化后的碳纳米管表面成功引入表面活性剂,侧壁的含氧基团占比20%左右。电化学试验表明,碳纳米管的植入有效降低了基体涂层结合处因腐蚀产生的Cl、O元素的含量,且腐蚀后CRPCC与基体的界面形貌良好。腐蚀后期,阻抗模值高达106 kΩ?cm2,防护效率高达94%。结论 对碳纳米管进行混合改性有助于提高其分散性,向涂层中植入碳纳米管,可以提高涂层的抗腐蚀性能。