关键词： 急性呼吸窘迫综合征   跨肺压   呼吸力学   血流动力学   机械通气  

摘要： 目的探讨跨肺压（Ptp）指导下机械通气（MV）对急性呼吸窘迫综合征（ARDS）患者呼吸功能和血流动力学指标的影响，寻找更优化的Ptp。方法采用前瞻性随机对照研究（RCT）方法，选择2013年2月至2016年8月广州医科大学附属深圳沙井医院重症医学科（ICU）和南方医科大学深圳医院急诊重症加强治疗病房（EICU）收治的需MV的ARDS患者，按随机数字表法分为对照组和观察组，观察组再根据Ptp不同设定分为10、15、20cmH2O（1cmH2O=0．098kPa）3个亚组。各组患者均按ARDS国际指南标准进行治疗；对照组MV策略参照ARDS协作网（ARDSNet）意见执行；观察组则采用不同Ptp指导下的MV策略。监测各组患者设定不同Ptp后通气1、24、48h的呼吸功能指标，采用脉搏指示连续心排血量（PiCCO）监测技术检测血流动力学指标；记录各组患者MV时间、ICU住院时间和28d病死率。结果共67例ARDS患者进入研究，其中2例于48h内死亡、1例失访，最终64例纳入分析，其中观察组43例、对照组21例，两组性别构成、年龄、入院4h内氧合指数（PaO2／FiO2）和急性生理学与慢性健康状况评分系统Ⅱ（APACHEⅡ）评分等一般资料均衡，有可比性。对照组患者通气各时间点呼吸功能和血流动力学指标无明显变化；但观察组随通气时间延长，呼吸功能明显改善，并随Ptp升高对血流动力学的影响逐渐增大。与对照组比较，Ptp20cmH2O组设定Ptp后通气48h呼吸功能明显改善，PaO2／FiO2、动脉血二氧化碳分压（PaCO2）、呼气末正压（PEEP）、气道平台压（Pplat）和肺顺应性（Cst）均明显升高[PaO2／FiO2（mmHg，1mmHg=0．133kPa）：220．9±30．8比178．5±42．9，PaCO2（mmHg）：55．1±7．6比38．6±4．8，PEEP（cmH2O）：24．7±4．8比6．6±2．2，Pplat（cmH2O）：34．4±3．7比20．7±3．5，Cst（mL／cmH2O）：23．8±3．6比13．1±4．6；均P〈0．05]，血管外肺水指数（ELWI）则明显降低（mL／kg：6．8±1．7比10．8±2．6，P〈0．05），但平均动脉压（MAP）、心排血指数（CI）和全心舒张期末容积指数（GEDVI）等血流动力学指标也明显下降[MAP（mmHg）：58．8±6．7比69．7±4．7，CI（mL·s^-1·m^-2）：46．7±23.3比73．3±30．0，GEDVI（mL/m^2）：633．2±45．2比702．6±55．7；均p〈0．05]；Ptp10emH2O组PaO2/FiO2、PEEP、Pp]at和Cst均明显升高[PaO2／FiO2（mmHg）：183．4±45．5比178．5±42．9，PEEP（cmH2O）：14．4±3．6比6．6±2．2，Pplat（cmH2O）：25．7±5．6比20．7±3．5，Cst（mL／cmH2O）：16．2±4.3比13．1±4．6；均P〈0．05]，ELWI明显降低（mL／kg：8．7±1．8比10．8±2．6，P〈0．05），但MAP、CI、GEDVI差异无统计学意义[MAP（mmHg）：65．8±4．6比69．7±4．7，CI（mL·s^-1·m^-2）：65．0±35．0比73.3±30．0，GEDVI（mL／m^2）：706．7±54．4比702．6±55．7；均P〉0．05]。说明10cmH2OPtp即可起到与20cmH2O相同的改善氧合和呼吸功能的作用，且对血流动力学无明显影响。与对照组比较，Ptp10cmH2O和15cmH2O组MV时间和ICU住院时间无明显差异，而Ptp20cmH2O组则明显缩短[MV时间（d）：95．5±21．5比130．8±23．6，ICU住院时间（d）：8．1±2．2比12．8±2．8，均P〈0．05]；各组28d病死率差异无统计学意义。结论MV时设定Ptp为10cmH2O可以改善氧合和呼吸力学，且对血流动力学影响小，是心肺保护安全有效的通气策略。

关键词： 120   mm迫击炮   供输弹机械手   动力学仿真  

摘要： 针对传统迫击炮自动化程度低、战场生存能力差等弱点,设计了用于120 mm迫击炮的供输弹机械手,实现3~4发/每分钟的射击速度。采用ADAMS软件进行机械手的动力学仿真,得到包括炮弹运动参数、机械手振动变形以及关节驱动等关键数据。

关键词： 动力机械设备   故障   诊断  

摘要： 在动力机械设备运行的过程中,一个小小的故障都会影响到设备的安全性及可靠性,不过,通过故障诊断技术,动力机械设备的安全性及可靠性得到了有效的保证.故障诊断技术将会发展的更加完善,从而促使动力机械设备更好的发挥功能.鉴于此,本文主要分析动力机械设备的故障诊断技术.

