优秀工程硕士论文范文5篇

” 本文是一篇工程硕士论文，工程硕士专业学位是一种适合我国国情的学位类型和人才培养规格。从发展的势头看，工程硕士教育充满着活力。在当今贯彻科教兴国、可持续发展和人才强国三大战略，全面建设小康社会的时期，学位与研究生教育如何发挥更好的作用，值得我们认真地研究和规划。（以上内容来自百度百科）今天为大家推荐一篇工程硕士论文，供大家参考。” ”  ”

优秀工程硕士论文范文篇一

”  ” ” 第 1 章 绪论” ”  ” ” 1.1 概述” ” 伴随能源危机和环境污染的加剧，节能减排已经深入人心，促使各大汽车厂商纷纷开展汽车新能源、新技术、新材料的研究。对于以汽油或柴油为能源的传统汽车，节能减排对汽车传动系统提出了更高的要求，逐步向多速、高功率密度方向发展。变速机构连接在发动机与车轮之间，其作用是通过结合或释放不同的离合器、制动器、同步器等操纵元件来改变功率传递路线实现变速，保证发动机工作在额定范围的同时满足不同工况对输出转速和转矩的要求。变速机构的速比数越多，发动机越容易控制在经济转速区，有利于降低汽车的油耗。行星机构相对于定轴变速机构，具有结构紧凑、传动平稳、传递功率大、易于实现动力换挡等优点[1]，此外行星机构易于与液力变矩器、泵马达液压元件和电机调速元件等组成复合传动机构用于满足汽车使用要求。因此，本文以行星机构作为研究对象，开展车用多速多自由度行星变速机构的研究。对于二自由度行星机构，需求速比数每增加 1 个，就必须相应的增加 1 个行星排和 1 个操纵元件来实现新增速比，如二自由度行星机构实现 8 速至少需要 7 个行星排和 8 个操纵元件，导致体积重量增加，功率密度降低。因此，车用行星变速机构逐步向多自由度方向发展，而且行星齿轮制造与装配技术、电子控制技术的发展也为多自由度行星机构的工程应用提供了条件。如图 1.1 和图 1.2 所示分别为 ZF 公司的四自由度四排 8 速和 9 速行星机构，ZF 8HP 实现 8 速只用了 5 个操纵元件，ZF 9HP 实现 9速只用了 6 个操纵元件，由此可知多自由度行星机构能够提高机构复用率，减少行星排数和操纵元件数，提高行星变速机构的功率密度。” ” ……..” ”  ” ” 1.2 行星变速机构拓扑综合研究现状” ” 行星变速机构的研究经历了从经验设计方法到理论设计体系的转变，学者们已经建立了系统的设计理论。为了满足多速、高功率密度的要求，行星变速机构实现的行星排数、自由度数和操纵元件数越来越多，计算量越来越大，经验设计已经很难满足设计要求，因此行星变速机构的计算机辅助设计与分析已经成为当前研究的热点。在北京理工大学李慎龙博士研究[2]的基础上，作者对当前行星变速机构的设计方法进行分析和总结，设计方法主要分为线图分析综合法、构件分析综合法、杠杆分析综合法和集成设计方法四类。线图分析综合法是由前苏联的 M.A.克列涅斯、B.M.普罗科菲叶夫等人于 50 年代后期提出的，基于构件相对转速图的设计方法。1963 年，刘太来教授[3]对其进行改进，总结了操纵元件方案需要满足的必要条件、充分条件及其分组方式，提出了一种快而全的实用线图综合方法，并通过大量的设计实例验证了该方法的可行性。但该方法仅适用于二、三自由度传动方案设计与分析，且由于整个设计过程采用图解法来完成，使得其计算精度低，而且需要专业科研人员才能完成。李慎龙博士[4]在此基础上提出了适用于四自由度行星变速机构的设计方法，并以复合排行星机构为对象进行了实例分析。” ” ………” ”  ” ” 第 2 章 二自由度行星变速机构的建模与拓扑综合” ”  ” ” 2.1 行星机构的图论表达” ” 图论主要用于描述二元关系，其核心思想是研究某一类事物和它们之间的相互联系，被广泛用于电路板设计、货物运输路径规划等领域。自 1970 年 Buchsbaum 和Freudenstein[12]首次将图论引入轮系的设计以来，图论逐渐被广泛用于行星变速机构的计算机辅助设计和分析。行星变速机构以行星排为基本单元，每个排包含太阳轮、行星架、齿圈三个基本元件，行星轮为内部连接件，一般不对外传递功率，故行星排简化为三元件单元。在行星变速机构中，由多个行星排元件通过固定联接组合而成的整体定义为构件。根据行星轮类型、数量以及啮合形式分为内外啮合单星排（简单排）、内外啮合双联排、外啮合双星排、内啮合双星排、内外啮合双星排、外啮合双联排、内啮合双联排[1]，如图 2.1 所示；根据行星架转速为零时太阳轮、齿圈转速的方向是否相同，单排行星机构可分为同向和异向机构。在行星排中太阳轮、齿圈、行星架是通过行星轮联系在一起的，根据反转法可推导三者之间的转速关系，即行星排转速方程。” ” ……….” ”  ” ” 2.2 行星排组的图论模型” ” 根据行星传动系统的组成，行星排组模块定义为行星排及各排元件之间的固定联接，构成了行星变速机构的核心结构。但目前基于杠杆模型的拓扑综合研究中行星排元件间的固定联接是通过穷举组合而得，尚无理论揭示行星排之间的固定联接特点。本节根据行星变速机构的自由度分析，推导了当行星机构系统转速自由度固定不变时固定联接边数随行星排排数的变化规律，由此建立了二自由度行星机构的行星排组模块的递推综合方法。该模型特点是在不遗漏构型的同时（行星排组之间的一种联接叫一个构型），有效避免同构构型的生成，减少同构判断的计算量。为了减少模型求解的源代码编写工作量，本文基于 Maple 15.0 数学软件平台开发行星变速机构的方案综合与分析程序。根据提出的行星排组递推模型，建立了行星变速机构行星排组构型生成的综合算法。因单排行星机构只包含太阳轮、行星架、齿圈三个可对外传递功率的基本元件，即包含 3 个转速自由度，又因三元件需满足式(2.1)和(2.2)转速方程，故每个行星排的实际转速自由度数为 2。当两行星排之间的任意两元件固定联接为同一构件时，系统转速自由度数减 1。” ” ……….” ”  ” ” 第 3 章 多自由度行星机构的变结构研究........40” ” 3.1 变结构多自由度行星机构的图论模型 ....... 40” ” 3.2 多自由度行星机构的变结构分析 ......... 47” ” 3.2.1 新增固定联接边的变结构分析 ........ 47” ” 3.2.2 变结构有效固定联接边的综合 ........ 50” ” 3.3 变结构多自由度行星机构的计算机辅助设计 ....... 54” ” 3.4 本章小结 ....... 