压电驱动六自由度指向平台的力电耦合分析

在高精度微调机构的研究中,面临的是一个包括多个部件、刚性与柔性并存、综合的力学-电学问题,对于机构的高精度微调指向性能以及后续的控制研究中,需要建立并得到整个系统的输入与输出的关系,即压电驱动器的输入电压和微调机构的指向关系。采用压电六自由度并联机构作为平台,基于压电材料的力电耦合理论,在考虑力电耦合效应、位移放大机构的弹性变形的影响下,提出并建立了平台的全系统解析和数值预测方法,其中分别包括了整个平台系统的部件级和系统级的分析理论及数值模拟方法。计算结果表明,所提出的解析和数值方法能够对此类六自由度平台的运动进行预测,通过压电驱动器的输入电压得到最终的平台输出姿态,这对高精度微调机构的设计提供了新的研究手段和重要指导依据。     

三维压电陶瓷的断裂

基于三维压电陶瓷中的一般平片裂纹前沿的位移,应力和应力强度因子的表达式,求得局部机械能率,以此建立了压电陶瓷的断裂准则。作为特例,将此准则应用于二维问题,所得结果与已有结果基本一致。     

压电陶瓷阻尼振动的有限元模型分析

分析了压电陶瓷的压电效应在桥梁振动中减小振动的应用，压电效应将振动机械能转化为电能，进行能量转移从而起到减弱振动的作用。由于压电陶瓷的实验研究费用较高，借助计算机建模技术，对4种数学模型进行了分析。结果表明，压电纤维材料阻抗回路（CPRE）具有较好的应用效果，为后期的实验指明研究方向。     

高效压电陶瓷加工原理探讨

针对波导管等特殊管状物体内壁的加工,提出了内腔压电超声换能推挤原理,采用了具有频率自动跟踪系统的超声波发生器,自行设计了用于管内腔超声推挤的压电陶瓷换能器,并设计给出了变幅杆--推刀振动子系统的谐振频率、位移节点、放大倍数等计算公式,测出了声学系统的电导--电纳特性,并进行了工艺试验,探讨了超声推挤过程.     

压电陶瓷执行器迟滞与非线性成因分析

从微观上系统分析了电致伸缩效应、逆压电效应和铁电效应的位移机理,表明:三种效应的位移机理是根本不同的;压电陶瓷执行器的位移主要是由逆压电效应、铁电效应所引起的,电致伸缩效应对位移的贡献极其微弱,可以忽略不计;单纯的逆压电效应是线性的,而铁电效应则是迟滞非线性的.指出了非180°电畴转向与转向的不完全可逆,分别是造成压电陶瓷执行器非线性和迟滞的根本原因.通过实验研究了驱动电压幅值、驱动电压频率、驱动循环次数及晶片厚度对压电陶瓷执行器迟滞和非线性的影响.     

压电陶瓷微位移器的优化设计

本文介绍机械加工用压电陶瓷微位移器优化设计的原理和方法,并对微位移器的实际参数进行了优化求解。实际应用结果表明,以优化参数制作的压电陶瓷微位移器,在其伸长量、轴向刚度及频响范围等性能指标上可提高约20～30%。     

压电陶瓷迟滞特性前馈控制算法分析

在亚微米超精密定位技术中,压电陶瓷的迟滞特性对定位精度影响较大。针对这一问题,提出了一种压电陶瓷迟滞特性的前馈控制算法。根据实验数据,借助Matlab软件建立压电陶瓷的迟滞数学模型,反求出输入电压转换函数,实现迟滞前馈控制。结果证明,利用该控制算法,压电陶瓷升/降压产生的位移线性度良好,迟滞在5%以内,可以满足亚微米定位需求。     

压电陶瓷基本特性研究

随着压电陶瓷应用领域的不断扩大,压电陶瓷作为一种精密驱动器件,其自身的性能日益受到使用者的关注。本文对压电陶瓷器件位移特性、出力特性、温度特性及蠕变特性进行了详尽的论述和分析,推导了压电陶瓷和电致伸缩陶瓷的归一化模型,并对国内外典型的压电陶瓷器件的位移特性进行了分析。     

压电陶瓷阀特性的研究

本文设计出以压电陶瓷作为驱动元件的开关阀,并对其响应特性进行了分析,实验证明了理论分析的正确性。文中指出该开关阀可替代电磁阀应用于电控燃油喷射系统,以实现定时、精确喷射燃油。     

超声电机压电陶瓷极化装置的研制

超声电机中压电陶瓷极化后的分区特性是影响电机输出效率的重要因素,针对以往极化方法造成各分区特性不一致的问题,提出了同时同向极化方式,并根据热极化工艺要求,开发了一种新型压电陶瓷极化装置.实验结果表明,该装置不仅提高了压电陶瓷极化后各向分区特性的一致性,而且具有操作方便、功能齐全等优点.     

