機(jī)電動(dòng)力系統(tǒng)分析圖書信息

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所屬分類：圖書 > 科技 > 一般工業(yè)技術(shù)

本書綜合國內(nèi)外相關(guān)研究成果及作者在教學(xué)、科研和研究生培養(yǎng)等工作中積累的大量新素材編著而成，內(nèi)容與機(jī)電動(dòng)力系統(tǒng)計(jì)算機(jī)輔助分析的理論、方法和實(shí)踐密切相關(guān)。全書共五章，分別介紹了機(jī)電動(dòng)力系統(tǒng)狀態(tài)變量分析模型及基數(shù)值解法；直流電機(jī)及其系統(tǒng)的分析方法；交流電機(jī)的任意參照系理論；以及應(yīng)用參照系理論對異步電機(jī)和同步電機(jī)及其矢量控制變速傳動(dòng)系統(tǒng)的探討。書中給出的各類電機(jī)及其系統(tǒng)動(dòng)態(tài)行為的數(shù)值仿真結(jié)果和結(jié)論，對機(jī)電動(dòng)力系統(tǒng)的分析設(shè)計(jì)和運(yùn)行控制具有指導(dǎo)意義。

本書可作為電氣工程學(xué)科研究生的教學(xué)用書，也可供在電機(jī)、電氣傳動(dòng)與控制、工業(yè)自動(dòng)化、電力電子技術(shù)等領(lǐng)域內(nèi)從事教學(xué)、科研工作的教師、科研人員和工程技術(shù)人員參考。

應(yīng)用熱力學(xué)理論和分析方法，對氣動(dòng)汽車動(dòng)力系統(tǒng)各主要環(huán)節(jié)在工作過程中能量損失情況進(jìn)行了研究，結(jié)果表明，由于節(jié)流、泄漏和高壓尾氣排放等原因，在高壓減壓閥和氣動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)兩個(gè)環(huán)節(jié)存在損失。運(yùn)用平衡方程對相關(guān)環(huán)節(jié)中的損失進(jìn)行計(jì)算，建立了系統(tǒng)的分析數(shù)學(xué)模型，并針對一氣動(dòng)汽車動(dòng)力系統(tǒng)實(shí)例，應(yīng)用該模型仿真計(jì)算得到了系統(tǒng)的流圖，圖示結(jié)果表明，最終做功輸出的不到總有用能量的1/3，尾氣排放、節(jié)流減壓和泄漏等原因引起的 損失分別達(dá)43.2%、18.3%和7.8%，對系統(tǒng)整體效率有較大的影響。

氣動(dòng)動(dòng)力系統(tǒng)氣動(dòng)汽車動(dòng)力系統(tǒng)工作過程

氣動(dòng)汽車動(dòng)力系統(tǒng)主要由車載高壓儲氣罐組、高壓減壓閥、流量調(diào)節(jié)閥、氣動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)和串連這些部件的管道等組成，其工作過程中能量流動(dòng)的情況如。車載高壓儲氣罐組中的高壓空氣流出氣罐后通過節(jié)流閥減壓至設(shè)定的壓力，作為發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣。隨后的流量調(diào)節(jié)閥用于控制進(jìn)入氣動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸的氣體流量，以此調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，適應(yīng)不同工況的要求。在氣缸中膨脹做功的氣體的壓力并不能最終降低到大氣壓力，而是以一定的殘余壓力在工作循環(huán)結(jié)束時(shí)通過排氣門排放至環(huán)境中。

氣動(dòng)汽車動(dòng)力系統(tǒng)的幾乎所有能量來源于車載氣罐組中高壓氣體的壓力能，還有部分能量來源于高壓氣體經(jīng)過熱交換器時(shí)從環(huán)境中吸收的熱量。氣體從氣罐出來后所經(jīng)過的各個(gè)環(huán)節(jié)均存在不同的能量損失情況，主要有流過管路和接頭等處時(shí)壁面摩擦引起的能量損失；高壓減壓閥減壓過程中氣體狀態(tài)不可逆變化過程引起的能量損失；氣體在發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)的膨脹做功過程，存在泄漏、尾氣帶壓排放等情況，是不可逆過程，也將引起能量損失。以上環(huán)節(jié)是進(jìn)行分析的重點(diǎn)，考慮到氣體的黏性很小，且管道長度較短，氣體與管壁摩擦引起的損失可以忽略，同時(shí)，流量調(diào)節(jié) 閥由于一般通 徑較大，對氣體狀態(tài)影響較小，引起的能量損失也較小。