56” ” 第 4 章 多自由度多速行星机构的性能分析....57” ” 4.1 多自由度行星机构传动性能分析 ......... 57” ” 4.2 离合器序列综合 ....... 68” ” 4.3 结构平面性分析 ....... 70” ” 4.4 多自由度多排行星机构设计实例 ......... 72” ” 4.5 本章小结 ....... 76” ” 第 5 章 结论与展望 ........78” ” 5.1 结论 ......... 78” ” 5.2 展望 ......... 79” ”  ” ” 第 4 章 多自由度多速行星变速机构的性能分析” ”  ” ” 4.1 多自由度行星变速机构传动性能分析” ” 行星变速机构结构比定轴传动机构结构更复杂多变，而且存在多回路情况，使得相应的转速、转矩、功率流、循环功率、传动效率等传动性能分析更困难。当前基于图论的行星机构传动性能分析方法主要有两种：一是基于以 K-H 周转轮系为基本拓扑单元的图论分析方法，核心是将行星传动系统分解为各个基本拓扑单元以及相互之间的联接关系，利用基本回路识别基本拓扑单元建立相应的转速和转矩分析模型；二是基于以行星排为基本拓扑单元的图论分析方法，核心是通过行星排转速方程、元件间的联接关系方程完成传动性能分析。二者的共同点是基于行星变速机构图论模型的邻接矩阵识别基本元素，列出对应的转速和转矩关系式。针对多排行星机构中某档位下只有部分行星排参与工作的情况，需要识别实际参与转矩传递的行星排才能列出可求解的转矩方程组，而通过算法识别实际参与工作的行星排是比较困难的。对此，本节通过引入系统转矩平衡方程建立了统一的转矩分析方法，该方法无需识别各个行星排转矩传递情况即可实现转矩分析；在此基础上开展了行星机构功率流和传动效率分析，并建立了通过传动比表达式判断和计算循环功率的分析方法。” ” ………..” ”  ” ” 结论” ”  ” ” 本文采用由二自由度行星机构扩展到多自由度行星机构的设计思路，针对多排多自由度行星变速机构综合困难的问题，提出了一种基于优选构型的递推综合方法，优选了多排二自由度行星机构的构型；通过定义固定联接边的强弱联接属性，建立了具有联接属性的行星机构图论模型，通过删除边、增加边和赋权值等方法实现了多自由度行星机构的变结构设计；研究了通过传动比表达式进行循环功率判断的方法，提出了一种循环功率的计算式，建立了传动性能、换挡逻辑、结构平面性等性能分析模型，完成了多排、多自由度车用行星变速机构的优选。文中主要结论归纳如下：” ” （1）根据结构离散将行星变速机构分解为行星排组模块和外力构件模块，由此建立了二自由度行星机构的分步综合方法。该方法的贡献是在二自由度行星机构综合过程中采用行星排组拓扑综合、完全图同构模型以及复合杠杆法等手段，保证在不遗漏方案的同时有效地避免了无效方案和同构方案的生成，提高了设计效率。” ” （2）针对多排行星机构穷举综合计算量呈指数增加的难题，根据档位构成分析提出了一种基于（P-1）排优选构型综合 P 排构型的递推综合方法。通过与穷举综合的 3P 优选构型对比分析可知，该递推综合方法在工程上精度是可接受的。由此，根据建立的优选条件，完成了 3P、4P 二自由度行星机构构型的优选。该方法能够有效的减少计算量，解决四排等多排行星机构的综合问题。” ” （3）通过档位功率流分析定义了固定联接边的强弱联接属性，即固定联接边对二自由度行星机构速比的参与度分析，建立了带强弱联接属性的行星机构图论模型，为多自由度行星机构的变结构设计提供了理论支撑。通过删除边、增加边和赋权值等方法实现了多自由度行星机构的变结构设计。” ” …………” ” 参考文献（略）” ”  ”

优秀工程硕士论文范文篇二

”  ” ” 第1章 绪论” ”  ” ” 1.1 本论文课题来源及研究意义” ” 本课题研究依托于国家自然科学基金项目: 基于“萤火虫同步”的无线传感器网络分布式时间同步技术。该项目针对传统无线传感器网络集中式时间同步算法在多跳时存在的同步误差积累大、可扩展性差和抗毁性差等问题，探索一种基于“萤火虫同步”的无线传感器网络分布式时间同步方法，研究其在存在网络耦合延迟的条件下，无线传感器网络模型的建立、同步算法实现等问题，并在已有的多节点无线传感器网络测试平台上进行同步数学模型以及同步算法的交互式校验、修正以及优化，以期为无线传感器测试网络提供统一的时间基准，对无线测试数据时间相关性的建立以及测试场重建提供稳定可靠的时间同步服务。无线传感器网络可以将数据的采集、处理和传输有机的结合起来，能极大地拓展人与自然的交互方式和范围，是 21 世纪最有影响的热门技术之一，同时也是近年来信息技术中被广泛关注的研究热点。无线传感器网络中每个节点都集成有传感器模块、数据处理模块和通信模块，并以自组织的方式构成网络，通过不同节点中内置的形式多样的传感器测量周围环境中的温度、湿度、噪声、光、压力、磁场、加速度等众多数据。无线传感器网络区别于一般的传统无线网络，其自身特点非常突出：无线传感器网络多跳、自组织的网络拓扑结构使其在大范围的测试场如温度场、压力场测试以及大空间分布式测试等方面具有无可比拟的优势[1][2]。随着无线传感器测试网络的发展，一方面，为提高测试的精度，需增加单位空间内的测试节点数量以获取高度冗余的测试数据；另一方面，为扩大分布式测试范围，需要增加测试节点的数量以扩大节点的分布范围。两种需求均导致无线传感器网络的节点密度以及网络规模远高于传统的无线网络。” ” ………..” ”  ” ” 1.2 无线传感器网路时间同步技术研究概况” ” 2002 HotNets 会议上，Elson 以及 R mer[35]首次提出并阐述了无线传感器网路时间同步的研究课题，其在无线传感器网络核心技术数据融合中发挥了至关重要的作用。随后不断有新的时间同步协议被提出。基于节点间的包含时间信息的报文交换，这些时间同步协议力图提高时戳（timestamp）信息的准确性来提高时间同步的精度，力图利用无线广播特性来降低同步功耗，目前，单跳无线传感器网络的时间同步协议已经很成熟，同步误差在 Mica2 平台上已经达到几至十几微秒的量级，同步功耗也较低，能够满足大多数应用场合的需要。然而，当这些时间同步协议被扩展到多跳（multi-hop）网络时，目前普遍采取的方法是首先按照节点之间的通信连接关系建立起一定的网络拓扑结构，在该拓扑结构上，按照时间同步协议的约定，未同步节点和所选定的已同步节点之间通过交换含时间信息的同步报文，从而间接地实现与时间基准节点之间的同步。