基于相关性分离的逻辑电路敏感门定位算法

随着CMOS器件特征尺寸进入纳米量级,因高能粒子辐射等造成的电路失效问题日益严重,给电路可靠性带来严峻挑战。现阶段,准确评估集成电路可靠性,并以此为依据对电路进行容错加固,以提高电路系统可靠性变得刻不容缓。然而,由于逻辑电路中存在大量扇出重汇聚结构,由此引发的信号相关性导致可靠性评估与敏感单元定位面临困难。该文提出一种基于相关性分离的逻辑电路敏感门定位算法。先将电路划分为多个独立电路结构(ICS);以ICS为基本单元分析故障传播及信号相关性影响;再利用相关性分离后的电路模块和反向搜索算法精准定位逻辑电路敏感门单元;最后综合考虑面向输入向量空间的敏感门定位及针对性容错加固。实验结果表明,所提算法能准确、高效地定位逻辑电路敏感单元,适用于大规模及超大规模电路的可靠性评估与高效容错设计。

小模数齿轮传动的时变啮合刚度计算方法

小模数齿轮传动中心距较小,其动态性能对中心距误差非常敏感,且中间级齿轮常被设计在固定轴上高速旋转,齿轮中心孔与轴之间存在间隙,考虑这些特征,建立了中心距误差与轴孔配合间隙影响下的齿轮啮合特性参数与时变啮合刚度计算模型,研究了二者对啮合刚度的影响规律。研究结果表明:中心距误差会改变齿轮副的重合度与啮合刚度;轴孔配合间隙使实际中心距围绕理论中心距上下周期性波动,导致整个周期内啮合刚度强化区域与弱化区域共存;中心距误差与轴孔配合间隙的影响在不同的转角范围内存在既有相互叠加又有相互削弱的现象,这一现象使得各轮齿的啮合刚度有差异,存在诱发更大振动与不同噪声的风险。

中心距误差对小模数齿轮接触与弯曲强度的影响

为探究小模数齿轮中心距误差对轮齿强度的影响,以及标准GB/T 3480—2021对含中心距误差小模数齿轮强度设计的适用性,推导了含中心距误差的重合度系数、齿廓系数与应力修正系数计算公式,建立了含中心距误差的小模数齿轮有限元接触模型,提出有限元接触模型网格密度的验证方法.对2种计算方法得到的不同中心距误差下接触与弯曲应力进行了对比研究,结果表明,接触区域齿廓有限单元宽度不超过Hertz接触半宽的1/3时,齿轮有限元接触计算精度较高;采用标准GB/T 3480—2021校核含中心距误差的小模数齿轮强度,将产生冗余设计;当中心距误差达到1.33%时,接触应力幅值的最大变化为4.23%,而弯曲应力幅值的最大变化达到了16.25%,中心距误差对小模数齿轮弯曲应力的影响比接触应力更为显著.

考虑中心距变化的齿轮接触应力计算方法

齿轮制造/安装误差和轴承径向间隙导致齿轮中心距变化,改变齿面的接触特征,影响齿面的磨损和疲劳寿命。本文基于考虑制造/安装误差和轴承径向间隙影响的2种齿轮中心距模型,结合赫兹接触理论和齿轮啮合原理,建立了考虑中心距变化的齿面接触应力计算模型,并通过将该模型所得结果与有限元接触模型结果对比,验证所提出模型的准确性。此外,进一步研究了齿轮中心距变化对齿面接触应力的影响。研究结果表明:随着实际中心距的增大,本文模型结果与有限元模型结果的误差减小。随着齿轮中心距的增大,单齿对啮合区沿啮合线方向左移,齿面接触应力减小,但齿轮重合度也减小。因此,合理控制齿轮中心距变化对齿面接触性能的提升具有重要意义。

特急曲线水利隧洞针梁台车设计与施工

水利基础设施建设过程中,特急曲线水利隧洞具有弯多、弯急的特点。普通针梁台车在此类隧洞工程施工中,出现弯道碰壁、受压变形等诸多问题,传统施工装备与技术的适应性难题亟待解决。以金沙江向家坝灌区北总干渠一期工程望江岩隧洞衬砌施工为依托,在传统全圆针梁台车既有设计方法的基础上,开展加大单次衬砌长度、整体快速拆合、优化结构形式、改变脱模方式、实现高通用性等方面研究;研制特急曲线水利隧洞全圆针梁台车,创新台车不同状态下的施工工法,解决了台车在曲线处行走时会触碰隧洞壁,台车过特急曲线隧洞需重复拆卸及安装,衬砌完成后上、下侧模在受力状态下出现模板反向咬合等问题,有效推动了特急曲线隧洞施工装备设计方法革新。实际应用结果表明,所开发的特急曲线水利隧洞全圆针梁台车及其相关施工技术大幅度提高了特急曲线水利隧洞施工效率,降低了施工成本,保证了施工安全和工程质量。

