大行程纳米级定位工作台的结构设计

考虑采用静态三步拼接曝光法的扫描干涉场曝光系统的性能与工作台的定位精度及稳定性相关,设计了一种大行程、高精度二维工作台以提高其定位精度。采用摩擦驱动和压电陶瓷微位移机构组合的方式构成宏、微进给机构,由闭式气体静压导轨带动工作台实现沿X、Y两个方向的光栅分度与扫描运动。优化设计了摩擦驱动机构和气体静压导轨结构,并对工作台整体结构固有频率进行了有限元分析。使用自准直仪检测了导轨在X、Y方向的直线性,结果显示其两方向偏航和俯仰精度均在±0.04μm以内。使用激光干涉仪检测了导轨在X方向的定位精度和定位噪声,结果表明,对X向行程为220mm、Y向行程为300mm的工作台,其X方向的定位精度优于±5nm,定位稳定性可达±25nm。得到的结果满足扫描干涉场曝光系统工作台纳米级定位精度的要求。     

基于磁流变的动力吸振器特性分析

设计了一种基于磁流变液的智能动力吸振器,它利用磁流变液作为吸振器的弹性和阻尼元件,通过改变外加磁场,控制磁流变液的剪切模量来改变吸振器的固有频率,增大吸振器的吸振频带。并对吸振器的结构参数进行了研究,便于控制系统选择参数,智能调节吸振器。     

双线圈活塞式磁流变液减摆器设计分析

为实现前起落架减摆器阻尼力的可调可控,采用磁流变液作为工作介质,设计一种新型双线圈活塞压差剪切式磁流变液减摆器。利用Maxwell软件对磁路进行仿真优化设计,通过实验验证磁流变液减摆器功量图饱满,阻尼力达到约2倍的可调范围,阻尼性能稳定且达到了设计要求。     

车用磁流变阻尼悬置器磁场优化及控制研究

作为汽车动力总成与底盘之间的连接件,磁流变阻尼悬置器需要满足静态支承和在极小活塞行程内提供较大阻尼力的要求。磁流变悬置器的直流线圈能产生可控磁场以此来调整磁流变液的粘度。针对现有磁流变阻尼器出现的问题,通过改变线圈布置方式拟优化悬置器磁场分布,并加载控制策略验证磁流变悬置器隔振性能。     

新型双线圈磁流变液减摆器结构设计与实验

依据某型无人机前起落架对减摆器的要求,以磁流变液为工作介质,设计了新型磁流变液减摆器。采用Maxwell对减摆器进行仿真,分析减摆器磁路可行性;采用田口法对减摆器结构参数进行优化,并依据优化结果设计减摆器具体结构参数;利用疲劳试验机验证减摆器的阻尼特性,得到减摆器基本符合设计要求的结论。     

新型泡沫金属磁流变液阻尼器的设计及其特性

设计一款新型泡沫金属磁流变液阻尼器,将泡沫金属作为磁流变液的存储载体,使磁流变液封存在阻尼腔中,解决传统阻尼器造价高和密封难的问题;采用在端盖两端设置铜片的设计方法,对磁路中的磁力线走向进行改进,对其磁场进行有限元仿真,仿真结果表明其磁场分布均匀,证明结构设计合理。将设计的泡沫金属磁流变阻尼器用于抑制悬臂梁的振动控制实验,实验结果表明:泡沫金属磁流变液阻尼器响应迅速,可控阻尼性良好,体现了泡沫金属磁流变阻尼器用于半主动控制方面的优势。     

磁流变液阻尼缸动态性能的改进技术探讨

讨论了影响磁流变液阻尼缸动态响应时间的因素，提出优化磁流变液阻尼缸响应的途径与方法。     

磁流变液阻尼托辊的设计与优化

针对带式输送机在下运过程中易超速甚至失速的问题,设计了一种与传统无阻尼托辊结构相契合的多级线圈磁流变阻尼托辊,该阻尼托辊将多个线圈并联内置于静止导磁环内,显著增强了磁流变液阻尼间隙内磁场的强度及均匀性.首先,对磁流变阻尼托辊的磁路进行了理论分析,推导了其阻尼力矩模型,其次,研究了励磁线圈个数、输送机带速对输出阻尼力矩的影响,最后利用遗传算法对其进行了优化,确定了其最佳的几何结构参数.研究结果表明:磁流变阻尼托辊最佳的励磁线圈个数为5个,此时其能输出的阻尼力矩值达到最大,而输送机带速对输出阻尼力矩几乎没有影响;优化后,其输出阻尼力矩提升了约21.7％.研究结果可以为带式输送机的制动提供参考.     

