螺旋锥齿轮误差齿面及差曲面的建立与分析

针对六轴五联动螺旋锥齿轮磨床结构,应用多体系统理论、齿轮啮合理论,建立了含几何误差、热误差的螺旋锥齿轮误差齿面与差曲面模型并进行了实验验证,仿真分析了砂轮分别沿X轴、Y轴平移时和绕C轴旋转时,螺旋锥齿轮理论齿面与误差齿面以及它们的差曲面.结果表明,砂轮绕C轴旋转所产生的运动副误差对齿面误差影响较大.研究结果对提高螺旋锥齿轮的加工精度和进行误差补偿提供了理论依据.     

螺旋锥齿轮误差齿面及差曲面的建立与分析

针对六轴五联动螺旋锥齿轮磨床结构,应用多体系统理论、齿轮啮合理论,建立了含几何误差、热误差的螺旋锥齿轮误差齿面与差曲面模型并进行了实验验证,仿真分析了砂轮分别沿X轴、Y轴平移时和绕C轴旋转时,螺旋锥齿轮理论齿面与误差齿面以及它们的差曲面。结果表明,砂轮绕C轴旋转所产生的运动副误差对齿面误差影响较大。研究结果对提高螺旋锥齿轮的加工精度和进行误差补偿提供了理论依据。        

差曲面的性质及其在弧齿锥齿轮中的应用

差曲面是一种拓扑曲面，是研究接触问题的重要工具。本文给出了差曲面的定义，讨论了它的局部和全局性质，最后通过具体的实例介绍了差曲面在弧齿锥齿轮中的应用。     

用误差法进行螺伞齿轮齿面接触分析调整

介绍了误差曲面及计算方法,讨论了它与螺旋锥齿轮齿面接触区位置及大小的关系,并以Gleason螺旋锥齿轮的实例建立了误差曲面,为工三的调整计算及现场调整提供了有利,有效的方法。     

弧齿锥齿轮接触区的调整

分析了弧齿锥齿轮接触区调整的重要性,接触区调整直接影响弧齿锥齿轮工作质量,齿面接触区的位置、大小、形状对锥齿轮副的工作平稳性、寿命和噪声有重要影响。根据弧齿锥齿轮接触区变化规律,采用不同修正方法,介绍了齿面接触区调整的方法。     

对数螺旋锥齿轮齿面接触区的相关特性

介绍了对数螺旋锥齿轮轮齿接触检测的方法。在Y9550型锥齿轮滚动检查机上进行了对数螺旋锥齿轮样件齿面接触区的检测实验,通过实验获得了对数螺旋锥齿轮接触区的位置、形态和大小等结果,并将实验结果与格里森螺旋锥齿轮接触区进行了对比,得出了对数螺旋锥齿轮齿面接触区的相关特性。     

对格里森弧齿锥齿轮接触区的认识与修正

阐述了对格里森弧齿锥齿轮接触区的认识,介绍了齿面接触区的基本修正方法,分析了接触区的质量要求以及与啮合噪声等质量之间的关系。     

格里森弧齿锥齿轮接触区的修正与调整

弧齿锥齿轮是齿轮传动中最为复杂的一种。而接触区的调整将直接影响弧齿锥齿轮的工作质量。齿面接触区的位置、大小、形状对锥齿轮副的工作平衡性和噪声有重要影响。根据弧齿锥齿轮接触区变化规律,介绍了齿面接触区不同的修正和调整的方法。     

螺旋锥齿轮的齿面接触

螺旋锥齿轮齿面接触精度是影响螺旋锥齿轮副啮合质量最重要的质量环节。因此。螺旋锥齿轮的齿形设计、计算和加工的质量和精度对螺旋锥齿轮副起至关重要的作用。本文将从螺旋锥齿轮的切齿原理、计算理论基础、齿面接触修正等方面一一分析。     