非线性蛇簧联轴器的振动特性及实验分析

仅对非线性蛇簧联轴器本身的结构进行设计和评定,缺乏全面性和实践性。文中应用非线性振动理论分析非线性蛇簧联轴器基本参数对机械系统振动特性的影响,按照幅频响应曲线对非线性蛇簧联轴器进行合理设计,通过理论和实验证明,系统可以获得良好的振动特性。当满足共振条件时,非线性蛇簧联轴器可以自动中断振幅危险增长,使整个系统平稳运行;当扭矩一定,适当增加簧片的厚度和高度及联轴器的齿数,减小轮齿的宽度,对联轴器和系统均仃利。从系统的角度,为非线性蛇簧联轴器的设计和参数优化提供理论基础。     

一种可调姿态的机床模块机械接口设计与分析

可重构机床通过其功能模块互换来实现零件族内各零件的加工转换,然而受机床结构布局和模块自重等影响,如何保证模块可互换条件下的机床整机性能与精度要求是可重构机床研究领域中的难题.提出一种可实现模块姿态微调整又能保证机床整机刚度的机械接口装置,该接口采用梳齿结合面及辅助支撑实现机床模块间的精准定位和刚性连接,通过锁紧螺栓对弹...     

"Y"形流管无阀压电泵流量及流管流阻特性分析

目前已有无阀压电泵所采用的无移动部件阀要么结构复杂,要么会产生速度、压强变化显著的湍流流场,不利于应用在医疗、卫生、保健等领域进行活体细胞或长链高分子细胞的输送.针对这些问题,研制一种新型无阀压电泵--"Y"形流管无阀压电泵,并对其进行模拟及试验研究.结合医疗领域输血、输液工作的需要,分析当前几种典型无移动部件阀的优缺点,并介绍"Y"形流管无阀压电泵及其流管的特点.对"Y"形流管无阀压电泵进行理论分析,建立泵流量计算公式.基于有限元法对"Y"形流管内流体流动状态进行模拟,得到"Y"形流管内正反流压强变化规律及内部涡旋较锥形流管内涡旋小的结论,并计算得到"Y"形流管正反向流阻.对"Y"形流管无阀压电泵进行理论与试验流量的比较分析,结果表明,理论泵流量与试验泵流量的最小与最大相对误差分别为7%、13%,也证明了理论分析与数值模拟是正确的.     

机器人柔顺装配的几何及力学分析研究

对柔顺装配过程中轴孔位姿偏差和装配力变化规律进行了分析研究,提出了装配作业可行域,指出了改善装配效果的可能途径。提出的数学模型和约束条件是研究各类柔顺技术的理论基础。     

ELECTRIC DISCHARGE MILLING AND MECHANICAL GRINDING COMPOUND MACHINING OF SILICON CARBIDE CERAMIC

Silicon carbide (SiC) ceramics have been widely used in modern industry. However, the manufacture of SiC ceramics is not an efficient process. This paper proposes a new technology of machining SiC ceramics with electrical discharge milling and mechanical grinding compound method. The compound process employs the pulse generator used in electrical discharge machining, and uses a water-based emulsion as the machining fluid. It is able to effectively machine a large surface area on SiC ceramics with a good surface quality. In this paper, the effects of pulse duration, pulse interval, peak voltage, peak current and feed rate of the workpiece on the process performance parameters, such as material removal rate, relative electrode wear ratio and surface roughness, have been investigated. A L₂₅ orthogonal array based on Taguchi method is adopted, and the experimental data are statistically evaluated by analysis of variance and stepwise regression. The significant machining parameters, the optimal combination levels of machining parameters, and the mathematical models associated with the process performance are obtained. In addition, the workpiece surface microstructure is examined with a scanning electron microscope and an energy dispersive spectrometer.     

