摘要：电池热管理系统对于保证电池工作温度环境和延长其使用寿命至关重要。提出了一种半导体制冷片(TEC)结合相变材料(PCM)用于电池热管理的设计,以改善大倍率放电时电池模组内部热量积聚问题。通过建立集成热电冷却和相变材料关键散热部件的电池模组的散热模型,对不同变量参数下的电池模组进行热仿真计算。结果表明:TEC和PCM集成散热部件的散热模型,当导热柱直径为6 mm、TEC工作电流为0.8 A、PCM导热系数为1 W/(m·K),电池模组在大倍率放电时,温度可控制在42.3°C以下,组内最大温差为5°C。

摘要：对机械制造技术基础课程教学过程中现存的主要问题进行了梳理,提出了科教融合式课程教学设计思路,即将教师在制造技术方面遇到的科研问题和解决方案融入课程教学,设计一些具有挑战性的课程问题,激发学生的学习兴趣和热情,跟踪和掌握制造技术的前沿和发展趋势,培养分析及解决复杂问题能力。结合课程教学选用的教材,从课程内容的一般化设计方法和章节的具体教学内容两方面开展科教融合式课程教学设计,包括课前的问题引出、课中的“寓科于教”及课后的总结归纳3个阶段,循序渐进,由浅入深。以教材的第二章“金属切削原理与刀具”为例,说明了章节的科教融合式教学案例设计。

摘要：设计开发具有可变功能的机电产品有着重要的实用价值。目前针对这类产品的设计方法研究还相对较少。在分析机电产品行为过程特性的基础上,将行为过程划分为基础行为过程和目的行为过程,指出基础行为过程的相似性是机电产品面向可变功能再设计的前提,相似程度越高,进行可变功能再设计的可行性也就越高。由产品的相同或相似基础行为过程映射得到相应结构体,提出了一种量化结构相似性的方法。通过筛选最大相似性构件,可以识别共享构件,并确定所要设计开发的目标产品。认为共享构件与非共享构件之间的接口问题是再设计的一个核心问题,提出了接口求解的两个准则及两类求解方法。最后,通过基于电动碎冰机与电动切菜机的可变功能再设计的案例,验证了上述方法的可行性。

摘要：为开发锥形端坯料辊切成形装备进而实现轧制无凹心成形,研究了辊刀结构参数对辊切成形质量的影响,并设计了辊切装置的主要结构。通过分析辊切成形过程中辊刀挡板间隙、基圆直径和展宽角三个结构参数对锥形端成形质量的影响规律,确定了辊刀最佳结构参数组合。进而提出了可实现辊刀绕坯料公转的同时逐步自转的差动轮系传动机构,并根据辊切成形工艺要求,确定了差动轮系合理的传动比分配。最后设计并制造了辊切成形装置,完成了锥形端坯料辊切实验。结果表明,通过辊切成形得到的锥形端成形质量较好,且实验辊切锥形端与仿真模拟锥形端尺寸基本一致,验证了锥形端坯料辊切成形工艺的可行性及辊切装置结构设计的合理性。

摘要：为解决聚晶金刚石(PCD)刀具在铝合金材料切削过程中的切屑缠绕问题,在PCD刀具的前刀面上设计了断屑槽。通过对切屑受力过程和断屑槽断屑机理的分析、切削几何关系的推导和有限元切削仿真实验,提取了5个PCD刀具断屑槽参数,即棱带宽度、倾角、反屑角、槽宽和反屑面转角。建立了PCD刀具断屑槽棱带宽度和反屑角的计算公式;改进了槽宽的计算公式;确定了倾角和反屑面转角的取值范围。结合5个断屑槽参数的求解过程,提出了PCD刀具断屑槽尺寸参数的设计方法。应用激光在PCD刀具前刀面加工出断屑槽,通过铝合金材料的切削实验对所设计的PCD刀具断屑槽的断屑效果进行验证,实验结果表明,所设计的PCD刀具断屑槽能够扩大刀具断屑的切削用量范围,具有良好的断屑效果。