这种同步机制的特点在于：除时间基准节点的邻居节点外，其余节点并不能直接和时间基准节点同步。鉴于它们与传统的因特网时间同步协议 NTP ( network time protocol) 在该特点上的相似性，故将它们称为无线传感器网络的传统时间同步协议，也即集中式时间同步协议。” ” ………” ”  ” ” 第二章 同步模型的建立” ”  ” ” 2.1 模型总体概述” ” 本课题在理论研究与仿真验证阶段所用的工具是基于Malab平台的Simulink建模工具与 Stateflow 状态机。Simulink 是一种可用于多领域仿真以及基于模型的模块化图形设计环境。它支持系统级设计，仿真，自动代码生成，连续测试以及嵌入式系统验证等。Simulink 为动态系统建模与仿真提供图形化编辑器和用户自定义模块库。集成在 Matlab 环境下，因此可以非常方便地嵌入 Matlab 的各种功能函数，并且可以将结果输入到 Matlab 的工作空间（Work Space）,所以对于结果的后期处理和分析非常方便。其主要特点是：” ” 1）提供图形化编辑器，可有效建立并管理分层模块结构。” ” 2）为连续时间系统和离散时间系统提供预定义模块库，建模方便。” ” 3）提供定步长(fixed-step)和变步长（variable-step）的 ODE 求解器。” ” 4）数据示波器与显示器可以随时方便地观察仿真结果。” ” 5）提供项目与数据管理工具用于管理文件与数据。” ” 6）提供模型分析工具优化模型结构并提高模型仿真速度。” ” 7）可将 M-Function 嵌入到 Simulink 中。” ” 8）可用遗留代码工具（legacy code tool）将 c/c++代码嵌入到模型中。” ” ……..” ”  ” ” 2.2 网络模型的建立” ” 根据无线传感器的实际网络状况，建立的网络模型如图 2.2 所示。其中，为了便于仿真，网络环境模型并没有加入到 Simulink 模型中，接下来介绍一下通讯模型以及节点模型。考虑到实施的便利性以及本课题所搭建的硬件测试平台的实际情况，此处在网络拓扑结构建立时，利用接收信号强度指示值 RSSI (Received Signal StrengthIndication)来建立网络节点间的拓扑结构图。如果给定信号接收强度阈值，根据经验公式，节点间的最大通讯半径就可以算得，在无线网络中，无线信号传输的一个重要特点就是信号强度随着距离的增大而产生衰减，利用接收信号强度指示 RSSI 可以建立无线传输距离到接收信号强度的映射关系，由于本文所采用的基于 ZigbeePro 协议的 JN5148 模块提供的是链路质量指示 LQI(Link Quality Indicator)，而 LQI 值与 RSSI 值是线性关系，所以此处可以直接建立节点间距离 d 与 LQI 值之间的关系。1与 c2是经验参数，随环境的不同而改变。为了真实的反映网络环境，需要通过硬件测试平台对以上两个经验参数进行确定。由于此处基于 LQI 的距离模型只是用于在 Simulink 模型中建立随机的网络拓扑结构，所以对于模型的具体精度并没有很高的要求，这不同于其在距离定位领域的应用。所有实验数据均在相同环境下测得，包括环境干扰等各方面的因素。固定两个节点，距离保持不变，测 10 组数据，取平均值，然后改变距离，重复上述步骤，得到 LQI 值与距离的对应关系数据表，然后利用 Matlab 进行拟合，得到 c1与 c2数值。” ” ………..” ”  ” ” 第三章 基于耦合延迟的同步机制研究........ 43” ” 3.1 基于权重的 RFA 机制....... 43 ” ” 3.2 可变耦合强度机制..... 50” ” 3.2.1 机制引入的目的和意义........ 50” ” 3.2.2 机制描述与仿真验证 .... 52” ” 3.3 应对耦合延迟突变的措施 ....... 54” ” 3.4 综合仿真验证...... 55” ” 3.5 本章小结 ...... 56” ” 第四章 硬件搭建与验证技术研究........ 59” ” 4.1 硬件验证技术研究..... 59” ” 4.2 硬件验证平台...... 61” ” 4.3 硬件平台初步验证..... 71” ” 4.4 本章小结 ...... 75” ”  ” ” 第四章 硬件搭建与验证技术研究” ”  ” ” 4.1 硬件验证技术研究” ” 与模型仿真不同，在无线传感器网络分布式同步机制的硬件验证技术研究中，首先要考虑的是如何提供一个精确的时间基准，来衡量网络同步的状态和精度。如果节点的数量不大，那么可以采用从串口引线然后接采集板卡的方式，如下图4.1 所示。一方面，无线传感器网络节点与网关通过无线的方式交换时间信息，按照设计的时间同步算法实现全网络分布式时间同步；另一方面，无线传感器网络节点的串口通过引线接入数据采集板卡，然后再工控机上利用示波器模块显示实时数据。但是这种方式有很大的局限性，因为无线传感器测试网络的分布范围非常广，节点数量一般情况下比较大，如果采用这种串口-数据采集板卡-工控机的方式实现起来非常繁琐困难，这从上图 4.1 也可以看出，需要布设的线缆非常多，在大测试范围内无法实施。所以为以后能够有效的进行户外大范围无线传感器网络同步算法验证，需要寻求一种新的验证方式。基于此，本课题在每个节点上配置 GPS芯片，利用其精确的授时精度，为分布式同步方法提供统一的精确到 100ns 的时间基准。整体布局如图 4.2 所示，可见采用该方式去掉了烦琐的线缆布设，大大降低了整个硬件验证平台的复杂程度，使得在测试范围广，节点数量多的情况下，有效进行同步精度验证成为可能。” ” ……….” ”  ” ” 结论” ”  ” ” 本论文基于无线传感器测试网路应用环境，针对集中式时间同步算法无法克服扩展性、抗毁性差以及同步误差随跳数增加而累积的缺点，研究基于“萤火虫同步”的分布式时间同步方法。该方法所面临的难题是历来对于萤火虫同步现象的研究大多基于理想的数学模型，即不存在耦合延迟，网络具有全连接的拓扑结构，且涉及的同步函数是连续的函数，并不符合硬件节点的实际情况。尽管今年来由不少关于基于萤火虫同步现象的无线传感器网络时间同步方法研究，但是多是基于纯理论分析，并没有充分的硬件适用性分析，本论文基于此进行了以下研究工作：为了便于对提出的同步方法进行仿真研究，首先要做的就是建立整个网络系统的同步模型，本课题建立的同步模型包括：网络模型，包含网络的拓扑结构以及节点间的连接强弱信息和通讯机制；数学模型，节点内部相位同步机制，对基本的数学模型进行线性化、离散化、去除浮点运算。测试终端，同步过程中所需要观察的各项参数的变化规律都放入该模块。另外，模型的建立考虑到了模块的可替换性以及复用性，便于在不同的机制之间进行切换，进行对比试验。” ” …………” ” 参考文献（略）” ”  ”