汽车磁流变减振器阻尼特性理论分析与计算

设计了单输出杆阻尼孔式汽车磁流变减振器,根据牛顿流体理论和磁流变液流变特性,对磁流变减振器的阻尼特性进行了理论分析和计算,探讨了减振器各结构参数对减振器阻尼特性的影响,采用Lord公司的MRF-132AD型磁流变液,计算和分析了磁场强度对阻尼力的影响,以及各种磁场强度下阻尼力与速度的关系.     

基于腹底式被动阻尼器抑制精密气浮工作台的定位噪声

针对已开发的精密直线气浮工作台,设计了腹底式被动结构的阻尼器以解决静压气浮导轨传动阻尼小,抗干扰能力差等问题。设计的阻尼器由固定于气浮滑套下端面的阻尼片以及处于阻尼片正下方的阻尼油槽和阻尼油组成。通过实验获取了阻尼器的阻尼系数,继而建立了气浮工作台机电控制模型。仿真分析了阻尼器对工作台气浮噪声和动态特性的影响规律:随着阻尼的增大,气浮工作台的稳定裕度和衰减噪声的能力增加,但动态响应速度降低。实验表明,实验结果与所推导的气浮工作台特性一致,且增加阻尼系数为293.78N/m.s-1的阻尼器后,气浮工作台的定位噪声由60nm(峰峰值)降为20nm(峰峰值),位移灵敏度为20nm,实验验证了采用此种结构的阻尼器可有效抑制精密气浮工作台定位噪声。     

挤压式磁流变减振器力学模型研究

为了克服剪切阀式磁流变减振器阻尼力最大值不够的缺陷,建立了挤压式磁流变减振器的数学模型,得出了挤压式磁流变减振器的阻尼力表达式,并定义了等效阻尼系数和可调倍数.根据理论推导的表达式,分析了磁流变液在平行圆盘间的流动特性以及影响阻尼力的因素.分析结果从理论上证明挤压式磁流变减振器是小位移大阻尼减振器,位移3mm情况下,最大阻尼力和可调倍数分别可达5 000N和9.794 7.     

基于双向平面四杆机构的二维微动工作台的设计与有限元分析

基于双向平面四杆机构设计出了二维微动工作台,该工作台采用了内外双层柔性铰链支撑结构,利用压电陶瓷驱动,具有结构简单、加工方便等优点。为了验证该工作台能达到预期效果,在Pro/E中建模再导入ANSYS中进行静态分析,分析结果与计算结果吻合较好。同时在ANSYS中对微动工作台施加X和Y向不同力时,得到X和Y向位移及工作台的最大应力,通过比较得到位移与力成正比,应力与位移成正比,与公式一致,最后建立了微动工作台的动态模型,解析计算与有限元模态分析求解固有频率基本一致,说明该微动工作台基本满足要求。     

数控十字工作台设计方案

数控十字工作台可在X向和Y向作直线运动,它在数控机床应用较多。它主要由伺服同步电机、直线导轨、滚珠丝杠等组成。对十字工作台的结构与电机控制设计方案进行探讨。     

新型磁流变液多间隙双质量飞轮研究

针对目前磁流变液双质量飞轮装置中普遍存在的刚度突变和可传递阻尼力矩较小的问题,提出了一种具有多工作间隙及可获得良好多级非线性扭转刚度的新型多间隙磁流变液双质量飞轮。通过对其磁感应强度及阻尼力矩进行理论分析,并对其结构设计进行优化,得到优化后结构的磁感应强度分布并实现了阻尼力矩的最大化,进而将磁感应强度和阻尼力矩的计算值与仿真值分别进行对比,最后对其固有特性及受迫振动进行分析。结果表明：新型多间隙磁流变液双质量飞轮有利于改善车辆动力传动系减振效果,不同工况下提供相匹配的输入电流可使减振效果达到最佳,可传递的阻尼力矩远大于普通磁流变液双质量飞轮。研究成果可为新型多间隙磁流变液双质量飞轮的设计提供理论参考。     

