烟台大学机电汽车工程学院
烟台大学学校简介
烟台大学学校简介烟台大学创建于1984年7月，位于烟台市莱山区，依山傍海，风景秀丽，气候宜人，是育人、治学的理想场所。
建校期间，国家教育部特批北京大学、清华大学共同选派教学、科研、管理骨干全力支援烟大建设，使之有一个较高的办学起点。
在中央、省市各级领导的亲切关怀和北大、清华及海内外各界人士的大力支持下，经过20多年的不懈努力，现在已经发展成为一所理工结合、文理渗透、学科门类齐全的省属重点综合性大学。
1995年，学校顺利通过原国家教委本科教学水平合格评价。
1998年，获得硕士单位授予权。
2004年在教育部本科教学工作水平评估中获得优秀。
2007年，我校被中国人民解放军总政治部批准为普通高等教育培养军队干部依托培养单位。
学校占地面积3200亩，已建成校舍面积80万平方米，教学仪器设备总值1.5亿元。
图书馆总面积4.38万平方米，藏书152万册、电子图书19万册、音像资料1.1万盘（盒），中外文工具书1万余种、引进中外文数据库34个；校园内建有千兆以太网；有77个体育场馆和2.5万平方米的大学生活动中心。
学校现设有人文学院、法学院、外国语学院、经济与工商管理学院、数学与信息科学学院、光电信息科学技术学院、计算机学院、机电汽车工程学院、土木工程学院、化学生物理工学院、药学院、海洋学院、环境与材料工程学院、职业技术学院、国际教育交流学院、体育学院、继续教育学院、建筑学系、音乐系、体育教学部共21个院系（部），51个本科专业，51个硕士点，涵盖文、理、工、法、农、医、史、经济、管理9大学科门类。
有5个省级重点学科，6个省级重点实验室，2个国家技术转移中心，1个省级人文社科研究基地，1个"泰山学者"岗位，6个省级骨干学科教学实验中心，5个省级工程技术研究中心，1个省级研究院和1个省级大学科技园。
学校形成了本科教育、研究生教育、留学生教育和继续教育等多类型、多层次的办学格局。
目前包括本专科生、硕士研究生、留学生在内的全日制学生2.4万余人，本专科生来自全国27个省(自治区、直辖市)，另有成人高等教育学生6000余人。
第一讲_刀具的基本定义及车刀简介
法平面Ｐn 通过主切削刃上选定点，垂直于切削刃的平面。 法平面参考系Pr-Ps-Pn 假定工作平面Ｐf、Pp Pf：通过主切削刃上选定点，平行于假定进给 运动方向，并垂直于该点基面的平面。 Pp：通过切削刃上选定点同时垂直于Pr和Pf的 平面。 假定工作平面参考系Pr-Pf-Pp
28
刀具标注角度
求极值得最 tgα min = 小后角：
1 ctg 2α 0 + tg 2 λs
=
1 ctg 2α f + tg 2 λ p
40
当主副切削刃在同一平面型公共前刀面上时，副 ' γ 0 和副切削刃刃倾角λ'S 前角
当θ＝90°－( K r + K r' )时， tgγ 0' = tgγ 0 ⋅ cos( K r + K r' ) + tgλs ⋅ sin( K r + K r' )
20
刀 面
前刀面 切屑流过的表面，以Aγ表示。 主后刀面 与工件上过渡表面相对的表面，以Aα表示。 副后刀面 与工件上已加工表面相对的表面，以A'α表示。
21
切削刃
主切削刃 前刀面与主后刀面的交线，记为S。 它承担主要的切削工作。 副切削刃 前刀面与副后刀面的交线，记为S´。 它协同主切削刃完成切削工作，并最终形成已加工 表面。
3
一.金属切削加工的基本知识
金属切削加工——利用刀具切除被加工零件多余的材 —— 料，形成已加工表面。 金属切削加工的目的—— 使被加工零件的尺寸精度、 形状和位置精度、表面质量达到设计与使用要求。 两个基本条件 ——切削运动 刀具 是机械制造工业中最基本的加工方法，在国民经 济中占有重要
2. 切削加工过程中的工件表面
船用DH36厚钢板的三丝埋弧焊工艺开发与研究
烟台大学学报(自然科学与工程版)Journal of Yantai University ( Natural Science and Engineering Edition)第34卷第1期2021年1月Vol. 34 No. 1oln ．0201文章编号：1024-8820 (2201 )21-0255-26 doi ：10.13451/j. eCO 37T213/n. 191010船用DH36厚钢板的三丝埋弧焊工艺开发与研究魏杰，应华，邓文杰，张振玉，刘振峰(烟台大学机电汽车工程学院，山东烟台264025)摘要：以厚度为25 mm 的DH34型钢板为研究对象，对现有三丝埋弧焊焊接技术进行理 论分析，通过试验的方法与传统单丝埋弧焊工艺作详细对比，开发出一种三丝埋弧焊厚板 焊接新工艺，并对新工艺进行工艺评定。
试验结果表明，使用该工艺焊接厚板能大幅度提 高厚板焊接效率，且有效保证焊件焊缝质量，其熔敷金属各项力学性能均符合行业标准。
该试验可为三丝埋弧焊在厚板焊接中的工艺开发提供一定的参考。
关键词：三丝埋弧焊；厚板焊接；焊接新工艺；焊接试验中图分类号：TG034. 9. 28文献标志码：A在船舶海工、核电设备、冶金机械、道桥施工等众多行业中，耐压容器、箱体、梁柱等重要钢结构的 制作过程中采用的主要焊接技术是埋弧焊[1]0埋 弧焊焊接的技术特点是通过电弧在焊剂层下燃烧,熔渣保护电弧，焊剂和被焊接金属融化后比例稳定,具有焊接质量好、生产效率高、少烟尘及无弧光等优 点[2]0随着材料科学的进步，越来越多的新型材料出现，焊接技术也得到不断改进，出现了许多新的埋弧 焊技术，其中最主要的技术之一就是多丝埋弧焊⑶0多丝埋弧焊技术以其高效率、大熔深、高焊缝质量等多方面特点已被越来越广泛的应用，而影响多 丝埋弧焊技术生产效率和质量的最关键因素在于焊 接工艺⑷。
近年来，越来越多的船舶与海工行业开始采用多丝埋弧焊设备，来进一步提高生产效率以 及焊缝质量⑸0在多丝埋弧焊技术中比较成熟的是双丝埋弧焊 技术⑷，对于三丝埋弧焊技术还有很大的研究空 间。
互换性(机械)复习课重点知识总结
轴
+
孔
孔
0
-
轴
孔轴
基本尺寸
间隙配合
过盈配合
过渡配合
9
Ymin
Xmax Xmax
+孔
0
-
轴
轴 0+ 孔
-
+
0-
间隙配合 过盈配合 过渡配合
轴 孔
Tf =︱Xmax—Xmin︱ Tf =︱Ymin—Ymax︱ Tf =︱Xmax—Ymax︱
Ymax
Tf = TD +Td
表1-8 标准公差数值（GB/T 1800.3-1998）
11
基本偏差为下偏差EI
在基轴制的情况下孔的28种基本偏差
基本偏差为上偏差ES
间隙配合
过渡配合 过盈配合
基本偏差为上偏差es
基本偏差为下偏差ei
在基孔制的情况下轴的28种基本偏差
12
表1-10 轴的基本偏差数值（GB/T 1800.3-1998）
13
表1-11 孔的基本偏差数值（GB/T 1800.3-1998）
二、尺寸公差带图
孔
基本偏差：用以确定公差带相对于零
+ 0
线的位置。一般为距离零线最近的那个 -
极限偏差。
轴
标准公差：用确定公差带的大小。
6
孔和轴
D2
孔(hole)：指工件的圆柱形内表面，也包
括非圆柱形内表面（由两平行平面或切面
D1
形成的包容面）。
d1
轴(shaft)：指工件的圆柱形外表面，也包括非圆柱形外表面 （由两平行平面或切面形成的被包容面）。
不完全互换（有限互换）：允许零部件在加工完后，通
烟台大学专业排名情况
烟台大学专业排名情况
2021烟台大学专业排名情况
烟台大学创建于1984年7月。
学校占地面积140万平方米，建筑面积93.5万平方米，是山东省属重点综合性大学。
下面是店铺为你整理的烟台大学专业之间的排名，希望对你有帮助。
1烟台大学优势学科专业排名2021
2烟台大学简介
学校现设有人文学院、法学院、外国语学院、经济与工商管理学院、数学与信息科学学院、光电信息科学技术学院、计算机学院、机电汽车工程学院、土木工程学院、化学生物理工学院、药学院、海洋学院、环境与材料工程学院、国际教育交流学院、体育学院、职业技术学院、继续教育学院、后备军官学院、建筑学系、音乐系、体育教学部共21个院系(部)，30个研究机构，51个本科专业，涵盖文、理、工、法、农、医、经济、管理、教育9个学科门类。
【2021烟台大学专业排名情况】。
思维导图在高校课程教学中的应用研究
［摘要］思维导图是一种新的思维模式，通过非线性方式来帮助大家掌握学习内容。
思维导图作为一种简单而有效的图形思维工具，充分运用了左右脑机能，可以改善相对单一枯燥的传统教学。
在高校课程教学中，思维导图能帮助教师理顺思路，帮助学生把握重点，提高效率，培养学生问题导向的思考方式，激发学生发散性思维。
主要分析了思维导图优势，对思维导图在高校课程教学中的应用进行了分析和探讨，以期为高校课程教学水平的提升提供有益参考。
［关键词］思维导图；课程教学；创新思维［中图分类号］G642［文献标志码］A［文章编号］2096-0603（2018）25-0084-02思维导图在高校课程教学中的应用研究①刘举1，常显波2（1.烟台大学机电汽车工程学院，山东烟台264005；2.烟台大学环境与材料科学学院，山东烟台264005）在大学课堂教学中，学生越来越不容易接受传统的“灌输式”教学方式。
近年来，思维导图越来越广泛地应用在教学中，普遍反映教学效果得到显著提高。
有的国家不仅在大学课堂上使用，在中小学生的教学上也出现了思维导图，例如，在英国，思维导图课程已经作为中小学生的必修课程，在日本、新加坡、韩国和美国等国家的教育和教学机构也对思维导图进行了深入的研究。
在国内，思维导图的应用还不是很广泛，只是作为一种简单有效的工具在应用时出现。
思维导图可以帮助我们清晰思考，提高记忆力，提高工作学习效率和激发想象力。
思维导图在传统课堂教学中的应用前景不可低估。
一、思维导图的简要介绍（一）思维导图的定义思维导图（Mind Mapping ）是将需要办理的事务或解决的问题进行剖析分解，将事物归类提取，将思维方式以图像的方式展示出来。
