平面S型等线宽与渐变线宽微弹簧弹性系数分析

针对微惯性器件中平面S型等线宽弹簧的弹性系数理论计算公式尚未完善,利用力学能量法,推导出了弹性系数理论公式。在平面S型等线宽弹簧基础上,提出了S型渐变线宽弹簧并推导出了弹性系数理论计算公式。利用ANSYS仿真软件验证公式的正确性。分析得到在集中力作用下,弹性系数相对误差小于3%;在惯性力作用下,其平均相对误差小于5%。分析表明,S型渐变线宽弹簧具有变形量与应力分布均匀、抗高过载的特性。研究结果为微惯性器件的优化设计提供了一定的理论参考。     

基于MEMS安保机构微弹簧测试方法的分析

介绍了S型微弹簧弹性系数的两种测量方法。在S型弹簧弹性系数计算公式的基础上,数字式显微镜试验方法通过对公式中主要影响因素的测量,计算出设计值与实际值的相对误差,并能够提出设计和加工的改善方法。用数字式显微镜方法进行大量的数据收集、数据整理、数据计算,是弹性系数研究的基础。为满足大批量弹性系数测试,在这基础上提出转台试验的测量方法。通过对转台试验原理的分析和验证,确定该测试方法能满足测试目的。     

微拉伸系统中微弹簧力学传感器的研究

研究应用于薄膜力学微拉伸测试系统的微弹簧力传感器.在单轴薄膜微拉伸系统的基础上,通过有限元模拟分析,研究以S型弹簧为结构基础的微弹簧力传感器.根据模拟结果,利用高精度线切割和UV-LIGA(Ultraviolet Lithographie GalVanoformung Abformung)技术制备出微弹簧力传感器,并在自制装置上进行标定.标定结果表明,由负胶工艺制备的自由式微弹簧力传感器有良好的线性,而且与Ansys模拟的弹性系数结果一致,为微拉伸测试系统提供良好的条件.     

MEMS平面W型弹簧变形特性研究

平面W型弹簧是一种典型的MEMS(micro-electro-mechanical system,MEMS)器件,目前主要是利用线弹性力学理论研究其弹性系数,而缺少对其弹塑性变形特性的研究。根据弹塑性力学理论,建立了W型平面弹簧的弹塑性分析模型,利用Ansys软件对其变形特性进行了仿真研究,得到了微弹簧在弹性变形条件下的最大拉力、弹性系数和弹性位移范围,并对镍基W型弹簧开展了拉伸实验,实验结果与仿真结果的误差在8%以内,验证了仿真结果的正确性。此外还对W型弹簧的结构参数对其变形特性的影响进行了研究,得到了微弹簧的最大弹性拉力、弹性系数和最大弹性位移量与弹簧线宽、厚度和半夹角等结构参数的关系,为合理设计W型弹簧的结构提供了依据。     

影响MEMS弹簧弹性系数的因素分析

在MEMS执行器中,弹簧起到至关重要的作用,因此得到广泛的应用。在S型弹簧弹性系数计算公式的基础上,采用LIGA技术加工出一批弹簧,用数字式显微镜对公式中主要影响因素的测量,计算出理论数值与实际值的相对误差,得出相对误差过大不满足设计要求。经过对加工特点的研究,从设计和加工的角度,提出改善方法。在此改进方法的基础上,加工出一批弹簧,通过对两批弹簧测量数据的对比分析,确定改进方法能够满足设计需求。     

S型MEMS平面微弹簧的制备和表征研究

微弹簧是一种重要的微电子机械系统(MEMS)器件，它可以为微传感器和微执行器提供弹性驱动力。我们采用UVLIGA技术制备出S型镍平面微弹簧，并使用ANSYS对微弹簧的力学性能进行了模拟。为测试微弹簧的力学性能，研制了1台微弹簧力学性能测试装备。测试结果表明，微弹簧可以满足设计需要。另外，通过比较得出：ANSYS对微弹簧力学性能的模拟结果是较为准确的，可以作为进一步优化微弹簧设计的基础，以满足MEMS的需要。     

用于低gn值微惯性开关的低刚度平面微弹簧设计与制作

针对低gn值微惯性开关对微弹簧系统刚度的要求(0.1～1 N/m数量级),设计了一种基于平面矩形螺旋梁结构的平面微弹簧.假设材料均匀、连续且具各向同性,根据材料力学的卡氏定理和线弹性理论,推导得到了微弹簧的弹性系数计算公式,并根据ANSYS有限元仿真分析结果对其进行了修正.基于多层高深宽比硅台阶刻蚀方法,采用MEMS体...     