关键词： 空间机械臂   地面试验模型   相似设计   动力学特性  

摘要： 随着空间站建设和外太空探索的深入,空间机械臂在航天领域的应用越来越广泛。由于很难实现在轨修复等操作,所以空间机械臂发射到指定位置工作之前,必须经过严格的地面试验。针对空间机械臂的两大特点展开相似动力学特性的研究:一是机械臂的大型结构,给地面试验带来诸多不便,且制造成本高;二是微重力或者低重力的空间环境。国内外学者多采用水浮法、气浮法等模拟空间机械臂的工作环境,导致模型试验存在操作不方便、风险大、成本高等问题。将两者考虑在内,提出克服重力加速度条件下的地面试验模型相似设计方法,完成模型对原型动力学特性的预测分析,在模型设计过程中通过改变材料、尺寸等,可以节省成本,简化操作。并且通过模型试验调节控制参数,可提高原型机械臂的控制精度,因此空间机械臂地面试验模型的相似动力学特性研究具有重要意义。本文首先针对空间机械臂简化的刚性结构,在动力学建模的基础上,分别依据积分模拟法和量纲分析法,展开相似关系的推导,并通过算例数值仿真验证相似关系的正确性;其次,针对空间柔性机械臂的广泛应用,展开考虑连杆柔性在内的相似试验模型设计方法研究,采用混合坐标法和假设模态法动力学建模,基于量纲分析法推导相似关系,通过算例仿真进行简单柔性特征分析,基于系统固有参数的识别,展开振动抑制方法的研究;再者,针对关节柔性引起的运动稳定性问题,开展考虑关节柔性的空间机械臂相似试验模型设计,通过关节柔性简化和力矩传递进行动力学建模,基于相似关系的推导进行算例仿真,研究重要关节参数对系统动力学特性的影响。然后,同时考虑连杆和关节柔性进行多关节连杆机械臂地面试验模型的相似关系推广,并确定相似设计流程。最后,分别通过软件仿真和试验,对理论研究进行验证。

关键词： 运动力学   机械结构设计   应用研究  

摘要： 随着我国社会经济的高速发展,机械制造业在社会的应用范围更加广泛,我国已经成为世界机械制造生产大国,机械技术也得到了进一步改进,科学知识与技术之间的融合更加深入。而机械结构设计的革新中,更需要运用一些运动力学方面的知识。本文以运动力学为研究对象,探索运动力学在机械结构设计过程中所起的应用。

关键词： 选择性转移   农业机械化   替代弹性  

摘要： 传统理论认为农业劳动力成本的上升将通过替代效应引致农业机械化的普及，然而这种效应在中国并不明显。本文首先从收入效应、教育效应与结构效应三个方面构建了农村劳动力选择性转移对于农业机械化的影响机制，并采用2004-2012年中国25个省份种植业的投入产出数据，改进了超越对数成本函数模型，分别计算了种植业各投入要素之间的CPE替代弹性与MES替代弹性。结果表明，考虑了农村劳动力选择性转移之后，劳动力与机械投入之间的CPE替代弹性与MES替代弹性均分别为0.469及0.529，小于仅考虑劳动力价格变化的结果。劳动力成本的提高并不能显著的提高农业机械投入水平。劳动力选择性转移因素解释了部分机械投入的增长。

