基于Moldflow的按钮开关帽注塑模具设计

针对某种塑料按钮开关帽带有环形侧凹且帽体壁厚变化不均匀的结构特点,设计了一套带斜导柱侧抽芯机构的一模两腔模具。为改善塑件质量及解决塑件脱模问题,首先,结合Moldflow软件仿真确定了浇口位置和冷却系统,并对塑件的成型过程进行仿真分析,结果显示,塑料熔体充满型腔的时间短且两型腔的充型一致性好,同时,塑件的体积收缩率小且两型腔内的塑件体积变化均匀,型腔内气体的排出情况较好,气穴少,塑件产生的翘曲变形量在合理变形范围之内。其次,对模具结构进行设计,主要包括分型面、成型零件以及侧抽芯机构。由于塑件带有环形侧凹,型芯设计成组合式结构,并由大型芯、滑块和成型杆成型塑件的帽体部分,采用斜导柱侧抽芯机构实现塑件环形侧凹的成型并脱模。通过Moldflow软件分析和优化模具设计方案,可以加快模具的设计过程,提高塑件的成型质量。

基于Halbach永磁阵列的电磁振动能量采集器设计与测试

为了在低频振动环境中更好地采集振动能量,提出一种基于Halbach永磁阵列的电磁振动能量采集器。利用Ansoft Maxwell有限元软件对电磁振动能量采集器进行仿真研究,并加工组装了原理样机,测试其发电性能。结果表明:在其他参数保持不变的情况下,优化定子槽深、定子槽数或定子齿厚均可有效提高电磁振动能量采集器的输出电压,永磁体径向厚度对采集器输出电压的影响不明显。样机在外接负载为60Ω、激振频率为9 Hz、振幅为5 mm时,可产生约0.4 W的输出功率,能够满足低功耗电子元器件的供能需求,具有较好的应用价值。

压电振动能量收集装置研究现状及发展趋势

随着无线技术及微机电技术的日益发展,以化学电池为主的供能方式的弊端日渐显露,压电振动能量收集装置以其结构简单、清洁环保及易于微型化等诸多优点而得到了极大重视。从振动能量收集常用的压电材料及其压电性入手,从压电振动能量收集装置的结构设计和能量收集电路设计两方面对其进行阐述。在结构设计方面,以压电振动能量收集结构的方向性和响应频带为主线,详细介绍国内外研究者在压电振动能量收集装置结构设计上的变化与创新;在能量收集电路设计方面,以能量收集效率的提高为主线,介绍了电路结构的优化改进。最后,总结了压电振动能量收集装置未来的研究趋势和方向,为从事压电振动能量收集研究的人员提供参考。

蒲公英状压电振动能量收集装置宽频带设计

研究了蒲公英状压电振动能量收集装置的宽频带设计,以解决环境振源振动频率多变的问题。建立了蒲公英状压电振动能量收集装置谐振频率的理论模型并进行了数值模拟,结果表明,该能量收集装置的谐振频率并不是可以任意拓展的。为验证理论分析的正确性,进行了蒲公英状压电振动能量收集装置的频率响应实验,得到的实验结果与理论分析基本吻合,说明了本文理论分析的可靠性。最后对宽频带的蒲公英状压电振动能量收集装置进行了发电性能测试实验,结果表明,通过对蒲公英状压电振动能量收集装置的宽频带设计,其在20～34Hz有较大的功率输出,且最大输出功率达到了约2.3mW。本文的设计有效地拓宽了该装置的谐振频率范围,易于实现与环境振源的匹配而获得较高的能量收集能力。

两自由度悬臂梁压电发电装置的宽频发电性能

研究一种两自由度悬臂梁压电发电装置,以提高悬臂梁式压电发电装置在环境振源振动频率波动情况下的发电能力。建立了两自由度悬臂梁压电发电装置的频率特性理论模型,并对该理论模型进行了有限元仿真验证,结果显示理论计算与有限元仿真结果基本一致。对两自由度悬臂梁压电发电装置的频率特性模型进行了数值模拟,模拟显示:装置的前两阶模态频率比随着长度比、宽度比、厚度比及质量块的质量比的增大均出现一个最小值,且在长度比为0.8,宽度比为2.0,厚度比为1.0,质量块的质量比为0.5时,装置的前两阶模态频率比最小,结果表明通过合理设计两自由度悬臂梁压电发电装置的结构参数,可以使得装置的前两阶模态频率最接近。最后,实例设计了两自由度悬臂梁压电发电装置,并进行了试验测试,证实了优化后的两自由度悬臂梁压电发电装置具有宽频带发电能力。