优秀工程硕士论文范文篇三

”  ” ” 1.绪论” ”  ” ” 1.1研究背景和意义” ” 能源是一个国家经济及社会发展的首要物质基础。我国人口众多，是能源消耗大国，煤炭、石油、天然气等化石能源是我们主要的能源供应。随着社会的发展使得化石能源越来越少，环境压力越来越大，世界各国必将寻求新的能源来替代化石燃料（素逸，1999)。生物质能是太阳能以化学能的方式储存在生物质中的能量形式。它可以替代煤炭、石油、天然气等化石燃料，并且取之不尽用之不竭，具有可再生、清洁低碳等优势。世界各国对生物质能的研究也正如火如荼的进行着。美国、巴西、欧洲等国和地区，生物质能开发利用十分活跃，新技术不断出现。大量的沼气主要用于发电、汽车燃料、生物质燃料等，已达到了商业化水平。我国海南中瑞生物能源合作示范项目’正在建设日处理有机废弃物500吨，日产车用生物质燃气1.6万Nm3的沼气工程，给公交车和出租车提供燃料。我国生物质能资源丰富，分布广泛。依据农业生物质能产业发展规划（农业部，2007)的统计，当前我国生物质资源能够转换为能源的数量约为5亿吨标准煤，随着以后的发展，可达到10亿吨标准煤。沼气工程作为即能消化废弃物又能回收能量的工程，是生物质能的重要组成部分。沼气作为可再生清洁能源，即可以代替农村稻秆、薪柴等传统能源，也可替代工业煤炭、石油等商品能源。根据能源发展“十二五”规划（国务院，2013)的统计，2010年，农村户用沼气4000万户，年产沼气量约为130亿立方米。畜禽养殖场沼气工程5万多处，年产招气量约为10亿立方米。可见沼气己成为我国工农业能源政策的重要组成部分，它既解决了大量禽畜粪便和稻秆的消纳，又对增加能源供应、减缓我国能源压力有重大意义。” ” ………..” ”  ” ” 1.2选题的目的和研究现状” ” 甘庶叶由纤维素、半纤维素和木质素等构成，若不先进行粉碎及预处理，会存在启动发酵时间长、利用率低、产气较少和进、出料困难等一些问题（焦翔翔等，2011；Chen G el at.2013；徐泽敏等，2013)。为解决这些问题，中国热带农业科学院农业机械研究所，自行研制了甘鹿叶锤击式粉碎机，对甘庶叶进行机械粉碎预处理。课题组同时选购了铡切机、稻秆揉切机。对采用三种粉碎机进行粉碎后的甘鹿叶进行发酵试验，以了解不同粉碎方式的预处理效果。初步试验结果表明采用自行研制的银击式粉碎机和揉切机的发酵效果优于采用铡切机粉碎。分析原因可知，由于铡切机只是把甘庶叶切成小段，并没有破坏甘蔗叶表面的蜡层和叶片结构，物料不易被沼气微生物分解利用。针对三种机器的机械性能研究表明，锤击式粉碎机在平均粉碎时间、平均粉碎率和平均粉碎宽度等指标上优于其他两种粉碎形式。（兰星等，2013)由于自行研制的甘鹿叶粉碎机只是依据经验设计而来，没有过多的理论分析，在使用中还存在诸多问题：在人工喂料的间隙，粉碎的甘鹿叶会从出料口喷出；粉碎过程中在出料口有物料堆积现象，不易于出料；振动和噪声较大。如果还是采用传统的设计、制造、试验、改进相循环的传统设计方法，势必延长研发周期、增加研制成本。因此，为了进一步提高粉碎机的性能，找出改进和提高甘蔗叶粉碎机性能的关键点，有必要通过引进现代虚拟分析方法对其进行深入研究，以达到设计一台结构科学、性能可靠、操作方便、高效节能的甘德叶粉碎机的目的。” ” ……..” ”  ” ” 2.甘鹿叶粉碎机的虚拟设计及建模” ”  ” ” 2. 1虚拟设计简介” ” 虚拟设计是1990年代发展起来的一个新的领域，它由计算机图形学、人工智能、计算机网络、信息处理、机械设计与制造等技术构成，在机械行业有广泛的应用，如虚拟布局、虚拟装配、产品快速生成、虚拟制造等。（杜宝江，2007)目前，虚拟设计对传统设计方法的影响己经渐渐显得越来越明显。因为虚拟设计的最大特色是基本上不用消耗资源和能量，也不制造现实的产品，而是产品的研发与加工过程在计算机上的虚拟实现。与传统的设计与制造相比较，它不仅具有高度集成、快速成型、分布式协作等特点，而且可以在最短时间内完成设计及试验验证，以达到最好设计的结果。不管是在科技界，还是在企业界，虚拟设计技术都引起了极大关注，成为研究的热门。(蔡南武，2005;李粤，2005;刘美珍，2006)在工业机械制造中，利用虚拟制造的虚拟装配技术，可以验证设计的零部件之间有无干涉，以便及早的发现装配中的问题，对模型进行修改。设计者采用装配工艺规划、工作面布局、数值计算等方法，使得虚拟装配技术自动生成装配规划。现在产品制造正向着自动化、数字化的方向发展，产品数字化的重要组成部分就是虚拟装配。(郑太雄，2003;郑秩，2006;夏平均等，2009)Solid Works是一个功能强大的三维CAD分析软件，组件繁多，具有零件建模、装配分析和工程图设计等多种功能。它的特点是功能扩展性好、易学易用和技术创新。由于这些优点，SolidWorks成为领先的、主流的三维CAD产品。Solid Works可以提供很多种设计方案，减少设计过程当中存在的错误和提高产品设计质量。（姜开宇等，2005; solidworks公司，2003) Solid Works虽然功能强大，但对每个工程师和设计者来说，却是易学易用、操作简单方便。使用Solid Works建立的产品设计图，每个零部件及装配体是可百分之一百可编辑的，在零件设计、装配设计和工程图之间都是^？^^全相关的。” ” ………” ”  ” ” 2. 2甘薦叶粉碎机的建模” ” 甘庶叶粉碎机如图2-1所示。为了优化甘庶叶粉碎机动刀轴组的关键部件，对其进行深入分析，首先需要建模。当两个零件之间出现重合，我们称之为干涉。为确保零件设计尺寸设计的合理性，避免装配中出现干扰，用Solid Works中的干涉检查工具，能及时发现零部件之间是否存在干涉，从而避免不必要的损失。干涉检查方法如下（示例）：打幵配图，选择菜单栏的“工具”、“干涉检查”。在所选零件对话框选择要检测的零件（如果要检测整个装配体，则选择装配体）。