平面微弹簧性能比较研究

针对平面微弹簧性能比较方法的缺乏,提出了弹簧柔度性能比较系数,通过在相等的弹簧占用结构面积情况下,分析C型、S型以及W型弹簧中任意两种弹簧柔度系数比的对数值分布情况。利用仿真软件验证了公式正确性,分析表明弹簧柔度性能比较系数理论值与仿真值相对误差小于5%。分析表明在S型弹簧与C型弹簧柔度性能比较系数以及C型弹簧与W型弹簧柔度性能比较系数为零情况下,弯梁夹角和弯半径与直粱(弯梁等效直粱长度)比值无关;在S型弹簧与C型弹簧柔度性能比较系数为零情况下,随夹角增大,弯半径与直粱比值先增大后减小。弯半径与直粱比值大小影响C型、S型、W型弹簧单位结构面积柔度系数顺序排列。     

间接连接型音叉振动式微机械陀螺的性能变异分析

以一种间接连接型音叉振动式微机械陀螺为研究对象,分析了加工误差引起的关键参数的性能变异对检测输出电容的影响。通过对这种微机械陀螺的检测原理介绍并对其动力学进行分析,获得了误差检测模型输出电容表达式。结果表明,这种微机械陀螺检测微弹性梁弹性系数的变异引起的不对称对系统输出具有较大的影响,加工中对检测微弹性梁应引起足够的重视。工作为间接连接型音叉振动式微机械陀螺加工性能的提高具有一定的参考价值。     

硅微弹簧-滑块摩擦力测试结构静力学分析

为了研究微机械摩擦问题，设计了一组硅微弹簧摩擦力测试结构，并对其进行了静力学分析，导出系统弹性系数的计算方法，分析了强度及应力分布特点。对比ANSYS仿真结果，分析了两种分析方法的差异原因，得出微结构中拉簧测试微结构力学性能影响最大，弯簧根部应力最大，而拉簧直角拐弯处应力最大。     

油气弹簧节流阀片设计与研究

对油气弹簧节流阀片厚度和节流缝隙设计进行了深入研究，对如何根据阻尼比设计油气弹簧的阻尼系数，如何根据阻尼力系数设计油气弹簧开阀阻尼力和开阀压差，如何由开阀压力差设计油气弹簧节流阀片厚度进行了研究。给出了节流阀片弯曲变形力学模型，并且提出了设计的阀片厚度弯曲变形系数法。对节流缝隙设计进行了研究，对所设计的油气弹簧阻尼特性进行了仿真分析，最后对油气弹簧进行了室内阻力特性试验。     

Effects of anisotropy during micromachining of cobalt

The effects of crystal orientation on the tribological characteristics of cobalt, during machining with a sharply pointed diamond, have been investigated. It has been found that the coefficient of friction and the width of the machined groove are both strongly dependent on the surface orientation, the normal load and the cutting direction. However, the actual tangential stress which is required for chip removal and therefore the energy required to remove unit volume of material are constant for a particular cutting geometry.     

恒力弹簧支吊架的优化设计

恒力弹簧支吊架是一种在限定位移内对被支吊物施以恒定张力的装置。用来支吊化工厂和电厂的气、水、烟、风管道系统;支吊热电站的锅炉本体和燃烧器;支吊电气化铁路的导电线和承力线等。恒力弹簧支吊架的基本原理是利用力矩平衡来获得对栽荷的恒定张力。本设计从优化设计的角度出发,主要对恒力弹簧支吊架的弹簧进行了优化,优化后的恒力弹簧支吊架具有体积小、重量轻、恒定度高的优点,因此节约了钢材,降低了成本,具有不错的市场潜力。     

基于有限元和响应面法的U形弹簧结构参数分析

液压作动器内部密封件的蓄能性能是衡量其可靠性的关键,而U形弹簧作为蓄能密封圈的弹性元件,其压缩刚度和弹性压缩极限是决定其蓄能性能的主要因素。建立基于材料参数的U形弹簧弹塑性有限元模型,计算U形弹簧的压缩刚度、弹性压缩极限和线性压缩临界值,分析典型结构参数对蓄能特性的影响;基于响应面法构建多因素数学模型,比较各结构参数对弹簧压缩刚度和弹性压缩极限的影响程度;通过多次弹簧压缩试验验证了计算模型的准确性。结果表明：弹簧厚度、截面总长、开槽宽度、周期宽度和根部圆弧半径为压缩刚度的主要影响因素,其影响依次减小;弹簧厚度、截面总长和根部弧半径为弹性压缩极限的主要影响因素,其影响依次减小。重复压缩试验证明,弹簧屈服产生的塑性变形会随着压缩次数累加,导致弹簧开口宽度减小,导致密封圈动态密封性能降低;当蓄能密封圈用于动密封时其压缩量不宜超过弹性压缩极限。     

