抗冲击磁流变缓冲器原理及分析
2002年第23卷第1期华 北 工 学 院 学 报V ol.23 N o.1 2002 (总第81期)JOURNAL OF NORTH CHINA INSTITUTE OF TECHNOLOGY(Sum N o.81)
文章编号:1006-5431(2002)01-0004-04
抗冲击磁流变缓冲器原理及分析
高跃飞
(华北工学院机械电子工程系,山西太原030051)
摘 要: 目的 根据磁流变液体的粘度可在外加磁场的作用下变化的特性,探讨阻尼特性可控的抗冲击缓
冲器的原理及工程可应用性.方法 通过设计磁流变液体缓冲器结构、控制方法和理论分析,论述了磁流变
缓冲器的有关理论和技术.结果 磁流变缓冲器可获得良好的缓冲特性.结论 利用磁流变液体的表观粘
度随外加磁场可变的特性,可用主动控制的方法来控制缓冲器的抗冲击性能.
关键词: 磁流变液体;缓冲器;冲击
中图分类号: T H113.1 文献标识码:A
在许多机械工程结构和系统中存在着冲击载荷,它们往往引起结构的振动、疲劳和破坏,一般多采用缓冲装置进行缓冲以减小这种冲击载荷的作用.传统的缓冲装置是根据典型的工况,以一定的结构技术设计缓冲器,预先制定了缓冲器的工作特性.由于实际工况的多变性和设计计算的误差,缓冲器的性能很难达到理想的工作性能.磁流变液体(Mag netorheo logical Fluids)在外加磁场的作用下能产生明显的磁流变效应,即液体的性质由液态向类固态转化.磁流变液体的粘度可调,具有连续、可逆、响应快、易于控制的特点,可与计算机控制结合,实现主动控制,在工程上具有良好的应用前景.磁流变液体是1948年由Rabino w发现的,与Winslow发现电流变液体处于同一时期.但是,除发现时所引起的轰动外,很长一段时间有关磁流变液体的研究较少.只是在最近,磁流变液体又引起了人们的重视.目前,磁流变液体已成功地应用于制动器、减振器和缓冲器等[1].磁流变液体的特性非常适用于主动控制,因而受到了各行各业的重视,将磁流变液体应用于机械系统的缓冲装置中,如汽车悬挂系统中的减振器、机械系统的缓冲器等.利用磁流变液体的流动阻尼可变和可控的特点,通过控制系统用主动控制的方法来控制缓冲装置中液体流动的阻尼,以适应外界载荷的变化,可获得良好的缓冲特性.作者根据磁流变液体的特点,介绍阻尼规律可控的缓冲器原理及有关的理论与技术.
1 原理与结构
常规缓冲器主要由空隙节流来产生阻尼,通过节流孔面积的变化调节阻尼.磁流变缓冲器利用磁流变液体粘度的变化迅速且可控的特性来实现其阻尼可控规律.这种缓冲器由缓冲装置、磁流变液体和控制系统组成.
1.1 结构原理
磁流变液体缓冲器的原理和结构形式如图1所示.该结构在外部设置一个带有芯杆(此芯杆上有线圈绕组)的旁路流液孔,液体流过时产生阻尼,并通过磁流变效应来调节阻尼力.工作时,活塞杆在缓冲器筒中往复运动,磁流变液体从旁路流液孔流过,相应地在流液孔处产生流动阻尼力.由控制单元调节施加在旁路流液孔中芯杆线圈上的电流,线圈在旁路流液孔的间隙内产生径向磁场.当活塞运动,挤压液体迫使其流动时,流过旁路流液孔的磁流变液体就会受到磁场的作用,由牛顿体变为粘塑体,使流体的流动阻力增加.由于粘塑体的屈服应力是磁场强度的函数,因此通过调整线圈中的电流强度来调整磁
收稿日期:2001-03-01
基金项目:山西省自然科学基金资助项目
作者简介:高跃飞(1960-),男,教授.从事专业:火炮.
场强度,就可以调整流体的流动阻力,即可调整缓冲器阻尼力.
Fig .2Schematic of the control sys tem
图2控制系统组成控制计算机
A/D
多路开关
调节电源
传感器放大电路D/
A 图1 磁流变缓冲器结构原理
Fig .1 Schem atic of the m agn etorheological fluids damper 1.2 控制系统
控制系统由传感器、控制单元和调节电源组成,控制系统的组成如图2所示.
当缓冲器工作时,计算机接受传感器的信号,通过判断、比较,然后发出指令控制电源的输出,改变缓冲器辅助流液孔处的磁场,进而控制阻尼力的变化规律.
2 阻尼力分析
2.1 液体流动阻尼力
对液体流动作如下假设: 液体不可压缩,忽略液体流经流液孔的收缩现象; 流动是一维定常流; 以地球为惯性参考系;!工作腔始终充满液体.
在上述假设的基础上,可用不可压缩定常流质量守恒方程(连续方程)和机械能守恒方程计算液体流动的阻力.对于图1中的结构,当活塞向外以速度v 运动时,液体的流动满足连续方程
A 0v =a f w 2
(1)
A 0= (D 2T -d 2T )/4 a f = (D 2f -d 2f )/4式中 A 0为活塞工作面积;D T 为缓冲器筒内径;d T 为活塞杆外径;a f 为流液孔的面积;D f 为流液孔管的内径;d f 为流液孔芯杆的外径;w 2为流液孔处液体的流速.
根据定常流的机械能守恒方程,有
z 1g +p 1/ +w 21/2=z 2g +p 2/ +w 22/2+H r 2
(2)由于工作时液流中心高度z 1与z 2相差较小,可认为相等,因而有
p 1/ +w 21/2=p 2/ +w 22/2+H r 2(3)
式中 p 1,w 1分别为缓冲器内工作腔压力和液体流速,由缓冲器工作的情形,有p 2=0,w 1=0;p 2为缓冲器内非工作腔压力;w 2为流液孔处液体的流速;H r 2为流液孔处液体流动的比能损失; 为液体的密度.
将比能损失写成比动能形式H r 2= 2w 22/2,且令k 2=1+ .式中, 2为液体的损失系数,与液体的粘
度、流体管道的几何尺寸、管壁的粗糙程度、流动状态等有关.于是,式(3)可写为
p 1= k 2w 22/2
(4)将式(1)代入,得
p 1=(p k 2/2)(A 0/a f )2v 2(5)因而有液压阻力
F FR =A 0p 1=( k 2/2)(A 30v 2/a 2f )(6)
2.2 磁流变效应产生的阻尼力
磁流变效应可用磁流变液体的剪切应力!表示.在磁场作用下的剪切应力!可以模拟为宾汉(Bing -ham )模型[1]!=?# +!y (H )(7)5(总第81期)抗冲击磁流变缓冲器原理及分析(高跃飞)
式中 ?为流体的动力粘度;#
为切应变率;!y 是宾汉或屈服应力.若缓冲器辅助流液孔的长度为L ,管的内径为D ,管与芯杆间的间隙为h .设?p 为辅助流液孔两端单位面积上的压力差,Q 为流体流过辅助流液孔的体积流速,则对于本构关系如式(7)的宾汉姆体,当其流过辅助流液孔时,其压力差?p 可近似简化为
[2]?p =12?LQ Dh 3+3L h
!y (8)设F R (t )为缓冲器的阻尼力,A 0为活塞的有效面积,v (t )为液体的流速,则由式(8)可得缓冲器的阻尼力F R (t )=12?L A 0 Dh 3A 0v (t )+3L !y h A 0(9)
由式(8)所得到的?p 较真实的?p 偏大.这种偏差,对于最大屈服应力为几千帕,调整范围不很宽的电流变液缓冲器影响并不明显,而对于最大屈服应力达几十千帕而且需要较大的调整范围的磁流变液缓冲器,这种影响是不容忽视的,需要进行修正.修正后的缓冲器阻尼力计算模型可以简化为[2]
F R (t )=12?LA 0 Dh 3A 0v (t )+K 0L !y h A 0(10)
式中 K 0为修正系数.