Rainbow型压电换能结构的有限元分析与实验

提出了一种换能部分采用新颖的Rainbow型压电结构的多方向振动能量收集装置。为了分析和测试Rainbow型压电换能结构的发电性能,对该装置进行了有限元分析和实验测试。有限元分析表明,金属基片的宽度与厚度、压电薄膜的宽度与长度及换能结构初始曲率半径的增大会引起换能结构输出开路电压的降低;金属基片长度的增大会引起换能结构输出开路电压的增加;压电薄膜厚度的增大会使得换能结构输出开路电压先增加后减小。实验显示,有限元分析与实验结果具有较好的一致性,且都在压电薄膜厚度为0.25mm时换能结构的输出电压最大,得到的结果验证了有限元分析的可靠性。另外,在输出功率测试中,换能结构的输出功率达到了7.75μW。分析及测试结果为Rainbow型压电换能结构的设计、制作提供了指导性意见。

激励环境下rainbow型压电换能器发电性能分析

为提高有限体积rainbow型压电换能器的能量收集能力,针对外力和外界位移两种激励环境,通过数值模拟分析了换能器输出电压与结构参数及材料特性的影响关系。结果表明,在外力激励环境中,随着宽度及初始曲率半径的增加,换能器的输出电压单调减小;随着长度和弹性模量比的增加,换能器的输出电压不断升高;随着厚度比的增加,换能器的输出电压将呈现-最大值。在外界位移激励环境中,随着厚度比、长度和弹性模量比的增加,换能器的输出电压不断降低;随着初始曲率半径的增加,换能器的输出电压不断升高;而宽度对换能器输出电压的影响可基本忽略。另外,不论在何种激励环境中,换能器内侧压电薄膜的输出电压都要大于外侧压电薄膜的输出电压。

基于PVDF的枕形压电发电装置性能仿真分析

提出了一种枕形压电发电装置,为了解该压电发电装置的发电性能,该文对其进行了有限元仿真。结果表明,弹性金属基片厚度、弧形压电梁宽度及初始曲率半径的增加将引起压电发电装置压电薄膜输出电压的降低;弧形压电梁的长度及弹性模量比的增加将引起压电薄膜输出电压的不断升高;压电薄膜厚度的增加将使其输出电压先增大后减小;弧形压电梁内侧压电薄膜的输出电压都要大于外侧压电薄膜的输出电压,且铍青铜基片压电梁要优于钢基片压电梁。

基于ANSYS的万向压电换能器仿真分析

针对环境振动源振动方向的多方向性特点,提出了一种万向压电换能器,其可实现对不同方向振动的敏感。基于ANSYS软件建立了万向压电换能器的有限元仿真模型并进行了仿真分析。通过对万向压电换能器的发电性能仿真发现,换能器输出电压随着压电片的厚度和长度的增加,都存在一个最大输出电压值;随着弹性基片长度的增加,换能器的输出电压单调递增。通过对万向压电换能器的多方向发电仿真发现,在x、y、z方向上施外力,该换能器的输出电压分别为17.9V、15.5V、7.2V。

万向型压电换能器发电性能理论分析与实验

为实现对不同方向振动源振动能量的收集,对一种万向型压电换能器的发电性能进行了理论分析与实验测试。理论分析表明,万向型压电换能器的发电性能受到压电梁夹角的影响,在其多方向发电能力方面,随着外界激励方向的变化,产生的电能呈波浪起伏状变化,换能器对不同方向振动源的激励具有较好的适应性。进一步的实验测试验证了万向型压电换能器的多方向发电能力,且在压电梁夹角为π/2时,最大输出功率达到约1.3 mW,最小输出功率约为0.6 mW。

微型电磁振动发电装置研究新进展

随着微机电产品的广泛应用,微型电磁振动发电装置因其诸多优点而受到了广泛的重视。为给微型电磁振动发电装置的深入研究及实用化提供参考,介绍了微型电磁振动发电的基本原理和主要特点,重点阐述了国内外微型电磁振动发电装置的研究现状和最新成果,并分析了各种不同类型微型电磁振动发电装置的发电特点。结合目前微型电磁振动发电装置存在的技术问题,展望了微型电磁振动发电装置未来的研究方向和发展趋势。

材料和尺寸参数对Rainbow型压电换能器发电能力的影响

给出了一种多方向振动能量收集装置的设计结构。为研究Rainbow型压电换能器材料、尺寸参数对其发电能力的影响,根据压电材料的机电耦合方程和对换能器的力学理论分析,建立了Rainbow型压电换能器开路电压与输出电能的数学模型。对开路电压模型进行了仿真验证,仿真结果与理论分析一致。对输出电能理论模型的数值模拟分析表明,金属基片的宽度与厚度、换能结构初始曲率半径的增大将会引起换能结构两片压电薄膜输出电能的降低;金属基片长度、压电薄膜宽度的增大将会引起两片压电薄膜输出电能的增加;压电薄膜长度、厚度的增大将会使得两片压电薄膜输出电能先增加后减小;铍青铜基片换能器要优于钢基片换能器;换能器弧形内侧压电薄膜的输出电能都要大于外侧压电薄膜。最后,结合Rainbow型压电换能器的力学分析给出了分析结果的合理解释。