关键词： 音叉式微机械陀螺   动力学耦合   正交耦合   同相-反相耦合   振动灵敏度   模态优化  

摘要： 微机械陀螺仪是一种基于哥氏效应来测量物体角速度的惯性传感器。它具有体积小、重量轻、成本低、功耗低等优点,可广泛应用于军事和民用领域。随着微陀螺性能的不断提高,其应用对象越来越多,应用环境也越来越恶劣。由于微陀螺不可避免地受到耦合和外界振动的作用,导致微陀螺存在动力学耦合及振动灵敏度(外界振动引起的输出误差)问题。因此需要对微陀螺动力学耦合及振动灵敏度的抑制或消除进行深入的研究,以此来提高微陀螺的性能。基于以上背景,本文以自主设计的双质量块音叉式微机械陀螺为研究对象,通过理论研究、仿真分析、实验测试等手段,分别从结构和电学两个层面对音叉式微陀螺的动力学耦合特性及振动灵敏度进行了研究,为高性能微陀螺的优化设计提供重要的理论依据和参考价值。本文的主要研究工作和创新性研究成果简述如下:(1)考虑到微陀螺受到外界加速度引起的惯性力、耦合刚度力及耦合阻尼力的作用,分别建立了单质量块微陀螺的两自由度动力学一般方程、双质量块音叉式微陀螺的四自由度动力学一般方程和四质量块音叉式微陀螺的八自由度动力学一般方程,为微陀螺的动力学分析提供了理论前提。同时,着重分析了双质量块音叉式微陀螺存在的正交耦合、同相-反相耦合以及模态优化与振动灵敏度等问题,为后续问题的解决提供了理论基础。(2)为实现音叉式微机械陀螺正交耦合的解耦,提出了结构解耦和电学解耦两种解耦方法。首先,利用能量法首次推导出了梁长相等但梁宽不相等的单折叠梁刚度耦合系数,给出了降低弹性梁刚度耦合系数的关键参数,通过降低弹性梁的刚度耦合系数实现了正交耦合的结构解耦。同时,设计了用来消除正交耦合的电极,推导出了该电极产生的静电正交耦合刚度力,提出了通过控制一个质量块的正交耦合刚度来实现正交耦合的电学解耦,并通过静电-结构多场耦合仿真分析和实验测试验证了正交耦合电学解耦的有效性。(3)针对同相-反相耦合影响音叉式微陀螺的振动灵敏度与品质因数的问题,提出了结构解耦和电学解耦的方法来抑制或消除同相-反相耦合。首先,通过提高同相反相刚度差比和弹性梁的宽度实现了同相-反相耦合的结构解耦,并通过仿真分析和实验测试验证了同相-反相耦合的结构解耦可以有效降低音叉式微陀螺的振动灵敏度。其次,设计了刚度匹配电极,推导出了刚度匹配电极产生的静电负刚度力,提出了通过静电负刚度效应的刚度匹配来实现同相-反相耦合的电学解耦,并通过正弦扫描振动实验验证了同相-反相耦合的电学解耦降低振动灵敏度的有效性。另外,考虑到基底的能量损耗,又建立了理想和非理想音叉式微陀螺的三自由度振动模型,首次给出了考虑基底阻尼的非理想结构反相模态品质因数的表达式,并通过实验验证得到反相模态(工作模态)品质因数可以通过同相-反相耦合的电学解耦达到最大值。(4)为解决传统的直接耦合式音叉微陀螺的自身灵敏度与振动灵敏度之间的矛盾,设计了新式的锚点环形梁耦合式音叉微陀螺和锚点菱形梁耦合式音叉微陀螺,并首次构建了双质量块音叉式微陀螺的两自由度锚点耦合振动模型。首先,利用坐标变换法对模态优化和共模振动输出进行了理论计算,并通过有限元仿真分析验证了理论模型的正确性。同时,对比分析了锚点耦合式和直接耦合式音叉微陀螺的模态优化与振动灵敏度,得到锚点耦合式音叉微陀螺在不牺牲陀螺自身灵敏度的前提下,可以极大地优化模态顺序和降低振动灵敏度。(5)综合考虑了音叉式微机械陀螺的动力学耦合特性、振动灵敏度及模态优化等因素,设计了基于锚点杠杆梁耦合机制的音叉式微陀螺,并构建了双质量块音叉式微陀螺的四自由度耦合振动模型,理论分析了所设计微陀螺的动力学响应特性。采用SOG工艺加工了微陀螺,并利用LCC-44封装管壳对加工后的管芯进行气密性封装。最后设计了基于FPGA的音叉式微陀螺的数字化控制电路,采用基于CORDIC算法与LMS算法的闭环驱动和开环检测方式对音叉式微陀螺进行了性能测试。

关键词： 机械与能源动力类专业   创新训练中心   地方院校   创新训练项目  

摘要： 大学生创新训练中心是地方院校培养具有实践能力、创新意识和创业精神的应用型高素质人才的重要保障。机械与能源动力类专业大学生创新训练中心从搭建基于校企合作的"四位一体"创新训练平台、构建"五层次渐进式"创新训练体系、开展形式多样的综合创新实践项目、认真组织参与各类学科专业竞赛、举办主题鲜明的大学生创新创业大赛等方面进行了探索和实践,取得良好的成效。