二级二级二级二级二级二级三级三级二级二级二级二级三级三级三级一级分支一级分支主题英国学者东尼·博赞在研究人类学习过程中，发现人类对图像的记忆和注意程度远远大于文字，因此，发明了思维导图，提高了工作的效率。
思维导图是一种具有发散思维的思考方式，也可称之为放射性思维的方法（见上图）。
含端部弹性约束和铰支约束压杆的稳定性问题研究
含端部弹性约束和铰支约束压杆的稳定性问题研究雷明伟;骆凯;史文谱【摘要】弹性压杆在工程中有广泛应用,压杆的失稳问题是压杆失效的重要原因之一,是压杆可靠性优化设计中需要重点关注的问题,临界载荷的计算方法和表达式是数学建模和优化的基础.本文针对含端部弹性约束和铰链支撑约束压杆的临界失稳问题进行探讨,提出了解析分析方法,得到的结果当弹性约束刚度系数分别为无穷大和零时,将分别简化为一端固定一端铰支和两端铰支的压杆临界失稳载荷计算结果,本文的分析方法和结论对含多个弹性约束的压杆失稳问题研究都有一定的参考意义.【期刊名称】《烟台大学学报（自然科学与工程版）》【年(卷),期】2018(031)002【总页数】5页(P153-157)【关键词】压杆稳定;弹性约束;临界载荷【作者】雷明伟;骆凯;史文谱【作者单位】烟台大学机电汽车工程学院,山东烟台264005;烟台大学机电汽车工程学院,山东烟台264005;烟台大学机电汽车工程学院,山东烟台264005【正文语种】中文【中图分类】TB12压杆稳定问题是机械工程中广泛存在的问题,许多工程失效事故常常是由于压杆抗失稳能力不够造成的,比如大型桁架结构的局部坍塌、桥梁断裂事故、油压千斤顶、螺杆传动的压榨机构、含有连杆的传动机构等．文献[1]针对Q500qE高强度钢压杆稳定问题进行探讨,利用有限元软件Abaqus建立实体和壳单元压杆计算模型,数值分析中考虑了非线性、初始缺陷、焊接应力、杆件长细比及杆件截面形状等因素;文献[2]利用有限元软件ANSYS分析了初始挠度及中间弹性支承对压杆临界失稳载荷的影响问题;文献[3]针对常规有限元法不能得到稳定问题精确解的情况提出了新的压杆稳定单元,建立了精确单元形函数,利用迭代算法确定临界载荷和失稳模态．事实上,确定压杆临界载荷的方法除了上述有限元等数值计算方法外,还有微分方程求解法[4]、积分方程法[5]、微分变换法[6]、泰勒级数法[7]、重心插值配点法[8]、刚度判别法[9]以及可为压杆选用型材的图解算法[10]等．从上述列出文献以及其他未列出的参考文献来看,等截面压杆稳定性问题解析求解的难点在于压杆端部约束的类型和性质,目前两端固定、两端铰支、一端固定一端铰支、一端固定一端自由的压杆临界失稳载荷已经给出解析解[4],但有关含有端部弹性约束的压杆稳定性问题的解析研究却未见有论文发表,而实际上端部固定约束只是一种理想的力学模型,这是一种刚性约束,现实中是不存在的．为此本文采用近似挠度微分方程,通过设定合理的约束边界条件,利用求解微分方程的办法得到了确定压杆临界载荷的超越方程,再利用迭代的办法得到问题的解．当假设弹性约束刚度系数很大或很小时,问题将分别简化为人们熟知的一端固定一端铰支的压杆稳定性问题和两端铰支的压杆稳定性问题,得出的结论与已知结果是严格一致的,说明本文分析方法和结论是正确可行的,本文方法和研究思路对于其他类似约束性质的压杆稳定问题研究都具有理论参考意义．1 问题模型及理论分析如图1所示,一根均质等径压杆,长度为L,材料杨氏模量为E,截面惯性矩为I．其一端O处为弹性支撑(弹性刚度系数为K),另外一端A处为铰链支撑,受到图示轴向压力F的作用,发生如图1所示的弯曲变形．建立图示坐标系xOy,其中x轴沿着压杆原始位置时的轴心线方向,y轴垂直于压杆轴心线方向．按照材料力学分析方法以及有关物理量的符号规定,压杆任意位置x处的截面弯矩M(x)可表为M(x)=-Fw+T(x-L),(1)其中:w为压杆失稳弯曲变形挠度,T是由于压杆受到压缩作用失稳发生弯曲导致左端弹性约束处产生的抵抗弯矩M0的作用下为保证压杆静力平衡的右端支撑横向作用力．并假设F>0,T>0,即取两者的绝对值．图1 一端弹性约束一端铰支压杆的失稳变形Fig.1 Unstable deformation of buckling column with elasticside and pin support压杆挠度满足的近似微分方程为EIw″=M(x).(2)将方程(1)代入(2)中整理有EIw″+Fw=T(x-L),(3)或者w″+ FEI w= FEI (x-L).根据常微分方程理论,其解为通解w1(x)和特解w2(x)之和．通解w1(x)即为方程(3)对应的齐次常微分方程的解,可表为w1(x)=c1coskx+c2sinkx,(4)其中:k= FEI ,cj(j=1,2)为待定系数．按照非齐次常微分方程的求解方法和理论,根据现有问题的特点,可假设其特解为w2(x)=ax+b,(5)其中:a,b是2个待定系数．将方程(5)带入微分方程(3)中可得待定系数的解为a=T/F ,b=-TL/F .(6)这样微分方程(3)的全解为w(x)=c1coskx+c2sinkx+Tx/F-TL/F.(7)从图1可看出,问题的边界条件可表为w(0)=0 ,w(0)=-α ,w(L)=0 ,(8)其中:α是压杆左端面外法线转过的角度大小．此外根据压杆的静力平衡条件有Kα=T/L,(9)由此得T=Kα/L.(10)将方程(7)代入边界条件(8)中的第一个方程有c1=TL/F .此外,将方程(7)两边微分有w′(x)=-kc1sinkx+kc2coskx+T/F.(11)将方程(11)代入边界条件(8)中第2个边界条件有c2=(-T/F-α)/k.将方程(7)代入边界条件(8)中的第3个边界条件可得tg(kL)=-c1/c2= kL1+FL/K .(12)显然,作为特例,也是验证本文推导结论是否正确的一种方法,当K=∞时,即压杆左端为固定,这样原有的问题成为一端固定一端铰支的压杆问题,而该问题的结论是有的,结果是tg(kL)=kL.(13)当K=0时,即压杆左端也是铰链支撑,则有tg(kL)=0或者sin(kL)=0.(14)从方程(13)和方程(14)可看出,本文分析的问题的简化结果与文献[4]所给结论是一致的．为了下面讨论方便起见,假设β=kL,重新整理方程(12)有tg β= β1+EIβ2/(LK) =f(β,K).(15)2 算例结果及分析作为数值算例,假设压杆为45号钢制成,其比例极限为σp=280 MPa;E=210GPa;L=1.5 m,d=30 mm.欧拉公式可以应用的柔度下限为λ1=π E/σp =86.0,压杆约束介于一端固定一端铰支和两端铰支的情形之间,故有效长度系数(或长度因数)为μ∈(0.7,1.0),压杆截面为圆形,其截面惯性半径:L= I/S =d/4=7.5 mm ,其中:S是压杆横截面积．截面惯性矩:I=i2S=πd4/64=3.974×10-8 m4,EI=210×109×3.974×10-8=8 345.4 N·m2.计算柔度:λmin=μL/i=0.7×1.5/0.007 5=140>λ1.分别取:K=1,10,20 N·m·rad-1,K=100,200,300 N·m·rad-1,K=1 000,2 000,3 000 N·m·rad-1,K=104,2×104,3×104N·m·rad-1,K=105,2×105,3×105N·m·rad-1,K=106,2×106,3×106N·m·rad-1,计算结果分别如图2～7所示．在这些计算结果中,切线斜率最大的曲线是函数y=tg β的图像,其他曲线是函数y=f(β,K)的图像．从结果来看,随着K的增大,函数曲线从下向上依次排开,由于每一组K值仅仅取了3个数值,故每个图中都有3条曲线(不算正切曲线)．由于正切函数是周期函数,其最小正周期为π,在正实数轴范围内其间断点为jπ/2(j=1,3,5,7,…)．它在每个周期范围内均为单调增函数．从图2来看,由于刚度系数K较小,正切函数曲线和这些不同K值的函数f(β,K)曲线的交点都非常接近于零,这是一个平凡解,没有实际意义;但是根据压杆失稳的物理特性,压杆临界失稳力是客观存在的,所以只能从sinβ=0方程中得到解答;为了进一步说明问题,又给出了计算结果图3和图4,在β∈[0,π/2]范围内,情况与图1是类似的,只是函数f(β,K)的大小有所不一样,显然随着K的增大,函数f(β,K)的曲线呈现向上移动的趋势,但能够看出在K≤3 000 N·m·rad-1范围内,正切曲线y=tg β与函数f(β,K)在β∈[0,π]范围内除了坐标原点附近外不可能出现其他交点了,因此只能借助于方程sinβ=0来确定压杆的临界力了,即对于本文讨论的算例来说,K≤3 000 N·m/rad范围内,弹性约束端可看作铰链支撑约束了,即原来的一端弹性约束一端铰链约束的压杆稳定性问题可按照两端铰支约束压杆问题来处理．图2 函数y=tg β与函数y=f(β,K)的相交Fig.2 Intersection of function y=tg β and y=f(β,K) with dif-ferent图3 函数y=tg β与函数y=f(β,K)的相交Fig.3 Intersection of function y=tg β and y=f(β,K) with dif-ferent图4 函数y=tg β与函数y=f(β,K)的相交Fig.4 Intersection of function y=tg β and y=f(β,K) with different当弹性刚度系数K≥104 N·m·rad-1时,结果如图5～7所示,函数f(β,K)与正切函数tg β在[π,3π/2)范围内有非零交点．