基于AI Pin技术在未来交互产品设计中的发展应用研究

随着人工智能的快速发展,AI技术在各个领域都取得了巨大的进展。AI Pin技术作为其中的一种核心技术,在未来交互产品设计中具有巨大的发展潜力。笔者尝试通过研究AI Pin技术在未来交互产品设计中的应用及挑战,分析AI Pin技术的原理和特点,以及对人与设备、人与产品之间互动方式的改变,并探讨了其在未来交互产品设计中的发展趋势和应用前景。最后,结合具体案例,展示了AI Pin技术在未来交互产品设计中的创新应用。

平面工艺IGBT制作及导通压降的PIN模型计算

以硅平面工艺生产设备为基础，设计制作了基于外延衬底的IGBT器件，器件的实测输出电流-电压特性良好，阈值电压在3．7～4．8V之间．将制作IGBT器件的结构和工艺参数代入PIN二极管模型计算其正向导通压降，并将计算结果与器件的实测参数进行了比较．结果表明：小电流区段符合较好；但大电流区段由于模型简化和测试系统寄生串联电阻的影响出现偏差，对于同一导通电流，计算值比实测值约小8％．

基于响应面的车用功率模块Pin-Fin优化设计

集成Pin-Fin散热器可以降低功率模块的结-流热阻,提升车用电机控制器的功率密度和可靠性,是车用功率模块先进热管理技术的发展趋势。然而,Pin-Fin散热器的设计面临电-热-流多物理场耦合的挑战,难于解析表征与定量优化,设计的周期长、成本高。基于响应面优化方法,该文提出一种集成Pin-Fin散热器的模型化设计方法,建立集成Pin-Fin形貌结构与阵列排布的数学描述,给出Pin-Fin散热器热-流性能的理论模型,建立Pin-Fin的多目标优化模型,获得Pin-Fin散热器结构的最优设计。为了验证理论模型和优化设计的可行性和有效性,搭建面对面变流器对拖实验平台,对标商业化车用功率模块的Pin-Fin设计,采用大量固定工况,以及实际车用工况实验结果,对比验证优化后的Pin-Fin能降低车用功率模块7.62%的结-流热阻,减小65%的功率模块损伤,提升车用电机控制器寿命1.8倍,为车用功率模块低热阻集成Pin-Fin散热器提供新的研究思路。

高性能Z-pin过渡植入装置的研发

针对层合结构层间增强技术中Z-pin过渡植入的高可靠性、高效率需求,开发了一种可进行5根Z-pin同时植入的高性能装置,由龙门式底座、直线伺服轴进给系统及集成输送、压紧、切断等功能的植入头组件以及装置所涉及到的电气控制系统、气动系统组成。利用该装置进行Z-pin过渡植入的功能性试验,总结发现方案存在的问题,对装置的机械结构进行优化设计,利用优化后的装置进行工艺试验,结果表明,所研发的装置在进行Z-pin过渡植入加工时运行稳定,植入可靠性高,加工效率高,Z-pin植入的位置、深度、角度精确,满足产品的技术指标要求。

基于能力保护的新型拉压双向限位装置设计方法研究

为保护通航渡槽结构缝之间止水不被破坏,提出替代止水受力的新型拉压双向限位装置.此装置力学特征类似销轴耳板连接结构,此类结构有多重破坏模式的弱点.为克服此弱点,结合《钢结构设计标准》(GB 50017—2017)中销轴耳板连接结构设计方法,在该装置的静力设计中,基于能力保护的设计思想提出了以单一销轴弯曲破坏为该装置破坏模式的设计方法.基于实体有限元数值模拟,分析了加载过程中此装置整体与各部件的受力-变形曲线特点.结果表明:以外荷载-整体变形量曲线不出现塑性特征为依据,判定装置的静力承载力大于设计外荷载、设计方法偏于安全;通过销轴的外荷载-弯曲变形量曲线与限位装置的外荷载-整体变形量曲线显现的非线性特征相一致以及板的外荷载-整体变形量曲线在加载过程中基本保持线性状态,说明板是被保护构件、装置破坏模式为单一的销轴弯曲破坏.研究结果表明此设计方法现实可行.

基于拓扑优化的车用功率模块Pin-Fin设计方法

集成Pin-Fin散热器可以降低功率模块的结-流热阻,是车用电机控制器热管理的发展趋势。然而,传统参数设计方法无法定量表征Pin-Fin的形貌结构,设计自由度低、设计效果欠佳,难以实现Pin-Fin的热-流协同设计。基于变密度拓扑优化方法,该文提出一种Pin-Fin形貌结构的设计方法,建立Pin-Fin设计的变密度拓扑优化模型,分析模型参数对优化结果和收敛性的影响规律,形成以结-流热阻和冷却液压降为目标的协同优化方法,探索Pin-Fin结构的热-流耦合规律和强化换热方法,得到最优的Pin-Fin散热器形貌结构,搭建变流器实验平台和车用电机控制器样机,对标商业化圆形Pin-Fin结构,以及三角形、菱形和水滴形等其他形貌结构,计及母线电压、负荷电流和冷却液流量的影响,实验结果验证了所提模型方法的可行性和有效性。实验结果表明:基于拓扑优化方法设计的Pin-Fin结构,与传统结构相比可以降低12%的结-流热阻,消除了多芯片结温差异的80%,为车用功率模块和电机控制器研究提供新的思路。