螺旋锥齿轮齿面坐标的检测

螺旋锥齿轮加工时机床调整、试切、修正过程复杂,因此分析齿面曲面结构十分重要。本文利用Visual C 6．0及Madab 6．5编制出大轮齿面坐标的参数化检测程序,能够正确检验螺旋锥齿轮的齿面坐标,帮助加工人员快速地检测到螺旋锥齿轮的加工误差量,为螺旋锥齿轮的切齿调整提供准确的修正数据,为提高螺旋锥齿轮的加工质量提供了途径。     

压电陶瓷驱动的微步进机构研制

研制了一种压电陶瓷驱动的微步进机构,介绍了步进机构的工作原理,进行了可行性实验,测试了步进机构的步长和动态响应性能,给出了运动速度的近似公式。实验表明,该步进机构能够实现高速度、小步长(纳米至微米级)、大行程的步进运动。     

磁悬浮微进给机构研究

导轨副的摩擦和磨损影响机构的进给精度 ,摩擦产生的金属粉尘使微进给机构不能满足超洁净制作环境要求。磁悬浮技术应用于微进给机构 ,可消除摩擦。结合直线电机能实现零传动的特点 ,分别设计了磁悬浮轴承形式和磁悬浮导轨形式的两种微进给机构 ,分析了它们的特点 ,阐明了进一步改善的方向。理论分析计算该微进给机构在垂直及水平方向的误差可控制在± 1 μm内 ,在水平方向能实现亚微米级进给精度     

一种单自由度对称驱动导向及转换的微动回转机构

基于柔性铰链的传动及导向原理,提出一种单自由度对称驱动、导向及转换的直线转换为回转的微动回转机构;机构具有中心对称性,通过铰链对压电致动器的微动直线运动进行导向,将直线运动转换为回转运动,平衡转换过程中产生的横向力及力矩;在建立机构运动学模型的基础上进行运动学分析,推导机构的直线运动输入Δu与回转运动输出Δθ的函数关系;运用有限元法对机构的转换性能进行仿真分析;试验检验该机构的转换性能,试验结果与机构运动学解析误差为8.0%,与有限元分析误差为6.2%;试验表明该机构的运动平稳、线性好,其线性度不小于0.998。运动学分析、有限元仿真及性能试验结果对比验证微动回转机构直线-回转运动转换的准确性及高线性度。本研究具有重要的应用价值。     

微系统领域的关键技术

评述微系统的３维成形、空间运动机构制作和微作业技术。提出了微系统的定义,提出了它区别于宏系统、微电子系统的特点及这些特点对上述３个技术的影响。评述了ＬＩＧＡ、ＤＲＩＥ、ＥＤＭ、微浮雕、折叠法、ＲＰＭ６种３维成形法,并指出如何组合它们以适应激光学系统、微流体系统、微机构等商品化的配套需要。评述了微运动副的制造方法、带弹性变形件及柔性变形件的微机构设计原理和制造方法,并对它们的选择原则提出建议。评述了     

基于应力刚化效应的动态特性可调微动平台设计新方法

针对现有基于柔性铰链的微动平台动态特性受材料特性、设计制造等误差影响,难以满足精密微动平台对动态响应（特别是可变频率操作）的高要求,基于应力刚化效应,提出了动态特性可调的微动平台设计新方法,推导预应力作用下一端固定一端导向梁的等效刚度和质量公式;基于对称布置假设,建立含有弹片式柔性铰链(下面简称弹片)组数(离散变量)和截面尺寸(连续变量)的离散连续变量复合优化模型,释放承载刚度约束,获得截面尺寸含有弹片组数变量的精确解系列,分析了给定预应力下不同弹片组数微动平台的承载刚度和频率调节范围,从而通过承载刚度约束和频率调节范围要求确定弹片组数。通过数值算例,验证了推导计算模型求解精度和所提设计方法的应用有效性。计算结果表明,与有限元分析结果相比,本模型的计算结果相对误差小于2%,实现了给定工作刚度、频率和承载刚度约束的微动平台最优结构设计。所提方法实现了刚度和频率大范围的调整,不但降低了加工精度要求,还为动态特性自适应匹配的智能微动平台提供一种实现途径。     

