摘要：扭矩传感器通常安装于机械设备的旋转关节处,用于扭矩的测量。电容式扭矩传感器需要配备专门的数据采集系统才能使用,且数据采集系统的性能直接影响传感器的精确测量。针对实验室自主研制的电容式扭矩传感器的应用需求,设计了一种基于Modbus/TCP协议的数据采集系统。系统以STM32为主控芯片,通过控制电容数字转换芯片AD7147实现电容信号采集与转换,然后由W5500以太网芯片将数据上传到自主开发的上位机软件中进行处理、显示与存储。实验测试表明:系统最大测量误差为1.47%,数据输出频率为1000 Hz。

摘要：挤压铸造工艺参数是挤压铸造的关键,目前主要通过实验和经验来确定,效率低。结合数据驱动制造的趋势,提出基于案例推理的挤压铸造工艺参数设计方法。将收集的工艺数据视为案例,然后构建挤压铸造工艺参数的马尔可夫毯约简非关键影响因素,去除冗余影响因素并建立案例属性的关系,在此基础上,应用信息熵确定彼此的权重,然后基于案例推理原理得到新材料铸件的工艺参数。通过实验和应用,证明了该方法的有效性和准确性,为挤压铸造工艺参数设计提供了新的方法,可大幅度节省设计时间,也加强了对已有数据的利用。

摘要：压电俘能器可以将环境中的振动能转换成电能,以自供能的方式满足低功耗产品的能量供应。然而,大多数压电俘能技术主要利用悬臂梁的线性振动原理,而且其有效频率带宽狭窄,极大限制了压电俘能器在实际中的应用。因此,通过拓宽压电俘能器的工作频带宽度的方法提高能量采集效率,成为当前压电领域的一项热门研究。为此对非线性压电俘能器宽频技术进行总结分析,并介绍了其工作原理、常用的压电材料和工作模式,最后对压电俘能器的未来发展方向提出了思考与展望。

摘要：为解决氮化镓芯片散热问题,采用非平衡分子动力学法,研究工作温度、界面尺寸、缺陷率及缺陷类型对氮化镓/石墨烯/金刚石异质界面热导的影响,通过计算声子态密度和声子参与率,分析界面热传导机理.研究发现,在100—500 K范围内,温度升高使界面热导增大2.1倍,重叠因子随温度增加而增加,界面间声子耦合程度增强,界面热导相应增大.当氮化镓层数从10层增加到26层时,界面热导降低75%,分析认为是界面声子耦合程度下降导致.另外,添加5层石墨烯会导致界面热导降低74%,分析认为是声子局域化程度加重造成;当缺陷率从0增大到10%时,金刚石碳原子缺陷使界面热导提高40%,缺陷散射增加低频声子数量,改善界面热传导;但镓、氮和石墨烯碳原子缺陷会加重声子局域化程度,均导致界面热导降低.研究结果有助于提升氮化镓芯片散热性能,同时对高可靠性氮化镓器件设计具有指导意义。

摘要：为利用列车的车体振动加速度来准确反演铁路的轨道高低不平顺值,提出一种基于灰狼优化算法(GWO)、卷积神经网络(CNN)和长短期记忆网络(LSTM)构建车体振动加速度与轨道高低不平顺值的关系模型(GWO-CNN-LSTM)。首先,将轨检车的实测数据根据轨道检测数据特点,采用莱因达准则进行异常值剔除的预处理;然后,利用处理后的数据以车体振动加速度作为模型的输入,以轨道高低不平顺值作为模型的输出,利用CNN学习车体振动加速度的波形信息,将CNN学习到的特征输入LSTM;最后,再用GWO优化LSTM模型的关键参数,进而反演出轨道高低不平顺值,为突出该模型的适应性,又随机选取了其他区段进行了反演。文中采用3个性能指标来评价模型,并与其他经典的方法进行对比分析。结果表明,GWO-CNN-LSTM模型的均方根误差、平均绝对误差和拟合优度分别为0.141、0.107和0.977,与单一的LSTM相比,GWO-CNN结合LSTM可以使拟合优度提高20.1%;与循环神经网络、BP神经网络和支持向量回归相比,所提出的GWO-CNN-LSTM模型其均方根误差降低68.1%~79.1%,平均绝对误差降低60.4%~68.3%,拟合优度提高27.7%~44.9%,验证了GWO-CNN-LSTM模型用于轨道高低不平顺值反演的有效性。GWO-CNN-LSTM模型为铁路轨道高低不平顺反演研究提供了新的思路。