容易看出,随着刚度系数K的增大,这个交点的横坐标和纵坐标都随着增大,即该交点向右上方移动,并且当K越来越大时,正切函数tg β曲线与函数f(β,K)的曲线的交点逐步稳定下来,其横坐标越来越接近于4.49,这说明当K增大到一定程度时,压杆原来的弹性约束端逐步演变为固定端约束了,这与前面的理论分析是一致的,而且容易看出来,当刚度系数K增大到一定程度时,函数f(β,K)就趋近于斜率为1的直线了,这与事实和理论分析是吻合的(如图7所示)．图5 函数y=tgβ与函数y=f(β,K)的相交Fig.5 Intersection of function y=tgβ and y=f(β,K) with dif-ferent图6 函数y=tgβ与函数y=f(β,K) 的相交Fig.6 Intersection of function y=tgβ and y=f(β,K) with dif-ferent图7 函数y=tg β与函数y=f(β,K) 的相交Fig.7 Intersection of function y=tg β and y=f(β,K) with dif-ferent3 结论从前面的理论分析和数值算例来看,可得如下几个结论:(1)在弹性刚度系数K较大的范围内(比如对于本文算例来说,K≤3 000 N·m·rad),压杆弹性约束端可近似简化为铰链支撑约束,因而可利用两端铰支压杆的临界力公式[4]处理压杆失稳问题;(2)弹性约束刚度系数K对失稳临界力是有影响的,只是不特别敏感而已;随着刚度系数K的增大,临界失稳力是单调增加的;(3)当刚度系数K增大到一定程度时,它对压杆失稳临界力的影响逐步减弱,直到稳定下来(比如对于本文讨论的算例而言,K≥3×106 N·m·rad),K(β,K)的影响可以忽略了,使得K(β,K)→β．即原来的一端弹性约束一端铰链支撑约束压杆失稳问题可以高精度地近似看作一端固定一端铰链支撑约束压杆的稳定性问题了．(4)刚度系数K对于本文讨论的压杆失稳问题的临界载荷客观上还是有影响的,当这种影响不可忽略时,完全可按照本文得到的结果,进一步利用数值迭代方法得到相应失稳临界力的解答．参考文献:[1] 鞠晓臣, 田越, 赵欣,等. Q500qE高强钢压杆稳定研究[J]. 铁道建筑,2015(10):80-84.[2] 张晓霞, 钟文生, 姚远. 初始挠度及中间弹性支承对压杆稳定的影响分析[J]. 设计与研究, 2011,38(6): 1-4.[3] 任风鸣, 范学明. 弹性压杆稳定问题的精确解法[J]. 建筑科学, 2008, 24(3): 12-14.[4] 刘鸿文. 材料力学[M].第5版. 北京: 高等教育出版社, 2011, 290-303.[5] 陈春. 积分方程在压杆稳定中的应用[J]. 重庆建筑工程学院学报, 1991, 13(4): 74-78.[6] 禹金云, 胡辉. 微分变换在压杆稳定问题中的应用[J]. 湘潭师范学院学报(自然科学版), 2004,26(1): 38-40.[7] 张适, 谢冬梅. 求压杆稳定的临界力的数学方法[J]. 云南民族学院学报(自然科学版), 1996, 5(1): 25-30.[8] 于卫涛, 宋洁, 赵维霞. 轴向均布荷载压杆稳定问题的重心插值配点法[J]. 山东建筑大学学报, 2011,26(4): 353-355.[9] 周奇才, 李文军, 吴青龙,等. 空间压杆极值失稳轴向刚度判别法[J]. 机械强度,2016, 38(1):94-98.[10] 焦良. 为压杆选用型材的图解法[J]. 机械强度,1992,14(1): 64-65.。
金属习题
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15
第四篇 焊 接
如图所示，拼接大块钢板是否合理？为什么？ 如图所示 ， 拼接大块钢板是否合理 ？ 为什么 ？ 为减少 焊接应力与变形，应怎样改变？其合理的焊接次序是什么？ 焊接应力与变形，应怎样改变？其合理的焊接次序是什么？
1 2 1 1 2 1
1.4
1 1
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5.10
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11
第三篇 金属压力加工
图示零件采用锤上模锻制造， 图示零件采用锤上模锻制造，请选择最合适的分 模面位置？ 模面位置？
2.7
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13
2.11
下列制品该选用哪种锻造方法制作？ 下列制品该选用哪种锻造方法制作？
活搬手（大批量）：锤上模锻 家用炉钩（单件）：自由锻 自行车大梁（大批量）：锤上模锻 铣床主轴（成批）：曲柄（摩擦）压力机模锻 大六角螺钉（成批）：摩擦压力机模锻 起重机吊钩（小批）：胎模锻 万吨轮主传动轴（单件）：自由锻
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17
2.7
下列制品该选用什么焊接方法？ 下列制品该选用什么焊接方法？ 自行车车架：硬钎焊 钢窗：电弧焊 家用液化石油气罐主缝：氩弧焊 自行车圈：缝焊（电阻焊） 电子线路板：软钎焊、激光、真空电子束 锅炉壳体：埋弧焊 钢轨对接：电渣焊 不锈钢触罐：氩弧焊 焊缝钢管：摩擦焊
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5.2
9
5.6
为什么铸件要有结构圆角？ 为什么铸件要有结构圆角？图示铸件上哪些圆角 不够合理？应如何修改？ 不够合理？应如何修改？
机电汽车工程学院师德标兵候选人——李莉同志事迹
机电汽车工程学院师德标兵候选人——李莉同志事迹作为一名高校教师，能够做到热爱本职工作，忠诚党的教育事业，认真执行党和国家的教育方针，注重自身素质和业务水平的提高。
对教学工作，注重教学质量的提高和教学方法的改进。
根据学生的学习节奏和状态调整教学方法，课堂上注意与学生的互动，注意运用启发式教学，力求将复杂的问题讲解得简单明白。
对学习有困难的同学提供耐心切实的帮助，激发他们的学习兴趣，帮助他们掌握正确的学习的方法，做到教书育人，每学年都超额完成教学任务，受到多数学生的好评。
是省级精品课《工程图学》的主要成员，负责制作的《工程图学》课件取得了烟台大学教学成果一等奖，参与编写的《机械优化设计》一书，获得烟台大学教学成果三等奖。
做为第一副主编，编写了《工程图学及计算机绘图》一书及《工程图学及计算机绘图习题集》。
认真做好科研和服务社会工作，负责一项、做为主要参与者参与多项横向课题。
多次担任学生导师工作，关心爱护学生，引导学生树立正确的人生理想和正确的价值观，积极追求进步。
热心参加班级活动，在与学生的相互交流中建立起深厚的感情。
一些毕业多年的学生，仍然愿意把他们的喜怒哀乐、成长进步与我分享。
注重班委团支部干部的管理，强调干部同学工作能力的锻炼及以身作则的表率作用。
关心班风学风建设，注重学生学习能力和其他能力的培养。
抓好同学之间的团结，增强班级凝聚力。
对班级的各项工作都给予积极的引导和支持，掌握班级状况和学生的思想动态，注重与学生的沟通。
及时与遇到问题和困难的学生交流，经常针对不同问题与学生谈心，尽己所能解决同学们在学习生活中所遇到的困难、同学之间的矛盾和一些同学出现的思想问题。
对于几次意外受伤和因病住院的学生给予从精神到物质上的关怀，使学生和家长感受到学校的关怀和集体的温暖。
对于家庭经济困难的同学，帮助他们消除自卑心理，协助他们联系勤工俭学，使他们的身心健康成长并且学业优异。
对于家中意外出现重大事件，造成困难的同学提供经济和心理上的帮助。
最佳鼓形量的设计计算与仿真验证
最佳鼓形量的设计计算与仿真验证曹祥祥;童桂英;宋颖杰;李祥龙;王恒【摘要】齿轮因受载变形造成齿向方向载荷不均,故需在齿向方向进行鼓形修形以补偿变形.本文提出了一种鼓形量的计算方法,以一对啮合齿轮副为例进行理论验证,通过UG软件建立了鼓形齿轮副的参数化三维模型,利用ANSYS静力学分析模拟了齿轮的受力状态.通过理论分析和仿真运算,获得了齿向修形最佳鼓形量结果,即获得了有效减少齿轮载荷应力集中和解决齿轮偏载情况下受力不均问题的方法.【期刊名称】《烟台大学学报（自然科学与工程版）》【年(卷),期】2018(031)003【总页数】6页(P248-253)【关键词】鼓形量;鼓形半径;接触应力;ANSYS仿真【作者】曹祥祥;童桂英;宋颖杰;李祥龙;王恒【作者单位】烟台大学机电汽车工程学院,山东烟台264005;烟台大学机电汽车工程学院,山东烟台264005;山东上汽汽车变速器有限公司,山东烟台265500;烟台大学机电汽车工程学院,山东烟台264005;烟台大学机电汽车工程学院,山东烟台264005【正文语种】中文【中图分类】TH12实际工况中受齿向误差、轴承安装孔的平行度误差、齿轮轴、轴承以及箱体变形等因素的影响,齿轮在齿宽方向会产生一端接触而另一端存在间隙的现象[1-2],图1中2圆柱体的半径R1、R2表示齿轮副在分度圆处的曲率半径,圆柱体的高度b表示齿宽,当量倾斜角为γd时,受载前的接触情况;图2表示当量倾斜角为γd时,受载后分度圆曲率半径处的弹性变形情况．由于啮合倾斜程度Fβy的存在,导致齿轮在齿向方向的一端接触;因而导致载荷沿齿宽方向分布不均,产生应力集中问题[3-4]．齿向修形是一种通过对齿轮齿向方向微量修整,使齿廓偏离理论齿面,从而有效减少应力集中的齿轮加工方法[5-7]．其中,鼓形修形是齿向修形的一种,即将齿轮修成腰鼓形,受载时靠近齿宽的中部部位先接触,因弹性变形接触部位转为全齿宽线接触;同时由于齿轮轴受力变形,引起齿轮副的一端点接触．鼓形修形将一端点接触转变为线接触,通过改善全齿宽的载荷分布,从而减少了齿轮的应力集中．鼓形齿设计中最重要的设计参数是鼓形量．鼓形量能够保证齿轮在最大的啮合倾斜程度下,相互啮合的齿面不发生端点接触,同时最大限度地减少齿轮表面的载荷集中现象．关于鼓形量的计算方法较多,难以统一,而且计算结果的差异性较大,因此鼓形量的设计具有重要的研究意义[8]．