基于能量法的双晶压电悬臂梁发电装置机电耦合系数分析

针对双晶压电悬臂梁发电装置机电两类能量通过压电效应耦合强弱的问题,将能量法应用到双晶压电悬臂梁发电装置机电耦合系数的分析中。开展了双晶压电悬臂梁发电装置机电耦合系数的理论分析,并建立了其与双晶压电悬臂梁发电装置尺寸参数和材料特性之间的关系,对双晶压电悬臂梁发电装置机电耦合系数与其尺寸参数和材料特性的关系模型进行了实验验证和数值模拟。研究结果表明,实验值与理论解有较好的一致性,且都在压电片厚度为0.25 mm时开路电压最大,验证了该理论模型的可靠性。此外,随着压电梁厚度比的不断增大,其机电耦合系数单调递增;同时,较大的弹性模量比有利于压电梁机电耦合系数的提高,且相对于钢弹性基片,铍青铜弹性基片更有利于压电梁机电耦合系数的提高。

环境适应型压电振动发电微电源研究新进展

针对环境振动源的多样性,对环境适应型压电振动发电微电源的发展进行了回顾,对各种类型压电振动发电微电源的性能进行了分析和总结。在现有环境适应型压电振动发电微电源的基础上,提出了一种新颖的环境适应型压电振动发电微电源结构,该结构能够敏感多个方向振源的振动且能够在较宽的频率范围内收集到较多的能量。指出了环境适应型压电振动发电微电源在进一步发展中需要解决的问题,压电振动发电微电源作为一种绿色新能源装置,随着研究的不断深入,必将带来良好的应用前景。

多悬臂梁式压电振动发电机的多方向发电性能

为提高压电振动发电机对多方向振动环境的适应能力,研究了一种多悬臂梁式压电振动发电机的多方向发电性能问题。基于机械振动学理论和压电学理论,建立了多悬臂梁式压电振动发电机的发电模型,研究结果表明,在不同方向外界激励下,发电机都能产生一定的电能,且产生的最大电能达到128μJ,产生的最小电能约为38μJ,说明多悬臂梁式压电振动发电机在多方向振动环境中具有较强的适应能力,更容易获得较好的发电效果。

以“多维创新”为目标的机械类大学生学科竞赛教学改革路径探索

大学生创新实践能力的培养是高等教育面临的一项艰巨而长期的任务,针对机械类大学生学科竞赛中学生的作品创新点单一或薄弱的问题,提出在机械类大学生学科竞赛中进行"多维创新"能力培养的思路,并就"多维创新"能力培养的教学改革路径及教学改革保障进行了深入的探索,为机械类大学生学科竞赛教学改革提供参考。

变截面压电单晶梁发电性能研究

为研究变截面悬臂梁形压电振动能量收集装置的发电能力,建立了变截面压电单晶梁的有限元计算模型,分析了压电梁结构参数对其发电能力的影响,并通过实验验证了有限元仿真结果。仿真结果表明,压电陶瓷片厚度和压电梁长度的增加将引起压电梁产生开路电压的升高;压电梁宽度的增加将引起压电梁产生开路电压的不断减小;压电梁夹角的增加将使得其开路电压先增大后减小;铍青铜基片压电梁要优于钢基片压电梁。

压电及电磁风能发电微电源研究新进展

随着微型现代电子产品在诸多领域的广泛应用,微电源装置成为人们研究的热点之一,并且展现出了广阔的应用前景。针对基于风能的发电微电源技术,重点回顾了压电风能发电微电源装置和电磁风能发电微电源装置的发展,说明了压电风能发电和电磁风能发电的基本原理,总结和论述了各种类型压电风能发电微电源装置和电磁风能发电微电源装置的性能特点,指出了压电及电磁风能发电微电源在研究过程中需要进一步解决的问题,为其深入研究和实用化提供参考。

Halbach磁阵多浮体海波发电结构功率响应研究

以Halbach磁阵多浮体海波发电结构为对象,研究了其在垂荡运动下的能量转换特性。基于线性波理论,建立了线圈浮筒的运动方程和能量转换模型,数值模拟了结构阻尼系数、弹簧刚度系数以及线圈浮筒的长度和半径,此外,数值还模拟了吃水对海波发电结构平均能量转换功率及共振频率的影响。结果表明:根据不同的海波状况,合理设计了海波发电结构的参数,将有助于其平均能量转换功率的提高。

基于Matlab的机械工程控制基础课程教学分析

针对机械工程控制基础课程教学中学生学习积极性不高和教学效果差的现象,结合Matlab软件的诸多优点,分析了在机械工程控制基础课程教学中引入Matlab软件的必要性。同时,通过举例介绍了Matlab软件在机械工程控制基础课程教学中的具体应用,对于提升课程教学效果、加强学生的综合素质和创新能力的培养具有重要的参考意义。