式(10)中,前一项是类似普通流体流动而产生的粘性阻尼力
F ?=12?LQ Dh 3A 0(11)
另一项是由流体变态而产生的阻尼力
F MR =K 0L !y h A 0(12)F M R 是随所加磁场而改变的力,是磁流变缓冲器的可调部分.对于一定的磁场来说,可以看作是不变的库仑摩擦力.因而
F R (t )=F ?+F MR
(13)
对于冲击载荷,粘性阻尼力F ?应用式(6)代替.3 性能计算
设有一质量为m 的系统作用有冲击载荷F I ,在缓冲器的作用下,其运动过程为
m (d v /d t )=F I -F R -F
(14)式中 m 为系统的质量;F I 为冲击载荷;F R 为缓冲器阻尼力;F 为摩擦力.
而缓冲器阻尼力为F R =F ?+F MR
(15)
可由式(6),(12)计算
.(a)压力-时间曲线
(b)压力-位移曲线
图3 缓冲器阻尼特性
Fig .3 Characteris tic curve of th e dam per 利用前述公式,考虑磁流变液体对不同磁场的响应,对方程(14)求解,可得缓冲器的阻尼力.冲击载荷的形式取图3中p I (为了方便,用压力p I 来表示).结构参数为:D T =58mm ,d T =30mm ,A 0=6华 北 工 学 院 学 报2002年第1期
1935.2m m 2,a f =167.3mm 2,L =320mm ,h =1.5m m;其他参数为k 2=2.0～7.0, =1.0kg /dm 3;
磁流变液体的抗剪切屈服应力!y 取(20～60)kPa .不加控制时,计算的缓冲器阻尼力变化如图3中p R .
通过控制电源给磁流变液体施加磁场,在缓冲器阻尼力峰值之后,控制电流逐渐增加,按线性规律递增改变磁流变液体的抗剪切屈服应力,计算的缓冲器阻尼力变化如图4中p R
.
(a )压力-时间曲线
(b )压力-位移曲线
图4 控制后的缓冲器阻尼特性Fig .4 Ch aracteristic cu rve of the damper w hen control sys tem is acting
由计算的曲线可以看出,通过对磁流变液体的控制,能够显著地改变缓冲器的阻尼特性,阻尼力在时间和位移历程上均变化较平稳,对于冲击载荷能够提供更好的缓冲.
4 结 论
利用磁流变液体的表观粘度随外加磁场可变的特性,可用主动控制的方法来实现缓冲器的抗冲击性能; 采用设置旁路结构的缓冲器装置,结构简单,易于实现; 理论分析表明:磁流变缓冲器可以改善冲击载荷下缓冲器的缓冲特性.
磁流变液体在工程中应用的研究在国内外已开展起来,但用于抗冲击的研究还不多见,对于磁流变液体、磁流变缓冲器、控制系统及其有关工程应用的理论和技术还有待于进一步的研究.
参考文献:
[1] Jo lly R ,Bender W ,Carlson J .P ro per ties and applicatio ns of commer cial mag netor heolog ical fluids [J ].Jo urnal o f In-
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[3] G or odkin S ,L ukianov ich A .M ag neto r heo lo gical thr ottle valve in passiv e damping systems [J ].Jo urnal o f Intellig ent
M aterial Sy stems and Str uct ur es,1998,6:637～641.
[4] 欧进萍,关新春.磁流变耗能器性能的试验研究[J].地震工程与工程振动,1999,19(4):76～81.
Analysis of the Shock Damper Using Magnetorheological Fluids
GAO Yue -fei
(Dept.o f M echatr onic Engineer ing ,N or th China Institute o f T echno log y,T aiy uan 030051,China )
Abstract :Aim Based o n the properties o f magneto rheolo gical (M R )fluids w hich are mate-
rials having flow pro perties that can be mo dified w ith magnetic field,the principle and the
feasibility o f shock damper using the M R fluids are discussed.Methods T he config ur ations
of the M R fluids sho ck damper ,contro l system ,and r elated theories ar e pr esented .Results
Computation sho w s that the performance of the MR fluids shock dam per ,the resistances to
sho ck,has effectively im prov ed.C onclusion T o apply the MR fluids to shock damper ,the
perform ance of the shock dam per can be actively controlled.Key words :m ag netorheolog ical fluids ;buffer s ;shocks 7(总第81期)
抗冲击磁流变缓冲器原理及分析(高跃飞)
磁流变阻尼器电源控制的实现研究