单击计算，就会在结果栏会罗列出存在的干涉。单击干涉，出现干涉的地方将以醒目的方式出现在图中。单击干涉前的“+”号，能显示出干涉的两个零件，如图2-4所示. Solid Works Motion是一个虚拟原型机仿真工具，借助在工业动态仿真分析软件领域占主导地位达25年之久的ADAMS的强力支持，Solid Works Motion能够帮助设计人员在设计前期判断设计是否能达到预期目标。在甘庶叶粉碎机的运动仿真中，主要强调动刀转子的运动。在SoHdWorks2012版本中，构件之间的装配关系就表明了构件之间的约束关系，不需要像以前的版本或ADAMS要添加约束。在一些高级配合中SolidWorks也具备这样的功能，比如在其“机械配合”里有“齿轮”、“凸轮”这类具有机械特征的配合选项。” ” ……” ”  ” ” 3.甘蔗叶粉碎机动刀刀片的分析及优化......... 11” ” 3.1切割理论 ........11” ” 3. 2动刀刀片受力简化........ 12” ” 3. 3动刀刀片载荷分析 ........15” ” 3. 4动刀刀片有限元分析........ 16” ” 3. 5动刀刀片的优化分析........ 17” ” 4.甘蔗叶粉碎机刀辊的强度和动力学分析........ 23” ” 4. 1刀辊的受力分析 ........23” ” 4. 2甘蔗叶粉碎机刀辊的静力学分析........ 24” ” 4. 3甘蔗叶粉碎机刀辊的模态分析........27” ” 4. 4甘蔗叶粉碎机刀辊的谐响应分析........ 31” ” 5.甘蔗叶粉碎机的流场分析........ 36” ” 5. 1流体力宁概述........ 36” ” 5. 2甘蔗叶粉碎机流体计算区域的建立和网格划分........ 40” ” 5. 3甘蔗叶粉碎机流场计算结果与分析 ........43” ” 5. 4甘蔗叶粉碎机的流场试验研究........ 45” ” 5. 5模拟结果与试验结果比较........ 47” ” 5. 6甘庶叶粉碎机结构参数改进分析........ 49” ”  ” ” 5.甘簾叶粉碎机的流场分析” ”  ” ” 5.1流体力学概述” ” 1738年，水动力学这个名词首次出现在伯努利的专著中，并作为书名；19世纪80年代空气动力学这个名词被人们提出；1935年以后，人们总结了这两方面的知识，建立了统一的学科体系，统称为流体力学。（安德淼，2007)计算流体力学（Computational Fluid Dynamics,CFD)是近代流体力学、数值数学和计算机科学结合的一门学科。CFD以计算机为工具，应用各种离散化的数学方法，对流体力学中的各类问题进行数值实验、计算机模拟和分析研究。目前能够用于工程计算的方法就是模式理论。祸粘性封闭模式在工程瑞流问题中得到广泛应用的模式是祸粘性封闭模式。根据求解的附加微分方程的数目，一般将其分为四类：零方程模式、半方程模式。一方程模式和两方程模式。零方程常用于求解附体流动的压强分布，模式应用简单，能得到合理的结果。对于有分离、再附等复杂流动，零方程模式是不适用的。半方程模式求解长微分方程比一方程、两方程简单、省时的多，故其工作量只是略高于通常平衡状态的零方程带代数模型的工作量。” ” ………..” ”  ” ” 总结” ”  ” ” 本文以甘蔗叶粉碎机为研究对象，以甘蔗叶沼气利用为背景，运用现代计算机模拟分析技术对甘蔗叶厌氧发酵粉碎预处理设备进行了深入研究。把机械靠经验设计的方法提升到理论分析方法的层面，目的是为了找准设备的问题所在，进一步提高工作性能。主要对现有甘蔗叶粉碎机的关键部件结构开展优化虚拟研究和理论计算分析。在建立了虚拟三维模型的基础上，对动刀刀片、刀辊和粉碎机流场进行了分析，从应力、位移和气体流动等方面作了全面的分析研究，提出了改进优化思路。主要研究结果如下：” ” (1)利用Solid Works建立了甘蔗叶粉碎机的零件、部件和装配体的三维模型，并对粉碎机装配体进行了干涉分析。结果表明粉碎机装配体无干涉存在。” ” (2)对动刀刀片受力进行理论分析，建立了动刀片的最大应力计算公式、挠度计算公式和轴向位移计算公式，利用ANSYS workbench结构优化模块对刀片进行了分析，研究了刀片宽度、刃口宽度及刃口长度对动刀片的应力、位移和质量的影响。对动刀尺寸进行了优化，使得动刀刀片的质量减少0.06008kg，应力值降低 7.193 IMPa,位移减小 0.002826mm.” ” (3)进行了刀辊的模态分析，得到了刀辊固有频率和临界转速。在模态分析的基础上，进行了刀辊在不平衡质量引起的离心力作用下的谐响应分析，得到了刀辊应力、位移和加速度的频率响应曲线；并研究了阻尼对刀辊平衡的影响，当阻尼为0.01时，刀辊在320Hz发生第一次共振，一阶谐响应的应力减小了0.1344MPa，位移减小了 0.003517mm，加速度减小了 6.563lm/s2。提出了增大刀辊自身刚度、增大轴承支撑刚度、增大刀辊支撑系统的阻尼来降低刀辊振动的方法。” ” …………” ” 参考文献（略）” ”  ”

优秀工程硕士论文范文篇四

”  ” ” 第1章绪论” ”  ” ” 1.1课题背景” ” 随着现代工业的不断发展，资源、能源以及环境等问题日益突出，如何有效节约资源、充分利用能源、避免环境污染等问题对石油、化学等工业领域提出了更高的要求。而作为可拆卸的静密封连接形式的螺栓法兰连接系统，不仅广泛应用于石油天然气等能源的运输管道中，也被大量应用于化工设备间物料以及有毒有害物质的传递过程，其连接的可靠性与资源、环境等问题息息相关。一方面，可靠地连接可以避免物料的浪费，能够节约资源能源；另一方面，紧密的连接可以避免有毒有害物质的泄漏，从而避免造成人员伤亡和工程事故。因此，螺栓法兰连接系统必须具有以下特点：合理的结构，可靠的连接，方便的维修、低廉的成本⑴，其中，其密封的可靠性是人们最为关注的环节。一般来说，一个螺栓法兰连接系统是由若干螺栓、上下两个法兰和一个密封垫片组成[2]。螺栓是系统中主要的连接受载部件，可将预紧载荷通过上下法兰传递给垫片，从而使垫片产生一定的压缩变形；上下法兰的主要作用是安装固定螺栓，并传递载荷以压紧塾片，方便管道对接形成连接通路，实现介质传递运输。