图1 齿轮受载前的接触状态Fig.1 The contact state of gears without loading 图2 齿轮受载后弹性变形分析Fig.2 Elastic deformation analysis of the loaded gear本文结合齿轮的受力变形情况,提出了一种鼓形量的设计计算方法;建立了鼓形量修形后的齿轮副三维模型,利用ANSYS静力学仿真分析了齿轮副在受载状态下的应力分布,论证了此种鼓形量设计计算方法的可行性．1 齿宽上的载荷分布情况分析本文采用如表1所示的4组参数,通过ANSYS软件,模拟仿真2齿轮副的齿面应力分布情况．表1 圆柱体参数尺寸Tab.1 The parameters of these cylinders mm1234圆柱1半径50505050高度50505050圆柱2半径75757575高度50556065高度比1∶11∶1.11∶1.21∶1.3如图3所示,2圆柱体为线接触(图示尺寸标注与圆柱名称对应)．圆柱体半径相当于啮合齿轮副在分度圆处渐开线的曲率半径,圆柱体高度相当于齿轮副的齿宽．2个圆柱呈中心对称状态、线接触中心距为2圆柱半径之和,沿圆柱径向方向施加80 kN径向力,以模拟齿轮副在分度圆啮合处的载荷情况,以圆柱体的弹性变形作为受力参考．图4所示为ANSYS软件模拟仿真齿轮分度圆接触位置处的应变结果:1) 线接触的圆柱体,应力和变形沿接触线方向非均匀分布,如图2(c)、2(d)所示,在圆柱体1(图4中的下方圆柱)两端有较大的接触应力和应力集中;图3 线接触的2圆柱体Fig.3 The line-contact of two cylinders2) 如图2(b)、2(c)、2(d)所示,虽然2圆柱体沿母线均匀接触,应力集中现象依然存在．因此,为了消除齿轮应力集中现象以及偏载情况下的齿轮受力不均现象,需对齿轮进行鼓形修形,对鼓形量进行设计计算．2 鼓形齿的设计如图1、图2所示,将2个圆柱体类比为一对渐开线齿轮副在分度圆处啮合．其半径分别为R1和R2,齿宽均为b．啮合倾斜变量Fβy客观存在,难免造成齿轮一端接触．设当量倾斜角为γd,取距离接触点一端为dx的微分线段,该线段内的两轴线可视为平行;作用在该线段上的单位载荷设为Wx,载荷视为均布于dx之上．齿轮受载变形为微变形,设齿轮1的变形为z1,齿轮2的变形为z2,由图3所示的几何关系可得(1)如图2所示,齿轮受到载荷Wx时,接触面会产生弹性变形．将变形后的接触宽度设为2a,依据赫兹理论公式,接触面半宽(2)依据式(1)和(2),当弹性变形y=a时,受载齿轮的接触弹性变形量(3)其中,分析式(3),当受载齿轮(即,弹性模量E,泊松比μ和齿宽长度b)确定时,2弹性体齿轮的接触变形量只与载荷有关,且成正比关系．图4 圆柱应变分析结果Fig.4 The analysis result of cylindrical strain为了表达方便,此处设系数K,使:(4)因此,z1+z2=2KWx.(5)依据齿轮受载变形进行鼓形齿结构设计时,齿向方向的齿形轨迹设计方法并不统一．例如日本的会田俊夫[9]以式(6)设计鼓形齿,美国机械设计手册[10]以式(7)设计鼓形齿,形式不同故也难以比较设计的优势．(6)(7)式中:α—齿轮轴弯曲变形引起的轴的倾斜角,x—距离齿轮一端的距离．本文以等半径鼓形齿为设计方案．该方案设计方法简单、加工方便且容易控制加工质量和发现齿形问题,同时便于三维绘图软件对齿轮的参数化建模．图5为等半径设计鼓形齿的原理图,由图得(8)图5 等半径设计鼓形齿原理Fig.5 The design principle of the drum gear with equal radius鼓形量的单位是μm,且数值一般很小,因此可忽略,由式(8)得(9)针对等半径鼓形的设计,联立式(8)式(9)得任意一点的鼓形量:(10)3 鼓形量的ANSYS仿真验证有限元能够处理传统解析法无法处理的啮合问题,可用于计算齿轮啮合过程中的接触变形和接触应力[11-15],本节在理论计算的基础上,利用有限元分析软件ANSYS 分析在正常啮合情况下和有啮合倾角情况下鼓形量设计的合理性．3.1 前处理、定义边界条件首先利用UG建立标准渐开线齿轮参数化模型,然后利用ANSYS软件进行齿轮接触应力仿真验证．选定2齿轮材料均为结构钢[16-17],弹性模量E1=E2=2×1011 Pa,泊松比μ1=μ2=0.3,屈服极限σ=2.5×108 Pa,由式(4)得3.2 仿真分析结果3.2.1 正常啮合情况依据图6所示接触应力,在正常啮合情况下,齿轮受到的最大接触应力W1=236 MPa,W2=127 MPa,鼓形量据式(5)得:Cc1=2K Wx=2×9.1×10-12×2.36×108=4.30×10-3mm,Cc2=2KWx=2×9.1×1012×1.27×108=2.31×10-3mm,代入式(10)得:图6为标准渐开线齿轮应力分布图,齿轮齿数分别取41与52,齿轮模数为2．其中齿轮1齿宽为15 mm,做固定处理;齿轮2齿宽为20 mm,施加45 N·m的转矩(其余对比组实验均采用此参数)．ANSYS静力学接触应力分析结果表明:齿轮接触存在应力集中现象,最大应力为235.9 MPa．图6 渐开线齿轮轮齿应力分析Fig.6 Stress analysis of involute gear tooth 3.2.2 鼓形修形情况图7为对标准渐开线齿轮进行鼓形修形后的应力分析图,最大应力为184.4 MPa,且不存在应力集中的现象,齿轮副受到的最大应力明显降低,且齿轮表面载荷分布较为均匀;3.2.3 存在啮合倾角情况图8为标准渐开线齿轮副存在啮合倾角(啮合倾角γd=0.01°)的应力分布,最大应力为260.9 MPa,齿轮应力与标准渐开线齿轮副相比略有增加．因为倾角很小,齿轮的弹性变形使小倾角的齿面一端接触能够得到一定补偿,所以应力增加不会特别明显．图7 渐开线齿轮等半径鼓形处理应力分析Fig.7 Stress analysis of involute gear processing equal radius of drum图8 啮合倾角为0.01°时齿轮应力分析Fig.8 Stress analysis of gear meshingwith 0.01 angle3.2.4 轮鼓形中心偏置情况因为啮合倾角的存在,所以需要偏置一定的量ΔC,其中ΔC=b tan γd.(11)啮合齿轮做等角度啮合补偿处理,故每个齿轮均补偿γd=0.005°;依据式(11)得: ΔC1=15 tan 0.005°=0.001 3 mm;ΔC2=20 tan 0.005°=0.001 7 mm.鼓形中心偏置处理方案如图9所示.图9 鼓形中心偏置分析Fig.9 The analysis of drum center offset图10为鼓形中心偏置处理后的标准渐开线齿轮应力分布图,最大应力为158.9 MPa,应力有了明显的减小,鼓形齿的设计满足减小接触应力的要求．图10 渐开线齿轮鼓形中心偏置应力分析Fig.10 Stress analysis of involute cylindrical with gear center bias图11 齿轮副不同条件下应力分布Fig.11 The pictorial diagram of gear stress distribution under different conditions图11直观的反应前面所述(图6、7、8、10)应力分析结果．当标准渐开线齿轮做了相应的鼓形量处理后应力大小相对于标准渐开线齿轮减少了21.8%;当存在啮合倾角的齿轮做了鼓形中心偏置后的鼓形量处理后应力大小相应减少了39.1%．可见鼓形量处理后的齿轮副能够有效减少接触应力．4 结束语本文针对齿轮受载产生应力集中的问题,提出了一种鼓形量的设计计算方法,建立了齿轮鼓形修行理论设计计算模型,通过ANSYS静力学模拟仿真的验证结果,得出了如下结论:(1)本文推荐的鼓形量的计算公式在满足强度条件的基础上能够用来克服齿轮接触变形,即保证齿轮的全齿长接触,达到降低齿面接触应力的目的,(2)当存在倾角啮合时适当的鼓形中心偏置能够降低齿轮接触应力,满足齿轮强度条件．参考文献:[1] 左健民, 何川, 汪木兰,等. 大直径渐开线斜齿轮修整数控加工技术[J]. 机械设计与制造工程, 2011, 40(13):35-38.[2] 刘辉, 张文汇, 宗爱俊. 基于UG实现渐开线圆柱直齿轮参数化设计及数控仿真加工的研究[J]. 装备制造技术, 2011(01):49-52.[3] 周秦源, 孔远翔, 米建龙,等. 基于Pro/E和ANSYS的齿轮接触应力的有限元分析[J]. 沈阳航空航天大学学报, 2007, 24(4):367.[4] 庞晓琛. 基于ANSYS的齿轮接触问题研究[J]. 起重运输机械, 2008(06):23-27.[5] 闫茹, 曹巨江. 直齿圆柱齿轮齿向修形及渐开线展开长度的近似计算[J]. 机械设计与制造, 2009(06):23-24.[6] 杨廷力, 王玉璞, 叶新,等. 渐开线高速齿轮的齿向修形[J]. 机械传动, 1982(04):3-13.[7] 王统, 李伟. 齿轮轴3D综合弹性变形和齿向修形曲线的研究[J]. 上海交通大学学报(自然科学版), 1993(01):64-72.[8] 宋乐民. 齿形与齿轮强度[M]. 北京:国防工业出版社, 1987:80-96.[9]会田俊夫.圆柱齿轮的设计[M]. 北京:中国农业机械出版社, 1983:105-107.[10] 机械设计手册[M].27版.纽约:美国工业出版社,2004.[11] 赵向飞, 刘红旗, 张敬彩,等. 基于ANSYS的齿根过渡曲线形状优化研究[J]. 机械设计与制造, 2013(03):1-3.[12] 黄亚玲, 秦大同, 罗同云,等. 基于ANSYS的斜齿轮接触非线性有限元分析[J].兵器装备工程学报, 2006, 27(4):31-33.[13] 凡增辉, 赵熙雍, 晏红文. 基于ANSYS的斜齿轮接触有限元分析[J]. 机械传动, 2010, 34(04):68-70.[14] 关云飞, 沈晓明. ANSYS在齿轮设计和计算中的应用[J]. 机电工程技术, 2004, 33(2):56-57.[15] Ansys的齿轮接触应力分析[J]. 洛阳理工学院学报(自然科学版), 2012,22(3):367.[16] 李珊珊, 韩丽俊, 梁义维. 基于ANSYS的斜齿轮接触应力有限元分析[J]. 机械工程与自动化, 2009(04):23-24.[17] 李杰, 张磊, 赵旗,等. 斜齿轮三维弯曲有限元模型及应力分析[J]. 沈阳工业大学学报(自然科学版), 2011(03):265-269.。