腺汗式微孔结构金属陶瓷烧结体的制备及其性能

分别以TiH2和CaCO3为造孔剂,以Al2O3微细粉末为惰性弥散质点,采用液相烧结法制备出了具有汗腺式微孔结构的TiC-Fe-Cr-W-Mo-V系金属陶瓷烧结体,并分析了基体粉末粒度、造孔剂类型、烧结制度对烧结体孔隙度、孔隙结构、尺寸、分布以及压缩性能的影响。结果表明,以TiH2和CaCO3为复合造孔剂,辅以Al2O3微细粉末惰性弥散质点,在600 MPa压力下成形,于1230℃烧结60min制备出的TiC-Fe-Cr-W-Mo-V系金属陶瓷烧结体有典型的汗腺微孔结构特征,孔隙形状规则,分布均匀,孔径尺寸范围服从瑞利分布规律,且具有良好的力学性能,便于浸渍高温固体润滑剂以用作高温自润滑材料。     

晶须与颗粒混合增强陶瓷基复合材料的相平均应力及微区应力分布特征分析

采用三维有限元法在MSC-MARC软件中模拟不同性质的晶须和颗粒混合增强陶瓷基复合材料时微区应力分布特征,并计算增强相及基体平均应力。结合Eshelby夹杂理论和Mori-Tanaka方法推导增强相及基体的平均应力的理论公式,将两种方法所得的结果进行比较。结果表明,理论模型与有限元法得到的各相平均应力非常吻合,不同形状的增强相分担的应力差异很大,晶须增强相能够分担大部分的平均应力,对降低基体应力、提高多相混合增强陶瓷基复合材料的强度起主要作用。数值模拟结果同时给出微区应力场分布特征,显示晶须位置变化和晶须弹性模量变化对微区应力分布均有一定影响,有利于对多相增强复合材料进行失效分析。颗粒增强相具有调节晶须分布位置,有效改善微区应力分布特征的作用。     

带式烧结机的传动、力学分析和仿真

工业用带式烧结机的星轮和台车的传动为齿轮一销齿条啮合传动。针对台车在运行过程中的起拱和速度波动等缺陷,对带式烧结机传动过程中星轮和台车相互之间的力学关系进行了分析。根据分析结果,给出了台车不起拱的系统力学模型,提出了新型无起拱平稳传动带式烧结机的力控制方法。采用该力学模型和力控制方法,结合工业实例,进行了解析计算和基于虚拟样机的运动仿真,计算和仿真的结果基本相符。由此得到了带式烧结机力控制阈值和力控制曲线。考虑力控制方法所设计的新型带式烧结机己经投入实际生产,应用效果表明所建立的模型理论正确、计算和仿真可靠、力控制方法有效。研究结果可以为今后带式烧结机的工程设计和应用提供理论依据。     

MECHANISM ANALYSIS AND MATHEMATICAL DESCRIPTION OF MECHANICAL ABRUP TFAULTS

０ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＴｈｅｅｘｐｌａｎａｔｉｏｎ,ｄｅｓｃｒｉｐｔｉｏｎ,ｄｉａｇｎｏｓｉｓａｎｄｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎｏｆｍｅｃｈａｎｉｃａｌａｂｒｕｐｔｆａｕｌｔｓｈａｖｅｂｅｅｎｄｉｆｉｃｕｌｔｐｒｏｂｌｅｍｓｎｏｔｏｎｌｙｏｎｔｈｅｔｈｅ...     

高压密封系统的结构研究及力学分析

通过对高压密封腔内轴一密封环形成的密封间隙内液体泄漏量和压力分布进行计算与理论分析,探讨高压液体弹簧密封系统的结构设计和力学分析方法。通过有限元法和差分方法相结合的液固耦合计算,获得结构的最终间隙和压力分布曲线,达到为设计提供参考的目的。整个计算程序在有限元软件ANSYS平台上编译进行,计算过程简洁、快速,符合复杂的工程设计要求。计算结果表明,文中提出的设计方法是可行的、有效的。同时,对密封环的结构形式进行了讨论,对比两种形状密封环的变形特点与材料、尺寸的关系,提出有价值的建议。