基于压电驱动的数字化微喷射技术的研究

介绍了一种基于压电驱动的数字化微喷射技术。利用逆压电效应,对压电驱动器施加周期性电场,使与之固连的微管道固壁产生周期性运动,固壁边界层内的流体随管壁一起运动,并通过粘性力将运动传递,带动微管内部流体一起运动,实现了微流体的驱动。以粘性不可压缩流体运动的纳维-斯托克斯方程为基础,得到了压电驱动微管道内流体的运动控制方程及其解;在此基础上分析了形成微喷射的原理。对微喷射进行了实验研究,喷出的液体量微小、可控,且适用不同流体的喷射。     

基于Adams的多连杆机械式压力机动力学分析

针对多连杆机械式压力机,采用模块化方法构建其传动部分数学模型,得到压力机工作机构滑块的运动方程;根据运动方程,利用仿真软件Matlab得出滑块的位移、速度、加速度曲线。用三维软件Soldworks构建传动部分三维模型,应用动力学分析软件Adams对模型进行动力学分析,对比两种结果,得出该结构适用于深拉伸加工工艺,模具在拉伸工作区的冲击很小,满负荷时工作区域长。     

一种气动肌肉机械手关节的机构设计与实现

设计以气动人工肌肉作为驱动器的机械手关节,分析由并联机构组成的机械手关节机构的运动学特性,同时对机械手的末端执行机构进行空间位置分析.通过并联机构的运动分析,得出气动人工肌肉收缩量和并联机构平台转动角度的数学关系,并进行了实验验证.根据实验结果,分析了气动肌肉机械手关节的运动学特性.     

一种两层复合式微驱动平台的运动分析

介绍了一种复合式的微驱动平台机构,采用几何理论方法对它进行了运动分析,建立了运动学方程。通过实例证明了其可行性。     

大型曲轴树脂砂微振造型机漏模升降传动机构的改进

大型柴油机曲轴树脂砂微振造型机漏模机构的传动大多是采用气动传动或液压传动机构,这种传动机构由于气体可压缩性而造成砂型型腔尺寸误差加大,导致铸件废品率增加,本文介绍了采用蜗轮丝杆传动机构代替原漏模传动机构的过程,解决了大型曲轴树脂砂微振造型机漏模升降的关键难题。     

超磁致伸缩驱动器及其微位移特性研究

基于超磁致伸缩材料的磁致伸缩效应,研制一种具有可控微位移功能的超磁致伸缩驱动器,并对外加预压力下该驱动器的微位移特性进行了实验研究。采用位移传感器、数据采集卡、驱动电源等,搭建超磁致伸缩驱动器的微位移性能测试台,实验研究在外加电流、预压力下,超磁致伸缩驱动器的输出位移与外加电流的关系。研究结果表明:在外加预压力为0~300 N时,驱动器的输出位移随外加电流的增加而增加;而在外加预压力为300~400 N时,超磁致伸缩驱动器的输出位移随输入电流的增大而减小。     

基于液晶引流的微驱动器试验研究

进行了液晶引流微驱动试验,设计制作了具有二、四方向驱动功能的液晶微驱动器,运用自制波形发生器进行驱动,利用偏光显微镜测试分析系统对驱动器上玻璃板运动情况进行观察和记录,计算上玻璃板运动的速度和位移。当驱动电场为幅值40 V、频率1 Hz、占空比10%的方波时,驱动速度可达约20μm/s。试验结果表明:利用液晶的引流效应实现微流体驱动是可行的,液晶微驱动器的设计方式比较简单、灵活,有利于微机械系统的微型化。     

模拟人体肠道蠕动的微机器人运动实验

论文在分析人体肠道的生理结构和蠕动特性的基础上,介绍了实验台的设计思路,设计了实验台的总体结构,并论述了实验台的工作原理和分析了微机器人的在管道内运行时的受力情况.之后利用实验台进行了微机器人的模拟运行实验,实验证明实验台能够很好地模拟人体肠道的部分特性,而且蠕动传动简单模拟效果良好.最后还指出了实验台的不足之处.     

纳米级XY微定位平台的设计与研究

为了实现二维平面纳米级定位,研制了一台压电陶瓷驱动和弹性铰链导向的一体化微定位平台.该微定位平台具有高刚度、高响应速度和高分辨率等优点.为了克服压电陶瓷驱动器伸长量较小的不足,采用杠杆放大机构增加微定位平台的位移输出.考虑驱动电路的影响,建立了微定位平台的机电耦合模型.通过试验研究了微定位平台的静动态特性,试验结果表明微定位平台的分辨率为5nm,固有频率分别为143Hz和180Hz.该微定位平台可应用于纳米级的微定位.     

基于ANSYS Workbench的八连杆压力机刚柔耦合模型动力学分析

为考虑压力机柔性体部件对机械运动的影响,以八连杆压力机的传动机构为研究对象,使用Pro/E软件对八连杆传动机构进行参数化实体建模,分别应用ANSYS Workbench软件中的Rigid Dynamic模块及Transient Structural模块,在对八连杆压力机的传动机构做刚体运动学仿真的基础上,进行该传动机构的刚柔耦合动力学分析,得到压力机传动机构的运动特性曲线和等效应力曲线及分布图。结果显示,主拉杆最大等效应力高于材料许用应力,将下轴孔尺寸优化为69 mm后,最大等效应力大大降低,符合主拉杆强度要求。这种方法实现了在同一软件平台中进行刚体运动学和刚柔耦合动力学仿真分析,通过两者比较可得出,刚柔耦合模型更能反映出机构的真实运动情况。     