沈娜等：磁流变阻尼器电源控制的实现研究 磁流变阻尼器电源控制的实现研究。 沈娜，王炅，王晓锋 （南京理工大学机械工程学院２０４教研室，江苏南京２ｌ００９４） 摘要：主要研究磁流变阻尼器驱动电流源的设计 和实现。通过ＰＳｐｉｃｅ仿真分析了电流响应速度和控 制精度的影响因素。介绍了自行研制的基于单片机 Ｃ８０５ｌ的数字型ＰＷＭ电流源和ＴＬ４９４的电压型 ＰＷＭ电流源。并根据实际设计过程中得到的经验对 磁流变阻尼器驱动电流源的设计提出了一些建议。 关键词：磁流变阻尼器；驱动电流源；脉宽调制 中图分类号：ＴＢ８６文献标识码：Ａ文章编号：１００卜９７３１（２００６）０５—０７４５一０３ １引言 磁流变阻尼器（ＭＲＦＤ）的阻尼力调节主要依靠改变其内部励磁线圈电流的方式实现，一般通过控制器将外部控制端发出的控制信号转变为一定的输出电压（由线圈电阻大小决定）、电流（由线圈线径决定），输入励磁线圈。在工程控制过程中，磁流变阻尼器驱动电流的实时、精确性调节对阻尼器性能的影响很大。 根据［１３对励磁线圈的等效电路图分析可知电流源响应速度快于电压源。因此ＭＲＦＤ控制器的设计一般采用电流源控制方式。ＭＲＦＤ控制电流源的性能指标很多：磁流变阻尼器的控制电流与阻尼力的线性关系，要求控制电流连续可调并具有较高的线性度和较小的相对误差；振动控制的实时性要求控制器响应速度要快，另外还需满足实际的产品化要求，如功耗小、效率高、体积轻便等。 ２磁流变阻尼器电流响应速度的影响因素分析 跟传统方法的串联线形稳压管电源相比，脉宽调制开关电源的内阻很小，其功率器件（开关管）的阻值一般在ｏ．１Ｑ。以一般磁流变阻尼器的最大工作电流３Ａ计算，功耗＜１Ｗ，因此工作效率大大提高。这里我们以脉宽调制开关电源为研究对象，通过ＰＳｐｉｃｅ仿真分析驱动电源性能对磁流变阻尼器电流响应速度的影响。实验电路（图１）中开关晶体管Ｍ１为ＩＲＦＵ９０２０，三极管Ｑ１为Ｑ２Ｎ３９０４，工作电源１８Ｖ。磁流变阻尼器励磁线圈参数以Ｒ口１００５—３为参考值，等效电阻取为４．７Ｑ，电感为４．３ｍＨ。输入ＰＷＭ波为０～３．３Ｖ，标准脉宽３０肛ｓ，标准周期６０弘ｓ，上升沿１０ｎｓ，下降沿１０ｎｓ，仿真时间１０ｍｓ。 图１磁流变阻尼器脉宽调制开关电源仿真分析电路Ｆｉｇ１Ｔｈｅｅｍｕｌａｔｅｄｃｉｒｃｕｉｔｏｆ ＰＷＭｃｕｒｒｅｎｔｓｏｕｒｃｅｏｆＭＲＦＤ 首先考察在阻尼器励磁线圈不同参数下的线圈电流响应情况。图２是线圈等效电阻分别取２～８Ｑ，线圈电流随时间的变化情况。可以看到，阻值为２Ｑ时电流的稳定时间约为９ｍｓ，而８Ｑ时电流的稳定时间约为３ｍｓ。随着线圈等效电阻阻值的增大，电流响应时间逐渐减小。图３为线圈等效电感分别取２～６ｍＨ，线圈电流随时间的变化情况，当电感为２ｍＨ时电流的稳定时间约为２ｍｓ，而６ｍＨ时电流的稳定时间约为６ｍｓ。随着线圈等效电感的增大，电流响应时间逐渐增大。一般地，励磁线圈的电感和电阻都随着线圈匝数的增加而增加，而它们对线圈电流的响应时间的影响却相互抵消。 图２不同阻值的线圈电流随时间的变化关系 Ｆｉｇ２Ｃｕｒｒｅｎｔ—ｔｉｍｅｃｕｒｖｅｓｉｎｄｉｆｆｅｒｅｎｔｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ 其次考察ＰＷＭ波的工作频率对线圈电流响应的影响情况。图４是输入ＰＷＭ波占空比在５０％的情况下，工作周期从２０～１００肛ｓ变化时线圈电流随时间的变化情况。可以看到，ＰＷＭ波的工作频率对线圈电流的响应速度的影响并不明显。 最后考察温度对线圈电流响应的影响情况。图５是温度从１０～１５０℃，每隔２０℃变化情况下，线圈电流随时间的变化情况。从图中可以看到所有曲线几乎重合，温度对线圈电流响应速度的影响可以忽略。但是 ＊收到初稿日期：２００５—１２－１５收到修改稿日期：２００６－０２一０７通讯作者：沈娜作者简介：沈娜（１９７９一），女，江苏常州人，在读博士．主要从事冲击振动控制的研究。 万方数据 万方数据
汽车磁流变阻尼器的结构设计
汽车磁流变阻尼器的结构设计 Structure design of Automobile Magneto-rheological Damper 摘要 磁流变阻尼器是一种以新型的智能材料磁流变体作为阻尼器的工作液，并在阻尼器的活塞轴上缠绕电磁线圈，线圈产生的磁场作用于磁流变液，通过控制电磁线圈电流的大小来改变磁流变体的粘度，达到阻尼力可调要求的装置。磁流变阻尼器作为优秀的半主动控制器件, 具有结构简单、体积小、能耗低、响应速度快、阻尼力连续可调、易于与计算机控制相结合等优点。目前，磁流变阻尼器已被广泛运用于各种场合的振动控制，汽车磁流变阻尼器也已被广泛研究和应用。 本文在研究了磁流变液材料的组成、磁流变液效应及其主要特征、磁流变液的主要性能的基础上，根据阻尼力的要求和机械设计基本理论，确立了磁流变阻尼器的基本结构参数尺寸及主要部件材料的选用，并以此为基础进行了磁路设计，得出了活塞的磁路结构。在机械设计基本理论的指导下，计算得出磁流变阻尼器的结构参尺寸数，并应用AutoCAD及UG制图软件，画出汽车磁流变阻尼器的装配图，建立磁流变阻尼器的三维立体模型，分析影响磁流变阻尼器工作性能的主要因素。 【关键词】磁流变阻尼器；磁流变液；磁路设计；AutoCAD；UG
Abstract Magneto-rheological damper is a damper that using a variant of magnetic flow material as the working fluid damper, and the piston axis in damper on magnetic coil winding, coils in the field of MRF, through controlling the size of the magnetic coil currents to change the viscosity of the magnetic fluid variant, damping adjustable requirements. MR damper as excellent semi-active control device, it has simple structure, small volume, low energy consumption, fast response and damping force of continuous adjustable, easy and combining computer control etc. At present, MR damper has been widely used in various occasions. The main research of the paper are that introduces MR fluid material composition, MR fluid effect and the main characteristics of MRF. According to the requirements of the damping force and the basic theory of mechanical design, to establish the basic structure size of the MR damper and main material selection of parts. To calculation the size of the structure, draw AutoCAD drawings of MR damper automobile assembly. Using UG software, establish 3d modeling of MR damper. Analysis on the main factors of MR effect. 【Key words 】MR damper；Magneto-rheological(MR)fluids；magnetic circuit design；AutoCAD；UG