氣動(dòng)動(dòng)力系統(tǒng)氣動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)的損失

以往復(fù)活塞式氣動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)為例，在理想的工作過程中氣缸內(nèi)氣體壓力的變化，1點(diǎn)(上止點(diǎn))進(jìn)氣沖程開始，進(jìn)氣門開啟，缸內(nèi)壓力迅速上升到進(jìn)氣壓力pin，并繼續(xù)向氣缸內(nèi)進(jìn)氣，進(jìn)爾推動(dòng)活塞下行，對外做功。當(dāng)活塞運(yùn)行到由設(shè)定的膨脹比確定的位置3時(shí)，進(jìn)氣門關(guān)閉，封閉在氣缸中的高壓氣體開始膨脹，壓力能釋放，并繼續(xù)推動(dòng)活塞

下行對外做功。當(dāng)活塞運(yùn)行到下止點(diǎn)4時(shí)，排氣門開啟，缸內(nèi)氣體向外排出，壓力降低到大氣壓p0，之后到達(dá)下止點(diǎn)5，活塞上行將缸內(nèi)殘余氣體排出回到上止點(diǎn)1，完成一個(gè)工作循環(huán)。在這個(gè)過程中，由于結(jié)構(gòu)和膨脹比有限等原因，不可避免地存在一定的泄漏、尾氣排放壓力較高等情況，氣體經(jīng)歷了一個(gè)不可逆熱力學(xué)過程，損失較大。以下對一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)工作循環(huán)內(nèi) 損失情況進(jìn)行分析。

在進(jìn)氣過程中，由于氣缸內(nèi)氣體壓力和溫度保持不變，泄漏引起的 損失是泄漏氣體自身具有的，為了研究泄漏的影響，

進(jìn)氣門關(guān)閉后氣體在膨脹階段膨脹做功，由于一般發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速較高，一個(gè)工作循環(huán)中吸熱量相對很小，對輸出功的影響可以忽略，因此膨脹過程可視為絕熱膨脹。由于有泄漏的存在，氣缸內(nèi)氣體的狀態(tài)變化并不等同于定質(zhì)量系統(tǒng)絕熱變化過程，是一個(gè)變質(zhì)量熱力過程。變質(zhì)量系統(tǒng)熱力學(xué)研究表明，引入過程多變指數(shù)，可以推導(dǎo)得到有泄漏存在時(shí)絕熱變化過程中氣體狀態(tài)參數(shù)變化規(guī)律。

氣動(dòng)動(dòng)力系統(tǒng)動(dòng)力系統(tǒng)分析仿真計(jì)算

由分析建立的氣動(dòng)汽車動(dòng)力系統(tǒng)分析模型可知，由于氣罐中氣體的溫度在系統(tǒng)工作過程中不保持恒定，將會影響到后續(xù)環(huán)節(jié)損失的計(jì)算，需要在整個(gè)工作時(shí)間段內(nèi)進(jìn)行積分計(jì)算?；谝陨夏Ｐ途帉懥藬?shù)值計(jì)算程序，對不同工作情況下系統(tǒng)的損失進(jìn)行了仿真計(jì)算。

選取如下氣動(dòng)汽車動(dòng)力系統(tǒng)相關(guān)參數(shù)：初始壓力為20MPa，總?cè)莘e為300L，發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣壓力為1.5MPa，發(fā)動(dòng) 機(jī)轉(zhuǎn)速為1500r/min，總排量為0.8L，膨脹比為1.7，發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣階段泄漏系數(shù)為0.08，膨脹階段泄漏系數(shù)為0.05，空氣絕熱指數(shù)為1.4，空氣氣體常數(shù)為0.287kJ/(kgK)，計(jì)算得到系統(tǒng)流程圖。

