摘要：受自然界中变形虫和生物蛇启发,将可变形和链式构型特性引入两栖机器人。通过运动特性、水环境适应性和可变形能力扩展等综合分析,设计了没有添加额外水下推进机构的非叠加型两栖机器人链式可变形构型。该机器人在陆地环境具有较高机动性外,还具有履带划水和仿生划水组合的复合推进方式。提出基于理想推进器的履带划水推进模型;针对仿生划水时运动学与流体力的耦合关系,提出基于拉格朗日方程的运动学-动力学联合运动模型,并建立了转向模型,完成仿生推进方式的水中机动性能分析。通过仿真分析了履刺高度和分布等机构参数以及幅值、频率等运动参数对水下推进性能的影响。利用基于链式可变形构型研制的机器人样机Amoeba-II进行了水环境试验,验证该构型在水下推进中的有效性,并对履带划水和仿生划水的推进效率、稳定性进行对比。

摘要：针对沼泽、浅滩等复杂环境对蛇形机器人的环境适应需求,在广泛分析国内外水陆两栖蛇形机器人研究最新进展的基础上,研发一种新型水陆两栖蛇形机器人。该机器人由9个具有密封设计的万向运动单元组成,保证了样机在陆地和水中均能灵活运动。基于简化的蛇形曲线得到水陆两栖蛇形机器人的基本二维运动步态即蜿蜒运动。对两个垂直平面上,即水平面和竖直面上基本步态进行复合,由基于启发式思想的三维步态生成方法,得到包括侧向蜿蜒等运动的水陆两栖蛇形机器人的多种陆地步态和水下步态,其中S形翻滚运动和螺旋翻滚运动为蛇形机器人的两种新型步态。通过步态试验验证了水陆两栖蛇形机器人的陆地和水下运动能力。在试验过程中,对陆地和水下步态的性能做出分析,分析结果对水陆两栖蛇形机器人在陆地和水下运动的位置和姿态控制具有重要意义。

摘要：针对双联轴向柱塞泵配流盘在脱离吸油和排油时,柱塞腔存在闭死压缩和闭死膨胀阶段,造成柱塞腔气穴现象和压力正超调或负超调,引起流量和压力突变产生大的噪声问题,提出了一种配流盘结构。首先建立柱塞泵流动特性数学模型,分析轴向柱塞泵噪声产生机理;然后设计新配流盘结构并优化匹配三角阻尼槽结构参数,建立过渡区压力特性方程,通过理论模型对比分析,新配流盘能降低柱塞腔在过渡区产生的压力冲击。为了验证新配流盘结构对整泵流量和压力影响,采用液压仿真软件AMEsim建立双联柱塞泵模型,通过实验测试对比分析,验证了模型正确性。在相同工况下,将新配流盘和原配流盘代入整泵模型中,结果表明新配流盘流量脉动率比原配流盘流量脉动率降低了6.75%,证明新配流盘能很好地降低流体脉动。同时该模型为制造样机提供了理论基础,可降低新产品开发成本。

摘要：为了提高落叶松的表面润湿性,采用N2射流低温等离子体对落叶松表面进行处理。针对处理时间和处理高度两个因素进行单因素试验设计。通过表面接触角的测试和表面自由能的计算,分析落叶松经N2射流低温等离子体处理前后表面润湿性的变化,得出较佳的处理参数。结果表明:经N2射流低温等离子体处理后落叶松表面接触角显著下降,表面自由能明显提高,落叶松表面润湿性增强。对于处理截面尺寸为40 mm×40 mm的试件,氮气射流低温等离子体处理落叶松表面的较佳工艺参数为:处理时间20 s,处理高度15 mm。处理后落叶松表面有明显的刻蚀痕迹,表面粗糙度增加,落叶松表面含氧官能团增多,增强了落叶松表面的亲水性,有利于落叶松表面润湿性的提高。

摘要：目的使用蒙特卡罗方法优化设计专用于乳腺癌术中放疗的鼓形施照器。方法设计过程:首先,依据贴近胸壁的乳腺癌术中放疗瘤床形状特征,确定施照器形状;其次,通过模拟计算电子束经过一系列不同厚度散射箔后的散射角和剂量率,确定散射箔厚度;最后,根据调制器位置几何结构特征,最后,建立调节层模型,参考调节层与施照器表面剂量之间的关系,确定调制器的内表面特征。使用EGSnrc/BEAMnrc和EGS4/DOSXYZ程序完成Mobetron加速器、调节层、施照器建模和剂量学分析。结果施照器有上下两部分、上部分为限光筒,直径3cm、筒壁厚0.5cm,材料为0.2cm厚水等效材料加0.3cm厚不锈钢;散射箔直径2.2cm、厚度0.13cm,材料为金属钨。施照器下部分是封闭的鼓形,直径4cm、厚度0.2cm,材料为水等效材料;调制器为山丘形,最厚处0.14cm,材料为不锈钢。当电子束能量12MeV时施照器外面的剂量分布呈鼓形,剂量率为90.44 cGy/min,治疗深度为1cm。结论设计的施照器符合设计要求,并能产生鼓形剂量分布。