减震缓冲技术
减震缓冲技术发展综述 姓名：尚兴超 学号：511011503 指导老师：梁医 一．概述 机械振动、冲击问题广泛存在于工程机械[1]、汽车机械、建筑机械、船舶机械、航空航天、武器领域[2]等，减振器和缓冲器主要是用于减小或削弱振动或冲击对设备与人员影响的一个部件。它起到衰减和吸收振动的作用。使得某些设备及人员免受不良振动的影响,起到保护设备及人员正常工作与安全的作用，因此它广泛应用于各种机床、汽车、摩托车、火车、轮船、飞机及坦克等装备上。 振动问题的基本方程为： ()e sin n t d x A t ζωωφ-=+ 从方程中可以看出，系统振动幅值的衰减与阻尼系数大小ζ有关[3]，也就是说，震动产生的能量将会被阻尼所吸收。减震器和缓冲器就是基于此原理而设计的。 二．发展历史 世界上第一个有记载、比较简单的减震器是1897年由两个姓吉明的人发明的。他们把橡胶块与叶片弹簧的端部相连，当悬架被完全压缩时，橡胶减震块就碰到连接在汽车大梁上的一个螺栓， 产生止动。1898年，第一个实用的减震器 由一个法国人特鲁芬特研制成功并被安装到摩托赛车上。他将前叉悬置于弹簧上，同时与一个摩擦阻尼件相连，以防止摩托车的振颤。1899年，美国汽车爱好者爱德华特·哈德福特将前者应用于汽车上。后来，又经历了加布里埃尔减震器、平衡弹簧式减震器和1909年发明的空气弹簧减震器。空气弹簧减震器类似于充气轮胎的工作原理，它的主要缺点是常常产生漏气。 1908年法国人霍迪立设计了第一个实用的液压减震器。其原理是液流通过小孔时产生的阻尼现象。20世纪60年代，通用公司麦迪逊工程师研制了把螺旋弹簧、液压减震器和上悬架臂杆组成的麦迪逊减震器，其体积比较小，得到了广泛的应用[4]。 三．研究现状 液压缓冲器是目前应用最为广泛的减震缓冲装置，其结构简单，运行平稳。
深入理理解磁流变阻尼器的工作原理
深入理解磁流变阻尼器的3种工作模式 磁流变液（MRF）是一种新型的智能材料。之所以称之为智能材料，主要体现在其特性上，也是其中一些优越于电流变材料的一些属性。鉴于目前大多数的关于磁流变材料的应用都是与电流变材料（ER）相比较，在这里，我们只是简单的将MR与ER做对比。 一般应用MR做材料的应用主要是考虑到MR以下几个重要特征： 1、磁流变效应：这个也是MR应用的理论基础。具体来说就是磁流 变液的流动特性会随着所加磁场而变化。在未加磁场的时候，磁 流变液表现为液体状态，而一旦加入磁场，磁流变液中随机分布 的极化粒子沿磁场方向成链状或柱状结构，表现为固体状态，并 且一个变化的过程非常短暂（毫秒级）。而且由液体状态转变为 固体状态的过程是可逆的。一旦磁场消除，磁流变液又会回到液 体状态。 2、对杂质污染不敏感。磁流变液中可能会有的杂质（比如水）对磁 流变效应的影响不大。应用这个特点就能够对磁流变液进行广泛 的应用了。 3、磁流变液的相对工作温度范围相对比较大。一般来说，可能 在-40-150摄氏度之间。这个温度范围已经能满足很多应用的需 求。 4、使磁流变液工作的电压相对比较小。大概只要12-24V的电压。 在以上特征基础知识之上，下面说下基于磁流变液技术的阻尼器的常用3种工作模式，首先给出这三种模式的原理图，从左到右分别为流动模式（flow mode）、剪切模式（shear mode）和挤压模式（squeeze mode），这三种模式都是应用流体力学中的平板模型原理。
1、流动模式：所谓流动模式是指两极板固定不动，两极板之间充满 磁流变液，在垂直加载于两极板之间的磁场作用下，磁流变液的流变特性发生改变，从而使推动磁流变液流动的活塞所受的阻力发生变化，从而达到利用外加磁场控制阻尼力的目的。 2、剪切模式：所谓剪切模式则是指在工作过程中，两极板不固定而 是在不断的运动，这两个运动的极板之间充满磁流变液，在外加垂直磁场的作用下，磁流变液的流动特性发生变化，从而使推动极板运动的活塞所受的阻力发生变化，达到外加磁场控制阻尼力的目的。 3、挤压模式：挤压模式是在两极板之间充满磁流变液，磁流变液受 到两极板之间的挤压力而向四周流动，外加磁场作用与两极板之间的磁流变液而使磁流变液的流动特性发生变化，两极板的运动方向与所加磁场方向平行。 4、混合模式：混合模式是结合了模式与剪切两种模式。在汽车阻尼 器里面应用较多。 一般来说，应用于汽车上面的磁流变阻尼器不单独采用以上三种模式，而是采用流动模式和剪切模式相结合的方式，也就是通常所说的混合模式，这主要是考虑到汽车悬架阻尼器的行程比较大，而且在结构尺寸和结构强度上要求比较严格。但是也有分别使用基于以上三种模式的阻尼器。而挤压模式由于其行程比较小，主要应用于较小的仪器，如光学等方面。 具体基于以上几种模式的阻尼器的设计可以查阅相关文献。其中混合
电压关断型缓冲器(RCD Snubber)的基本类型及其工作原理
本文较深入地讨论了两种常用模式的RCD Snubber电路：抑制电压上升率模式与电压钳位模式，详细分析了其各自的工作原理，给出了相应的计算公式，最后通过实验提出了电路的优化设计方法。 RCD Snubber电路的基本类型及其工作原理 RCD Snubber是一种能耗式电压关断型缓冲器，分为抑制电压上升率模式和电压钳位模式两种类型，习惯上前者称为RCD Snubber电路，而后者则称为RCD Clamp电路。 为了分析方便，以下的分析或举例均针对反激电路拓扑，开关器件为功率MOSFET。 图1 常用的RCD Snubber电路 抑制电压上升率模式 对于功率MOSFET来讲，其电流下降的速度较GTR或IGBT快得多，其关断损耗的数值要比GTR或IGBT小，但是这个损耗对整个小功率的电源系统也是不容忽视的。因此提出了抑制电压上升率的RCD Snubber。 