一种非共振式压电叠堆直线电机的机理与设计

提出一种利用压电叠堆驱动的非共振式直线电机。研究了非共振状态下压电叠堆输出机构的理论模型,提出了电机定子的"三明治刚度"结构。研究了基于压电叠堆的非共振状态下摩擦驱动机理模型,推导了驱动足端部的椭圆运动轨迹。对设计、制造的样机进行了测试,试验表明在较宽的频率范围内,电机运行平稳,且电机速度与激励频率、激励电压近似成线性关系。当电压峰峰值为100 V、频率为1.6 kHz、预压力为45 N时,速度可达2.8 mm/s,输出力为3.5 N。

动摩擦型压电叠堆直线电机定子的振动特性

为提高动摩擦非共振型压电电机的输出力,研究了该型电机定子的振动特性及其对电机输出力的影响。通过分析电机的总体结构和工作机理,建立了电机定子的纵向振动模型和伪刚体模型,给出了定子驱动端的振动微分方程,并获得了纵向位移函数和横向位移函数。从功能原理出发,推导了电机的周期平均输出力公式。利用数值分析法对电机的纵向振幅特性和推力特性进行了仿真。设计、制作了电机样机,对不同激励条件下定子驱动端的纵向振动位移和电机输出力进行了测试。仿真和试验结果验证了定子振动特性理论:电机输出力随纵向振幅的增加而增加,且近似成线性关系。测试结果表明:在激励电压峰峰值为100V、频率为1.6kHz时,驱动端振幅最大可达0.92μm,样机输出力最大可达3.5N。

摩擦驱动型压电叠堆直线电机的工作机理

以一种典型的摩擦驱动型压电叠堆直线电机结构为例,对摩擦驱动型压电叠堆直线电机的振动摩擦驱动机理进行研究。结合电机系统的振动脱离模型,分析了电机定子与动子脱离的力学条件,进而分析电机结构参数和工作参数对椭圆运动和振动脱离性能的影响。对原理样机进行了试验研究,结果表明,压电叠堆的激励电压、激励频率和电机的预压力对电机的振动脱离性能有显著影响。

矩形压电片对Lamb波传感的方向性研究

矩形压电片被广泛用作超声Lamb波的传感器与驱动器。理论推导了矩形压电片对Lamb波(A_0模式)的传感灵敏度系数的函数表达式,同时对推导结果进行了实验验证。研究结果表明矩形压电片对Lamb波的传感具有很强的方向性。当Lamb波传播方向沿着矩形压电片长度方向时,矩形压电片传感响应电压最大。随着Lamb波入射角度的增大,响应电压幅值越来越小,当入射方向与矩形压电片长度方向垂直时,响应幅值达到最小。

基于压电叠层振动的一种直线电机的设计

设计了一种利用压电叠层的微幅振动的新型压电直线电机。分析了非共振状态下电机的工作机理,设计了电机的定子结构和总体结构。利用有限元软件对驱动足进行仿真分析,得到了柔性结构的最佳尺寸。制作了样机并进行测试,试验表明电机的运行速度随激励频率和激励电压的增加而增加,且在一定阈值内近似成线性关系。当驱动电压峰峰值为100 V、频率为1.6 kHz时,电机的空载速度可达2.8 mm/s,最大推力可达3.5 N。该电机工作频带宽、驱动电压低,对电机的结构精度和加工精度要求不高。

一种具有纳米级步进特性的直线压电电机

为实现纳米级的定位精度,通过精密控制电机定/动子间的正压力和相对运动速度,以实现电机在一个周期内的精密步进运动。首先,在研究电机步进运动原理的基础上,设计了具有法向振动框特征的驱动足结构,可以获得驱动端法向振动和切向振动的独立解耦特性;其次,利用有限元法对定子驱动足进行了参数优化设计,获得了定子驱动足的主要结构尺寸;最后,制作电机样机并进行了定子振动特性实验和电机特性实验。定子振动特性实验结果表明:该电机在1～400Hz范围内能够使得驱动阶段和回程阶段具有不同的运动特性,上述两个运动阶段的动子运动位移差即为电机的运动步距,因而该电机具有更小的位移分辨率。机械输出特性实验结果表明:该电机在1～400Hz范围内分别具有微、纳米级步进运动特性,在1～30Hz内电机的位移分辨率最高可达11nm。综上,该电机在400Hz以内能实现微纳米定位精度,电机速度最高可达63.3μm/s。

