摘要：针对目前挤压管型压电式喷头结构复杂、组装工艺要求高及价格昂贵等问题,设计一种结构简化的环形压电陶瓷直接驱动喷射材料的微滴喷射装置。通过建立多物理场耦合压电式喷头微滴喷射两相流模型,研究驱动电压、流体黏度及表面张力等参数对微滴成形动力学行为的影响。在此基础上,利用构建的压电式喷头进行微滴喷射试验。结果表明:驱动电压幅值与产生微滴的速度及体积大小呈线性关系,喷射材料黏度增大产生的微滴喷射速度及体积减小,表面张力直接影响液滴形成过程的喷射材料液体丝带长度及断裂距离;采用喷嘴孔径为65μm的喷头,在稳定喷射条件下,可按需产生直径约80μm的均匀微滴,验证了设计的直接驱动式压电喷头按需产生均匀微滴的可行性。

摘要：针对地面移动机器人在非结构化地形中越障存在的局限性,提出一种基于平面齿轮连杆杆组的可变径轮腿式越障机器人的设计方案。首先对越障机器人的变径机构在轮式和轮腿式两种模式之间的变换原理进行了介绍。当遇到障碍物时,变径机构可依据障碍物的高度来变换模式从而进行越障运动。在此基础上通过计算其变形比以及运动学分析仿真,验证了该变径机构设计的合理性、较强的越障能力和模式变换时的可靠性和稳定性。其次通过构建力学模型来分析两种模式下机器人的越障能力,得出其在不同模式下的极限越障高度。最后,基于ADAMS软件对机器人在单台阶、连续台阶以及复杂路面时的越障能力进行运动仿真。结果表明该越障机器人在面对不同工况时都具有较好的越障能力,验证了设计方案的可行性。

摘要：针对具有机器和工人双资源约束的柔性作业车间,考虑了影响加工时间的各种因素,以完工时间、生产成本、车间总能耗为目标,提出了一种改进的NSGA-Ⅱ和禁忌搜索结合的多目标混合算法(MOGATS)。算法设计混合初始化方法保证初始解的质量和多样性,并在考虑运输时间的基础上进行贪婪式解码,采用自适应交叉、变异算子,在Pareto前沿中找到各个目标的最优个体进行禁忌搜索,综合两种算法提高全局和局部搜索能力。通过实例仿真,结果均优于对比算法,验证了MOGATS算法的有效性和可行性。

摘要：研究采用类金刚石碳(DLC)薄膜和表面织构双重改性技术对CoCrMo合金进行了表面处理,借助摩擦试验研究配副系统的摩擦性能,并分析了摩擦和磨损机理。结果表明,改性前的CoCrMo/超高分子量聚乙烯(UHMWPE)配副在生理盐水溶液润滑下的摩擦系数低至0.05。当接触压力为3.5 MPa时,DLC薄膜改性后的配副在牛血清白蛋白(BSA)溶液中平均摩擦系数为0.25,在生理盐水中的平均摩擦系数为0.42;DLC薄膜和表面织构双重改性处理的配副在BSA溶液和生理盐水润滑下的摩擦系数分别为0.23和0.31,表明改性处理不能发挥减摩效果。未改性的CoCrMo试样在生理盐水润滑下磨损表面存在大量UHMWPE磨屑,并且UHMWPE磨屑发挥自润滑作用。改性处理提高了CoCrMo试样盘的耐磨性能,却抑制了UHMWPE磨屑在CoCrMo试样盘表面的粘附。双重改性表面在存储磨损磨屑和提高表面耐磨性能方面具有协同效应。

摘要：为解决传统电磁夹纱器响应频率低、一致性差等问题,提出了基于压电技术设计新型夹纱器的新方法,并对其压电驱动器进行动态分析。首先对压电驱动器静态参数及影响端部位移的参数进行分析,得到其最佳夹持长度;随后建立悬臂式压电驱动器动力学模型并使用MatLab对系统进行仿真,分析了各个参数的数值改变对系统动态特性与稳定性的影响;最后搭建实验平台对压电驱动器进行测试,验证了压电驱动器的先进性。仿真和实验结果表明:驱动电压为150 V,频率为10 Hz,压电驱动器端部最大位移为1.49 mm左右,达到最大位移的系统响应时间稳定在1.6 ms;相比国内外电磁夹纱器,动态性能有了明显提高。