液压系统液体振动固有频率的计算_李宝顺
虚拟产品原型代替实际产品进行试验 ,对其性能和可 装配性等进行评价 。从而达到使整个产品全局最优 。 缩短了产品设计和制造周期 ,降低开发成本 ,为飞机液 压试验设备的研制探索了有效的方法 。
参考文献 : [1 ] 施普尔 1 虚拟产品开发技术 [M]1 宁汝新译 1 北京 :机械
图 3 加蓄能器的管路
对于标准的蓄能器 ,生产厂家一般可以给出 ks 值 。根据图 3b 可得力平衡方程为 :
piR Ai = pLi Ai ;
pLi Ai
=
ksi (
x
R i
-
xLi )
式中 xLi 、xiR ———分别为弹簧左端面和右端面的位移 设液体帧动的圆频率为 ω,则有
vLi = ωxLi ; viR = ωxiR
动压强和脉动速度带入振型函数
ω
ω
p ( x) = A sin c x + Bcos x x
v ( x) = ( A/ ρE) cosωx/ c - ( B / ρE) sinωx/ c
得右端面 L 和右端面 R 的压强 、速度状态矢量之间的
传递方程为
pR
ω cos c li
ρE
ω sin c li
pL
Li Bao2Shun
(烟台大学机电汽车工程学院 ,山东省烟台市莱山区清泉路 32 号 264005)
摘 要 :通过液压系统中的液压纵向振动分析 ,建立液压传动系统有关蓄能器 、节流阻尼器等元件的振 动力学模型 ,导出了由不同元件所组成的管路系统的传递矩阵和计算固有频率的方法 ,编制了通用程序 ,并 给出了计算实例 。
近场热辐射的最新研究进展
文章编号:1672-8785(2019)06-0027-08近场热辐射的最新研究进展张纪红 王 波(烟台大学机电汽车工程学院,山东烟台264005)摘 要:主要从理论数值模拟和近场辐射实验研究的角度介绍了近几年在近场热辐射传热方面的最新研究成果㊂理论研究的焦点主要集中在石墨烯复合材料㊁人工加工或合成超材料等方面的传热研究㊂实验研究的焦点是实验室基于纳米尺度近场热辐射测量的设备制造与方法创新㊂目前实验上已经实现了最小距离仅为2n m 的极近场热辐射测量㊂近场热辐射的进一步研究可为热光伏㊁辐射制冷以及高效能源收集应用提供理论基础㊂关键词:近场热辐射;理论研究;实验研究中图分类号:O 551.3 文献标志码:AD O I :10.3969/j.i s s n .1672-8785.2019.06.005收稿日期:2019-05-27基金项目:国家自然科学基金项目(11604285);山东省自然科学基金项目(Z R 2016F Q 11)作者简介:张纪红(1988-),女,山东日照人,博士,主要研究方向为微纳米尺度传热㊂E -m a i l :z jh @y t u .e d u .c n R e c e n t R e s e a r c hP r o gr e s s i nN e a r -f i e l dT h e r m a l R a d i a t i o n Z H A N GJ i -h o n g,W A N G B o (S c h o o l o f M e c h a n i c a l a n dA u t o m o t i v eE n g i n e e r i n g ,Y a n t a iU n i v e r s i t y ,Y a n t a i 264005,C h i n a )A b s t r a c t :F r o mt h e p e r s p e c t i v e o f t h e o r e t i c a l n u m e r i c a l s i m u l a t i o na n dn e a r -f i e l d r a d i a t i o ne x pe r i m e n t a l r e -s e a r c h ,t h e l a t e s t r e s e a r c h r e s u l t s i nn e a r -f i e l d t h e r m a l r a d i a t i o nh e a t t r a n s f e r a r e i n t r o d u c e d .T h e f o c u so ft h e o r e t i c a l r e s e a r c h i sm a i n l y o n h e a t t r a n s f e r s t u d i e s i n g r a p h e n e c o m p o s i t e s ,a r t i f i c i a l p r o c e s s i n g a n d s yn t h e t -i cm e t a m a t e r i a l s .T h e f o c u s o f e x p e r i m e n t a l r e s e a r c h i s o n l a b o r a t o r y e q u i p m e n t m a n u f a c t u r i n g a n dm e t h o d i n -n o v a t i o nb a s e do nn a n o s c a l en e a r -f i e l dt h e r m a l r a d i a t i o n m e a s u r e m e n t s .V e r y n e a r -f i e l dt h e r m a l r a d i a t i o n m e a s u r e m e n t sw i t h am i n i m u md i s t a n c e o f o n l y 2n mh a v e b e e n e x p e r i m e n t a l l y i m pl e m e n t e d .F u r t h e r r e s e a r c h o n n e a r -f i e l d t h e r m a l r a d i a t i o n p r o v i d e s a t h e o r e t i c a l b a s i s f o r t h e r m a l p h o t o v o l t a i c ,r a d i a n t c o o l i n ga n d e f f i c i e n t e n e r g y h a r v e s t i n g a p p l i c a t i o n s .K e y wo r d s :n e a r -f i e l d t h e r m a l r a d i a t i o n ;t h e o r e t i c a l r e s e a r c h ;e x p e r i m e n t a l r e s e a r c h 0引言从上世纪六七十年代开始,关于近场热辐射的研究逐渐被报道㊂受当时科学技术水平的限制,近场热辐射研究的进展比较缓慢,也没有得到重视㊂经过半个多世纪的研究,随着纳米技术㊁微加工技术的发展,近场热辐射的研究变得越来越重要㊂在已知宏观尺度时,辐射传热机理常用普朗克黑体辐射理论来解释㊂当辐射体间的换热间距跟辐射波长在同一数量级时,普朗克定律不再适用㊂此时近场热辐射会受到许多因素影响,比如表面极化激元的作用㊁倏逝波的产生以及光量子隧穿效应等㊂就研究方法而言,斯蒂芬--玻耳兹曼定律显然已不能准确地描述近场范围内的热辐射㊂1958年,R y t o vS M等人[1]建立了涨落耗散理论和涨落电动力学㊂研究表明,基于该理论成果采用格林函数方法可对处于热平衡状态下物体的近场热辐射进行有效研究㊂在研究的材料方面,自从2004年安德烈㊃海姆和康斯坦丁㊃诺沃肖洛夫发现了二维晶体的碳原子结构即石墨烯[2],由于石墨烯具有良好的光学和电子特性,石墨烯迅速成为纳米尺度传热领域的研究重点㊂2012年,康斯坦丁㊃诺沃肖洛夫在‘N a t u r