如图1所示，在开关管关断瞬间，反激变压器的漏感电流需要按原初始方向继续流动，该电流将分成两路：一路在逐渐关断的开关管继续流动;另一路通过Snubber电路的二极管Ds向电容Cs充电。由于Cs上的电压不能突变，因而降低了开关管关断电压上升的速率，并把开关管的关断功率损耗转移到了Snubber电路。如果Cs足够大，开关管电压的上升及其电流的下降所形成的交叉区域将会进一步降低，可以进一步降低开关管的关断损耗。但是Cs的取值也不能过大，因为在每一个关断期间的起始点(也就是开通期间的结束点)，Cs必须放尽电荷以对电压上升率进行有效的抑制;而在关断期间的结束点，Cs虽然能降低开关管电压的上升时间，但其端电压最终会达到()(为忽略漏感时的电压尖峰，为次级对初级的反射电压)。 关管导通的瞬间，Cs将通过电阻Rs与M所形成的回路来放电。Snubber的放电电流将流过开关管，会产生电流突波，并且如果某个时刻占空比变窄，电容将不能放尽电荷而不能达到降低关断损耗的目的。 可见，Snubber电路仅在开关过渡瞬间工作，降低了开关管的损耗，提高了电路的可靠性，电压上升率的减慢也降低了高频电磁干扰。 电压钳位模式 RCD Clamp不同于Snubber模式，其目的是限制开关管关断瞬间其两端的最大尖峰电压，而开关管本身的损耗基本不变。在工作原理上电压钳位模式RC的放电时间常数比抑制电压上升率模式更长。 以图2为例分析电路的工作过程，并且使用工作于反激式变换器的变压器模型。反激式变压器主要由理想变压器、激磁电感与漏感组成。
RC缓冲电路snubber设计原理教学内容
R C缓冲电路s n u b b e r 设计原理
RC缓冲电路snubber设计原理 RC 缓冲 snubber 设计 Snubber 用在开关之间，图 4 显示了 RC snubber 的结构图，用 RC 电路可以降低管子的峰值电压及关断损耗和降低电流振铃现象。我们可以轻松选择一个snubber Rs ， Cs 网络，但是我们需要优化设计以达到更好的缓冲效果 快速 snubber 设计，为了达到 Cs 〉 Cp ，一个比较好的选择是 Cs 选择两倍大小的 Cp ，也就是两倍大小的开关管寄生电容及估算出来的 LAYOUT 布板电容，对于 Rs ，我们选择的标准是 Rs=Eo/Io ，这表示通过电流流向 Rs 的所产生的电压不能比输出电压还大。消耗在 Rs 上的电压大小我们可以通过储存在Cs 上的能量来估计。下式表示了储存在电容上的能量。 当电容 Cs 充放电的过程中，能量在电阻 Rs 上消耗，而这个过程中在一个给定的开关频率下平均的功率损耗如下所得：
因为振铃的发生，实际的功耗比上式要稍微大一些。 如下将用实例来演示一遍以上的简化设计步骤，现在用 IRF740 ，额定工作电流时 Io=5A ， Eo=160V ， IRF740 的 Coss=170pF ，布板寄生电容大概 40pF ，两倍 Cp 值大概 420pF 左右，我们选择一个 500V 的 mike snubber 电容，标准的容值有 390 和 470pF ，我们选择比价接近的 390pF ， Rs=Eo/Io=32W ，开关频率 fs 设为 100kHz 的话， Pdiss 大概为 1W 左右，选择一个寄生电感非常小的 2 W 的碳膜电阻作为 Rs 。
液压缓冲器原理
油压缓冲器讲义 一．油压缓冲器工作原理 二．油压缓冲器的应用场合及作用 应用于数控机床、自动化设备、铁路车辆、起重机、气缸、传送带、包装设备、医疗设备、机器人、铸造设备、注塑机、中空机等。 作用：消除震动和碰撞破坏等冲击，减少噪音，加速机械动作频率，延长机械寿命。 三．目前生产油压缓冲器的企业 美国ACE中国工厂、德国ITT中国工厂、台湾希捷克中国工厂、台湾亚德克、 日本KYB中国工厂以及分布在广东、浙江、江苏、山东的很多工厂。 四．目前选用的密封品牌 美系、日系、韩系、台系企业基本采用以阪上及NOK密封为基础的技术，德 系主要用B+S、Parker，但从走访企业情况来看，绝大部分企业在用阪上密封或仿阪上密封，这些企业无论是用国产密封还是用进口密封，基本都知道阪上密封在油研缓冲器行业的应用。 另外在日本，100%的缓冲器企业都选用阪上密封，如SMC/KYB/CKD/小金井KOGANEI。 五.目前各企业选用密封材料及对比分析 NBR材料：以阪上及国产品牌为主PU材料：以NOK、Parker为主 阪上推荐用NBR材料原因如下： 1.PU材料的低温性能不好； 2.刚装配或做实验时，会感觉PU密封比NBR密封的密封效果好，但长期使用后，PU材料会产生很大的
变形，导致漏油； 3.由于油压缓冲器体积小，PU材料密封的装配性不如NBR 。 六．目前使用不同品牌密封的寿命对比（以使用占多数的NBR材料为例）使用国产或台湾产NBR密封，缓冲器寿命10万次—80万次 使用阪上NMY系列密封，缓冲器寿命300万次—500万次 使用阪上NYH单道杆封，缓冲器寿命500万次—800万次 使用阪上RDH防尘+NYH杆封，缓冲器寿命1000万次以上
磁流变阻尼器瞬态响应性能的研究
任建亭等：磁流变阻尼器瞬态响应性能的研究 磁流变阻尼器瞬态响应性能的研究。 任建亭，邓长华，姜节胜 （西北工业大学振动工程研究所，陕西西安７１００７２） 摘要：基于平行板流体理论，研究了磁流变液在环型极板间的流体力学特性，建立了磁流变阻尼器响应时间与阻尼器结构参数、电路参数的关系。着重研究阻尼器结构参数、电路参数对磁流变阻尼器瞬态响应能力的影响，并预测了磁流变阻尼器流相转变的响应时间以及电路过渡时间。本文的结论对磁流变阻尼器结构设计以及性能评估具有重要的理论指导意义。 关键词：磁流变阻尼器；磁流变液；瞬态响应 中图分类号：ＴＢｌ２３文献标识码：Ａ文章编号：１００１—９７３１（２００６）０５—０７２９一０４ １引言 把磁流变液应用于实际工程结构中是近年来工程技术领域一个比较引人注目的研究方向。利用磁流变液的力学性能，尤其是粘度和剪切屈服应力迅速、可逆变化这一特性，可得到一种易于控制、连续可调的阻尼介质，为结构振动抑制研究提供了一种新的思路。 近年来，磁流变阻尼器的应用研究受到广泛重视，电、磁流变阻尼器的工作原理及力学模型的研究也取得了丰硕的成果［１￣１０｜。但由于阻尼器在工作时表现出复杂的非线性动态特性，迄今为止这种流体可控阻尼器在动态建模理论和系统设计等方面还未得到很好的解决，对于系统瞬态响应性能的研究更是少见。基于此，本文研究了结构和电路参数对磁流变阻尼器瞬态响应性能的影响，并得到了系统响应时间与结构和电路参数的关系。该工作为磁流变阻尼器的结构设计和性能评估提供了理论基础。 ２磁流变阻尼器稳态流特性 采用平行板间隙流动理论对系统进行建模，如图１［７３所示，由流体力学知识可得平行板间隙流动方程为： ∥，ｔ一≯．