摘要：为制备灵敏度高的柔性湿度传感器,以更适合可穿戴使用场景,提出以聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)为柔性衬底,在其上制作叉指电极,然后以聚乙烯吡咯烷酮(PVP)和多壁碳纳米管(MWCNTs)为原料制备溶液,通过静电纺丝技术将MWCNTs/PVP沉积在柔性PET衬底上制成柔性湿度传感器。借助扫描电子显微镜对薄膜的微观结构进行表征和分析,并通过设计的实验装置对传感器的线性度、响应/恢复时间、重复性和稳定性进行测试。结果表明:该柔性湿度传感器的输出电阻值与相对湿度呈现良好的线性关系,线性相关系数为0.97,可检测的相对湿度范围为40%~90%,响应时间为20 s,恢复时间为5 s,在75%相对湿度下经40次重复测量,传感器表现出良好的重复性和稳定性。

摘要：针对目前机械车间工位需求响应速度慢、成品转运及余废料回收不及时等物料配送路径优化问题,提出了一种能反映工位物料需求紧急程度的双向物料配送策略。首先,以最小化总配送成本(包括车辆运输成本、车辆派遣成本及违反时间窗的惩罚成本在内)为优化目标,建立了物料配送路径优化模型;然后,结合模型特点,设计了将禁忌搜索算法融入遗传算法的混合算法,对优化模型进行了求解;最后,利用MATLAB对某机械零件加工车间实例进行了仿真验证。仿真及研究结果表明:考虑工位优先级的车间双向物料配送策略更能适应于智能化的机械车间生产环境,且使用混合算法比仅使用遗传算法分别使成本降低了399.5元,工位优先服务率提高了3%,验证了遗传禁忌搜索混合算法在该策略下求解路径优化问题的有效性。

摘要：为揭示齿轮系统动力学全局解域特性,建立了功率分流直齿轮系统非线性振动模型,结合胞映射与区域分解思想构建了主要激振参数下的系统全局解域求解算法。求解了阻尼比分别与综合传动误差、啮合频率和齿侧间隙等参数配置下的平面解域界结构,揭示了两参量解域区内的动态行为潜在趋势,如倍周期分岔序列、混沌窗口带等的迁移演化。借助Lyapunov指数对不同误差幅值下分岔通道结构进行追踪,验证了分岔节点与解域界子域临界点相吻合。数值求解多组阻尼比下的吸引域全局性态,发现混沌吸引域与周期1吸引子吸引域间相互扩张与进退演变激烈,二者胞域边界处系统局部平衡态势异常脆弱;当阻尼比为0.04时吸引域行为相对敏感,多吸引子共存现象突出。其结果可为齿轮系统振动优化及参数全局设计提供参考。

摘要：针对操作工人之间存在效率差异的多目标双资源柔性车间调度的问题,构建了以生产时间最小化、生产成本最小化和绿色制造评价系数最小化为目标的柔性车间调度优化模型,并设计了一种改进的NSGA-Ⅱ算法对其求解。首先,采用量子编码对工序进行编码,随后利用小生境技术初始化种群、重复个体控制策略和熵权法选择策略来提升算法效率,避免算法早熟收敛,并选出最优解。最后通过算例和改进前的NSGA-Ⅱ进行对比测试,验证了改进后的NSGA-Ⅱ可以很好的解决上述的柔性车间调度问题。

摘要：利用TracePro光学软件模拟了是否考虑布置螺旋管的太阳能腔式吸热器光学性能的差异,探讨了腔体内壁面的反射率及内置螺旋管的外径、螺距对吸热器光学性能的影响,并对比了4种不同形状吸热器的光学性能。结果表明:由于不能真实反映螺旋管所吸收光通量的大小,将吸热器内壁面近似为螺旋管外壁面的处理方法是不可取的;在螺距不变的情况下,腔体内壁面的反射率与内置螺旋管外表面吸收光通量的大小以及系统的光学效率成正比;当反射率小于0.8时,螺距的增加可以提高吸热器的光学性能,而当反射率超过0.8时情况则相反。对比4种不同形状的吸热器可以发现,圆台-圆柱形吸热器具有最好的光学性能,其光学效率可达85.42%。研究结果可为吸热器的设计和优化提供理论指导,并为吸热器传热性能的研究奠定基础。