而且，法兰对于连接系统的密封性能也有重要的影响，其型式、表面光洁度、材质等等都是螺检法兰连接系统密封性能的重要影响因素垫片在螺栓法兰连接系统中主要起密封作用，其表面在上下法兰的压紧下会产生弹性或塑性变形，这些变形能够填满法兰面上微小的凸四不平从而实现系统的有效密封[4]。” ” ……….” ” ?” ” 1.2国内外研究现状” ” 目前国内外广泛应用的螺栓法兰连接系统的设计方法主要有两个大的体系，一个是美洲法兰体系，以美标ASME为代表；另一个是欧洲法兰体系，以欧盟￡犯591[13]为代表[14]。其中美标AEME-Vffl-1中推荐的具有环形垫片的螺栓法兰连接的设计计算规则是目前最通用的法兰设计规则。我国的GB150-2011《钢制压力容器》日本的JISB2204-1991《管法兰计算方法》等计算标准都是参照美国的ASME规范[〗6]进行编纂的。上世纪90年代，通过数十年的研究，PVRC即美国压力容器研究委员会又提出了新的螺栓法兰连接设计计算的方法，给出了新的加入了紧密性（Tightness)概念的塾片系数[17]，可称之为ASME新方法。近几十年来关于螺栓法兰连接系统设计方面的研究，多在于提出新的设计方法和新的垫片系数。虽然，也有一些学者致力在垫片系数m、y值测试方法方面的研究，也取得了一些研究成果，但仍未形成统一的标准。1929年学者Waters发表的名为“管法兰的强度”的论文和学者Hallhaylor在1937年发表的名为“螺栓法兰连接中的应力”的论文，这两篇文章为美国压力容器协会(ASME)总结锅炉及压力容器规范中的法兰设计提供了规则。Rossheim和Markl于1943年引入并公布了塾片系数m和最小预紧比压这两个垫片系数的值，但是未见实验证明。文章表明，最小预紧比压y的意义是：预紧时，为形成初始密封条件,塾片所需要的按有效塾片面积计算的最小压紧应力；塾片系数m的意义是：操作条件下最小垫片应力与介质压力的比值。自这两个垫片系数公布以后，诸多学者开始致力于这方面的研究。随着研究的不断深入，提出了紧密度的概念，同时改进了设计规则，认为根据紧密度要求决定装配和操作时的垫片应力或螺栓载荷，按整体性和密封性两个标准进行螺栓法兰设计成为一种必然趋势。1974年，美国材料试验学会(ASTM)颁布了一种考虑了泄漏率的用于确定m和y值的测试方法-ASTMF401《泄漏率对垫片应力和m系数的标准试验方法》，在当时被广泛的应用于确定m和值[22]。1979年，ASTM F586取代了 ASTMF401，但后来也被撤销。” ” …….” ”  ” ” 第2章螺栓法兰连接系统的密封机理” ” 2.1螺栓法兰连接系统的基本形式” ” 典型的螺栓法兰连接系统如图2.1所示，该系统通常由法兰、密封件或塾片以及螺栓三个基本组件构成。其中法兰是实现系统连接的主要部件，塾片是保证密封性能的重要部件，螺栓是实现连接的直接受载部件，在高密封性能要求的连接系统中，三者缺一不可。为了保证螓检法兰连接系统的密封性能，一般需要遵循两项重要的原则。首先需要确保接头的结构完整性，过大的载荷将导致系统中部件的失效，从而无法保证接头的结构完整；其次需要保证接头的密封性，螺栓法兰连接系统的作用在于保证介质的泄漏在可承受的范围内，无法保证密封的连接系统是失败的、不可用的。自螺栓法兰连接系统应用以来，人们对于系统的结构完整性给予了更多的关注，现行的大部分法规和标准(ASME. EN、CODAP、GB)都是以结构完整性为基础建立的。但近30年来，随着核电、超髙真空(UHV)系统以及高温高压等极端环境需求的不断涌现，对保证连接系统的密封性提出了更高的要求，也就是说，人们对于系统的密封性也给予了更广泛的关注。” ” ……….” ”  ” ” 2.2螺栓法兰连接系统的密封过程” ” 在施加在紧固螺栓上的外载荷的作用下，塾片、密封面将会产生一定程度的变形，塾片的变形也会产生变形压紧力，这些变形和变形压紧力就实现了螺栓法兰连接系统的密封。一般来说，螺栓法兰连接系统实现的密封过程可以分为两个重要阶段：第一、预密封阶段：在该阶段，施加在紧固螺栓上的预紧载荷力将压紧塾片，由此产生的垫片压紧应力达到一定数值后促使塾片发生变形而被压实，此时，密封面上的微观沟壑会在压紧力作用的下被填满补平，如此便满足了初始密封条件。研究表明：预紧比压力y由密封材料决定，是材料的固有属性，而且垫片不能够设置过宽，更不能把整个法兰面铺满塾片[26]。第二、工作密封阶段：在工作状态时，在管道内部施加介质内压，该压力等效形成作用于法兰端面的轴向拉力，轴向拉力使螺栓伸长，法兰密封面沿着螺栓的伸长方向而产生轴向移动，从而降低了作用在垫片上的压紧应力，此时垫片发生回弹。如果塾片的材料具有良好的回弹性能，那么便可以保证接头具有可靠的密封性能，否则有可能会出现密封失效的问题。” ” ………….” ”  ” ” 第3章垫片系数测试方法研究........... 11” ” 3.1 ASME新设计方法垫片系数测试方法-PVRC—ROTT ..........11” ” 3. 2 EN1591设计方法中垫片系数测试方法.......... 13” ” 3.3日本工业标准草案提出的新垫片系数的测试方法.......... 14” ” 3.4新的设计方法中垫片系数与传统垫片系数的比较 ..........  15” ” 3. 5 小结 ..........17” ” 第4章垫片泄漏率测量实验的设计.......... 18” ” 4.1垫片密封性能试验方法研究.......... 18” ” 4.2集漏排液法泄漏率测量试验方案及装置设计.......... 19” ” 4. 3 本章小结.......... 24” ” 第5章基于泄漏率的垫片系数m、义值测试方法研究.......... 26” ” 5.1垫片系数m、y值的定义.......... 26” ” 5.2基于泄漏率的垫片系数测试方法方案一.......... 27” ” 5.3基于泄漏率的垫片系数测试方法方案二 ..........36” ” 5.4方案对比分析.......... 49” ” 5. 5基于泄漏率的垫片系数m、y值的选用表.......... 50” ” 5.6本章小结 ..........51” ”  ” ” 第6章基于泄漏率的塾片系数m、y的应用研究” ”  ” ” GB150《压力容器》提供了塾片系数m、y；值在螺栓法兰连接系统中的应用方法，并对其进行了必要的阐述，体现了塾片系数在螺栓法兰连接系统设计中的重要地位。在塾片的生产、销售和选用时，塾片系数m、y；值的给出是十分必要的。