e“上发文指出,石墨烯将被集中并广泛应用于电子㊁复合材料㊁能源再生与存储㊁传感器以及生物医药等领域[3]㊂从材料和结构的角度看,当前各类极化激元的出现使各种材料库更加丰富,新材料的发射谱与热辐射谱的重合有可能使得这些材料能用于近场热辐射增强,大大促进近场热辐射的研究㊂近年来,对近场热辐射传热的研究已经不局限于单一材料的研究,基于石墨烯的一些复合材料和以六方氮化硼为主的人工合成材料成为目前研究的主流㊂同时,近场热辐射的应用也成为近年来研究的热点㊂近场热辐射应用的研究对废热回收㊁再生能源发展㊁辐射制冷等技术起着至关重要的作用㊂本文主要是从近场热辐射理论数值模拟㊁近场辐射实验研究和一些基于近场辐射热传导的应用方面,综述了近场热辐射的最新研究进展㊂1近场热辐射理论数值模拟截止到2010年,对近场热辐射的理论数值模拟主要集中在将模拟模型进行简化方面㊂大致分为三类简化模型,一类是纳米粒子之间的模型,第二类是半无限大介质与纳米粒子之间的模型,第三类是两半无限大介质之间的模型[4]㊂近年来,研究的侧重点有所改变,主要集中在对已有的一些常规材料的深入研究以及对组合超材料(如六方氮化硼双曲材料)的研究㊂另外,基于石墨烯的表面等离激元耦合对近场热辐射的影响也成为研究热点㊂1.1几种常规材料的近场辐射研究华中科技大学的吴昊等人[5]将模拟模型简化为两个半无限大平板,研究了钨与掺杂硅平板之间的近场热辐射换热㊂该团队首先根据麦克斯韦方程和波动耗散理论求解并矢格林函数,得到两无限大平板之间的热流辐射密度计算公式㊂计算结果显示,当两平板之间的距离下降到纳米级别时,辐射热流得到极大增强㊂在以上计算结果的基础上又分析了薄膜对近场辐射热流的影响㊂通过分析半无限大平板和薄膜之间㊁钨薄膜与硅薄膜之间以及加了金属基底的钨薄膜与硅薄膜之间的近场热辐射发现,可以通过调节薄膜的厚度来调制近场热辐射热流㊂哈尔滨工业大学的宋志鑫等人[6]首先在涨落耗散定理基础上利用M A T L A B软件分析计算了二氧化钒的近场态密度,并详细研究了二氧化钒薄膜在倏逝波模式下近场热辐射的增强㊂研究表明,相对于黑体辐射来讲,在共振频率处表面极化声子的局域辐射态密度会产生非常明显的增强效应㊂哈尔滨工业大学的张宇鹏等人[7]在涨落电动力学基础上,结合格林函数方法,分析了碳化硅-真空多层膜的传热系数㊁态密度㊂研究了折射率㊁探测间距㊁介质层的厚度等结构参数在近场下对辐射场吸收功率的变化规律㊂研究表明:(1)在表面波激发频率处,减小探测间距会明显增强辐射场的吸收功率㊂(2)多层膜结构中,真空层和碳化硅层的厚度会对传热系数产生影响㊂(3)对半无限长的碳化硅结构,纳米粒子的吸收功率会出现两个极大值,分别出现在碳化硅表面波激发频率和纳米粒子强吸收频率处㊂1.2组合超材料以及基于石墨烯的表面等离子激元耦合的近场辐射研究研究表明,利用石墨烯表面等离激元相互耦合以及构建基于石墨烯的复合结构都可以达到增强近场热辐射的目的㊂众所周知,不同材料的共振频率不同,这就导致材料间的表面波不能相互耦合,所以不同材料之间近场辐射的换热强度很低㊂北京航空航天大学的吴会海等人[8]利用并矢格林函数方法和涨落耗散理论,对手性超材料和双曲超材料(碳化硅纳米线阵列)进行研究,得出可以通过调节手性参数和填充系数优化材料在近场热辐射中的性能㊂同时,该学校的朱克勇等人[9]也通过建立两半无限大平板双曲材料模型,研究了碳化硅纳米线阵列的双曲超材料的填充系数和不同双曲模式对近场热辐射以及穿透深度的影响㊂经过计算分析表明,填充系数越大,穿透深度越小㊂哈尔滨工业大学的白阳等人[10]首先在电磁超材料中引入磁电流元,采用格林函数方法结合涨落耗散理论,从理论上给出了半无限大电磁材料在真空中的热辐射局域态密度的解析表达式㊂接着研究了金属--电介质--金属渔网状电磁超材料㊂研究发现,这种电磁超材料在近红外波段开辟了新的近场热辐射和热传输增强频带㊂该作者提出了一种由金属--介质多层膜构成的双曲型电磁超材料结构,并通过优化设计在共振频率处获得了此种结构的传热系数,相对于S i C体块材料,其值增强了30%㊂北京航空航天大学的刘伟等人[11]把石墨烯覆盖到六方氮化硼双曲材料上,研究六方氮化硼的表面声子极化激元与石墨烯表面等离激元的耦合作用,并在此基础上计算了不同参数对辐射热流的影响㊂经计算得知,六方氮化硼的近场辐射热流会因为石墨烯覆盖而大幅度增强㊂同时浙江大学的尹格等人[12]也研究了石墨烯--六方氮化硼等3种复合结构(见图1)的特性㊂经分析得知,石墨烯表面的等离激元和双曲色散型极化晶体的双曲声子激元相耦合会产生出新激荡模式㊂作者对单层石墨烯之间的近场热辐射进行系统研究发现,石墨烯表面等离激元耦合可使近场热辐射得到增强㊂以此为基础,计算了石墨烯--六方氮化硼复合结构间的近场热辐射㊂计算表明,其传热特性有明显的提高㊂最后作者还证明了石墨烯表面等离激元对微球与平板之间的近场热辐射的增强效果明显提高㊂图1浙江大学的尹格在计算中采用的石墨烯--六方氮化硼复合结构的示意图已知在谐振模式下两个物体之间的近场辐射热传递会显著增强,南昌大学赵启梅等人[13]首先利用石墨烯和硅材料堆叠成的双曲超材料结构,基于石墨烯的表面等离激元和超材料的表面等离激元耦合,实现了近场热辐射的增强㊂然后利用有限元仿真,用两个单层共面石墨烯纳米带结构的石墨烯等离激元耦合,理论上实现了一系列光电太赫兹器件,证明了太赫兹波对近场热辐射的贡献,促进了纳米光学的发展㊂南昌大学周婷等人[14]利用涨落耗散理论㊁涨落电动力学㊁有效介质理论和并矢格林函数方法,着重研究了基于石墨烯多表面耦合多层结构的近场热辐射特性㊂在组合辛普森方法基础上,经理论计算发现,在石墨烯的化学势和真空距均比较小时,石墨烯对近场热辐射的调控有重要影响㊂例如在对石墨烯-碳化硅-超材料结构进行分析时,石墨烯的化学势取0.1e V时,当真空距设为10n m,碳化硅薄膜的厚度取为10n m,所得的结果约为黑体结果的103倍,这表明石墨烯对热辐射系数的增强有显著作用㊂2近场辐射实验研究根据近场热辐射发生的机理可知,对近场热辐射的实验研究需两个实验物体间的距离小于10m ㊂间距越小,越能揭示近场热辐射传热的机理㊂因此,众多科研工作者设计了不同方法使两辐射体之间的距离更小㊂早在十年前,法国国家科学研究院光学研究所G r e f f e t 教授所在的科研小组就已经通过研制一套系统使辐射物体之间的间距从2.5m 减小到30n m ㊂但在2013年前,大部分实验研究还是在微米级别㊂随着微纳米技术的进步,近年来实验研究的两辐射体之间的距离已经达到纳米级别㊂就实验方法的研究而言,大连理工大学电子科学与技术学院的冯冲等人在2013年发表的论文中将此类实验的主要方法总结为可变间隙法[15],此种方法到目前为止还是常用的实验研究方法㊂本文中,我们将实验研究材料分为常规材料与组合材料,对近几年的实验方法进行了总结㊂2.1 常规材料的近场辐射实验研究近场热辐射传热研究的主要目的之一是为了提高能源转换和热管理技术的潜在性能,但能够应用于工程应用的近场热辐射传热设备尚未实现㊂将近场热辐射传热从实验室转化为工程应用的过程中,最大的挑战是制造独立的㊁结构坚固的设备,同时最小化寄生传导对总热效率的相对贡献㊂犹他大学机械工程系辐射能量转移实验室的J o h nD e s u t t e r 团队[16]在能量转换和热测试方面建立了近场热辐射传热测试在实验室和工程应用上的桥梁㊂该团队使用标准的微/纳米制造技术方法成功地制备并表征了近场热辐射传热设备㊂该设备的发射器和接收器的厚度均为525m ,表面积为5.2ˑ5.2m m2㊂其特征是由硅谷微电子提供的表面粗糙度小于0.2n m 并在制造微柱的发射极基体中蚀刻了直径为215m ㊁深度为4.5m 的凹坑㊂该团队利用微米级深坑来制作直径相对较大的微柱(此处为20~30m )㊂这些凹坑使微柱明显长于发射端和接收端之间的公称间隙间距,从而使寄生传导对总热效率的贡献最小㊂这些微柱将发射器和接收器分开,在几微米深的凹坑内,将微柱高度扩展到几微米,同时保持间隙间距在100~1000n m 范围内,从而实现了在间隙小于110n m 的宏观平面上测量掺杂硅的近场热辐射传热㊂通过实验该团队测试得到的最大近场热辐射超过黑体极限约28.5倍㊂该实验装置是实现近场热辐射传热在能量转换和热管理方面潜在应用的关键,同时该实验首次实现了在横向尺寸均超过1m m 的宏观表面进行纳米级间隙间隔成像的测试㊂用深亚波长距离分离的物体之间的辐射传热可以超过传统的热辐射定律,因此一些理想的装置需要依赖于深亚波长区域(即距离小于150n m )的平行结构之间的辐射传热以及它们之间的高温梯度㊂而这些装置在此之前都没有在实验中得到呈现㊂美国康奈尔大学的R a ph -a e l S t -G e l a i s 团队[17]利用高精度微电子机械位移控制装置,采用数值模拟和实验测量相结合的方法研究了深亚波长平行纳米结构间的近场辐射传热㊂实验中,由于高拉伸应力下高机械稳定性结构使热屈曲效应最小,实现了在大热梯度下小距离的分离,并且保证了实验中两个表面完全平行,最终实现了在冷热表面之间距离仅为100n m 的高温梯度(260K )下对近场辐射传热的研究㊂得到的实验结果与前期模拟结果一致,误差在合理范围内㊂此实验首次证明了在深亚波长和高温梯度下平行物体之间的近场辐射传热㊂这种纳米尺度的实验方法为近场热辐射的应用如近场热光伏研究提供了一种新思路㊂美国密歇根大学机械工程系S o n g B 等人[18]为了对薄膜厚度范围内的近场辐射传热进行实验研究,开发了一个含有分辨率大约100p W 热流计的实验平台,该平台能够定量研究从球形热表面(发射器)到接收平面的间隙大小相关的热流,并且可以将球形发射器与接收平面之间的间隙尺寸精确控制在20n m~10m 范围内㊂发射装置由一个悬浮的硅基区域组成,在该区域上附着一个直径为53m 的二氧化硅球体㊂接收平面由氮化硅制成,平面悬浮区域覆盖不同厚度(50n m~3m )的层,沉积在100n m 厚的金膜上㊂该团队对发射器和接收器之间的接触进行光学监测,实验上证明了当热表面和冷表面间隔的厚度与薄膜介质材料的厚度(50~100n m )相当时,近场辐射传热会受到介质薄膜的显著影响,近场辐射会急剧增加㊂这些研究对于优化未来纳米尺度器件的热管理以及实现近场光刻和热光电是至关重要的㊂在过去的一些近场热辐射传热实验中,虽然实验的进展使人们能够在20~30n m 的间隙中阐明近场辐射传热[15],但是在极近场(小于10n m )的定量分析受到实验条件的极大限制㊂此外,开创性测量的结果与理论预测的数量级不同㊂美国密歇根大学K y e o n gt a eK i m 团队[19]创造性地利用具有嵌入金--铬热电偶的高灵敏度定制探针(装置如图2所示)即扫描热显微镜探针,在测量这些间隙上微小热流的同时,实现了稳定地保持这些间隙的存在,从而使在极近场(小于10n m )的间隙进行辐射传热实验成为可能㊂该团队结合能周期性调温的新型微纳器件,最终实现了间距仅为2n m 的辐射传热测量㊂实验中,该团队在扫描探针和微纳器件上沉积了合适的金属或介电层,从而能够直接研究硅--硅㊁氮化硅--氮化硅和金--金表面之间的近场辐射㊂研究发现,不同材料组合之间的极近场热辐射有差异,计算结果提供了明确的证据,波动电动力学准确地描述了极近场热辐射㊂该团队的结果建立在极近场热辐射和近场辐射传热建模中的光动力学的基础上,为电介质和金属表面之间的近场辐射换热的增强首次提供了实验证据㊂2.2 组合超材料的近场辐射实验研究石墨烯具有较大的平面导热系数,常被用作纳米器件的热管理材料㊂同时,石墨烯具有较强的将入射光转化为电热的能力,可用于产生光电流的热电子,在数据通信和光采集等领域有广泛的应用㊂因此,理解并最终控制石墨烯--范德瓦尔斯异质结构中的热场至关重要㊂图2密歇根大学K y e o n g t a eK i m 团队的实验装置示意图石墨烯由层状材料(如六方氮化硼)包裹得到的材料可能极大地改善电子和光电器件的性能㊂巴塞罗那科学与技术研究所的K l a a s -J a nT i e l r o o i j 团队[20]利用随时间变化的光电流测量方法,发现了一个有效的平面外能量传输通道㊂在这个通道中,石墨烯中的载流子与层状材料中的双曲线极化声子耦合,这种双曲形的冷却对于六方氮化硼非常有效,冷却时间可达到皮秒级㊂这是因为氮化硼中的高动量双曲极化声子促使近场能量发生了转移㊂该团队通过改变载流子密度和晶格温度研究了这种传热机理,发现在不需要调节任何参数的情况下,这种传热机理与理论非常吻合㊂这些研究解决了六方氮化硼器件体系结构中的平面外传热问题㊂此外,该团队预测使用其他分层介质(如M o S 2)也可以显著降低冷却速度㊂这项研究中的热石墨烯载流子与声子之间的近场耦合可能为纳米光子学㊁超高分辨率光镜和纳米热管理等领域的新方法铺平道路㊂对石墨烯和碳纳米管的显著热传输特性进行研究有利于解决集成电路的高性能冷却解决方案㊂共价键合石墨烯--碳纳米管(G --C N T )复合结构(见图3)是最近合成的一种结构,人们发现这种结构可以显著提高导热系数,同时增大表面接触面,能够更有效地传热㊂同济大学的C h e n J 团队[21]将G --C N T 浸入水中,通过固液相互作用建立额外的散热路径,从而在最高可达104W /c m -2的恒定功率下实现热表面的持续冷却,数据图如图4所示㊂图3同济大学C h e n J i e团队实验用的石墨烯--碳纳米管复合结构的示意图图4同济大学C h e n J i e 团队的实验数据图经研究可知,在该功率密度下持续加热可以使晶片的表面温度在1n s 内增加60K ,而当水中浸入G --C N T 结构时,在同样条件下,晶片表面的温度能保持不变㊂这些结果表明,G --C N T 混合浸入水中是一种解决高温高热流面的超快冷却方案㊂综上所述,该团队通过瞬态非平衡分子动力学模型模拟证明了G --C N T 混合材料是一种很有前途的高性能冷却应用㊂与单个碳纳米管相比,G --C N T 杂化具有独特的优势,通过碳纳米管阵列将散热能力并行化,同时提供一个平面接触面积,降低接触热阻,从而显著加快冷却过程㊂法国巴黎大学的W e iY 等人[22]利用复合输运和噪声测温,证明了在六方氮化硼晶体管上的双层石墨烯具有显著的热性能,以威德曼--弗朗兹定律传导和六方氮化硼双曲声子极化子发射为主㊂在高偏置条件下,通过降低补偿载流子的密度和Z e n e r -K l e i n 隧道效应,六方氮化硼晶体管上具有局部栅的双层石墨烯被驱动到几乎完美的电流饱和状态㊂该团队揭示了一种新的非平衡双曲声子极化子的发射过程,该过程屈服于在高掺杂下观察到的温度稳定状态㊂这种高迁移开辟了许多前景:在应用方面,它为射频功率放大和纳米器件冷却通路的设计等方面提供了一个有前途的平台;在基础科学方面,它开辟了隧道过程中产生的非平衡载流子的冷却通道研究,促进了石墨烯作为非平衡双曲声子极化子光学专用光源的发展㊂3基于近场辐射热传导应用的研究最近几年的研究已经可以证明各种复合材料对近场热辐射的影响㊂2016年,朱克勇等人[9]通过研究证明了在近场热辐射穿透深度方面双曲材料更有优势,这使双曲材料能够更广泛更深层次地应用于热光伏和辐射制冷等领域㊂斯坦福大学金兹顿实验室的Z h a oB 团队[23]分析了一种近场系统,该系统由等离子发射体(氧化铟锡)和窄带隙光伏电池(I n A s )组成,在深亚波长的范围有较高和较大的余热回收能量密度㊂该团队发现,该系统在900K 温度时的发电效率高达40%,功率密度为11W/c m2㊂随后,该团队利用薄膜中的热激等离子体共振,将铂层覆盖到窄带隙光伏电池表面,又将功率密度提高至31W /c m2㊂这项工作有利于深层次理解在小间隙距离(小于10n m )中表面等离子体极化声子在热传递中的主导作用,该研究还证明了使用近场热泵在废热回收应用的巨大潜力㊂该团队还基于近场热辐射研究了光子系统[24],此系统由热源侧的发光二极管(L i gh t -E m i t t i n g Di o d e ,L E D )和远离热源侧的光伏电池组成(见图5)㊂光伏电池产生的部分电能被图5斯坦福大学的Z h a oB o团队设计的光子系统示意图用来驱动L E D㊂该研究表明了利用光子方法进行废热回收的巨大潜力,在近场情况下,该系统的效率和功率密度显著超过现有的热固相方法㊂当间隙间距为10n m时,将热侧温度设置为600K,将冷侧温度设置为300K,所产生的电能密度和热电转换效率分别可以达到9.6%和9.8%㊂4结束语纳米技术的发展使当前各类电子器件的结构尺寸越来越小,各类集成电路体积也越来越小,基于近场热辐射的研究解决传热散热问题就显得越发重要㊂本文通过总结近几年关于近场热辐射传热的研究,展示了最新的关于近场热辐射的数值模拟和实验测量方法与成果㊂到目前为止,更小距离下的近场热辐射传热的数值模拟和实验测量依旧是该领域的重要研究课题㊂随着微机电系统与计算机技术的进步,探针的制造工艺得到巨大提升,众多科研工作者逐步实现了更小距离的近场热辐射测量,目前实验测量极近场距离(小于10n m)的热辐射已经实现㊂虽然近场热辐射的理论研究已被越来越多的实验证实,但由于实验设备设计制造困难,此类实验的实验成本较高而且实验条件难实现,以至于很多理论模拟结果没办法得到验证㊂另一方面,实验中测量间距不易控制,实验产生的信号微弱,不易接收,依旧是阻碍实验成功实现的重要因素㊂通过设计实验实现理论模拟所提出的结构,将实验得到的数据和理论结果相结合,是下一步要研究的重点㊂参考文献[1]R y t o vS M.T h e o r y o fE l e c t r i c a lF u c t u a t i o n s a n dT h e r m a lR a d i a t i o n[M].M o s c o w:A c a d e m y o fS c i e n c e sP r e s s,1958.[2]N o v o s e l o vKS,G e i m A K,M o r o z o vSV,e t a l.E l e c t r i cF i e l d E f f e c ti n A t o m i c a l l y T h i n C a r b o nF i l m s[J].S c i e n c e,2004,306:666--669.[3]N o v o s e l o vKS,F a l'k oVI,C o l o m b oL,e t a l.AR o a d m a p f o rG r a p h e n e[J].N a t u r e,2012,490: 192--200.[4]张春,曾志刚,杨艳,等.近场热辐射研究的最新进展[J].红外,2010,31(12):1--6.[5]吴昊.钨与掺杂硅平板间的近场辐射换热研究[D].武汉:华中科技大学,2015.[6]宋志鑫.V O2薄膜结构的热辐射特性研究[D].哈尔滨:哈尔滨工业大学,2015.[7]张宇鹏.S i C--真空多层膜结构的近场热传输特性[D].哈尔滨:哈尔滨工业大学,2012. 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液位检测设计报告
33
烟台大学机电汽车工程学院
第 2 章 系统硬件设计
液位检测系统设计
2.1 系统总体功能概述 该系统以 AT89C51 作为核心控制部件，外加传感器。一片 A/D 转换芯片和一片数码管驱动芯片来
完成系统的预期任务，即液位的检测、显示和超限报警。LM1042 外接的热阻探针温度的变化依赖于周 围材料的热阻的大小，而空气和液体的热阻大小有很大差别，从而可以根据探针在液体中的深度不同 时电阻的不同检测出液位的深度信息，由 LM1042 内部转换电路网络转换为与液位成线性关系的电压信 号，再由 A/D 转换芯片 AD0809 将模拟信号转换为数字信号，实现液位信息的输入，AT89C51 从 ADC0809 读取液位信息后进行数据处理和超限判断，随后将处理过的数据分别通过位码和段码送给相 应的芯片。同时，若液位超限则由单片机驱动蜂鸣器报警。
ALE 禁止，置位无效。
/PSEN:外部程序存储器的的选通信号。在有外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/PSEN
有效。但在访问外部存储器时，这两次有效的/PSEN 信号讲不出现。
/EA/VPP:当/EA 保持低电平时，则在此期间外部存储器（0000H-FFFFH），不管内部是否有程序存
储器。注意加密方式 1 时，/EA 将内部锁存为 RESET;当/EA 端保持高电平时，此间内部程序存储器。
在 FLASH 编程期间，此引脚也用于施加 12V 编程电源（VPP）.