悬架弹簧工作应力和刚度分析

根据螺旋线空间曲梁理论,对悬架弹簧进行了受力分析,得到了考虑剪切作用影响、转动惯量影响和螺旋升角的刚度计算公式。通过引入修正系数,提高了所得公式的计算精度,并根据公式讨论了螺旋升角对弹簧刚度的影响。有限元分析和试验方法验证了结论的有效性。     

关于表面裂纹线弹簧模型的改进

对表面裂纹线弹簧模型进行改进,初步解决未改进的线弹簧模型在远离裂纹最深处(即靠近自由表面处)误差较大的问题.着重对线弹簧本构关系(即模型的内部解)作改进.在内埋椭圆裂纹应力强度因子解的基础上,籍助应变能方向导数的关系将它转变为二维穿透裂纹,引入修正系数得到改进的边裂纹板条解,即改进的线弹簧本构关系(改进的内部解).外部解采用Reissner板理论.用改进的模型计算表面裂纹前缘法向应力强度因子,结果与Newman有限元解进行较系统的比较,表明改进的模型能在较大范围内更好地与Newman解相符.     

基于有限元法空气弹簧参数对其垂向刚度的影响

空气弹簧成为汽车悬架系统之中弹性元件,以其优良的减振性能在汽车、高速列车等悬挂系统中得到越来越广泛的应用。考虑其橡胶材料的非线性、气囊分层的非线性以及接触非线性等问题在ansys中建立空气弹簧有限元模型,并进行了垂向刚度静载荷模拟分析,通过了实验数据比较验证,然后对影响弹簧垂向刚度的参数--气囊内压、帘线角、帘布层厚度,帘布层层数进行分析,为空气弹簧性能的研究及新产品开发提供了一种较好的、经济可行的途径。     

Performance Analysis of Wire Electrodes on Machining Ti-6Al-4V Alloy using Electrical Discharge Machining Process

High-strength materials with complex shapes can be easily machined by electrical discharge machining process. In the present study, an attempt has been made to analyze the influence of wire electrode on Kerf width and workpiece surface roughness in wire EDM process. Due to its importance in the aircrafts and automobiles, Ti-6Al-4V alloy has been chosen as the workpiece material. The various experiments have been conducted based on a Taguchi L₉ orthogonal array with various types of wire electrodes, such as conventional brass wire, zinc-coated wire and diffused coated brass wire. From the experimental results, it has been observed that diffused coated wire produced better surface finish with minimum kerf width compared to the other two wire electrodes. It has also been observed that the pulse off-time has more influent nature on machining characteristics such as surface roughness and kerf width.     

基于稳健优化的真空断路器弹簧操动机构分闸弹簧设计

将稳健设计思想和优化设计思想相结合,将加工误差等因素引起的影响考虑在设计变量的容差之中,寻求弹簧刚度系数误差最小化,且以弹簧结构参数在其容差内变化时弹簧刚度系数的最大波动量的最小化为优化目标,建立了具有多目标、两级优化的分闸弹簧稳健优化设计数学模型。提出了系列求解该数学模型的优化策略。将稳健优化设计数学模型应用于10kV、12．5kA真空断路器弹簧操动机构中的分闸弹簧的设计,有效改善了分闸弹簧的力特性及真空断路器的分合闸速度特性。     

Effect of non-Newtonian behaviour of lubricant and bearing flexibility on the performance of slot-entry journal bearing

This work describes the theoretical study concerning the effect of non-linear behaviour of the lubricant on the performance of a slot-entry journal bearing. The analysis considers the generalized Reynolds equation governing the flow of lubricant having variable viscosity in the clearance space and the three dimensional elasticity equations governing the displacement field in the bearing shell, and equation of flow of lubricant through slot restrictor. The non-Newtonian lubricant is assumed to follow the cubic shear stress law ( ). Bearing performance characteristics have been presented for a typically selected values of non-linearity factor ( ) and deformation coefficient ( ). It has been observed that the combined effect of non-linearity factor ( ) and bearing flexibility ( ) affects the performance characteristics of slot-entry journal bearing quite significantly.