隔离片表面处理对离合器摩擦特性的影响

纸基湿式摩擦离合器中隔离片表面特性是影响其摩擦特性的重要因素。采用渗氮、镀铬、滚磨、机加工、电火花、激光加工等方法对隔离片表面进行处理,利用多功能摩擦试验机测试比较了不同处理方法得到的隔离片与纸基摩擦片间的摩擦因数随滑动速度的变化曲线,找出了可以改善摩擦离合器摩擦特性的隔离片表面处理方法。结果表明:对隔离片表面进行化学处理(渗氮和镀铬)虽可改善离合器的摩擦特性,但镀膜与基底的结合力以及环保性都有待进一步提高;对隔离片表面进行激光纹理处理可改善摩擦离合器的摩擦特性,消除自激振动与尖叫噪声,并且耐久性与环保性都优于其它方法,是一种有效提高产品质量的方法。     

阵列永磁体产生旋转磁场的机理及实验

 诊疗微机器人外磁主动驱动是一种重要的可行的驱动方式,而如何产生合适的外部磁场是一个比较复杂的问题．相对于目前常用的通过电磁线圈组合产生驱动磁场方式,提出一种新的简单可行的永磁体组合产生旋转磁场方法,即圆周阵列永磁体并将其调整到对应的初始方位角后,同步转动在阵列中心区域产生旋转磁场,作为微机器人的主动驱动场．对于阵列中心区域的磁感应强度分布,作了理论分析和数值计算,并搭建了实验台．实验表明,采用边长为50 mm、高为18 mm的钕铁硼永磁体阵列,阵列数为6,阵列直径为275 mm时,可以在±50 mm×±50 mm×±20 mm阵列中心区域产生一个大小为0.012 T的均匀磁场,该磁场与永磁体同步旋转但是方向相反．这种新的磁场产生方法可以用于微机器人特别是诊疗微机器人的驱动,具有广阔的应用前景．     

可动微机电器件摩擦磨损测试方法研究

为比较真实地模拟可动微机电器件侧面间的摩擦磨损状况,进而研究MEMS器件的摩擦磨损规律,设计和研制了一种基于单晶硅材料的微摩擦试验模块,利用微机械体硅工艺及键合技术,将摩擦磨损测试单元、加载单元以及微力传感元件集成在单一的芯片上。最后,在大气环境下借助数字光学显微镜和图像处理技术对该试验模块的静、动态摩擦因数及磨损状况进行了测试。试验结果表明:随着正压力的增加,该摩擦副的摩擦因数相应减小,在较长时间的摩擦过程中磨粒表面出现了比较严重的氧化现象。     

推力滑动轴承表面织构的优化设计

在推力滑动轴承表面设计轴对称分布的扇形直槽织构,以提高轴承的流体动压润滑性能。为对扇形直槽的参数(直槽的数目、深度和面积比)进行优化设计,将轴承的内外径、转速、润滑油黏度、轴承间隙以及直槽参数作为变量,求解不同变量值下的Reynolds方程,得到油膜承载力,运用最小二乘法对承载力的离散数据进行拟合,得到承载力的拟合函数,并推导出摩擦因数的表达式。针对"轴承间隙已知,要求承载力最大或者摩擦因数最小,以及承载力已知,要求轴承间隙最大或者摩擦因数最小"这四种约束条件及优化目标,利用承载力和摩擦因数的拟合公式,得到对应的直槽参数的最优值。通过数值试验,将拟合公式计算的承载力、轴承间隙和摩擦因数与直接求解Reynolds方程得到的结果进行对比,验证了直槽参数优化结果的正确性。设计加工三种具有不同直槽数目和深度的扇形直槽织构并进行摩擦试验,通过对比摩擦因数的计算值和试验值后发现,承载力和摩擦因数的拟合公式在趋势上是正确的,直槽参数的优化结果是可信的。     