关键词： 压力机   运动学   动态静力学   刚体动力学   弹性动力学  

摘要： 多连杆机械压力机与传统的曲柄—滑块压力机相比,具有冲锤运动可控性强、精度高、效率高、噪声低、振动小、模具寿命长等优点,可实现复杂的成型工艺,满足多种冲压作业要求。在汽车、航空航天、电子通信等领域具有广泛的应用。本论文以六杆肘杆式机械压力机机构为研究对象,对其动态静力学、刚体动力学和弹性动力学进行了深入系统的研究。主要研究内容如下:首先,对六杆肘杆式机械压力机进行运动学分析。运用复数矢量法建立了压力机的运动学方程,分析了压力机的可动性,得出杆长范围,确定初始杆长。运用Matlab对压力机机构运动学进行数值计算,求出压力机冲锤的位移、速度、加速度曲线,并基于Adams对压力机的运动学进行虚拟样机仿真分析,验证运动学分析的正确性。其次,对六杆肘杆式机械压力机进行动态静力学分析。对各构件进行受力分析,运用达朗贝尔原理建立动态静力学模型。运用Matlab对压力机机构的动态静力学进行数值计算,得出压力机机构在空载和加载情况下运动副约束反力和曲柄平衡力矩,并基于Adams对压力机的动态静力学进行虚拟样机仿真分析,验证动态静力学分析的正确性。然后,对六杆肘杆式机械压力机进行刚体动力学分析。选取曲柄的角位移为广义坐标,列出压力机的动能、势能表达式,确定其广义力,运用拉格朗日方程建立刚体动力学模型。运用Matlab对压力机的刚体动力学进行数值计算,得出压力机在空载和加载情况下曲柄驱动力矩,并基于Adams对压力机的刚体动力学进行虚拟样机仿真分析,验证刚体动力学分析的正确性。最后,对六杆肘杆式机械压力机进行弹性动力学分析。运用有限元方法将柔性构件划分为多个梁单元,并运用拉格朗日方程建立了单元的弹性动力学方程。建立了系统的约束条件,将单元的弹性动力学方程装配得到了系统的弹性动力学方程。采用Newmark方法求解了该弹性动力学方程,并分析了系统的运动学误差、杆件的应力和系统的固有频率随时间的变化规律。

关键词： 柴油机   扭振   随机振动   MLP法   多尺度法  

摘要： 在工农业领域中,旋转机械是使用范围非常广的机械设备。随着现代科学技术的不断进步,市场对旋转机械的要求日益提高,其安全性和稳定性成为当前研究的重点。在对其内部结构进行理论分析的过程中,发现旋转机械轴系扭振系统存在着许多非线性随机振动特性。因此,研究旋转机械轴系扭振系统的动力学特性是保证设备平稳、快速运行的重要因素。将柴油机轴系扭振系统模化成两圆盘系统、三圆盘系统两种研究模型。通过使用机电分析动力学中的Lagrange方程,针对系统的两种研究模型分别建立非线性振动微分方程。对柴油机轴系扭振强非线性系统模化成两圆盘系统时的数学模型进行深入的理论分析。在n≠2和n=2两种情况下分别对系统进行了分析,应用MLP法解决系统主共振、3/1次亚谐共振和3次超谐共振问题,从而得出系统的幅频响应方程。逐一对系统中的参数进行改变,从而得出对系统响应特性的影响。在对系统主共振进行分析时,应用了两种非线性分析方法,即MLP和改进的多尺度法。由于选取的时间尺度不同,消除永年项条件不同,设解不同等众多因素的影响,导致系统的幅频响应方程有微小差别。对有界窄带激励下柴油机轴系扭振强非线性系统的主共振和主参数共振的响应特性利用改进的多尺度法进行分析。得到柴油机轴系扭振系统稳态解时的幅频响应方程,进而导出Ito微分方程,采用矩法得出系统二阶矩的近似表达式。对柴油机轴系扭振多自由度强非线性系统模化成三圆盘系统时的数学模型进行深入的理论分析。应用改进的多尺度法对不考虑阻尼项时系统双重共振的两种情况分别进行分析得出系统的幅频响应方程。发现在对柴油机轴系扭振强非线性系统的阻尼项不予考虑时,1:2关系的内共振限制了系统振幅的无限大。