一种柔顺5杆机构的运动原理分析

利用柔顺结构和压电叠层元件的优点,在分析常见柔顺机构的基础上,提出一种压电驱动的柔顺5杆机构。研究该机构各部件的位移输出特性,得到5杆机构顶端的椭圆运动轨迹方程;通过搭建振动位移测试系统,测得该5杆机构顶端的振动位移曲线,验证该柔顺5杆机构可用于精密位移致动器的设计。

德国应用型研究生培养方式对我国工程类专业硕士培养的启示

文章结合教育部工程类专业硕士培养标准,归纳了我国工程类专业硕士工程素质所具有的主要特征,研究了德国研究生的培养方式及其对工程素质培养的作用,并提出了我国工程类专业硕士培养方式的优化途径。

应用型工科人才实践能力培养的研究

本文研究了现代大学生的能力结构,并针对应用型工科人才的定位提出了合理的能力结构,指出自学能力和实践能力的重要性;从改进实践教学体系、优化实践教学环节、强化毕业设计等三个方面提出了加强应用型工科人才实践能力培养的具体措施。

压电作动器在精密定位中的研究与发展

目前压电作动器在许多领域都取得了成功的应用。随着科学技术的发展,人们对定位的精度要求越来越高,而压电作动器以其定位精度高、抗干扰能力强的优点受到越来越多研究者的青睐。本文对用于精密定位领域的三种形式的压电作动器进行了研究,着重分析了各种压电作动器的原理、特点和研究现状,最后提出了用于精密定位领域的压电作动器的几个发展方向。

CDIO教育理念对工程图学教学改革的启示

本文介绍了CDIO理念在国内外工程教育改革中取得的卓著成果;阐述了工程图学教学和研究的现状,指出了当前工程图学教育中存在的不足。根据以上研究,提出了基于CDIO理念的工程图学教学改革,即"一体化"的教学内容改革、"做中学"的教学方法改革、"学以致用"的考核方法改革。

一种两自由度柔性机构的研究

柔性机构具有免装配、无摩擦、免润滑的优点,可实现微米级甚至纳米级的高精度,因此设计一种用于压电精密驱动的柔性机构具有重要意义。对柔性梁和柔性铰链的尺寸进行了理论设计,通过柔性机构的伪刚体模型分析了影响柔性机构输出特性的主要因素,利用有限元软件分析了不同受力状态下柔性机构的输出特性。

基于复合放大机构的压电直线电机

为利用驱动足椭圆轨迹的改变实现对压电直线电机输出性能的控制,提出并设计了一种基于复合放大机构的压电直线电机。电机驱动足由三角机构和杠杆机构构成,电机工作时在三角机构顶端能形成椭圆轨迹,杠杆机构能调节椭圆轨迹的大小。在电机结构设计过程中利用有限元软件进行关键参数的选择,制造出了样机并进行性能测试。结果表明,电机在低电压、宽频带内能稳定运行。通过改变放大系数,研究了椭圆轨迹对电机输出性能的影响,结果表明,在驱动信号不变时,通过改变放大系数能实现驱动足顶端椭圆轨迹的调节,从而改变电机的输出性能。

一种高精度大行程2R1T并联定位平台

为了解决传统压电陶瓷驱动器所固有的高精度与大行程的矛盾,提出了一种新型可直接外力驱动的三自由度并联精密定位平台,利用压电直线电机直接驱动即可实现大行程与高精度定位。首先,分析了柔性铰链结构参数对其作动行程的影响机理,在此基础上设计了大行程圆柱柔性铰链,并对大行程圆柱柔性铰链的结构参数进行了模糊优化设计;接着,采用两个平移副和一个一体化、大行程圆柱形柔性铰链构建了并联分支链路,采用3条并联支路设计了2R1T并联精密定位平台,并通过坐标齐次变换方法构建了并联平台的运动学模型,推导出了并联平台位姿正反解;最后,对2R1T并联定位平台开展了实验研究。实验结果表明所设计的2R1T并联定位平台具有良好的运动同步性和重复性,利用压电直线电机的步进运动模式可实现精密定位,其平动定位分辨率为0. 09μm,转动定位分辨率分别为0. 8μrad、0. 9μrad和1. 0μrad;利用压电直线电机的连续运动模式可实现大行程空间定位,其平动工作行程为120 mm,转动工作行程分别为6. 18°、6. 74°和6. 58°。借助于压电直线电机的不同工作模式实现了并联平台的精密定位和大行程工作空间两个关键指标,为进一步研究2R1T并联机构的动态性能、精密定位及控制规律的实现等提供了重要的理论价值和实践基础。