对于垫片生产厂家，在产品的生产中需测试塾片的基本参数，其中垫片系数是必不可少的参数，并需要在销售中给使用者以说明，从而确保正确选用塾片。基于以上因素，本章将对塾片系数在螺栓法兰连接系统设计中的应用方法给予较为详细的阐述，并对塾片系数在工程实际中的应用给予一些必要的建议。主要是依据一些设计实例，对塾片系数m、y；值的应用做较为详细的说明，同时比较基于泄漏率的塾片系数m、值与传统塾片系数m、y；值之间的差异，从而验证基于泄漏率的垫片系数m、值的可行性，进而说明基于泄漏率的塾片系数m、JF值测试方法的可行性、正确性。” ” ……” ”  ” ” 结论” ”  ” ” 本文通过分析研究各种垫片系数的测试方法，结合实验总结提出了基于泄漏率的垫片系数m、y值的测试方法，并分析验证了其可行性。提出了基于泄漏等级和工作介质的压力为参考选择垫片系数的应用方法，贴合工程实际，具有较大的适用前景，同时对完善螺栓法兰连接系统的设计方法具有重要意义。通过实验及分析计算等，本文主要得到了以下几条结论：” ” (1)通过分析研宂不同的螺栓法兰连接用垫片泄漏率的测量实验，结合现有实验条件，制定了排液法测量出泄漏气体体积从而测量泄漏率的方法。该方法是对常温下垫片泄漏率测量方法的一个补充，同时，在一定程度上简化了泄漏率的测量过程，避免了对标准容器体积测量的依赖；” ” (2)根据本文提出的积漏排液法的实验原理，利用现有实验条件，设计搭建了泄漏率测量量装置，该实验装置结构较为简单，精度方面基本满足实验需求，同时保证了实验的顺利完成；” ” (3)实验数据显示，垫片系数m、y；的值与泄漏率总体具有幂函数关系，可以用以泄漏率为自变量、垫片系数m、分别为变量的幂函数方程表达，通过实验数据分析给出了垫片系数和泄漏率间的函数表达式，能够计算不同泄漏等级下的垫片系数。” ” (4)提出的以泄漏等级和介质工作压力为依据选择垫片系数的思想，能够更加准确的完成螺栓法兰连接系统设计，同时有利于方便螺栓法兰连接系统在工程实际中的应用。” ” (5)通过利用实验和分析得到的泄漏率与垫片系数间的函数关系及其曲线，得到了一定密封等级下的垫片系数m、y值选用表，对于垫片系数的选用给予了很大的方便。” ” (6)比较了传统垫片系数和基于泄漏率的垫片系数在螺栓法兰连接设计中的应用，说明了基于泄漏率的垫片系数在保证密封性能和节省劳动力方面具有很大的优势。” ” …………” ” 参考文献（略）” ”  ”

优秀工程硕士论文范文篇五

”  ” ” 第一章 绪论” ”  ” ” 1.1 引言” ” 在过去的近 60 年中，人类探索和利用宇宙空间的活动突飞猛进，取得了举世瞩目的成就。自前苏联 1957 年发射第一颗人造地球卫星以来，经历了由小到大、由轻到重、有简单到复杂以及有简单到复杂等历程。现在已有数百个航天器在地球轨道运行，另外，探测月球和其他行星的飞行器也取得了巨大的成功。航天器主要由电子仪器、光学组件、机械设备和材料组成，其中电子元器件占较大比重。随着航天器整体规模和功能的不断扩展，其上运行的电子器件及设备的功率也不断增大，正逐步向着高性能、紧凑化等方向快速发展，这些都对星载电子设备的冷却和热控技术措施提出了更高的要求。高性能的星载电子元器件意味着更大功率的消耗，而紧凑性要求又使得众多的电子元件被集成在越来越小的区域内，从而导致热流密度的急剧增加。此外，航天器及其上电子设备要轨道空间长期可靠地运行，需要适应太空各种极端环境条件，如真空、微重力、低温、黑背景以及太阳辐射与地球等行星的热辐射。尤其是其周期性的经历光照区与阴影区，会导致航天器表面温度的剧烈变化，从而可能会使材料、部件出现断裂变形乃至失效，严重的甚至使卫星无法正常工作。早期如七、八十年代，日本的“大隅号”实验卫星、加拿大的通讯卫星以及中国的试验卫星都由于部分热控系统出现故障使得某些元器件温度过高，而导致相应部件无法正常工作。日本的广播卫星、美国的“陆地卫星一”和“天空实验室”更是因为电池阵表面热控涂层损坏而造成表面辐射特性的改变，致使太阳能电池帆板不能正常工作，使得航天器供电量不足，给整个航天任务造成了重大的损失。综上所述，针对星载电子设备的热控系统在卫星各系统中占有重要地位，而针对星载电子设备的热分析设计的准确性直接影响到整个卫星的工作状态、寿命及可靠性。” ” ………” ”  ” ” 1.2 研究背景及意义” ” 航天器热控制技术是控制卫星内部及外部环境热交换过程，使其热平衡温度处于要求范围内的技术，它是航天技术的重要组成部分。由用于卫星热控制的各种材料、部件和设备组成的卫星热控系统，是保障卫星上仪器设备正常工作的重要系统，此系统性能的优劣、可靠性的高低直接影响到其它系统的工作状态和卫星的工作寿命[1]。热分析是热控设计的基础，针对航天器的热分析在航天器整个热控系统设计中占有着重要的地位[2]。一方面，航天器的热平衡试验花费很高，在设计过程中热控系统是否能够满足设计要求，是以热分析的计算结果作为依据进行判断，最后才对航天器热平衡试验进行校核;另一方面，航天器设计又是一个复杂的系统工程，热控系统作为其中一个重要分系统，在与其他系统相互协调过程中，需不断修改热控系统中的设计，而每次修改后的设计是否满足整体要求，也是需要以热分析计算作为主要检验手段[3]。整个星体上纵横交错的构架和星罗棋布的仪器设备给卫星的温度计算带来许多困难。为解决这个问题，在卫星的热分析中发展了热网络分析方法。该方法采取了离散化的数学处理，运用有限差分技术进行数值求解，具有计算迅速、灵活，计算结果也比较准确、可靠的特点。此外，当星载电子设备在轨运行时，其内部的温度变化是由轨道外热流和内热源的变化引起的。由于外热流和内热源瞬变的特性，在星载电子设备的热分析以及热实验的过程中，出于对环境、边界条件以及本身加工装配工艺及材料属性等存在某些不确定的考虑，要求选择热的极端工况进行分析和检验，以覆盖其在轨运行的所有工况。合理选择工况从而得到星载电子设备准确的极端温度，为卫星高低温工况提供理论设计依据，这对于星载电子设备的热设计分析以及验证的迭代过程是至关重要的。” ” ……….” ”  ” ” 第二章 热分析方法基本理论” ”  ” ” 2.1 传热学基本理论” ” 航天器及其所携带的电子设备的热分析主要包括轨道计算、轨道空间外热流计算和整体温度计算三个方面，航天器热分析的目的是依据航天器内外热状况变化及热控措施来确定航天器各部分部件的温度变化规律，从而检验热设计是否已将各部分部件的温度控制在所要求的温度范围之内。