：：＝一户，。（１）式中』Ｄ为流体密度，“为流体流速，ｐ为流体压力，刁为流体粘度，￡为时间变量，下脚标“，”表示对该变量的偏导。 无外加磁场时，磁流变液为Ｎｅｗｔｏｎ流体，流体的剪切应力ｒ为： ｒ。∥，ｚ（２） 存在磁场时可认为磁流变液为Ｂｉｎｇｈａｍ流体，流体的剪切应力ｒ为： ｒ一勖＋∥，。（３）式中ｒ。＝ａＢ，，Ｂ为磁感应强度，口、ｙ为磁流变液材料常数。 图１平行板间隙流速度和应力图 Ｆｉｇ１ＶｅｌｏｃｉｔｙａｎｄｓｔｒｅｓｓｐｒｏｆｎｅｓｏｆＭＲｆｌｕｉｄｓｔｈｒｏｕｇｈａｐａｒａｌｌｅｌｄｕｃｔ 当流体为Ｎｅｗｔｏｎ流体时，稳态流速可表示为： “Ｎ（ｚ）＝罨睾（ｚ２一＾ｇ）（４） 厶１７ 当流体为Ｂｉｎｇｈａｍ流体时，稳态流速为： “Ｂ１（ｚ）＝宅≥（ｚ２—２＾１ｚ），ｏ≤ｚ≤＾１（５） 厶７ “Ｂ２（ｚ）＝宅卫＾；，＾１≤２≤＾２（６） 厶７７ “Ｂ３（ｚ）＝磐［（∥一＾２＋２＾２（＾一２）］， 厶可 Ｉｌｌｚ≤ｚ≤＾（７）式中＾为阻尼器极板间距，（０，＾，）和（＾。，＾）区间为屈服区域，（＾。，＾。）区间为预屈服区域。 ３磁流变阻尼器瞬态响应性能 磁流变阻尼器响应时间的快慢决定了磁流变阻尼器的动态品质。在设计阻尼器以及进行阻尼器性能评估时，响应时间是一个重要的因素，它包括磁流变阻尼器的流变响应时间和电路响应时间。因此如何选择结构参数和电路参数以使流变时间和电路响应时间最小，是阻尼器优化设计中需要着重考虑的问题。 ３．１磁流变阻尼器流变响应时间 ３．１．１Ｎｅｗｔｏｎ流一Ｂｉｎｇｈａｍ流的瞬态特性 施加磁场后，磁流变液从Ｎｅｗｔｏｎ流相转化到 －基金项目：国家自然科学基金资助项目（１０２０２０２０．５０４７５１４７） 收到初稿日期：２００５—１２一１５收到修改稿日期：２００６一０２一０７通讯作者：任建亭 作者简介：任建亭（１９６８一），男，山西芮城人，副教授．博士。现任陕西省振动工程学会秘书，主要从事振动控制与智能结构研究。 万方数据 万方数据
缓冲器
缓冲器 1、定义： 缓冲寄存器又称缓冲器，它分输入缓冲器和输出缓冲器两种。前者的作用是将外设送来的数据暂时存放，以便处理器将它取走；后者的作用是用来暂时存放处理器送往外设的数据。由于缓冲器接在数据总线上，故必须具有三态输出功能。 2、专用语 接口集成电路专用语 最基本线路构成的门电路存在着抗干扰性能差和不对称等缺点。为了克服这些缺点，可以在输出或输入端附加反相器作为缓冲级；也可以输出或输入端同时都加反相器作为缓冲级。这样组成的门电路称为带缓冲器的门电路。 带缓冲输出的门电路输出端都是1个反相器，输出驱动能力仅由该输出级的管子特性决定，与各输入端所处逻辑状态无关。而不带缓冲器的门电路其输出驱动能力与输入状态有关。另一方面。带缓冲器的门电路的转移特性至少是由3级转移特性相乘的结果，因此转换区域窄，形状接近理想矩形，并且不随输入使用端数的情况而变化、加缓冲器的门电路，抗干扰性能提高10%电源电压。此外，带缓冲器的门电路还有输出波形对称、交流电压增益大、带宽窄、输入电容比较小等优点。不过，由于附加了缓冲级，也带来了一些缺点。例如传输延迟时间加大，因此，带缓冲器的门电路适宜用在高速电路系统中。 3、基本原理 在CPU的设计中，一般输出线的直流负载能力可以驱动一个TTL负载，而在连接中，CPU的一根地址线或数据线，可能连接多个存储器芯片，但存储器芯片都为MOS电路，主要是电容负载，直流负载远小于TTL负载。故小型系统中，CPU可与存储器直接相连，在大型系统中就需要加缓冲器。 任何程序或数据要为CPU所使用，必须先放到主存储器（内存）中，即CPU只与主
存交换数据，所以主存的速度在很大程度上决定了系统的运行速度。程序在运行期间，在一个较短的时间间隔内，由程序产生的地址往往集中在存储器的一个很小范围的地址空间内。指令地址本来就是连续分布的，再加上循环程序段和子程序段要多次重复执行，因此对这些地址中的内容的访问就自然的具有时间集中分布的倾向。数据分布的集中倾向不如程序这么明显，但对数组的存储和访问以及工作单元的选择可以使存储器地址相对地集中。这种对局部范围的存储器地址频繁访问，而对此范围外的地址访问甚少的现象被称为程序访问的局部化（Locality of Reference）性质。由此性质可知，在这个局部范围内被访问的信息集合随时间的变化是很缓慢的，如果把在一段时间内一定地址范围被频繁访问的信息集合成批地从主存中读到一个能高速存取的小容量存储器中存放起来，供程序在这段时间内随时采用而减少或不再去访问速度较慢的主存，就可以加快程序的运行速度。这个介于CPU和主存之间的高速小容量存储器就称之为高速缓冲存储器，简称Cache。不难看出，程序访问的局部化性质是Cache得以实现的原理基础。同理，构造磁盘高速缓冲存储器（简称磁盘Cache），也将提高系统的整体运行速度CPU一般设有一级缓存（L1Cache）和二级缓存（L2Cache）。一级缓存是由CPU制造商直接做在CPU内部的，其速度极快，但容量较小，一般只有十几K。PⅡ以前的PC一般都是将二级缓存做在主板上，并且可以人为升级，其容量从256KB 到1MB不等，而PⅡCPU则采用了全新的封装方式，把CPU内核与二级缓存一起封装在一只金属盒内，并且不可以升级。二级缓存一般比一级缓存大一个数量级以上，另外，在CPU中，已经出现了带有三级缓存的情况。 4、作用及特点 作用 汽车缓冲器是通过利用液压弹簧减震功能，当汽车瞬间相撞时，缓冲器就起到了缓冲作用从而减轻两车相撞后的破坏程度，提高车与人的安全性。一般来说，对于新车，减震缓冲器起到的是使驾驶更加舒适的作用；而当减震弹簧用久之后，往往因缺乏弹性而出现疲软现象，反应不灵敏，很容易引发事故。 特点 1、采用高档轿车的缓冲原理，明显提高车辆减震性能。 2、降低由减震器受损和老化而产生的噪音。 3、可减轻长途驾驶后的疲劳感。 4、有效解决减震器弹簧疲软问题，恢复减震器性能。
磁流变阻尼器研究背景目的意义及现状