由計(jì)算結(jié)果可以看到，由于氣動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)膨脹比較小，尾氣壓力排放較高，損失了大量的，同時(shí)經(jīng)歷過程為絕熱過程。溫度低于環(huán)境壓力的進(jìn)氣所具有的冷量 也隨之損失，因此尾氣排放時(shí)的損失最多，占到接近總量的一半。其次是高壓減壓閥節(jié)流產(chǎn)生的損失，占到接近總量的1/5，且隨減壓比的提高而增大。泄漏損失在 損失的總量中雖然較小，但隨泄漏系數(shù)的增大將迅速增大。因此，由以上多方面原因造成的 損失，最后可用于做功輸出的不到總量的1/3。

測量系統(tǒng)分析測量系統(tǒng)

量具 ( instruments or gages)

標(biāo)準(zhǔn)（standards）

操作（operations）

夾具（fixtures）

軟件（software）

人員 ( personnel )

被測工件 ( parts )

環(huán)境（environment）

程序、方法 ( procedure, methods )

假設(shè)（assumptions）

測量系統(tǒng)分析理想測量系統(tǒng)

理想的測量系統(tǒng)在每次使用時(shí)，應(yīng)只產(chǎn)生“正確”的測量結(jié)果。每次測量結(jié)果總應(yīng)該與一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)值相符。一個(gè)能產(chǎn)生理想測量結(jié)果的測量系統(tǒng)，應(yīng)具有零方差、零偏倚和所測的任何產(chǎn)品錯(cuò)誤分類為零概率的統(tǒng)計(jì)特性。

理想測量系統(tǒng)的技術(shù)指標(biāo)如下表所示 ：

測量系統(tǒng)分析注意事項(xiàng)

量具和測量設(shè)備是否能夠被正確使用，很大程度上決定了過程變差與產(chǎn)品公差。為了保證結(jié)果的正確性和整個(gè)系統(tǒng)性能的最優(yōu)化，需要對設(shè)備進(jìn)行評估。當(dāng)然，設(shè)備評估不只是在實(shí)驗(yàn)室里，而且也要在生產(chǎn)環(huán)境中進(jìn)行。

書名：微機(jī)電耦合動(dòng)力學(xué)

書號：978-7-118-10053-2

作者：許立忠

出版時(shí)間：2015年5月

譯者：

版次：1版1次

開本：16

裝幀：精裝

出版基金：國防科技圖書出版基金

頁數(shù)：303

字?jǐn)?shù)：350

中圖分類：TM

叢書名：微米納米技術(shù)叢書·MEMS 與微系統(tǒng)系列

定價(jià)：98.00

本書主要介紹MEMS 典型構(gòu)件機(jī)電耦合及機(jī)電流體耦合動(dòng)力學(xué)的相關(guān)理論與應(yīng)用。全書共分12 章,主要內(nèi)容包括:微機(jī)電系統(tǒng)及微機(jī)電系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)問題的發(fā)展與應(yīng)用現(xiàn)狀;靜電驅(qū)動(dòng)微板、微梁機(jī)電耦合動(dòng)力學(xué)理論;靜電驅(qū)動(dòng)微板、微梁機(jī)電耦合非線性動(dòng)力學(xué)理論;考慮壓膜阻尼的微梁機(jī)電流體耦合動(dòng)力學(xué)理論;諧振式微型壓力傳感器敏感性分析;靜電微泵泵膜動(dòng)力學(xué)、流量及結(jié)構(gòu)優(yōu)化分析;靜電驅(qū)動(dòng)微板動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)測試。

本書可供高等院校微電子、機(jī)電一體化等專業(yè)的師生閱讀,也可作為從事微機(jī)電系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)開發(fā)的研究生和科研技術(shù)人員參考。 This book mainly introduces the electromechanical coupled and electrome- chanical fluid coupled dynamics theory and application of MEMS typical micro components.There are 12 chapters in this book: Introduction, Electromechanical coupled dynamics of electrostatically driven micro - plates and micro - beams, E- lectromechanical coupled nonlinear dynamics of electrostatically driven micro - plates and micro - beams, Electromechanical fluid coupled dynamics of micro - beams considering squeeze film damping, Sensitivity about resonant pressure micro sensor, Dynamics of the electrostatic micro - pump membrane, its flow and struc- tural optimization, Dynamics test of electrostatically driven micro - plate. This book can be used as reference book for teachers, students and engineers of microelectronics, mechatronics majors, and other relevant majors.