斗轮堆取料机俯仰机构的机构-结构一体化优化设计

为了解决工程机械传统设计中只考虑机构或结构单一元素的优化问题,提出一种综合考虑机构和结构的轻量化设计方法。对斗轮堆取料机的俯仰机构进行运动学和静力学分析,选取合适的设计变量和约束条件,以俯仰机构的总重量最小为目标函数建立了优化模型。同时考虑到工程机械中常使用型材作为主要支承件,构造了离散的型材变量与连续变量映射关系的连续阶梯函数。优化后俯仰机构的总质量明显减少,并对优化前和优化后的俯仰机构进行了对比分析。结果表明:所构造的函数不仅起到了连续变量结果进行过滤的效果,还达到了函数的离散变量连续化的效果;优化后俯仰机构的总质量、配重、斗轮的角加速度、液压缸驱动力以及各杆的受力等都得到了优化。

考虑多运动副间隙的多杆机构运动学分析

采用二状态模型来模拟间隙状态,通过非线性连续接触碰撞力的混合模型来描述接触构件之间的碰撞特性。以此模型研究含间隙的多杆机构,通过ADAMS进行仿真分析多运动副间隙对多杆机构运动特性的影响,得到不同位置和不同间隙大小对机构产生的不同影响。结果表明:在与固定杆相连的间隙位置以及中间杆的间隙位置取较小值,可令机构有较好的运动特性。为多杆机构或者高精度杆系机构的分析、设计与寿命预测奠定理论基础;同时,也有利于多杆机构的实际运用。

铰链点可互换的近似直线机构综合方法及解域研究

基于拐点圆极点理论,给出了一种可以综合出无穷多铰链四杆近似直线机构的方法。用解析法证明了该方法综合出近似直线机构的一个连架杆的固定铰链点和对应动铰链点可以互换,铰链点互换前后得到的两个机构具有相同的鲍尔点和直线方向,另外一个连架杆不变。推导了综合曲柄摇杆直线机构的公式,并绘制了曲柄摇杆机构解域图。计算示例表明该方法简单有效,能迅速综合出曲柄摇杆直线机构,且综合出的机构动铰链点和固定铰链点可互换。所得到的近似直线机构为实际工程应用提供了更多选择。

项目驱动的机械设计实践课程反向设计与研究

根据机械设计类本科生实践课程内容与特点,对课程设计、毕业设计进行一体化反向设计,重点培养机械类本科生创新思维与解决工程问题的能力。根据CDIO与专业认证要求的"知识-能力-素质"体系,首先,整合机械原理与机械设计两门课程的课程设计,从课程理论知识体系上训练学生的创新思维与工程实践知识,其次,引入训练创新与工程实践的机械设计大作业,结合课程改革配备的专业指导教师,综合训练学生运用所学机械专业知识进行分析与解决问题的能力,进一步深入培养解决工程实际项目的能力,然后,基于课程大作业,开展机械类本科毕业选题工作。课程大作业选题来源分为学生根据自身兴趣选题、大学生科技立项、研究性学习与创新性实验项目、机械学科竞赛主题、专业指导教师横向/纵向项目等。

特殊情况下直线机构解域分析与综合方法

当给定鲍尔点与机架共线、瞬心点与一个机架点重合时,曲率驻点曲线退化成两条直线,在其中与机架垂直的直线上任意给定一个连架杆,即可综合出一个四杆直线机构。提出了直线机构综合公式,并根据曲柄机构存在条件,推导了曲柄解域计算公式。以一个固定铰链点为坐标原点,在整个机构坐标平面内绘制出曲柄机构解域图,讨论了其中一些特殊点的机构综合问题。根据不同的设计要求确定评价函数,自动计算生成可行解域图及其局部和全局最优机构解。实现了机构综合的可视化和自动化,解决了传统机构优选的盲目性和效率较低等问题。

基于信息技术的机械设计基础课程改革研究

本文基于信息技术,探讨机械设计基础课程的教学改革,主要包括教学形式的启发性、教学资源的多样化、教学内容的国际化、课程设计的信息化等四个方面。作者先从教学内容入手,结合国外经典教材与国内传统教材,开展编写新的教学大纲、制定切实可行的教学方案、建设网络课程资源、以及课程设计软件开发等方面的工作,可以有效提高学生的学习效率,拓展学生的知识面,提高学习兴趣。

基于混合编程的机构解域性能分析方法研究

介绍了VC++和Matlab混合编程的原理;讨论了基于Matcom编译转化混合编程的机构运动分析。针对设计者筛选机构的盲目性,采用了机构解域的思想:将综合出的无穷多机构解显示在有限的坐标平面内;对其机构进行运动和性能分析,并根据其特点,提出了一种实用的混合编程方法。应用示例表明,该方法对机构性能分析和求解机构最优解等有很高的应用价值。