Micro Electrical Discharge Machining Deposition in Air for Fabrication of Micro Spiral Structures

Micro electrical discharge machining(EDM) deposition process is a new micro machining method for fabrication of metal micro structures. In this process, the high level of tool electrode wear is used to achieve the metal material deposition. Up to now, the studies of micro EDM deposition process focused mainly on the researches of deposition process, namely the effects of discharge parameters in deposition process on the deposition rate or deposition quality. The research of the formation of micro structures with different discharge energy density still lacks. With proper conditions and only by the z-axis feeding in vertical direction, a novel shape of micro spiral structure can be deposited, with 0.11 mm in wire diameter, 0.20 mm in outside diameter, and 3.78 mm in height. Then some new deposition strategies including angular deposition and against the gravity deposition were also successful. In order to find the forming mechanism of the spiral structures, the numerical simulation of the transient temperature distribution on the discharge point was conducted by using the finite-element method(FEM). The results show that there are two major factors lead to the forming of the spiral structures. One is the different material removal form of tool electrode according with the discharge energy density, the other is the influenced degree of the movement of the removed material particles in the discharge gap. The more the energy density in single discharge is, the smaller the mass of the removed material particles is, and the easier the movements of which will be changed to form an order tendency. The fine texture characteristics of the deposited micro spiral structures were analyzed by the energy spectrum analysis and the metaliographic analysis. It shows that the components of the deposited material are almost the same as those of the tool electrode. Moreover the deposited material has the brass metallic luster in the longitudinal profile and has compact bonding with the base material. This research is useful to understand the micro-process of micro EDM deposition better and helpful to increase the controllability of the new EDM method for fabrication of micro structures.     

超磁致伸缩材料驱动微型马达的原理与应用

从结构和性能上阐述了超磁致伸缩微型马达的原理及其在微机电系统中的应用状况。通过对国内外几种典型超磁致伸缩马达的原理性剖析，分析探讨了超磁致伸缩马达微型化、集成化以及高频振动等问题的解决途径与方法，为超磁致伸缩微型马达的进一步发展提供了的理论基础和研究方向。     

微型机械的特点,研究现状和应用

简明地叙述了微型机构的特点,综述了微型机构在国内外的研究现状,强调了微型马达的研究在微型机械发展中的重要地位,列举了微型机械应用的典型实例,最后对我国在九五期间发展微型机械提出了一些建议。     

基因测序仪运动平台的高精度定位控制

为了实现对基因测序仪运动平台的高精度定位控制,建立了基因测序仪运动平台控制系统。对该系统所采用的数学建模、模型辨识、控制器设计、输入整形等方法进行研究。根据运动平台动力学方程和永磁同步直线电机电压-推力关系构建了运动平台数学模型,利用频域扫描法在实物实验的基础上辨识出运动平台的模型参数。最后,基于运动平台模型设计了双闭环控制器和前馈控制器组成的复合控制器来保证运动平台的稳定性和高精度,同时根据整个系统的主导极点设计了输入整形器以抑制运动平台的残余振荡。实验结果表明:加入了输入整形的复合控制器将运动平台的稳态重复定位精度从±1.47μm提高到±0.354μm。较传统复合控制器,本文提出的方法能使基因测序仪运动平台更快进入可用重复定位精度范围,并基本满足基因测序仪采集图像时所需的稳定性强、精度高等要求。     

平面柔性并联机构动应力研究

采用运动弹性动力学方法,分析了柔性并联机构杆件的弹性变形与弹性位移的关系,计算了杆件的弹性变形,求解了杆件上任意位置的动应力.通过分析动态交变应力造成的疲劳损伤,预测杆件的疲劳寿命,并根据疲劳强度计算杆件的工作安全系数.计算了杆件在各个时刻的最大动应力及出现的位置,并分析其变化规律.以平面柔性3-RRR并联机构为例,说明分析杆件的动应力对机构的强度失效、疲劳失效分析有重要意义.