一种微机器人驱动器的运动试验研究

介绍了微驱动器样机的爬坡能力试验和管道运行试验。试验结果表明,微驱动器样机具有一定的爬坡能力,能够顺利通过直径为19mm的硬质塑料管道;但微驱动器运动状态由于受动载荷的影响,存在不稳定现象。     

微驱动电极进给机构的设计

根据微细电火花加工对伺服进给系统的要求,以蠕动式进给机构作为微驱动机构,以实现高精度高频响。详细分析了柔性铰链及压电陶瓷的原理和特点,指出压电陶瓷-柔性铰链机构在微进给中具有高响应频率、高精度和无间隙等优点。在此基础上,将压电陶瓷与整体式柔性铰链相结合,设计出一种能满足微细电火花加工要求的压电驱动蠕动式微进给机构。     

Improvement of feed drive dynamics by means of semi-active damping

The productivity of modern machine tools and manufacturing units is greatly influenced by the dynamical performance of feed drives. When using mechanical transmission elements, the command tracking as well as the disturbance response of the drive system are directly linked to the physical characteristics of the mechanical components. In order to overcome this dynamical limitation and meet the increasing demand for acceleration capability and accuracy, this paper now presents a new technique of semi-active damping. A friction-based actuator is used to selectively suppress oscillations of a ball screw feed drive, allowing for an extensive improvement of the dynamical performance.     

基于体外超声波供能的体内微致动器与微电源的研究

提出基于体外超声波供能的体内微致动器和微电源设计方案。微致动器、微电源内有超声波吸收液体,将体外发射到体内的超声波吸收转换为热能。热能传递给热膨胀液体,液体热胀冷缩,获得机械伸缩动作。升温后的超声波吸收液体和人体温度差,可以通过热电元件,转换为电能。     

不同排气塞数量下的泡沫模样的射料充填数值模拟

建立了欧拉/拉格朗日离散颗粒模型,采用数值模拟方法,研究消失模铸造泡沫珠粒射料充填过程中稠密气/固两相流动的流体动力特性。泡沫珠粒的运动与气相压力分布密切相关,泡沫珠粒充填过程中在排气塞附近区域形成型腔内外压力差,是珠粒充填的动力。在其他条件相同时,对3种不同排气条件下的射料充填过程进行了数值模拟,结果表明,排气不畅时射料充填过程持续时间最长,易在型腔内的高压区出现充填不密实的现象。     

Abrasive processes for micro parts and structures

The demand for miniaturized products and functionalized parts is increasing, and many such products are made of hard and brittle materials machined by abrasive processes. The first part of this keynote paper is dedicated to a discussion of micro parts and micro structures machined – at least in part – by abrasive processes, followed by a discussion of the associated abrasive processes. The strengths and limitations of these processes, among which include dicing, micro grinding, micro abrasive blasting, and vibration and magnet field assisted finishing are discussed. The paper concludes with a discussion of future trends in the field.     

A NEW FATIGUE-CREEP LIFE PREDICTION METHODOLOGY

在“等效裂纹”概念及裂纹扩展理论基础上,从微裂纹扩展导致材料破坏的角度出发, 得到了一种新的疲劳蠕变寿命预测模型.该模型在处理微裂纹扩展时考虑了时间无关疲劳以及时间相关静蠕变、循环蠕变的影响.时间无关疲劳裂纹扩展采用Tomkins模型,时间相关蠕变裂纹扩展采用C*控制参量. 用该寿命预测模型对1.25Cr0.5Mo钢540 ℃应力 控制下疲劳蠕变寿命进行了预测, 预测结果与实验结果符合较好.     

管道内激光诱导空化泡动力学研究

论述了一种新型的微泵原理,该微泵将激光聚焦于管道内液体介质产生空化泡,利用空化泡生长和溃灭过程中产生的流体推进速度和推进力驱动流体运动。采用Volume Of Fluid方法模拟了管道内空化泡的动力学特性,计算了不同管径对管道内空化泡动力学特性的影响。研究结果表明:管道内空化泡在生长和溃灭过程中所产生的流速可以高速推动流体运动,随着管道的管径越小,管道内空化泡的第一次脉动周期越长,空化泡越稳定;同时,管道内空化泡生长和溃灭过程中附近流体的流速也随着管径减小而呈现增大的趋势。     

滚子链谐波传动中刚轮齿廓曲线的参数计算及加工方法的研究

滚子链谐波传动是一种新型的谐波传动,它克服了谐波齿轮传动的缺点。而其刚轮齿廓的曲线形状是影响传动性能的关键。本文提出了刚轮齿廓曲线方程参数的计算方法,并对齿廓曲线的形成方法进行了分析,并加工出了齿数为31的刚轮。使用结果表明,由公式推导出的刚轮齿廓方程及参数的选择是正确的。     

Study on Factors Determining Limits of Minimum Machinable Size in Micro EDM

This paper describes an investigation on factors determining the limits of the minimum machinable diameter of micro rods obtained by micro EDM. Possible factors which influence the limits are discharge crater size, depth of heat affected zone, residual stress, and material micro-structure. In this paper, the influences of residual stress and material micro-structure were especially examined. For the negative effects of residual stress, both residual stress already present prior to machining and residual stress generated by machining itself were investigated using tungsten and cemented tungsten carbide as micro-rod workpiece materials. To determine the effects of material micro-structure, the influence of tungsten carbide grain size on the limits of minimum machinable diameter of cemented tungsten carbide rods was investigated. Comparing the limits between poly-crystal tungsten and mono-crystal tungsten, it was found that micro-machining characteristics were affected significantly by the anisotropy of the mono-crystal tungsten.