基于解域的四精确点球面4R机构函数综合

提出了一种基于解域的四精确点球面4R机构函数综合方法。首先通过相对运动转换将函数综合转换为位置综合。接着给出了球面布氏曲线的方程式及布氏点的计算和分类方法。最后通过具体的示例建立了机构类型解域,将无穷多机构解表示在有限的环形区域内,从而使设计者能够直观准确地了解机构的类型及其分布区间。

车联网环境中电动汽车高压安全监控系统研究

为提高电动汽车的高压安全性,在车联网环境中扩展了高压安全监控系统的功能。在总体结构上,将传统的电动汽车高压安全监控系统融入到车联网中,实现故障信息的互联共享;在故障信息通信手段上,还通过短程通信实现车与车、车与路基设施之间的故障信息共享,通过远程通信实现车与用户、车与互联网之间的故障信息共享;在故障报警方式上,对于电动汽车高压安全的一般故障,由声光报警和液晶屏提示驾驶员故障类型和处理方法。对于严重故障,除声光报警和故障提示外,还通过车联网系统在车与车,车与数据处理中心之间共享故障信息,提醒周围车辆避让和申请交通救援。研究结果表明,车联网环境中的高压安全监控系统是监控系统和车联网的无缝连接,有益于预防安全事故。

汽车乘员约束系统多目标不确定性优化

计及乘员约束系统不确定性参数对乘员安全性的影响,在非线性区间数规划(NINP)和局部加密近似模型相结合的基础上提出一种乘员约束系统多目标不确定性优化方法。根据实车前碰撞试验结果对乘员约束系统的数值模型进行校正,并利用区间序关系将乘员约束系统不确定性优化问题转换为确定性优化问题;采用隔代映射遗传算法(IP-GA)和微型多目标遗传算法(μMOGA)来求解满足乘员约束系统防护性能的非支配解集。结果表明:该方法能获得考虑不确定性影响的乘员约束系统最佳匹配参数,从而确保汽车乘员的安全性,在汽车安全领域具有广泛的工程应用前景。

地方高校机械类专业实践教学体系构建研究

针对地方高校机械类专业的特色和人才培养目标,建立了"一条线、双导师、三阶段、四层次、七模块"的实施实践教学体系,并探讨了该实践教学体系的具体实施方案,旨在能够真正培养出高质量,且能适应地方经济发展和社会进步需求的机械工程专业应用型创新人才。

载人空降乘员护颈装置优化设计

为了确保空降车着陆冲击过程中乘员的安全性,针对乘员易损伤部位颈部设计了双叶刚性护颈、圆柱形气囊护颈和仿生气囊护颈3款乘员护颈装置,并基于前期实验验证的数值模型,分别将3款护颈装置与气囊缓冲座椅相匹配。采用微型多目标遗传算法对3款护颈装置的防护特性参数进行优化。优化结果表明,仿生气囊护颈能最大限度地对乘员颈部实施有效的防护,为空降乘员防护装置的研发提供了依据。

丝驱动蛇形臂机器人的被动柔顺特性分析

常见的丝驱动蛇形臂机器人在末端受到外部横向力作用时易发生丝松弛现象,导致丝驱动蛇形臂机器人的构型不可控,这种特性即为被动柔顺特性。为解决被动柔顺问题,首先总结并分析了典型丝驱动蛇形臂机器人关节类型及其结构特点。其次以一种含有典型关节的丝驱动蛇形臂机器人为例,详细分析被动柔顺特性的产生机理,进而提出一种被动柔顺指标。通过研究丝驱动蛇形臂机器人的关节结构参数对被动柔顺指标的具体影响,得到了可避免被动柔顺特性的关节参数设计要求。在此基础上,建立3种不具有被动柔顺特性的丝驱动蛇形臂机器人构节。

机器人专业课程中的仿真教学探讨

机器人专业人才的培养需要良好的实验教学条件作为支撑。目前机器人专业实验课程大多采用成熟的工业机器人为对象,供学生仿真和编程,其接口封闭,教学效果有限。本文对采用机器人仿真软件进行机器人专业课程教学进行了探讨,重点介绍了三种仿真教学软件以及应用案例,这些软件都可以移植到实际硬件上,实现机器人的运动控制等功能。

含移动副间隙曲柄滑块机构动态特性研究

为研究移动副间隙对机构动态特性的影响,建立了移动副间隙数学模型。区分了滑块与导轨不同的接触形式,并分别匹配合理的接触力模型。采用考虑粘-滑转变的摩擦力模型计算滑块所受切向摩擦力。以曲柄滑块机构为研究对象,建立了多体系统动力学模型,将间隙接触力作为系统外力引入所建立的动力学模型中。开展基于MATLAB的机构动力学仿真,对比不同间隙尺寸与驱动速度下系统动态响应曲线。分析并得出移动副间隙对机械系统动态特性影响规律,为机械设计与机械装备开发提供理论指导。