菱形压电电机在并联精密定位平台中的应用

为了解决传统压电陶瓷驱动器固有的高精度与大行程的矛盾,提出了利用非共振式压电电机的两种不同运动模式来实现精密定位平台的定位高精度与工作大行程的方案。设计了一种新型菱形压电电机,分析其工作原理,给出了定子结构及夹持预紧结构的设计方案。菱形压电电机的实验结果表明,其步进作动模式下定位分辨率为1.0μm,连续运动模式下最大空载速度为0.932mm/s。在此基础上,利用3台菱形压电电机同步驱动并联精密定位平台,实验结果表明,并联平台平动定位分辨率为1.0μm,转动定位分辨率分别为8.6,11和10μrad。实验重复进行10次,动平台定位分辨率的波动率均低于5%,表明了该并联平台具有良好的同步性与重复性。另一方面,利用菱形压电电机的连续运动模式可实现大行程空间定位,其平动工作行程为3.54mm,转动工作行程分别为3.92°,4.16°和4.05°。借助于菱形压电电机的不同工作模式实现了并联平台的精密定位和大行程工作空间两个关键指标,为进一步研究精密定位平台的动态性能、控制规律提供了理论价值和实践基础。

抛光垫在蓝宝石衬底化学机械抛光中的应用研究

在分析化学机械抛光中常用抛光垫的材质、性能、表面结构基础上,研究了抛光垫对蓝宝石衬底抛光质量的影响规律:材质硬的抛光垫可提高衬底的平面度;材质软的抛光垫可改善衬底的表面粗糙度;表面开槽的抛光垫可提高抛光效率;表面粗糙的抛光垫可提高抛光效率;对抛光垫进行适当的修整可使抛光垫表面粗糙;用聚氨酯类抛光垫能够使得蓝宝石衬底的抛光面小于0.3nm的表面粗糙度。

基体表面状况对化学镀Ni-P镀层性能的影响

分析了基体表面状况对化学镀镍 磷层性能的影响 ,研究发现 :基体的表面状况对化学镀镍 磷层的硬度及其均匀性的影响不大 ,而对镀层的耐腐蚀性能影响很大。

化学机械抛光的理论模型研究综述

化学机械抛光(Chemical Mechanical Polishing,CMP)是当今唯一能够提供全局平面化的技术,其抛光机理的研究是当前的热点。综述了考虑抛光液和抛光垫特性的抛光机理模型,分析了各模型的相关特点,最后对CMP模型的发展和研究方向提出展望。

虚实结合的模具设计制造实践教学体系构建

针对材料成型与控制工程专业模具设计制造实践教学开展难度大、实物实训运行与维护费用高、场地受限等问题,本文首先分析了实践教学的现实困境,基于虚拟仿真技术、计算机网络技术和多媒体技术等,提出虚实结合的模具设计制造实践教学体系的建设要素及其对实践教学的提升作用。然后从"细分三层能力结构"、"五项结合"的实践教学运行模式、"能力主线"的课程方案和实践教学质量保障机制等方面,重点论述虚实结合的实践教学体系的改革及建设方案,深耕模具设计制造实践教学的本质,就虚实结合的实践教学内容和具体实施方法展开研究。与此同时,应用型地方本科高校虚实结合的模具设计制造实践教学体系建设还需要坚守信息化、智能化的办学理念,面向区域校企联合共建。

地方工科院校学科建设模式与应用型人才培养

地方工科院校承担着为区域经济社会发展培养应用型人才的重要使命。地方工科院校要通过深入贯彻"产教融合"和校企协同育人机制,把学科建设和人才培养与区域经济社会发展紧密结合,大力推进人才培养机制模式改革,不断优化考核管理机制,有效构建面向应用型人才培养的学科建设和人才培养体系。