二阶钉齿链板式残膜回收装置设计与试验

针对新疆秋季棉田挑膜回收残膜机捡拾过程中撕裂地膜并使膜杂缠绕,并且在输送过程中膜杂混合物无法有效分层,造成膜杂分离效果差,地膜含杂率高的问题,该研究设计了一种二阶钉齿链板式残膜回收装置。该装置通过多齿协同作业实现整幅地膜连续捡拾、地膜逐阶铺展输送,达到回收过程中膜杂有效分层的效果;并设计了由23条钉齿链板纵向布置构成的收膜机构,确定了钉齿链板的结构与参数。进一步通过分析地膜被钉齿组挑起时的受力情况,明确了钉齿不撕裂地膜条件下相邻两条钉齿链板的间距为84 mm;确定了收膜机构中主、被动辊和脱膜圈的结构参数,各阶收膜机构输送倾角为:第一阶钉齿链板式收膜机构的输送倾角为125°;第二阶钉齿链板式收膜机构的输送倾角为105°。通过对收膜机构提升膜杂过程的运动学及动力学分析,确定了实现整膜连续捡拾和逐阶铺展输送的条件。最后试制样机,以机具作业速度为影响因素,以残膜回收率和回收地膜内的含杆率为试验指标,开展单因素试验。田间试验结果表明:机具作业速度范围在5.5~7.5 km/h之间时,均可实现整膜连续捡拾和逐阶铺展输送,机具平均残膜回收率为89.4%,平均含杆率为8.6%。回收地膜中含杆率明显降低,研究结果可为残膜回收机的设计提供参考。

一种新型线路带电可视化补加开口销工具套装的研发与应用

介绍了一种新型线路带电可视化补加开口销工具套装的研发过程和实际应用情况。该工具套装是由一支专业的研发团队经过深入的研究和不断的试验,最终研发出来的。通过优化设计和改进工艺流程,成功地提高了开口销的可视化效果和工作效率,使工作人员在操作过程中能够更加清晰地看到开口销的位置和状态,从而避免了可能出现的错误操作,提高了电力线路的运维工作的效率和准确性。

采煤机行走机构销排受力分析与改进设计探究

基于有限元仿真分析法,介绍一种采煤机行走机构销排改进设计,具体改进设计中引入ANSYS有限元仿真分析软件实施采煤机行走机构销排受力仿真分析,并根据分析结果确认销排引入集中区域,提出对应的改进设计。最后,将改进设计应用于工程实践,证明改进设计中销排可满足使用需求。

销轴设计方法的比较研究

销轴几何尺寸设计时通常以静剪切强度为准则,忽略了销轴的弯曲变形和润滑油孔应力集中,此种方法设计的销轴往往出现早期失效。分别对销轴的静剪力、惯性矩、考虑应力集中时的设计准则进行了建模,并通过三种设计方法之间的对比,发现不同设计方法所设计的销轴直径不同,并且直径的差异程度与销轴的作用载荷及材料的屈服强度有关;分析了三种假设应力分布模型的最大应力,发现采用不同假设应力分布模型所计算的最大接触应力不同,并且接触应力的差异程度与销轴的作用载荷有关。同时发现最大接触应力随着配合间隙的增大而增大。

抽油机曲柄销的破坏形式分析及弯矩计算

分析了抽油机曲柄销的外载、破坏形式及承受弯矩的计算方法等问题。指出曲柄销承受的弯矩应按弹性基础上的梁计算；曲柄销的损坏一般具有先松动后疲劳破坏的特征；曲柄销的外载主要由连杆拉力和螺纹预紧力造成，设计节能型抽油机时应注意曲柄销上载荷的大小。

柴油机活塞异形销孔结构设计与疲劳试验的综合性研究

针对某高负荷柴油发动机活塞在试验中出现销孔磨损及机油粘结的现象,基于对销孔表面承载和混合润滑模型的分析,提出了优化销孔表面应力分布的曲面设计方法。设计了6种不同幂指数函数销孔型面,利用数值模拟方法进行了活塞销孔的第三主应力分布对比,用于确定销孔的优化设计方案,并利用发动机试验进行了对比考核。分析及试验结果表明,采用合适的幂函数形式的活塞销孔型面结构可有效的均衡应力分布,达到了实现销孔动力润滑的目的。

