微型机电系统的建模与仿真研究

概述了开展微型机电系统 (MEMS)建模与仿真研究的意义和必要性。提出了MEMS建模与仿真技术的特点 :( 1)多物理场耦合 ;( 2 )材料特性的变化 ;( 3 )依赖快速有效的算法 ;( 4 )原子尺度仿真。分别从器件级仿真、过程仿真和系统级仿真三个层次说明了MEMS仿真的方法。最后结合MEMS建模与仿真技术的发展现状 ,指出了该领域今后的发展趋势。     

鼓式制动器促动变形特性的试验研究

以制动气室推出力一行程试验数据为基础，建立了气室推杆力与行程的计算模型，根据试验数据提出了鼓式制动器的促动变形特性的计算公式，用试验方法解决了制动器推杆总行程过大的生产实际问题。研究结果表明，气室推杆总行程过大的主要影响因素为制动蹄与制动鼓之间的间隙、摩擦片的弹性模量、凸轮轴的扭转变形。     

电磁轴承的数字控制系统设计

文章介绍了电磁轴承的基本组成及其工作原理,针对此设计了以TMS320F240为核心的数字控制系统,并提出了基于结构的Cascade控制算法,为非线性控制提供了设计基础.提出了以多文件工程结构的软件设计方法,提高了软件的可读性、可维护性和可扩展性;并对单自由度的电磁轴承进行实验,实现了稳定悬浮.     

惯性系统三轴测试转台内框形状优化设计

建立了惯性系统三轴测试转台内框形状优化模型和结构分析模型，采用连续体形状优化的罚函数方法进行优化设计。优化结果与理论分析一致，最优内框形状和国外转台形状相似。     

扩展的结构模糊优化设计方法

根据实际工程优化设计问题的特点，为了充分考虑工程结构优化设计的模糊性，本文提出了向量水平截集法和权重最大最小法，可以方便地处理目标函数和约束函数的重要程度，并给出了方法的几何解释，通过一个实例验证了该方法的正确性。     

DSP在电磁轴承控制系统中的应用

针对定点DSP在控制程序设计中数值运算的溢出问题提出了一种有效的解决方法,并对PID控制参数的定标选取加以分析,对输出进行了限幅,完善了程序设计从而有效地实现了单自由度电磁轴承的稳定悬浮.     

误差预算在精密与超精密机床中应用的研究概述

误差预算对精密机械系统优化设计有重要意义,在精密和超精密机床的设计制造中不可或缺。对国内外在该领域的研究进行概述,分别在误差预算的总体流程、组合规则和误差预算应用研究等方面进行展开,最后指出误差预算研究的不足和未来研究趋势。     

纳米切削多晶铜的分子动力学仿真研究

采用Voronoi方法建立了多晶铜切削模型,基于分子动力学方法实现了多晶铜纳米切削加工的二维分子动力学仿真。分别选用EAM势函数和Morse势函数来计算工件原子间以及工件原子和刀具原子间的相互作用。对切削过程和切削力的变化进行了分析,发现晶界会阻止位错向晶粒内部传播,在已加工区域表面,前一晶粒中的原子会随刀具运动到下一晶粒中形成晶界,切削过程中切削力随时间波动剧烈,并在晶界处会出现瞬时的峰值。     

微小型超精密微细铣削机床的研制

为了满足超薄壁微小结构零件的超精密加工需要,研制了一台微小型超精密三轴联动微细铣削加工机床.机床的总体尺寸为600mm×500mm×700mm,三个直线运动轴的行程均为75 mm.为了克服传统的由滚珠丝杠驱动的伺服系统带来的非线性问题,此机床采用了永磁直线电动机直接驱动气体静压导轨,并由5nm分辨率的线性光栅作为位置反馈元件组成全闭环控制系统的伺服控制方法;采用高精度运动控制卡PMAC嵌入工控机的开放式数控系统,并采用"PID算法+前馈控制"的复合控制策略.跟踪阶跃信号和正弦信号的实验结果表明,机床可以实现纳米级的运动控制精度:使用分辨率为1 nm的Renishaw激光干涉仪测量,得到补偿后的三个运动轴的定位精度均小于±0.25 μm,重复定位精度均小于±0.2 μm.使用φ0.5 mm的硬质合金立铣刀加工一组高度为50 μm的台阶,加工精度为±0.3 μm;使用φ1 mm的硬质合金立铣刀加工平面的表面粗糙度为40nm.     

基于原子力显微镜(AFM)的微小结构加工工艺研究

为了解决AFM单独用于机械刻蚀加工存在的局限性以及加工过程中各种因素对加工结果的影响等问题 ,提出一种基于AFM的非硅工艺微结构的加工方法。把三维微动工作台叠加到原子力显微镜工作台上组成新的微加工系统 ,采用金刚石针尖作为加工工具。根据AFM在线成像后的结果对该工艺过程中各种因素产生的影响进行了研究、分析和说明 ,得出主要参数优选的一般方法 ,讨论了与其他微机械加工方法相比较采用该方法的优缺点和可行性。应用该系统进行了微结构的加工实验 ,实验结果表明该系统能够实现较高尺寸精度和重复性精度的微结构的加工 ,并且通过优选参数改进工艺完全可以应用于微机械领域中诸如掩模或微尺度模具等简单和复杂的准三维或三维微小结构的加工