超精密车削微量进给机构的试验研究

通过试验对超精密车削压电陶瓷微量进给机构进行了研究。文中分析了压电陶瓷的微位移特性，给出了整个机构的设计方法和性能．试验结果表明，该微量进给机构的分辨率达到０．０２５μｍ，频响范围０～２００Ｈｚ，能够满足超精密车削的需要．     

基于有限元分析的纳米级微进给工作台的设计

采用平行板移动副设计了压电陶瓷驱动纳米级微进给工作台。用有限元方法系统的分析了铰链的各个几何参数对工作台的静、动态特性的影响。举例给出了如何来利用有限元方法选择铰链尺寸,使工作台各性能参数均满足设计要求。     

柔性八杆对称联动定位机构及系统的研究

以柔性铰链为弹性导轨、压电陶瓷为驱动器，提出了一种新颖的纳米级柔性八杆对称联动定位机构，给出了其刚度公式和动力学模型，结合激光干涉仪微位移检测装置，设计并研制了微机控制的数字闭环控制纳米定位系统。实验表明：该纳米定位系统行程 10μ m，定位精度优于± 0.03μ m，定位分辨率 3nm，最大定位时间 40ms。     

基于四杆机构单元的柔性铰链设计与尺寸优化

针对柔性铰链存在的转动角度小和径向漂移大等问题,进行了大转角和高精度柔性铰链设计。利用四杆机构中曲柄摇杆机构的转角放大特性,以固化的四杆机构为变形模块,通过摇杆的小变形实现铰链的大转角运动。柔性铰链中固化的四杆机构为超静定结构,基于超静定结构理论进行了柔性单元的受力分析,并建立了柔性铰链的刚度模型,实现柔性铰链的分析和设计。根据设计方案选取设计变量,基于理论推导得到刚度建立目标函数,根据性能和几何边界建立约束条件,利用遗传算法对柔性铰链尺寸进行优化,并通过ANSYS进行了特定尺寸下柔性铰链变形和应力分析,验证了优化结果的正确性。     

宏微复合进给机构及其在微细电火花加工中的应用

分析比较了几种现有进给机构的特性,说明了宏微复合进给机构的组成和工作原理,讨论了压电陶 瓷致动器的致动机理和制作时的注意事项。     

柔性铰链放大式超磁致伸缩致动器磁弹耦合模型

针对超磁致伸缩致动器(GMA)输出位移有限的问题,采用柔性铰链放大机构放大GMA输出位移,利用材料力学理论、拉格朗日动力学方程和有限元法对柔性铰链放大机构的位移放大倍数、动力学特性进行了分析.结合Jiles-Atherton(J-A)模型和二次畴转模型建立了柔性铰链放大式GMA的磁弹耦合模型,并在软件AMESim&Simulink联合仿真环境中进行了数值仿真.制作了柔性铰链放大式GMA样机,对其进行了动态性能实验,仿真和实验表明:经过放大,柔性铰链放大式GMA输出位移可以达到0.4mm;频带宽超过100Hz;所建立的磁弹耦合模型是有效的.      

微扑翼飞行器驱动装置设计与动力学性能研究

将压电陶瓷驱动器和柔性铰链四杆放大机构融为一体,设计了结构紧凑的微扑翼驱动装置,并采用粒子群算法完成了微扑翼驱动装置结构参数优化设计;采用拉格朗日方程来建立微扑翼驱动系统动力学模型,对动力学性能进行了仿真研究.研究结果表明:采用正弦驱动电压,微扑翼驱动装置可以实现稳定扑打运动,另外,采用标准正弦驱动电压,在某一频段微扑翼驱动装置能实现高效扑动,而且通过调整驱动电压幅度能够控制扑动幅度.该研究为微扑翼飞行器运动控制奠定了基础.      

二自由度平板折展柔性铰链的分析及优化

为提高平板折展机构(LEMs)的灵活性,提出了一种能实现平面内及平面外转动的二自由度柔性铰链。首先,综合椭圆柔性铰链与LET柔性铰链的结构特点,设计了二自由度平板折展柔性铰链;其次,利用弹簧模型推导了该铰链两个方向的转动等效刚度计算模型,并通过设计实例的理论计算与有限元仿真分析对比,验证了两个理论模型的正确性;然后,探讨了各结构参数对铰链两种转动刚度的影响;最后,以提高二自由度平板折展柔性铰链的转动性能为目标,建立了其优化设计模型,并采用自适应粒子群优化算法对该铰链的结构参数进行了优化。优化结果表明:铰链y轴方向转动刚度下降了83.60%,z轴方向转动刚度下降了92.73%,二自由度平板折展柔性铰链两个方向的转动性能都得到了极大的提升,优化结果完全符合预期。     

