摘要：针对静电纺丝技术中毛细针头纺丝产量低、自由表面式静电纺丝溶液体系不稳定等问题,提出一种多叶片半封闭自由表面式静电纺丝喷头。利用MatLab软件对叶片截面曲线进行拟合,基于溶液分配均匀性建立喷头基本结构;借助Fluent流体压力仿真以及神经网络(BP)和模拟退火算法相结合的方法,计算出叶片内外层与中线的合适夹角,分别定为27°和50°;基于张力系数的计算推导出喷头内层和外层对液滴持握时间的理论公式,喷头内外层液滴持握时间分别为21.89 s和17.80 s;最后进行静电纺丝实验,验证该喷头叶片尖端可稳定形成12股射流,纤维薄膜面积可达1140~1440 cm^(2),纤维平均直径为275 nm,变异系数(CV值)为17.49%。研究结果对于开发稳定、高效、可控的静电纺丝纳米纤维制备方法具有一定的参考意义。

摘要：针对10 mm厚碳/碳复合材料缝合预制体碳纤维缝合线摩擦起毛和断裂的问题,建立机针缝合预制体的力学模型,求解机针工作时所受应力,根据所用材料的各项属性参数计算缝合机针工作的最小半径,根据机针所用碳纤维缝合线的拉伸强度及折弯半径,对机针开口弯曲半径进行求解,以减小碳纤维缝合线所受的来自于针孔处的剪切力,进而降低碳纤维缝合线的断裂风险。根据所得结果建立机针三维模型,通过ABAQUS软件对机针和缝合线进行拉伸仿真,实验结果表明:改良后的机针对碳纤维线的剪切应力降低了68.18%;所设计的机针强度、刚度以及安全系数满足工作要求;通过对针孔形状的优化设计可以降低碳纤维缝合线的磨损情况及断裂风险。

摘要：在实验过程中设计的半封闭自由表面式静电纺丝喷头,由于内外2层尖端电场不均匀,导致在纺丝初期外层开始形成泰勒锥时内层依旧是液滴,针对该问题,对此喷头的尖端进行电场分析和优化。利用COMSOL对喷头初始模型进行电场模拟,其尖端平均电场强度为2710 kV/m,CV值为18%。将初始模型的叶片排布优化为对齐镊合和错位镊合并改变其尖端角度,根据实际模型测得外层尖端角度的变化范围为63.90°~160.78°,内层尖端角度变化范围为43.66°~170.22°,利用COMSOL对2种排列从内外层均为70°到内外层均为160°的模型进行电场模拟,将得到的仿真数据拟合成方程,当对喷头施加30 kV电压且接收极接地时,得到对齐镊合且外层为71°、内层为45°时尖端电场强度平均值为5643 kV/m,CV值为11%;错位镊合且外层为117°、内层为45°时尖端电场强度平均值为4773 kV/m,CV值为10%。再经过均匀电场的理论计算得出对齐镊合时喷头中轴线上2个点受到的电场力比错位镊合时分别小8.65%和14.96%,根据仿真模拟和理论计算结果得出,喷头采用对齐镊合且外层为71°、内层为45°时为最优,其尖端电场强度相对于优化前的模型提高了108%,,CV值降低了38.89%,故在同等条件下该模型不会因为内外电场不均匀而导致多射流不同步。实验过程中,改进的2种喷头在30 kV电压下均无液滴。对齐镊合喷头在20 kV电压下可以实现稳定纺丝,错位镊合喷头在24 kV下可以实现稳定纺丝。

摘要：凸轮机构是纺织机械重要的组成部分,其精度要求较高。但传统的凸轮轮廓设计的作图法和解析法存在步骤繁琐且精度较低的问题。以特种缝合设备珠边机勾线部件凸轮传动机构为研究对象,使用三维设计软件SolidWorks及其凸轮设计插件CamTrax进行凸轮阔线设计及相关运动学研究,将凸轮运动规律输入到CamTrax中可以得到凸轮的轮廓曲线,进一步获取凸轮速度、加速度、压力角等参数,然后基于运动学分析选择较为合理的凸轮阔线,将其导入到SolidWorks软件中生成凸轮模型,再利用Motion分析仿真凸轮的运动学性能。将获得的运动规律进行对比验证了凸轮设计的可靠性。所提方法使凸轮的设计精度和设计速度得到了极大的提高。