摘要：基于变截面杆作一维纵向振动运动方程,在理论分析的基础上,根据四端网络传递方程和端面运动状态推导出了常用截面形状细杆在各种运动状态下边界条件和四端网络传递矩阵参数以及频率方程.研究了适用于超声焊接的压电换能器的设计方法.为说明设计方法,利用四端网络法对压电换能器和变幅杆进行了设计.利用阻抗分析仪测量和分析了超声换能系统的谐振特性,并进行了系统的振动测试.分析和测试结果验证了设计的正确性.

摘要：单悬臂梁压电振子俘获环境中振动能时,对环境振动频率敏感且频带有限,在谐振频率与环境振动频率不匹配的情况下,会导致压电振子俘能效率低下。基于此,设计复合型悬臂梁压电振子并建立其振动模型,采用激光测振仪对复合型悬臂梁压电振子进行扫频测试。研究结果表明,复合型悬臂梁压电振子谐振频率范围为56～72Hz,与理论分析结果基本吻合,试验验证了理论模型的正确性。相比于单悬臂梁压电振子,复合型悬臂梁压电振子有效地拓宽了其谐振频带,易于实现与环境振动源振动频率匹配以提高压电发电效率。在此基础上,进行复合型悬臂梁压电发电装置的发电能力测试,在负载为820?,工作频率为60Hz时最大输出功率达到4.9mW,产生的能量能够满足网络传感器等低耗能微电子产品的供能需求。

摘要：建立了Cymbal压电发电机发电系统,设计了DC-DC型能量存储电路并进行了压电发电性能研究。同时实验研究了占空比、电感等参数对压电发电性能的影响。研究结果表明,占空比这个DC-DC电路中的重要参数存在一个最佳值,使得负载的输出功率达到最大。在一定范围内电感对负载输出电压的影响不大,但对输出功率的影响比较明显。当占空比为2%、电感为1.5 mH时,压电发电机最大输出功率可达到10.5 mW。由Cymbal压电发电机产生的电能能够满足微型机电系统、网络传感器等低耗能电子产品的供能需求。

摘要：为了提高悬臂梁压电振子的发电能力，设计并制作了多悬臂梁压电振子，采用有限元方法对多悬臂梁压电振子的有效工作频率进行了仿真分析，并且进行了实验验证．在此基础上，对多悬臂梁压电发电装置进行了压电发电实验测试．研究结果表明，多悬臂梁压电振子工作的谐振频率范围为56-65Hz，与实验结果基本吻合．相比于单悬臂梁压电振子，多悬臂梁压电振子能有效地拓宽其谐振频带并提高压电发电能力．当多悬臂梁压电振子外接负载为820Ω、工作频率为60Hz时，多悬臂梁压电发电装置的最大输出功率达到4．9mw，产生的能量能够满足网络传感器等低耗能电子产品的供能需求．

摘要：压电俘能器能够为自然界中低功率的微机电系统持续供能.为了模拟机翼的沉浮-俯仰二自由度运动和有效俘获气动弹性振动能量,本文提出一种新颖的翼型颤振压电俘能器.基于非定常气动力模型,推导翼型颤振压电俘能器流-固-电耦合场的数学模型.建立有限元模型,模拟机翼的沉浮-俯仰二自由度运动,获得机翼附近的涡旋脱落和流场特性.搭建风洞实验系统,制作压电俘能器样机.利用实验验证理论和仿真模型的正确性,仿真分析压电俘能器结构参数对其气动弹性振动响应和俘获性能的影响.结果表明:理论分析、仿真模拟和实验研究获得的输出电压具有较好的一致性,验证建立数学和仿真模型的正确性.仿真分析获得机翼附近的压力场变化云图,表明交替的压力差驱动机翼发生二自由度沉浮-俯仰运动.当风速超过颤振起始速度时,压电俘能器发生颤振,并表现为极限环振荡.当偏心距为0.3和风速为16 m/s时,可获得最大输出电压为17.88 V和输出功率为1.278 m W.功率密度为7.99 m W/cm^(3),相比较于其他压电俘能器,能实现优越的俘获性能.研究结果对设计更高效的翼型颤振压电俘能器提供重要的指导意义.

摘要：通过测定主轴系统共振频率的方法来进行控制的概念设计,并改进了转台主轴系统数学模型。对转台中环主轴施加轴向定位预紧力,通过脉冲激励法试验得到角接触球轴承的轴向刚度,试验结果与理论结果吻合较好,为转台研制中各轴系预紧量的控制提供了理论和实验依据。

摘要：为了研究变幅杆的不同变截面、变截面倾角对超声拉丝二阶换能系统动力学特性的影响关系,寻求合理的变截面杆组合参数和规律,根据四端网络法和有限元法综合设计了以圆锥型、指数型以及悬链线型为变幅杆上变截面的超声拉丝二阶换能系统。采用ANSYS软件建立其有限元模型,进行模态分析和谐响应分析,得到谐振频率、振幅和振幅沿着轴向距离的分布规律;并探究二阶变幅杆的三种不同变截面、各变截面倾角对换能系统谐振频率和振幅的影响。分析结果表明,圆锥型变幅杆的二阶换能系统具有最大的振幅和振幅放大倍数。

摘要：应用有限元法研究结构参数对cymbal换能器性能的影响。首先,以压电方程为基础,应用有限元理论对cymbal换能器进行有限元建模,得出有限元动力学方程。然后应用ANSYS分析了cymba换能器结构参数对其发电电压和谐振频率的影响。结果表明,为达到更好的发电电压,应该增加cymba压电陶瓷的厚度tp,增加金属帽内腔底径Φc,减少金属帽厚度tm和内腔顶径Φd,对每个cymbal系统都存在一个最优的内腔高度dc。基振频率随着tm、dc增加而增加,随Φc增加而减少。

摘要：为深入研究悬臂梁式压电俘能器的作用机理,从压电方程和内能平衡出发,建立了悬臂梁式压电俘能器单晶片压电振子、双晶片串联压电振子和双晶片并联压电振子的电压输出灵敏度数学模型。在ANSYS中分别建立了三种压电振子的有限元模型,仿真得到三种压电振子的基板厚度与输出电压的关系曲线,仿真结果表明串联双晶片压电振子的输出电压值最高,且数值模拟曲线和有限元仿真曲线基本吻合,验证了建立数学模型的正确性。

摘要：基于培养研究型、专业型和精英式的大学生为目标,运用现代先进教学理念和教学方法,设计了基于项目学习的计划及实施方案。将创新项目与科研实践贯穿本科生大学4年学习过程的始终,激发学生自我学习的内在动力,培养学生的实践能力、创新能力、团队合作能力以及交流能力。经过项目学习的实践过程,摸索并总结出了一些特色鲜明的教育经验,为创新型人才的培养探索出了一条新思路。