一种新的基于柔性悬臂梁的柔性机构设计方法

微定位器是精密加工、纳米技术的重要组成部分,柔性机构则是微定位器的核心部件。本文利用有限元分析软件ANSYS对传统的基于柔性铰链的柔性机构和一种新的基于柔性悬臂梁的柔性机构进行了对比分析。分析结果表明,在相同的外形尺寸和作用力下,新柔性机构的输出位移增加了一倍,最大应力减少了23%。最后给出了一种新的基于柔性悬臂梁的柔性机构的设计方法,该方法可以减少设计参数并大大减少计算量。     

直角切口柔性铰链平行四杆机构的屈曲分析

 介绍了研究柔性铰链机构屈曲特性的重要意义。利用材料力学弯曲变形理论的挠曲线近似微分方程建立了计算直角切口柔性铰链平行四杆机构屈曲临界力的数学模型。在简单可靠的实验装置上测试了实际样件的屈曲临界力，并利用商用有限元软件ANSYS 8.0对相应的四杆机构模型进行了非线性屈曲分析。最终结果表明：理论值、实验值以及仿真值都十分接近，但仍存在一定的误差，通过原因分析，证实了存在这种误差的合理性，从而验证了所建数学模型具有较高的参考价值，可以作为柔性铰链平行四杆机构屈曲优化设计的指导理论。     

微细电火花加工用微能脉冲电源的研制

分析了微能脉冲电源的实现途径,设计开发出了满足微细电火花加工用的微能脉冲电源。该电源能实现超低能量(10-7J以下)下的微细电火花加工,为实现纳米级电火花加工提供了可能的技术保证。     

智能材料在微机械中的应用及发展

论述了微机械的发展现状,综述了硅、形状记忆合金、压电陶瓷、超磁致伸缩等智能材料在微型机械中的最新应用及发展趋势。提出了智能材料结构在微型机械中应用的几个关键问题。     

椭圆微驱动电火花加工装置中电极运动的微机控制

为实现椭圆微驱动器的最佳频率响应，需准确调整压电元件驱动源的频率，为此设计了用MCS51单片机控制的电极运动驱动电路。     

微动工作台的研制及特性研究

介绍了一种根据仿生学原理设计而成的由电致伸缩微位移器为驱动元件的大范围高精度的微动工作台，该工作台采用电致伸缩微位移器直接驱动的柔性铰链机构，使其既可以在小范围内实现高精度的微动，又可以实现大范围的宏动。同时还对工作台的特性进行了测试实验和分析。     

工件激振式复合电火花微细孔加工

通过工件的微幅激振改善微细电大花加工工作液循环，提高微细电火花加工的脉冲利用率和微细孔加工的深径比。简单介绍加工机理和系统组成，并给出初步试验结果．     

利用滚珠丝杠的微动特性实现纳米级定位

对用于超精密机床传动的滚珠丝杠的微动特性进行了实验研究，建立了它的数学模型，并在此基础上，进行了超精密位置伺服控制实验。实验结果表明，利用滚珠丝杠的微动特性可以实现纳米级定位     

微细电火花加工放电状态特性及其识别方法

微细电火花加工放电状态的准确识别是高精度、高效率加工的重要保证,但是微细电火花加工脉冲能量小、放电频率高、随机性强的特点严重影响了放电状态的识别精度。针对此问题,对微细电火花加工放电状态特性进行了研究,分析各放电状态产生的原因,同时根据各放电状态特性的不同对放电状态进行识别,通过设置间隙电压阈值、间隙电流阈值和频谱阈值的方法,实现了开路状态、火花放电状态、稳定电弧状态、短路状态以及脉冲间隔的准确有效识别,从而为高精度加工提供依据。     

一种微型侧喷式压电合成射流器的设计

设计了一种侧喷型合成射流器,考察了射流器喷口结构尺寸对射流速度的影响,计算了不同喷口宽度下的动量系数,确定了喷口的最优尺寸,并在攻角为23°的NACA0015翼型进行了数值仿真模拟。结果表明,合成射流器可以有效的抑制边界层流动分离。同时设计了器件的加工工艺流程并完成了器件的加工。     

空间谐振式MOEMS陀螺致动器研究

研究并设计了一种新型的可应用于微光机电(MOEMS)陀螺的微位移及角度控制致动器。它包括高灵敏度压电陶瓷组件和控制电路,具有对微镜进行微米级位移和角秒级角度精确定位的功能。建立并完成了该致动器的结构模型和有限元仿真,提出了基于MOEMS技术的加工方法。     

几种MEMS分立式微变形镜的设计与性能比较

采用形状函数法描述变形镜校正时的曲面,从适配误差、Strehl比、加工工艺性三个方面比较了4种不同单元排列方式的微变形镜。结果表明方形排列的微变形镜设计简单,需驱动电压较低,但波前校正性能较差;圆形微变形镜性能最优,但设计复杂,需驱动电压最高。