摘要：为了提高软体机器人对复杂地形的适应能力,提出了一种具有多运动模式的软体爬行机器人。首先,分别利用聚乙烯材质与聚丙烯材质的波纹管设计了软体爬行机器人的转向伸缩执行器与弯曲执行器,并通过浇注成型与3D打印技术制造了软体爬行机器人样机;其次,分析软体爬行机器人的平面直行、平面转向和平面杆过渡等运动模式,研究了软体爬行机器人的运动步态规律;再次,基于常曲率假设,分析压强与执行器弹性变形的关系,建立了执行器的运动学模型;最后,通过运动学试验,验证了执行器运动学模型的正确性,检验了软体爬行机器人在多模式下的运动能力。

摘要：为有效减缓刀具磨损并尽可能地提高加工效率,采用Box-Behnken响应面与多元非线性回归相结合的方法,分析切削参数效应的显著性及交互作用机理,并拟合含有交互效应的刀具磨损回归方程;基于NSAG-Ⅱ算法,以切削参数为设计变量,刀具磨损回归方程和加工效率方程作为多目标优化函数,优化切削参数以实现减小刀具磨损速度的目的。结果表明,进给量与主轴转速间存在显著的正向交互效应,建立的刀具磨损回归方程在95%的置信区间内的最大拟合差值不超过0.000 6,优化结果与数值模拟结果的误差不超过2%,可有效降低刀具磨损。

摘要：扭转强度是评价装配式凸轮轴的重要指标,为了解决液压胀接装配式凸轮轴扭转强度较低的问题,提出了通过改善微观组织提高扭转强度的方法。基于芯轴退火、拉伸实验,建立了退火工艺参数与晶粒尺寸关系的数学模型,分析了不同退火工艺参数对力学性能参数的影响规律,基于液压胀接仿真结果,研究了不同退火工艺参数对液压胀接装配式凸轮轴接触面积和扭转强度的影响规律,探究了晶粒尺寸对其扭转强度的影响规律。研究表明:退火温度、保温时间与芯轴晶粒尺寸满足奥氏体晶粒长大模型,随着退火温度以及保温时间的提高,芯轴屈服强度、抗拉强度和显微硬度逐渐降低,断后伸长率逐渐提高,塑性提高使胀接后凸轮与芯轴间的接触面积增加,相较于未退火芯轴,液压胀接装配式凸轮轴的扭转强度提高。结果证明改善芯轴微观组织可以提高液压胀接装配式凸轮轴的扭转强度,该方法对液压胀接装配式凸轮轴生产加工具有重要的指导意义。

摘要：液压胀接的管翅式散热器在不同的胀接液压力加载条件下会导致铜管与翅片之间产生不同的界面贴合情况,从而对传热效率产生影响。为得到不同胀接压力对传热效率影响的规律,针对管翅式散热器单管模型提出了一种无损伤的检测方式。设置恒定的输入热流量对散热器单管进行加热,通过测量散热器单管表面温度分布情况计算散热器的实际散热量,从而得到整体传热效率。在仿真中对提出的检测方法原理和检测过程进行验证,仿真结果表明,在输入热流量为4 W并达到稳定状态时,铜管表面温度与实际使用温度相近,温度梯度只发生在轴向上,符合一维稳态传热。在胀接液压力为12 MPa~18 MPa时翅片与铜管能完成胀接并且保持完整连接,因此搭建测试平台对12 MPa、14 MPa、16 MPa、18 MPa胀接压力下的散热器进行传热效率检测,检测结果显示12 MPa~16 MPa间胀接压力和传热效率正相关,16 MPa~18 MPa由于翅片翻边破裂导致接触面积减少,传热效率降低。

摘要：为优化埋入光纤刚挠结合光电印制板结构参数,减小内部光纤的应力和偏移量,将光纤应力和偏移分别作为目标函数,结合响应面法(RSM)和非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)对刚挠结合光电印制板结构参数进行双目标优化。建立了埋入光纤刚挠结合光电印制板的有限元分析模型,并对其施加热固耦合载荷;利用RSM得到了内部光纤的应力和偏移量的拟合模型与回归方程;基于光纤最大应力和最大偏移量这两个目标最小的原则,采用NSGA-Ⅱ对埋入光纤刚挠结合光电印制板结构进行优化设计,得到了优化后的Pareto解集,并验证了优化解集的准确性。