摘要：多种材料的阶梯环盘负载与变幅杆共同组成了功率超声纵弯谐振变幅器,在超声加工、超声处理等领域有着广泛应用。为了快速准确地对纵弯谐振变幅器进行设计,提出了一种基于Mindlin理论的变幅器设计方法。基于Mindlin理论求出了中厚环盘单元的位移、转角、弯矩和剪力的解析表达式。通过振动单元间的连续条件和边界条件,建立了纵弯谐振变幅器的振动模型与频率方程。基于该振动模型,利用MATLAB/GUI开发了纵弯谐振变幅器尺寸设计软件。通过理论计算设计了纵弯谐振变幅器,并进行了有限元模态分析、阻抗分析试验和超声谐振试验。仿真与试验的结果证明,基于Mindlin理论的纵弯谐振变幅器设计方法所设计的纵弯谐振变幅器的谐振频率与设计频率相符合,具有较好的设计精度,可为变幅器设计提供参考。

摘要：利用氯化钠晶粒射流切削生物骨材料时,射流束变形可能会导致骨材料切削断面产生预期之外的损伤,不利于生物组织的后期恢复。为探索射流束切削加工时在边壁约束下产生的变形,以及相应加工表面的质量特点,设计了磨料水射流切削可视化实验。使用高速摄影机拍摄磨料水射流加工过程,利用可视化手段观测射流束变形情况,并使用表面粗糙度Ra表征加工表面质量。研究发现,射流束在前端边壁与两侧边壁共同约束下存在沿切削进给方向的直径增大变形,该变形使加工表面粗糙度沿切深的减小幅度增大及出现频率增多。最后对表面粗糙度Ra沿切割深度的变化数据进行二次处理,提出了一种新的建立磨料水射流切削材料表面粗糙度预测模型的思路。

摘要：为探索研究微量油膜附水滴(Oils on Water,OoW)技术在切削中对表面粗糙度的影响,选出较适宜的切削用量,通过进行浇注乳化液和OoW切削液的切削工件表面粗糙度对比试验,分析了两种切削液的冷却润滑性能,再利用响应曲面法(Response Surface Methodology,RSM),选择切削速度、进给量和背吃刀量作为优化变量,表面粗糙度(Ra)作为响应性能指标,设计中心复合实验,利用Design-Expert软件建立了相对应的响应分析模型,并对所建模型进行了可靠性验证,试验结果表明,使用OoW进行切削润滑,能够更明显地降低工件表面粗糙度,通过研究工艺参数间的交互作用,得到了各工艺参数间的最优组合为:切削速度为119.97 m/min,进给量为0.14 mm/r,背吃刀量为0.48 mm。

摘要：设计了一种基于压电双晶梁的L型压电驱动器,基于模块化设计思想将L型压电驱动器应用于压电移动机器人的研制。压电移动机器人由4个周向分布的L型压电驱动器和连接平台组成,结构简单紧凑,可实现2自由度平面内大范围高精运动。对压电移动机器人进行加工和装配,并搭建测试平台对压电移动机器人的运动输出特性进行实验研究。测试结果表明,压电移动机器人具有兼顾高精度、快速度、高稳定性和强承载能力的良好综合性能,其运动分辨率为1μm,最大运动速度可达46 mm/s,承载能力可达75 g,在微纳操作、晶圆缺陷检测和超精密加工领域具有广阔的应用前景。

摘要：采用无线电能传输技术供能的微型仿尺蠖式机器人在肠道疾病微创诊疗方面具有重要的应用价值,其机载供能线圈由圆环形磁芯和缠绕于磁芯上的圆环形绕组构成.本文提出一种机载供能线圈快速设计优化方法.首先,通过对绕组中各匝绕线进行几何建模,测定磁芯磁导率分布,分析金属零件涡流效应对供能线圈参数影响,建立了供能线圈的集成环境模型.然后,结合电磁理论,计算了供能线圈在集成环境中的互感和等效串联电阻.最后,以最大化供能线圈输出功率为目标,在温升安全性要求和机器人内部空间约束下,对绕组的轴向位置、层数、匝数和线径进行优化,获得了各设计参数选取的一般性结论.采用优化设计参数的绕组尺寸仅为(12.0~12.4)mm×9.9 mm,当其位于磁芯轴向中心位置时,输出功率高达1478.3mW.

摘要：为了直接、简便地研究功率超声振动珩磨作用下的空化效应,对其声场建立数学模型,采用水听器对功率超声振动空化声场参数进行了定点测量,对数学模型所得到的仿真结果进行验证。为了研究流体介质中超声空化声场的分布情况,采用水听器法对不同功率与不同种类液体介质中的辐射超声场进行了多点声压测量。通过对比试验数据分析发现,声波沿换能器截面方向成对称分布,沿换能器轴向方向随距离的增加而衰减;不同种类的液体介质也会影响声压的分布以及空化效应的强弱。该方法可以直观的评价超声振动珩磨作用下的空化声场的强度和分布情况,对后续研究超声珩磨的空化泡动力学行为以及对超声振动珩磨装置的优化设计具有一定的实际应用价值。

摘要：针对传统方法在方案评价时需给出各目标权重的局限,将数据包络分析(DEA)方法引入机械产品方案评价中,针对概念设计方案指标值具有模糊性的特点,在传统C2R模型的基础上,根据模糊数的排序原理,提出了一种新的模糊DEA模型。通过构造评价系统的相对最差方案,作为虚拟方案,建立模糊评价模型,根据模糊数排序原理转化为确定的优化模型来计算各方案的效率评价指数,从而可对包括DEA有效的所有设计方案进行评价排序。实例表明,该模型无须构造α截集,计算简单方便,可用于评价同时具有确定性和模糊性指标值方案的相对有效性,因而具有更广泛的应用范围。

摘要：为了对低碳制造铣削工艺的加工参数进行优化,降低碳排放量的同时有效保障产品质量,选取主轴转速、进给速度、铣削深度和铣削宽度作为优化变量,碳排放量、材料去除率和表面粗糙度作为响应性能指标,通过设计中心复合实验,利用Design-Expert软件建立相对应的响应分析模型,并对所建模型进行可靠性验证,研究了工艺参数间的交互作用。结果表明:在主轴转速为999. 98 r/min,进给速度为490. 51 mm/min,铣削深度为0. 30 mm,铣削宽度为49. 99 mm时,响应最优,可见对低碳制造铣削工艺的优化具有一定的参考价值。

摘要：借助ANSYS软件对变幅杆、夹具和工件进行整体的动力学研究,设计了一套超声振动电火花线切割复合加工装置。在相同加工参数下,分别采用工件超声振动电火花线切割复合加工和传统的电火花线切割加工对45钢进行切割试验。试验结果表明:与传统的电火花线切割加工相比,超声振动电火花线切割复合加工的效率提高了约15%,表面粗糙度减小了约10%。

摘要：高硅铝电火花加工受到多个工艺参数的影响,而且各个工艺参数之间还存在着相互制约的关系。本文通过对高硅铝合金电火花加工,重点分析了间隙电压、峰值电流、脉冲宽度和加工时间对工件加工速度的影响,并对实验数据采用正交试验的方法进行处理并综合分析,得到3组最优组:直接分析最优组、极差分析最优组、曲线分析最优组,通过验证得到更优参数组。研究结果为实现高硅铝合金高效高精度的电火花加工提供了参考。