摘要：为改变传统的手工收割人工灌木林费时费力的现状,设计了一台履带式割灌机来替代人工劳作。通过对传统的小型自走式灌木割灌机前进时候的行进速度与刀具的切削速度之间的协调关系分析,发现该割灌机在对灌木丛进行收割作业时,传动系统为非连续性函数输出,因此无法得到切削速度与行进速度的最佳协调。为满足提高小型履带式灌木人工林割灌机工作效率的需求,对割灌机的传动系统在传统经验设计的基础上进行优化设计。通过确定传动系统的目标函数,选择独立的设计变量,确定约束条件将传动系统的数学模型建立出来,对设计变量、目标函数以及边界约束条件进行分析和优化,编制了maTLAB复合形法的优化设计程序,并利用其强大的优化计算能力对割灌机的传动系统进行了优化设计。优化结果比按照传统设计得到的小型履带式人工灌木割灌机的工作效率提高了20.59%。为提高割灌机的收割作业效率提供了优化设计方法和理论依据。

摘要：利用自行研制的含瓦斯煤热流固耦合三轴伺服渗流试验装置,进行0.5和1.0 MPa煤层气渗流压力、0.5和1.0 MPa煤层气恒定压力条件下原煤样全应力-应变过程三轴压缩试验,研究井周煤层气渗流特征及煤层气渗流与恒压对煤岩力学性质的影响。结果表明:煤岩渗透系数和煤层气流量随轴向应变增加先降低,在屈服点减小到最低点后逐渐增大,最后趋于稳定;煤层气恒压下的煤岩三轴抗压强度、屈服强度、弹性模量显著低于相应煤层气渗流压力下的值;恒定煤层气压力越大,煤岩三轴抗压强度、屈服强度和弹性模量越小;煤层气渗流压力越大,煤岩三轴抗压强度、屈服强度、弹性模量越小;研究结果可为煤层气欠平衡钻井压力控制、固井及储层改造等设计与施工提供技术支持。

摘要：专业实验作为重要的实践性环节,在学生综合能力培养方面具有不可或缺的作用。文章以化工热力学实验教学为例,探讨了专业实验分层教学的设计和实施:验证实验以解惑为主,目的是使学生理解所学知识和掌握基本实验方法;综合实验以专业问题为主线,锻炼学生运用所学知识解决实际问题的能力;研究实验帮助学生在实验中发现问题并积极探究,侧重于能力的提高。分层递进的实验教学有利于激发学生的学习兴趣和创新能力,促进学生综合能力的提升。

摘要：目的设计适用脑转移瘤术中放疗的施照器并评估其剂量学特征。方法施照器设计首先通过模拟计算电子束经过一系列不同厚度散射箔后的散射角和剂量率,确定散射箔厚度;其次,建立散射箔位于不同高度的位置评估模型,通过计算模型表面平均能量方差,确定散射箔位置;最后,建立调节层几何结构特征与施照器表面剂量之间的关系,确定调制器的内表面特征。使用蒙特卡罗(MC)EGSnrc/BEAMnrc和EGS4/DOSXYZ程序完成Mobetron加速器、位置评估模型、调节层、施照器建模和剂量学分析。结果半球囊状施照器的限光筒直径为2.5 cm、筒壁厚0.5 cm,材料为0.2 cm厚水等效材料加0.3 cm厚不锈钢;散射箔厚度0.14 cm,材料为金属钨,位置高度为0.5 cm;调制器为月牙形,材料为水等效材料。该施照器能够使Mobetron 12 MeV的电子束产生半球面剂量分布,剂量率为160 cGy/min,治疗深度为0.85 cm。结论采用MC模拟设计的适用于高能电子束的半球囊状施照器,能产生半球面剂量分布。

摘要：针对当前很少系统地进行预知维修的研究问题,设计了基于健康状态监测与预测的维修决策方案;在分析和评价已有的维修方式的基础上,确立了基于状态监测与预测的维修可行性决策方案;根据预知维修系统应实现的一系列功能和实际需要,构建了预知维修系统结构方案;并在此基础上根据装备维修管理现状,提出了实施预知维修的工作流程方案;该方案将为预知维修各个方面的研究和发展提供指导。