航天器热分析一般贯穿于设计研制的整个过程甚至航天器的发射和在轨运行过程：（1）航天器热分析计算要为热设计提供基本依据，如在轨吸收的外热流的大小、航天器各部分受太阳光线照射的角度和照射持续时间等；（2）热设计过程中需通过热分析计算来确定各种热控措施的温度控制效果，从而进行热优化设计；（3）为航天器热环境的模拟试验提供轨道环境变化的依据，例如，热平衡试验中所需要模拟的空间周期平均外热流和瞬态外热流；（4）预示航天器在轨寿命内的各部件温度变化。物体各部分不发生相对位移，仅依靠原子、分子及自由电子等微观粒子的热运动从而产生热量传递的过程称为热传导(导热)。例如，物体内部的热量从温度较高处传递到温度较低的部分；温度较高物体将热量传递给与其接触的温度较低的另一物体，这些都是热传导现象[40][41]。” ” …………” ”  ” ” 2.2 星载电子设备热分析方法及特点” ” 目前常用的热分析方法主要是包壳辐射换热、热网络分析方法、有限差分法和有限元方法，包壳辐射换热方法主要是用于航天器内部的辐射热交换，热网络分析和有限差分方法主要用于卫星整体的系统和部件的热分析，而有限元方法则主要适用于求解需进行力学变形场分析的大型部件的温度场，尤其是像星载大型抛物面天线这类对热变形分析有较高要求的部件。而半立方体法则主要用于复杂外形辐射换热问题的角系数求解。在针对空间航天器热分析计算中，广泛使用基于有限差分技术的热分析软件来计算其温度场。有限差分技术的基本思想是把连续的定解区域离散成由有限个节点组成的网格来代替。把连续定解区域中的连续变量的函数用在网格中定义的离散变量函数来近似拟合；把原来方程和定解条件中的微商用差商来代替。于是，原来的微分方程就近似的转化为代数方程组，即为有限差分方程组。通过解此方程组就可以计算得到原问题在离散点上的近似解。最后利用插值方法便可以从离散解中得到定解问题在在整个计算区域中的近似解。” ” ………..” ”  ” ” 第三章 轨道空间外热流理论分析与计算........19” ” 3.1 轨道空间热平衡分析...........19” ” 3.2 轨道空间外热流分析与计算........20” ” 3.3 太阳同步轨道蚀区因子分析与计算....26” ” 3.4 太阳同步轨道太阳光线相对于轨道面入射角.........28” ” 3.5 本章小结......30” ” 第四章 星载电子设备轨道空间热极值工况预测....31” ” 4.1 太阳同步轨道星载电子设备轨道空间极值工况预测..........31” ” 4.1.1 对地三轴稳定星载电子设备轨道空间极值工况预测.........31” ” 4.1.2 星载电子设备极端温度工况分析 .......36” ” 4.2 地球静止同步轨道星载电子设备轨道空间极值工况预测...........43” ” 4.3 本章小结.......44” ” 第五章 星载电子设备热网络温度场计算与分析....47” ” 5.1 星载无源电子设备模型热网络温度场计算与分析......47” ” 5.1.1 星载无源电子设备包络模型实例热网络温度计算与分析.........47” ” 5.1.2 星载无源电子设备组合包络模型热网络温度计算与分析.........54” ” 5.2 星载相控阵天线模型网络温度场计算与分析......57” ” 5.3 本章小结.......66” ”  ” ” 第五章 星载电子设备热网络温度场计算与分析” ”  ” ” 准确计算航天器及其上电子设备的在轨飞行期间的温度是一个复杂的问题解决这个问题的关键有两点：” ” （1）如何把实际的物理模型用数学模型正确的表达出来；” ” （2）所建立的数学模型如何在计算机上能够正确求解。” ” 热网络分析方法的要点在于如何正确的选择节点和进行完整的换热分析。一方面所划分选择的节点要能够比较客观的反映该物理模型的热结构本质；另一方面，又必须使模型在经过简化后能够尽量节省计算时间。否则，节点太少不能正确反映航天器以及电子设备部件的实际温度水平；节点过多又会使已经建立的数学模型太过复杂从而带来不必要的计算麻烦。所以，在热分析之前必须对原物理模型有深刻的了解。一般来说，节点的数量和位置应根据划分物理模型的精细程度、计算精度以及计算时间的合理性等因素来选择。选取节点时应满足以下条件：” ” （1）节点所代表的单元应该是等温的；” ” （2）两节点间通过的热流密度应该是均匀的；” ” （3）当需要计算温度梯度时，节点必须位于边界上；” ” （4）当考虑热物理性随温度变化时，节点所代表的单元不应该有很大的温度梯度。” ” ………” ”  ” ” 总结” ”  ” ” 本文主要针对在轨的航天器以及星载电子设备进行在轨的极端温度工况分析以及利用热网络方法对其温度场进行分析研究。完成的具体工作如下：” ” 1、针对在轨空间环境进行了分析。首先分析航天器及星载电子设备在深空轨道的热平衡理论，确定了太阳同步轨道太阳光线相对于轨道面之间的几何关系，然后针对简单几何形体算例分析计算得到各个面接收的太阳辐射热流，并分析蚀区因子对星载电子设备轨道平均外热流的影响，为之后的极值工况预测与复杂模型温度计算提供理论基础。” ” 2、针对星载电子设备在轨极端工况进行了研究。首先针对在轨运行复杂工况的航天器及星载电子设备建立简化模型，根据太阳同步轨道蚀区因子的变化规律，以其外表面吸收的太阳辐射热流大小为极高温工况与极低温工况的判断依据，并通过专业仿真软件验证，准确预测出对于六面体卫星通用的太阳同步轨道极端工况。最后，将上述方法应用于地球同步轨道航天器及星载电子设备，验证了此方法的适用性。” ” 3、针对星载电子设备进行了热网络分析方法的研究。首先针对星载无源天线通过计算网络系数等建立热网络模型，将太阳辐射外热流施加到结点上，然后通过编写牛顿算法使用 matlab 计算出各个结点的温度，最后与 UG 仿真分析的结果进行对比，得出其适应性与有效性。其次，针对结构较复杂的星载相控阵天线进行物理模型的简化处理。然后对相控阵天线的具体结构划分一定数量的节点，分析它们之间的热传递关系，计算出热网络系数，得到描述星载相控阵天线温度变化的方程组，利用此数学模型计算得到稳态温度。并与通过软件分析得到的温度场进行对比，验证其在轨温度是否满足热设计要求。最后对比软件仿真与热网络计算的温度结果，分析其误差产生的来源并提出修正方法。” ” …………” ” 参考文献（略）” ”