摘要：针对可变功能机械产品相关设计方法研究中的不足,提出可变功能机械产品的功能设计方法与步骤,并对功能相似性进行探讨。可变功能机械产品实现功能转换时需要进行零件的拆卸、装配,因此有必要对其开展拆卸-装配序列的研究。将可变功能机械产品的结构构件分为共享件与非共享件,明确拆卸-装配序列规划对象为非共享件。根据可变功能机械产品实现各可变功能所需的零件列表,建立功能零件关系表。用集合干涉矩阵(Aggregated interference matrix,AIM)表示非共享零件在各自拆卸或装配方向的干涉情况,并提出包围盒与投影相结合的方法进行干涉检查,在此基础上生成AIM。然后根据生成的AIM建立目标函数,应用遗传算法对拆卸-装配序列进行优化。最后,利用Matlab编写相应的程序,以某可变功能微耕机为例对提出的方法进行验证。

摘要：为降低微夹钳前端执行机构的复杂度,探索四自由度压电微夹钳的实现问题。通过在被设计成夹钳形状的两个压电单晶片的非黏结面上制作相互绝缘的驱动电极,且使两个非黏结面上驱动电极相互对齐的方法,设计出了可同时产生夹持方向与垂直于夹持方向位移的四自由度压电微夹钳;采用压电悬臂梁变形理论,推导出了钳指位移同钳指几何参数、驱动电压的关系,进而在对钳指进行尺寸优化的基础上,采用有限元方法分析了其静动态特性;最后,对微夹钳的静动态特性进行了测试,结果表明:当驱动电压为60 V时,左钳指、右钳指在夹持方向上的位移分别为25.7μm、26.1μm,左、右钳指在垂直于夹持方向上的位移分别为33.5μm、32.8μm,钳指位移具有很好的重复性;微夹钳在夹持方向和垂直于夹持方向的固有频率分别为2.35 k Hz、0.62 k Hz;在15 V的阶跃电压作用下,微夹钳在夹持方向和垂直于夹持方向的响应时间均为0.23 s。

摘要：针对超声电机摩擦材料磨损严重和温升高的问题,采用在定子表面加工微织构的方法,提高了电机机械特性并降低了摩擦材料磨损.首先,用显微镜测量超声电机定子表面摩擦材料黏着区域,设计出三种不同密度的凹坑织构,采用激光的方法加工在定子表面;然后,测试超声电机负载特性、效率特性和温升特性并观察定子表面.结果表明:3-凹坑织构定子电机空载转速最高,相比光滑定子电机高出12.1%,5-凹坑织构定子电机堵转转矩和最大效率最高,分别高于光滑定子电机13.04%和17.1%,同时电机的温升也有所降低.通过观察定子表面发现,凹坑织构有大幅降低摩擦材料黏着的作用,这种作用可以增加电机接触界面能量转换效率,提高了电机的性能并降低了摩擦材料的磨损.

摘要：采用光学空间滤波方法,对基于变形镜生成的贝塞尔光束的质量进行改善。设计了一种环形滤波器,在贝塞尔光束的空间谱平面上滤除由变形镜圆顶误差引起的频谱分量,使贝塞尔光束的轴向光强分布更加均匀;设计了扇形和环形组合的滤波器,将圆对称的贝塞尔光束整形成椭圆贝塞尔光束,其主瓣的长短轴之比约为1.72,轴向光强半峰全宽达到247 mm,具有良好的无衍射特性。提出的空间滤波方法可有效提高基于变形镜生成的贝塞尔光束的性能,有利于其应用。

摘要：采用自感知方法获取压电微夹钳钳指位移,构成自感知反馈复合控制系统。根据反映钳指位移、表面电荷、夹持力、驱动电压之间关系的压电悬臂梁Smits方程,提出了基于电流积分的钳指位移自感知方法;引入死区算子对传统PI模型进行改进,建立了压电微夹钳钳指位移的迟滞模型;以对偏差的抛物线积分、对输出的先行微分分别代替常规PID控制器中的积分项和微分项,设计出了压电微夹钳的改进PID反馈控制器;将前馈控制器与PID反馈控制器相结合,并采用自感知反馈方式,设计出了压电微夹钳的闭环控制系统。实验结果表明：在自感知反馈复合控制作用下,压电微夹钳对5μm阶跃参考位移的响应时间为0.24 s,若不考虑噪声影响,稳态误差几乎为零;在最大位移为14.7μm的变幅值三角波参考位移以及最大位移为14.1μm的任意波形参考位移作用下,压电微夹钳的自感知反馈复合控制亦可取得良好的控制效果,其稳态误差中线在-0.02-0.04μm之间变化。自感知反馈控制的实验结果与传感器反馈控制基本相同,从而表明压电微夹钳的自感知反馈控制是有效的。