国内外搅拌摩擦焊用搅拌头的研究现状及发展趋势

本文概述了国内外搅拌摩擦焊用搅拌头在搅拌头材料开发、轴肩和搅拌针设计优化、搅拌头抗磨损破坏性等方面开展的工作进展。预测了搅拌头研究的未来发展趋势主要集中在低成本高性能搅拌头新材料和制造技术研发、搅拌头设计技术的改进和优化等。这将对我国搅拌摩擦焊行业的战略规划、技术研发、成果应用等工作的开展起到重要启示作用。

管针式土壤含水率探头设计与影响因素分析

为了给基于频域反射法测量土壤质量含水率提供一种方法,设计了一种由圆管和探针组成的管针式土壤质量含水率测量探头。以杨凌地区的塿土为对象,分析了所设计探头间接测量土壤容重的误差;在信号源频率为50、100、150、300、500 MHz下,研究了土壤质量含水率（2.58%～21.43%）、土壤容重（0.80～1.30 g/cm3）和温度（10～50℃）对探针上的电压与信号源输出电压的比值（信号电压比）的影响;建立了信号电压比与土壤温度、容重和质量含水率之间的三元二次方程,分析了模型预测土壤含水率的可行性。结果表明：管针式探头间接测量土壤容重的绝对误差为-0.129～0.016 g/cm3;含水率、容重和温度均影响信号电压比,50、100、150 MHz下含水率对信号电压比影响较显著。在0.01的显著水平上,150 MHz下所建模型较优,其决定系数R2为0.849 6;对该模型的检验结果说明,计算的信号电压比与实际电压比的绝对误差为-0.166～0.159。基于该模型计算的土壤含水率与实际含水率的绝对误差为-3.440%～4.039%。

单销连接可靠性设计计算方法

构件的可靠性设计是考虑构件可靠性的概率设计方法 ,本文根据结构可靠性设计理论 ,讨论了单销连接的可靠性实用计算方法。针对单销及耳板承受剪切、挤压、弯曲等不同工况条件 ,通过分析二者受力和失效形式 ,确定相应的可靠性设计准则 ,给出其设计计算公式和设计步骤 。

基于过载保护的滚子链联轴器设计与强度计算

介绍了一种基于过载保护的滚子链联轴器,它是将与从动轴相连的半联轴器分为轴套和链轮体两部分,链轮体内孔和轴套外圆配合,在链齿底部和轴套上配钻锥度相同的径向销孔,通过安全销将链轮体和轴套连接起来。当过载时安全销剪断保护了链条,可以有效解决机械传动过程中过载保护问题。

几种设计参数对抽油机曲柄销工作性能的影响

以游梁式抽油机曲柄销总成为研究对象,利用Pro/E建立了曲柄销、锥套、曲柄体和螺母垫圈的装配模型,并导入到ANSYS中进行接触分析。分析了在不同曲柄体凸台高度、不同锥套厚度以及不同曲柄销锥面锥度条件下,曲柄销总成各构件之间的受力情况,得出如下结论:在曲柄体悬臂端设置一定高度的凸台有利于提高曲柄销和锥套的接触压力,能有效降低曲柄销在锥套内微动磨损的程度;当锥套厚度在20 mm左右时,不但能有效保护曲柄体悬臂端不被扩孔,而且能获得较高的销与套之间的接触压力;曲柄销锥面锥度为1∶10～1∶11时,可以显著降低曲柄销的等效应力,从而延长曲柄销总成的使用寿命。

舰载机起落架缓冲性能设计优化

为提高舰载机起落架的缓冲性能,采用多体系统仿真和多目标参数优化协同仿真分析相结合的方法,以iSIGHT为设计和仿真平台,在优化参数的同时调用多体系统仿真软件进行仿真分析.对前起落架缓冲系统进行受力分析,用MSC Adams/Aircraft建立某型舰载机起落架落震功能虚拟样机,实现可循环迭代求解落震质量的优化;考虑舰载机与陆基飞机起落架缓冲器之间不同的设计要求,以缓冲器效率最大和轴向力最小为优化目标,以缓冲器油针截面积为设计变量,在iSIGHT中集成MSC Adams/Aircraft进行优化仿真,得出油针的最佳截面积,并分析油针形状对起落架缓冲性能的影响.优化结果表明:在飞机下沉速度等于6 m/s时,起落架缓冲器效率提高21.94%,最大轴向力减小24.90%;在飞机下沉速度等于4.5 m/s或3.05 m/s时,起落架都具有良好的缓冲性能.

刨煤机过载保护销设计方法研究

借助经验参数和理论分析,对刨煤机过载保护销的设计理论进行了研究,提出了过载保护销直径的设计方法及主牵引链最大载荷的确定方法,分析了刨链极限力及刨头堵塞距离对保护销的影响。

注塑模具顶针自动排位设计技术研究

针对当前注塑模具顶针传统手工排位设计存在的问题,提出了一种顶针自动排位设计的方法。该方法通过对模具凸模成型部分最大轮廓线和窄槽特征的识别,自动给出顶针的具体位置,基于NX软件开发了顶针快速设计系统。实践表明,该系统操作简单、实用性强,在一定程度上实现了顶针设计的自动化,提高了模具设计的整体效率。