磁流变阻尼器研究背景目的意义及现状 1研究背景 (1) 1.1磁流变阻尼器 (1) 1.2自供能技术 (2) 2研究目的及研究意义 (2) 3相关技术国内外研究现状 (3) 1研究背景 1.1磁流变阻尼器 磁流变阻尼器是近十年出现的一种新型的半主动能量吸收器。这种阻尼器因为其简单的结构，连续、可顺逆调节的阻尼力，以及大的可调范围、很快的响应速度等优良特性受到广泛关注。目前，磁流变阻尼器已在车辆悬挂系统、斜拉桥拉索振动控制、海洋平台结构的减振及高层建筑的隔振等方面得到了初步的应用，并且展现出了良好的应用前景。 磁流变阻尼器通常的组成部分通常有活塞杆，活塞头，由浮动活塞或隔膜来分离的液压和气动水缸。在液压缸里，活塞杆连接到活塞头，活塞头上有磁路,例如由同心的线圈组成的管状磁通量回路。当活塞杆带动整个结构运动时，液体流过活塞头上的一个环形间隙。在这个过程中，只要在间隙中为活塞头上的线圈提供一个磁场就可以增加环形间隙中磁流变液的屈服应力。屈服应力的增强改变了间隙中磁流变液的流速剖面并提升压力缩短了活塞头的位移。这样，磁流变阻尼器能产生可控场依赖型屈服力，另外加上一个速度依赖型粘性阻尼力。当线圈内的电流增大，节流孔内磁场就会增强，磁流变液流过节流孔的阻力随之增大，使得阻尼器输出的阻尼力增大，反之，电流减小，阻尼力也减小。因此通过对输入电流的调节，即可控制阻尼器阻尼力的大小。目前市场上供应的磁流变阻尼器主要为电流调节式，如美国LORD公司的RD-1005型MR阻尼器。 磁流变阻尼器根据工作过程中磁流变液的受力状态和流动特点的不同，主要分为阀式、剪切式、剪切阀式和挤压流动式，其中阀式阻尼器的特点是通过迫使磁流变液通过一对固定极板间隙产生阻尼；剪切式阻尼器在工作过程中，上下
缓冲器工作原理是什么
缓冲器工作原理是什么? 缓冲寄存器又称缓冲器，它分输入缓冲器和输出缓冲器两种。前者的作用是将外设送来的数据暂时存放，以便处理器将它取走；后者的作用是用来暂时存放处理器送往外设的数据。有了数控缓冲器，就可以使高速工作的CPU与慢速工作的外设起协调和缓冲作用，实现数据传送的同步。由于缓冲器接 在数据总线上，故必须具有三态输出功能。 由于结构原理与气缸颇象，故归于气缸原理一类。 工作原理是在密闭的压力缸内充入惰性气体或者油气混合物，使腔体内的压力高于大气压的几倍或者几十倍，利用活塞杆的横截面积小于活塞的横截面积从而产生的压力差来实现活塞杆的运动。因为原理上的根本不同，气弹簧比普通弹簧有着很明显的长处：速度相对缓慢、动态力变化不大（一般在1：1.2以内）、轻易控制；缺点是相对体积没有螺 旋弹簧小，本钱高、寿命相对短。 根据其特点及应用领域的不同，气弹簧又被称为支撑杆、调角器、气压棒、阻尼器等。根据气弹簧的结构和功能来分类，气弹簧有自由式气弹簧、自锁式气弹簧、牵引式气弹簧、随意停气弹簧、转椅气弹簧、气压棒、阻尼器等几种。 目前，该产品在汽车、航空、医疗器械、家具、机械制造等领域都有着广泛地应用。 气弹簧的用途 利用密闭容器中空气的可压缩性制成的弹簧。它的变形与载荷荷关系特性线为曲线,可根据需要进行设计计。空气弹簧能在任何载荷作用下保持自振频率不变，能同时承受径向和轴向载荷，也能传递一定的扭矩，通过调整内部压力可获得不同的承载能力。空气弹簧的结构形式良多，有囊式和膜式等，常用于车辆的悬架和机械设备的防振系统。 基本原理 在CPU的设计中，一般输出线的直流负载能力可以驱动一个TTL负载，而在连接中，CPU的一根地址线或数据线，可能连接多个存储器芯片，但现在的存储器芯片都为MOS电路，主要是电容负载，直流负载远小于TTL负载。故小型系统中，CPU可与存储器直接相连，在大型系统中就需要加缓冲器。
缓冲区溢出攻击详细讲解
缓冲区溢出攻击详细讲解 缓冲区溢出（Buffer Overflow）是计算机安全领域内既经典而又古老的话题。随着计算机系统安全性的加强，传统的缓冲区溢出攻击方式可能变得不再奏效，相应的介绍缓冲区溢出原理的资料也变得“大众化”起来。其中看雪的《0day安全：软件漏洞分析技术》一书将缓冲区溢出攻击的原理阐述得简洁明了。本文参考该书对缓冲区溢出原理的讲解，并结合实际的代码实例进行验证。不过即便如此，完成一个简单的溢出代码也需要解决很多书中无法涉及的问题，尤其是面对较新的具有安全特性的编译器——比如MS的Visual Studio2010。接下来，我们结合具体代码，按照对缓冲区溢出原理的循序渐进地理解方式去挖掘缓冲区溢出背后的底层机制。 一、代码 <=> 数据 顾名思义，缓冲区溢出的含义是为缓冲区提供了多于其存储容量的数据，就像往杯子里倒入了过量的水一样。通常情况下，缓冲区溢出的数据只会破坏程序数据，造成意外终止。但是如果有人精心构造溢出数据的内容，那么就有可能获得系统的控制权！如果说用户（也可能是黑客）提供了水——缓冲区溢出攻击的数据，那么系统提供了溢出的容器——缓冲区。 缓冲区在系统中的表现形式是多样的，高级语言定义的变量、数组、结构体等在运行时可以说都是保存在缓冲区内的，因此所谓缓冲区可以更抽象地理解为一段可读写的内存区域，缓冲区攻击的最终目的就是希望系统能执行这块可读写内存中已经被蓄意设定好的恶意代码。按照冯·诺依曼存储程序原理，程序代码是作为二进制数据存储在内存的，同样程序的数据也在内存中，因此直接从内存的二进制形式上是无法区分哪些是数据哪些是代码的，这也为缓冲区溢出攻击提供了可能。
油压缓冲器定义
油压缓冲器在国内自动化机械中应用十分广泛，但是真正知道油压缓冲器具体作用的却是十分少见。油压缓冲器能有效的吸收高速运动产生的震动及噪音，将动能转换为热能并释放于大气中，故可在每一次的动作中将物体平稳有效的停止，过去许多厂商为节省成本，只使用PU胶、弹簧等来作缓冲，但往往造成效果不彰，噪音依旧，效率无法提升；选择使用油压缓冲器将可有效的解决因缓冲不良的弊端，在自动化机械作为中可减少震动及噪音，将移动中物体所产生之动能转换为热能并释放于大气中，在动作中将物体平衡有效的停止；使机械提高效率增加产能，使机器的寿命延长降低维修成本，使机器的运作稳定维持产品品质，使机器的操作更安全避免意外，使工作环境改善提高人员效率增加企业的竞争优势。使用油压缓冲器将可有效的解决因缓冲不良的弊端，使机械提高效率增加。 知道了油压缓冲器的作用那么怎么选择油压缓冲器呢？要选择一支适用的油压缓冲器，首先需将移动物体所产生的动能计算出，然后再依物体实际移动速度计算出其有效重量值。在做物理能量的计算中，将有三种型态的能量须知道：为物理能量是物体本身的重量和速度所产生E1 = 0.5 x W x V2 为工作能量是由推进力和油压缓冲器行程所产生E2 = F x S，E1+E2即为物理能量加上工作能量的总合能量E3 = E1 + E2。为热能，热能是由油压缓冲器受外力所产生并同时释放掉，其总热能是以每小时次数x 每次总能量E4 = E3 x C。油压缓冲器有效重量值：we=(2×E3)×V2工作时所感受到之重量，当将有效重量值计算出来之后，即可在各页的数据表容许范围内找到一支合适的油压缓冲器。 油压缓冲器又称为液压缓冲器、吸震器，是利用液体、油液的阻尼缓冲作用，将运动中物体的动能转化为热能并释放在大气中。 可以有效减少自动化机械中的震动与噪音，使物体能够平衡有效地停止运动，提高机械效率，增加产能，延长机械寿命降低维修成本很。稳定机械动作，维护机械产品的品质，避免在机械操作中产生异味。放松工作环境，提高人员的工作效率，提升企业竞争优势。 其次了解油压缓冲器的结构原理：油压缓缓冲器之主要结构为本体、轴心、轴承、内管、活塞、液压轴、弹簧等组成，当轴心受外力冲击将带动活塞挤压内管之液压油，液压油受压后将由内管之排油孔一一排出，同时由内管排出之液压油也由内管之回油孔回流到内管;当外力消失时，弹簧将活塞弹回始点等待下次的动作。依此原理，油压缓冲器将能把移动中的物体平衡有效的停止。 再来看看油压缓冲器的分类： 1.AC 不可调整型 2.AD 手动可调型 3.ACD双向吸收型 最后讲解油压缓冲器的功能： 1、消除非机械运动之震动和碰撞破坏等冲击。 2、大幅减少噪音，提供安静之工作环境。 3、加速机械作动频率，增加产能 4、高效率生产高品质产品。 5、延长机械寿命，减少售后服务。