具有并联常通孔的磁流变阻尼器设计与分析

磁流变阻尼器(Magnetorheological damper,MRD)是实现车辆悬架半主动控制的理想器件,然而传统MRD的控制模型及控制过程复杂,严重制约MRD的工程应用。针对上述问题,提出具有并联常通孔的MRD,当电流为零时,磁流变液从常通孔和感应通道流过,实现最小阻尼系数;电流加载至最大时,感应通道被发生流变效应的磁流变液堵塞而充当限压阀的作用,在磁流变液屈服前,液体仅从常通孔流过,实现最大阻尼系数。建立新型阻尼器的阻尼力计算模型,为其设计和阻尼特性分析提供理论依据,并通过磁路仿真和阻尼特性试验验证设计方案的可行性。该MRD尤其适用于与开关类控制策略相结合,不需要复杂的逆模型求解,极大地简化了控制过程,具有较好的实际应用价值。     

大行程纳米级共平面二维精密工作台的研究

研究开发了一种大行程纳米级共运动平面二维工作台,该工作台采用宏/微两级驱动,宏驱动由滑动导轨、直流无刷电机、精密丝杠组成,微驱动由平行平板柔性铰链和压电陶瓷组成。对平行平板柔性铰链进行了力学分析,并推导计算了其固有频率。工作台移动范围为50mm×50mm,可实现5nm的运动分辨率。工作台在X、Y方向分别装有衍射光栅计量系统,宏微位移由同一套衍射光栅计量系统进行位移计量,计量系统的有效位移分辨率为2.3nm。该二维工作台具有通用化和小型化特点,可以用于微纳米表面的测量与微机电系统的控制与加工。     

正时链张紧器机油消耗量计算

张紧器是发动机正时链系统的关键部件,安装在链条的松边,起到张紧链条的作用。张紧器是一个典型的弹簧阻尼系统,阻尼油腔依赖于发动机润滑系统供油,如果供油不足,油腔中吸入空气,张紧器就会发软。发软的张紧器不仅会产生敲击噪音,而且会引起系统振动冲击从而损伤相关部件。因此张紧器机油供应量必须根据具体的应用进行设计。本文通过正时系统的受力分析得到张紧器柱塞波动幅值和机油需求量。分析发现张紧器柱塞波动幅值与转速成反比,因此低速时柱塞波动幅值最大。在本例中,发动机转速越低,张紧器需要的机油流量越大。低转速时润滑油供应设计应该特别关注张紧器的机油需求量。     

基于磁流变液的小孔阻尼特性研究

建立了磁流变液小孔阻尼的理论模型,并对该模型进行了理论修正;进行了原理性试验,试验结果验证了理论分析的合理性,同时表明基于磁流变液的小孔阻尼可依据磁场大小适时改变。     

机械零件三维表面形貌测量与评定的研究

介绍了机械零件三维表面形貌的测量与评定,分析了激光干涉式位移传感器的光学原理和干涉条纹信号的细分方法.激光干涉式位移传感器的精度达到了5nm左右.另外,带计量系统的二维工作台也是整个测量系统的关键部分.因为采用了光栅尺作为二维工作台的计量系统,所以在表面形貌的测量过程中二维工作台在X和Y两个水平方向上都能获得精确的定位.     

面向对象的磁流变液阻尼器设计及减振效果研究

针对桌小型钢框架结构的振动特性,基于非牛顿粘性流体模型,由磁流变液的物理性质,建立了磁流变液阻尼器的剪切应力模型,描述了磁流变液阻尼器的非线性特性,得到了磁流变液阻尼器的设计参数;利用制得的磁流变液阻尼器,对该结构进行了振动测试研究,结果表明,在使用制得的磁流变液阻尼器后,框架结构的第一阶耨动幅度与不加磁流变液阻尼器相比,减小了42%,而且整个过程较为平稳,验证设计的磁流变液阻尼器的阻尼效果,为磁流变液阻尼器的设计提供了理论和实验依据.