大气环境下多晶硅薄膜的疲劳性能

为评估多晶硅薄膜材料的加载可靠性,发展一种新型多晶硅薄膜疲劳性能测试实验系统,利用片外测试方法研究多晶硅薄膜在大气环境下的拉伸疲劳特性.实验试件采用MEMS(micro-electro-mechanical systems)工艺制造,具有相同的长度、厚度和不同的宽度.每个加载条件下重复10次实验,应用Weibull方法对疲劳实验数据进行处理,得到0.35 GPa～0.70 GPa应力幅值范围内5个应力水平下多晶硅薄膜拉伸疲劳的S-N曲线.研究表明,多晶硅薄膜的疲劳寿命随着交变载荷幅值的减小而增大,二者呈对数线性关系.该结果可以直接用于多晶硅薄膜材料MEMS器件的可靠性设计.     

蠕动式压电电流变液进给机构的负位移现象

为研制电流变液作为钳位介质的大行程高精度蠕动式进给机构,以压电陶瓷作为驱动元件,沸石/硅油型电流变液作为钳位介质,研制了蠕动式压电电流变液直线式进给机构样机,并利用计算机编程对机构的进给运动进行了控制,发现机构运动中存在负位移现象并研究了压电陶瓷驱动电压、电流变液钳位电压以及电流变液充放电时间对机构负位移的影响,建立了机构的动力学模型,对影响负位移大小的因素进行了定性探讨。结果表明,机构运动过程中,极板所受的作用力主要是钳位力、阻尼力和压电陶瓷的驱动力,增大钳位力,减小阻尼力,增大驱动力同时减缓驱动力的变化速率,对减小负位移有利。     

原子力显微镜摩擦力标定的改进楔形法

原子力显微镜(AFM)摩擦力的标定是利用AFM测量微载荷下表面间摩擦力需要解决的一个难题。传统的Ogletree楔形标定法没有考虑表面黏着力对摩擦力的影响,当载荷较小时,标定出的摩擦因数与真实值相比偏小。文中在Ogletree法的基础上,推导出一种原子力显微镜摩擦力标定的改进楔形法。利用改进楔形法,分别在标准光栅和聚焦离子束刻蚀(FIB)加工出的斜坡样品上对摩擦力进行了标定。试验结果表明,与常用的标准光栅相比,利用聚焦离子束刻蚀出的样品能够得到更多的有效数据,标定结果更为准确。将改进楔形法和Ogletree法的标定结果进行了比较,结果表明,在载荷较低时(<6μN),改进楔形法更为准确;载荷较高时(>6μN),Ogletree法与改进楔形法得到的结果相近。改进楔形法是一种更为准确的原子力显微镜摩擦力标定的方法。     

磁流变弹性体中颗粒磁场力的简化分析模型

磁流变弹性体中颗粒磁场力受到颗粒磁化率、颗粒结构以及颗粒间的饱和磁场强度等因素影响。利用磁路分析的原理,讨论了由磁化材料和非磁化材料组成的一段磁路的特性,在考虑颗粒结构的基础上建立了磁流变弹性体局部磁场的颗粒分析单元,推导得到了颗粒的磁化强度表达式。在对颗粒磁化强度过程简化的基础上,进一步导出计算颗粒磁场力的计算公式。     

电流变技术研究及展望

电流变液是一种新型智能材料,在机械领域有广阔的应用前景。介绍了具有高抗剪强度的电流变液材料配制,体积比率以及温度对电流变效应的影响,电流变液的拉伸、压缩和剪切力学特性、剪切作用下的动态响应,及一些应用基础研究。指出电流变效应机理的不清楚和力学性能的不准确描述是阻碍电流变液广泛应用的重要因素,是今后电流变技术研究中必须克服的问题。     

刚粘塑性有限元分析中的奇异点对策及其误差评估

提出对包含奇异点的单元进行细分以解决模锻和挤压加工的有限元模拟时经常遇到的奇异点问题的办法,并利用O.C. Zienkiewicz等人的误差评估方法对其有效性作了评价。实际计算结果表明,这种办法对提高有限元模拟的精度、清除奇异点的影响十分有效。