气缸缓冲器作用
神威气动https://www.360docs.net/doc/2d6572075.html, 文档标题：机械耦合无杆气缸 一、机械耦合无杆气缸的介绍： 引导活塞在缸内进行直线往复运动的圆筒形金属机件。空气在发动机气缸中通过膨胀将热能转化为机械能；气体在压缩机气缸中接受活塞压缩而提高压力。涡轮机、旋转活塞式发动机等的壳体通常也称“气缸”。气缸的应用领域：印刷（张力控制）、半导体（点焊机、芯片研磨）、自动化控制、机器人等等。 二、气缸种类： ①单作用气缸：仅一端有活塞杆，从活塞一侧供气聚能产生气压，气压推动活塞产生推力伸出，靠弹簧或自重返回。 ②双作用气缸：从活塞两侧交替供气，在一个或两个方向输出力。 ③膜片式气缸：用膜片代替活塞，只在一个方向输出力，用弹簧复位。它的密封性能好，但行程短。 ④冲击气缸：这是一种新型元件。它把压缩气体的压力能转换为活塞高速（10～20米/秒） 运动的动能，借以做功。 ⑤无杆气缸：没有活塞杆的气缸的总称。有磁性气缸，缆索气缸两大类。 做往复摆动的气缸称摆动气缸，由叶片将内腔分隔为二，向两腔交替供气，输出轴做摆动运动，摆动角小于280°。此外，还有回转气缸、气液阻尼缸和步进气缸等。 三、气缸结构： 气缸是由缸筒、端盖、活塞、活塞杆和密封件等组成，其内部结构如图所示： 2：端盖 端盖上设有进排气通口，有的还在端盖内设有缓冲机构。杆侧端盖上设有密封圈和防尘圈，以防止从活塞杆处向外漏气和防止外部灰尘混入缸内。杆侧端盖上设有导向套，以提高气缸的导向精度，承受活塞杆上少量的横向负载，减小活塞杆伸出时的下弯量，延长气缸使用寿命。导向套通常使用烧结含油合金、前倾铜铸件。端盖过去常用可锻铸铁，为减轻重量并防锈，常使用铝合金压铸，微型缸有使用黄铜材料的。 3：活塞 活塞是气缸中的受压力零件。为防止活塞左右两腔相互窜气，设有活塞密封圈。活塞上的耐磨环可提高气缸的导向性，减少活塞密封圈的磨耗，减少摩擦阻力。耐磨环长使用聚氨酯、聚四氟乙烯、夹布合成树脂等材料。活塞的宽度由密封圈尺寸和必要的滑动部分长度来决定。滑动部分太短，易引起早期磨损和卡死。活塞的材质常用铝合金和铸铁，小型缸的活塞有黄
环形缓冲区的实现原理
在通信程序中，经常使用环形缓冲区作为数据结构来存放通信中发送和接收的数据。环形缓冲区是一个先进先出的循环缓冲区，可以向通信程序提供对缓冲区的互斥访问。 1、环形缓冲区的实现原理 环形缓冲区通常有一个读指针和一个写指针。读指针指向环形缓冲区中可读的数据，写指针指向环形缓冲区中可写的缓冲区。通过移动读指针和写指针就可以实现缓冲区的数据读取和写入。在通常情况下，环形缓冲区的读用户仅仅会影响读指针，而写用户仅仅会影响写指针。如果仅仅有一个读用户和一个写用户，那么不需要添加互斥保护机制就可以保证数据的正确性。如果有多个读写用户访问环形缓冲区，那么必须添加互斥保护机制来确保多个用户互斥访问环形缓冲区。 图1、图2和图3是一个环形缓冲区的运行示意图。图1是环形缓冲区的初始状态，可以看到读指针和写指针都指向第一个缓冲区处；图2是向环形缓冲区中添加了一个数据后的情况，可以看到写指针已经移动到数据块2的位置，而读指针没有移动；图3是环形缓冲区进行了读取和添加后的状态，可以看到环形缓冲区中已经添加了两个数据，已经读取了一个数据。 2、实例：环形缓冲区的实现
环形缓冲区是数据通信程序中使用最为广泛的数据结构之一，下面的代码，实现了一个环形缓冲区： /*ringbuf .c*/ ＃include
三态缓冲器实验
《数字逻辑电路》实验报告第四次实验： 三态缓冲器 时间：2013年10月24日
一．实验目的 本实验的目的是了解三态缓冲器的工作原理；学习三态缓冲器的设计，并了解利用三态缓冲器在计算机总线上的应用。 本次试验主要的目的是完成典型的三态缓冲器： 二．本实验原理（背景知识） 逻辑门的输出除了有高、低两种状态以外还可能有第三种状态——高阻态，这种逻辑门就是三态门。三态门处于高阻态时，其电阻很大，相当于该门和他的那些连接电路出于断开状态。 三态门在计算机的设计中有着重要作用，计算机的各个部件要通过总线连接在一起，而总线只允许同时有一个使用者使用，这个使用者使用总线时，其他连接在总线上的器件要处于断开状态。因此三态门是总线连接的最好解决方案。总线上通常连接数个器件，每个器件通过选通信号选通，如果改器件没有被选通，相当于其和总线是断开的，不影响其它器件工作。 缓冲器是数字元件的其中一种，它对输入值不执行任何运算，其输出值和输入值一样，但它在计算机的设计中有着重要作用。 缓冲器又可以分为输入缓冲器和输出缓冲器两种。前者的作用是将外设送来的数据暂时存放，以便处理器将它取走；后者的作用是用来暂时存放处理器送往外设的数据。有了数控缓冲器，就可以是高速
工作的CPU与慢速工作的外设起协调和缓冲作用，实现数据传送的同步。由于缓冲器一般接在数据总线上，故必须具有三台输出功能。因此，缓冲器又分为两种，常用缓冲器（简称为缓冲器）和三台缓冲器。常规缓冲器重视将值直接输出，用于将电流到高一级的电路系统。三台缓冲器除了常规缓冲器的功能之外，还有一个选通输入端，用E 表示。当E有效和E无效时有不同的输出值。 当E有效时，选通，其输入直接送到输出（或反向后输出）； 若E无效时，缓冲器被阻止，无论输入什么值输出的总是高阻态，用Z表示，高阻态能使电流降到足够低，以至于像缓冲器的输出没有任何电路与其相连。 二、实验器材/环境 1.硬件器材：DE2-70开发平台 2.软件环境：Quartus II 12.0软件 三、实验设计思路（验收实验） 1当两个低电平有效使能端有效时，输出等于输入。 2当两个使能端任意一个为高电平时，则输出为高电阻状态，即表现为输出f和f’都无输出。 四。实验的测试序列或验证方法 预计结果如下：