XTAL1:反向放大振荡器的输入及内部时钟工作电路的输入
XTAL2:来自反响振荡器的输出。
3.I/O 口引脚：
a:P0 口，双向 8 位三态 I/O 口，此口为地址总线（低 8 位）及数据总线分时复用；
b:P1 口，8 位准双向 I/O 口
基于ANSYS Workbench的汽车悬架系统的仿真分析
车辆工程技术41车辆技术0 引言 NVH性能是用户对汽车品质最直观的感受。
悬架系统是保证汽车稳定性与操纵性的重要零部件，对汽车NVH性能有非常大的影响。
这就要求汽车的悬架系统既要有良好的减震性能又要有良好的导向特性。
近年来专家学者对汽车悬架系统，特别是半主动和主动悬架进行了大量的研究。
刘猛和张丽萍[1]通过MATLAB仿真分析了车架的参数对汽车性能的影响。
孙峰等[2]建立了某全地形车辆前悬架系统的三维模型，分析了悬架系统阻尼对汽车振动的影响，验证了某全地形车辆悬架系统阻尼设计的合理性。
任成龙和张雨[3]建立了随机激励作用下的单自由度汽车悬架系统模型，并通过振动试验，获取了试验汽车悬架系统的振动曲线。
岳书常等[4]建立了二自由度悬架系统非线性动力学和数学模型，发现了激励幅值对悬架系统非线性振动的影响。
沈祖英[5]研究了某轻型越野汽车的悬架系统，建立了悬架系统模型的基本数学方程。
本文研究的是汽车悬架系统的结构有限元分析，以奔驰双横臂悬架系统模型为例，利用SolidWorks对现有模型进行优化，通过ANSYS Workbench平台对建立的汽车悬架模型进行模态分析，确定了悬架系统各零件间不发生共振，为汽车悬架系统的优化设计提供了依据。
1 汽车悬架系统的模态分析 （1）汽车悬架系统由弹性元件、减震器以及导向机构等部分组成。
以SolidWorks建立悬架系统主要零部件的三维模型，并导入Ansys Workbench软件中进行模态分析。
设置各零部件材料参数，采用自由网格划分方法，设定边界条件，进行模态分析的求解计算。
各零件的材料参数见表1。
表1 各零件材料参数材料名弹性模量(Pa)泊松比密度(kg/m³)丁苯橡胶7.86×1060.4797060CrMnA 1.96×10110.307850结构钢2×10110.307850 （2）对弹性元件进行模态分析，设置材料为丁苯橡胶，采用自由网格划分，共划分单元75294个，节点129826个，在弹性元件轮毂处施加固定约束。
脑卒中认知障碍患者治疗前后的脑电特征
DOI:10.3969/j.issn.1006⁃9771.2020.07.021·临床研究·脑卒中认知障碍患者治疗前后的脑电特征焦磊磊1,2，孙良文3，高少军3，卢敏3，黄肖群3，石运序1，季林红21.烟台大学机电汽车工程学院，山东烟台市264005；2.清华大学摩擦学国家重点实验室智能与生物机械分室，北京市100084；3.宜昌市第一人民医院康复医学科，湖北宜昌市443000通讯作者：季林红，E-mail：*****************.cn摘要目的分析卒中后认知障碍(PSCI)患者治疗前后的脑电图变化。
方法2018年10月至2019年4月，12例PSCI患者在完成常规认知训练和重复经颅磁刺激治疗6周前后，采用简易精神状态检查、蒙特利尔认知评估量表和改良Barthel指数进行评定，闭眼静息态下采集脑电图。
结果治疗后，患者各项评分均明显改善(|t|>3.507,P<0.01)。
α波绝对功率和相对功率增高(|t|>2.522,P<0.05)，脑对称指数和DTABR降低(t>2.435,P<0.05)。
结论PSCI患者脑电图随认知功能恢复发生相应改变，可进一步研究脑电图与认知功能的关系。
关键词脑卒中；认知；脑电图；评定Electroencephalogram for Patients with Post-stroke Cognitive Impairment before and after TreatmentJIAO Lei-lei1,2,SUN Liang-wen3,GAO Shao-jun3,LU Min3,HUANG Xiao-qun3,SHI Yun-xu1,JI Lin-hong21.School of Mechanical and Electronic Engineering&Automobile Engineering,Yantai University,Yantai,Shandong264005,China;2.Department of Precision Instruments and Mechanology,Tsinghua University,Beijing100084,China;3.Department of Rehabilitation Medicine,Yichang First People's Hospital,Yichang,Hubei443000,ChinaCorrespondence to JI Lin-hong,E-mail:*****************.cnAbstractObjective To analyze the changes of electroencephalogram(EEG)before and after treatment in patients with post-stroke cognitive impairment(PSCI).Methods From October,2018to April,2019,twelve PSCI patients received cognitive training and repetitive transcranial magnetic stimulation for six weeks.They were assessed with Mini-Mental State Examination,Montreal Cogni‐tive Assessment and modified Barthel Index before and after treatment,while their closed-eye resting EEG werecollected.Results The scores of all the assessments improved after treatment(|t|>3.507,P<0.01);while alpha absolute power and alpha relative power increased(|t|>2.522,P<0.05),and brain symmetry index and DTABR decreased(t>2.435,P<0.05).Conclusion The characteristics of EEG of PSCI patients changes with the recovery of cognitive function.Further re‐search is needed about the relationship between EEG and cognitive function.Key words:stroke;cognition;electroencephalogram;assessment[中图分类号]R743.3[文献标识码]A[文章编号]1006⁃9771(2020)07-0847-04[本文著录格式]焦磊磊,孙良文,高少军,等.脑卒中认知障碍患者治疗前后的脑电特征[J].中国康复理论与实践, 2020,26(7):847-850.CITED AS:JIAO Lei-lei,SUN Liang-wen,GAO Shao-jun,et al.Electroencephalogram for Patients with Post-stroke Cognitive Impairment before and after Treatment[J].Chin J Rehabil Theory Pract,2020,26(7):847-850.作者简介：焦磊磊(1993-)，男，汉族，山东禹城市人，硕士研究生，主要研究方向：康复工程、生物机械。
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度慢，要求放大器的
传感器 电缆 运算放大
输入电阻Ri大，所以前 置放大为高输入阻抗
•(a)电荷线源等效电器 路
•低输出阻抗。然后还要用一般放大、检波电路将信号输给指
示仪表或记录仪器。
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1.电压放大器
电压放大器的作用是将压电式传感器的高输出阻 抗经放大器变换为低阻抗输出，并将微弱的电压 信号进行适当放大。因此也把这种测量电路称为 阻抗变换器。电压放大器的简化电路图为：
•-A
•q
•Ca •Ra •Cc •Ri •Ci •ui
•uo
•传感器 •电 缆
•运算放大器
•电荷放大电路
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• 电荷放大器输出电压Uo正比于输入电荷Q，输出与输入 反相，且输出不受电缆电容的影响，这是在开环增益K足够大 的情况下的一种近似，实际当导线很长时仍会产生一定的影响， 由此产生的测量误差为P126所示。由误差式可以看出，CF↑， K ↑可以减小误差。
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一般可用下面的框图来表示：
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•电荷放大器
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•电荷放大器
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•电压放大器的简化电路图
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•电压幅值比和相角频率比的关系曲线
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高、低频限
•电荷放大器的高频上限主要取决于压电器件的Ca和电缆的 Cc与Rc
•
由于Ca、Cc、Rc均较小，所以可测信号的上限频率很
高，一般为180KHz。
•
电荷放大器的低频下限，由于开环放大倍数很大，
因此只取决于反馈回路参数RF、 CF
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• 低频下限频率与电缆电容无关，由于运算放大器的时 间常数RF CF可做得很大，因此电荷放大器的低频下限可低 达10-1~10-4KHz（准静态）
教材介绍0.3Hz
• 电荷放大器与电压放大器比较优点是显而易见的，这 就是它得以广泛应用的原因所在。
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电荷放大器电压放大器对比：
•A
•Q
•Ca •Ra •Cc •Ri •Ci •ui
•uo
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•电压放大电路
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•A
•Q
•Ca •Ra •Cc •Ri •Ci •ui
•uo
•电压放大电路
•Q
•R •C
•A
•ui
•uo
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F •Q
i •R •C
•A
•ui
•uo
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•电荷放大器等效电路
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3rew
演讲完毕，谢谢听讲!
再见，see you again
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与输入信号反相
定义：
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灵敏度
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• 上式表明，在一定条件下，电荷放大器的输出电压与 外力成正比，与反馈电容成反比，而与Ca、Cc和Ci无关。 •电缆分布电容变化不会影响传感器灵敏度及测量结果是电 荷放大器的突出优点。
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可见输出受到连接导线电容值的影响，注意： ①导线不宜太长；②导线（标定后）不能随意更换。
这是电压放大器的致命的弱点！
•A
•Q
•Ca •Ra •Cc •Ri •Ci •ui
•uo
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优点：线路简单，价格低廉。
缺点：测试精度受导线（电缆）电容的影响。
• 近些年来固态电子元器件和集成电路的迅速发展，微 型电压放大器可以与传感器做成一体（集成化），电压放 大器的缺点能得以克服，电压放大器并不需要低噪声电缆， 具有较好的发展前景。
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• 由于采用电容负反馈，电荷放大器对直流工作点相当 于开环，因此零点漂移较大。为了减小零漂，使电荷放大 器工作稳定，一般在反馈电容两端并联一个大的反馈电阻 Rf（约1010~1014 ）。见下页图
•Cf •K
•Q
•C •ui
•uo
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•Rf •Cf
距离测量的电荷放大器，目前它巳被公认是一种
较好的冲击测量放大器。
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反馈电阻哪去了？
•Cf
•K
•Q
•Ca •Ra •Cc •Ri •Ci •ui
•uo
•传感器 •电 缆
•运算放大器
•电荷放大电路
• 电荷放大器是一个高增益带深度电容负反馈的运算放 大器，其输入阻抗极高（1012以上）。
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2020/11/21
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电压放大器：其输出电压与输入电压(压电元件的输出电
压)成正比。
电荷放大器：其输出电压与输入电荷成正比。
前置放大器的作用：
实现阻抗匹配、适当放大
= RC RiC
•Q
•Ca •Ra •Cc •Ri •Ci
•时间常数大则放电速
• 电荷放大器电路复杂，价格昂贵，电压放大器反之； 但电压放大器下限频率较高，灵敏度与电缆分布电容有关， 选用时宜综合考虑。
• 从电路上看，电荷放大器很简单。其实我们仅讲了其 前置放大部分，其整个电路的组成很复杂，见下页图。
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•电荷放大器原理框图
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等效电路：（输入阻抗 为无穷大，Ra很大）
•Q
•Ca •Cc
•Cf
•K
•Ci •ui
•uo
•QPPT文档演模板•Cf •K•C •ui
•uo •C = Ca + Cc + Ci
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•Cf
•K
•C = Ca + Cc + Ci
•Q
•C •ui
•uo
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K值很大，一般K =104~106，上式为：
Cf——反馈电容 •C = Ca + Cc + Ci 在此式中，输出电压与C值无关，只有C f，也就是说，电 缆电容并无影响，连接导线有时长达百米（低噪声电缆，工厂称 为无噪声电缆）。与电压放大器比较，这是一个突出的优点，但 是，电荷放大电路复杂，价格较高。
才能扩大低频响应范
A()=1，f()=0即无相位滞后。 围。
=RC
R↑C ↑均使 ↑但是
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电压灵敏 度 >3时，A()=1
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C ↑使输出电压值减小， 即灵敏度下降，不宜采取 C ↑的方法。 R↑是唯一的途径！！
高输入阻抗
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由此式可以看出：输出电压的大小受到C的影响，而 C = Ca + Cc + Ci ，
F •设作用于压电晶片上的力F=Fmsint，所产生的电荷（电流） 及电压均按正弦规律变化，亦则：
•Q = dcF = dcFmsint ，
•其中，R = Ra//Ri，C = Ca + Cc + Ci
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向量表示
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•电压幅值比和相角频率比的关系曲 线
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1、=0时，输出电压为0，意味 着电荷完全被泄漏，压电式传感器 (后接电压放大器)不能测量静态量；
2、<3，则输出与输入关系不 是线性关系；（受的影响较大）
3、 >3，输出电压与输入信号
（被测力）的频率大小无关，输出 c=3/， ↑
与输入完全的线性正比关系
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• 解决干扰的有效措施就是采用与传感器一体化的超小 型阻抗变换器，下图就是两个典型的电路图。
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2.电荷放大器 •重点掌 握
由于电压放大器使所配接的压电式传感器的电
压灵敏度受电缆分布电容的影响，而且电缆的更
换得引起重新标定的麻烦，为此又发展了便于远