极板不平行对力反馈微加速度传感器可靠工作范围的影响

根据梳齿式电容加速度传感器极板不平行对传感器静电力和阻尼力的影响,建立有阻尼力反馈微加速度传感器的等效电学模型.通过电学模拟,分析不同阻尼情况下由工艺原因引起的电容极板不平行对传感器可靠工作范围的影响.结果表明,当传感器受阶跃信号的冲击时,可靠工作范围随极板倾斜程度的增大而减小,并且模拟结果还表明, 在欠阻尼情况下传感器的可靠工作范围比临界阻尼或过阻尼情况下要小.     

基于牛顿插值的批量轴类零件加工误差补偿

为提高批量轴类零件加工精度及加工效率,通过分析批量轴类零件加工数据,得到加工误差分布规律;运用牛顿插值理论建立批量轴类零件加工误差数学模型:应用用户宏程序按工件序号及切削位置进行误差实时补偿.该误差补偿方法综合考虑切削力引起的误差、热误差、刀具磨损误差、机床几何误差、编程误差、检测调整误差等误差因素,全面分析各误差因素与误差分布规律的关系,避免了误差因素分析不全的影响.得出切削力是影响单件工件加工误差分布的主要因素,刀具磨损是影响批量轴类零件加工误差分布的主要因素,热误差是导致误差分布规律畸变的主要因素.实践表明,应用该误差补偿方法可使批量轴类零件最大加工误差由60μm降低到4μm,补偿了93.3%;减少在机检测调整时间,加工效率提高13%,有效提高批量轴类零件加工精度和加工效率.     

滚动直线导轨副的滚道中心距误差与承载性能的关系

静刚度和摩擦力作为导轨副关键承载性能指标,直接影响导轨副的运动精度及工作状态。基于赫兹接触理论,建立了滚道中心距误差与导轨副摩擦力和静刚度的模型,并结合理论计算模型与控制变量试验研究了导轨、滑块滚道中心距误差及滚珠过盈量对承载性能的影响规律,对比分析了滚道中心距不同误差情况下的摩擦力和静刚度。研究结果表明,静刚度相对误差为2.46%～8.20%,摩擦力相对误差为0.42%～11.33%。理论仿真值和试验实测值的一致性较好。     

小管径管道气液两相流空隙率电容传感器设计

为了测量微小管道(内径5 mm)中气液两相流的空隙率,设计了具有螺旋结构电极的电容传感器。对螺旋电极电容传感器的螺距和电极宽度2个主要结构参数进行了仿真研究,结果表明当螺距在1.625~2.85倍管径、电极宽度在0.200~0.280倍螺距之间变化时,最大检测场均匀性误差小于25%,流型变化对空隙率的测量结果影响不大。静态实验结果表明,具有最优结构参数的传感器在分层流的空隙率测量中表现出了很好的线性特性。     

龙门铣床关键几何误差辨识及补偿

为了提高某龙门铣床y、z向的加工精度,研究了该机床y、z轴关键几何误差的建模、辨识及补偿方法。建立了y、z轴几何误差和加工误差之间的误差模型,得到了影响龙门铣床y、z向加工精度的5项关键几何误差;通过测量龙门铣床y、z轴平面内4条直线的定位误差,辨识出5项关键几何误差;基于龙门铣床的数控系统和建立的误差模型,通过修改加工代码的方法对几何误差进行了补偿。结果表明:龙门铣床关键点的y、z向加工误差分别减小了66.81%和47.17%,几何误差补偿后龙门铣床的加工精度明显提高。     

树枝切削性能试验研究

设计了树枝切削试验装置,研究了树枝直径和树枝喂入角对树枝切削力变化过程、最大切削力和切削功的影响。试验研究表明,树枝直径和树枝喂入角的变化对最大切削力和切削功的影响很大,当树枝直径从57mm增大到114mm时,最大切削力从14.4kN增大到48.9kN,增大2.4倍,而所需做的功从0.585kJ增加到3.6kJ,增大5.2倍;当树枝喂入角从0°变化到45°时,最大切削力下降约42%,切削功下降约26%。该研究结果为树枝粉碎机切削装置的设计和动力的选配提供了可靠的依据。     

低热机械噪声的梳齿式加速度计

文中介绍了一种基于低噪声梳齿变面积型加速度计.采用体硅加工工艺,利用SOI材料30 μm顶层硅制造垂直梳齿,梳齿数目达200对,提高了初始电容,能够充分利用尺寸空间,获得具有低噪特性的加速度计.该种形式的加速度计不需要真空封装,也不需要制作阻尼孔就能满足低噪声要求.器件采用三层材料,利用硅-玻璃键合和BCB键合实现,能够有效提高成品率,并给出了成功流片后得到的SEM照片.最后,对器件进行了频谱响应曲线的测试,测试得到器件在非真空封装及无阻尼孔情况下Q值高达156.95.测试结果表明该器件的设计简化了制造工艺,降低了成本,同时得到提高了Q值,能够降低热机械噪声.     

硅微机械音叉式谐振器

应用体硅微机械加工技术,制作了一种双端固定音叉式谐振器。它在音叉的两个臂上连接了梳齿电容结构,用来驱动音叉臂在硅片平面内侧向、反相振动,同时检测音叉的振动频率。当驱动力的频率等于音叉的固有频率时,音叉产生谐振。此时,检测梳齿电容输出的电流最大。用有限元方法对谐振器进行了模态分析和结构优化。音叉臂长800μm,宽5μm,梳齿电容齿长25μm,结构层厚度为80μm,在30V交流电压激励下,测得其谐振频率为25kHz。当音叉受到轴向力的作用时,音叉的固有频率会发生变化,根据这一原理,设计了谐振式加速度计。用有限元分析软件对加速度计工作情况仿真,估算其灵敏度约为2Hz/g。这种音叉式谐振器结构和工艺简单,性能可靠,成本较低,对于进一步研究微机电系统谐振器件具有重要意义。     

立式加工中心综合误差建模及实验分析

为解决复杂工况条件下数控机床综合误差补偿问题,采用多体系统理论建立热平衡状态下立式加工中心几何-伺服动态综合误差模型。利用激光干涉仪和球杆仪分别对其各单项几何误差和圆运动误差进行测试,发现随着进给速度的增大,几何误差基本保持不变,伺服动态误差逐渐增大,并成为影响综合误差的主要因素,当进给速度达到6 000mm/min时,伺服不匹配占圆运动误差的50%左右。实验结果表明,建立的综合误差模型具有较高的准确性,可为不同工况下机床的误差补偿提供依据。     

等距面误差对抛物面廓形精度的影响

在抛物面加工中,对工件的已加工表面上引起的等距面误差进行了理论分析和计算。用三点法求出理论曲线的最小平移距离,再用两点距离法建立磨具加工面上各点误差的数学模型,该模型适合各类二次曲线磨具等距线误差的计算。实验结果表明磨具等距线误差变化范围为 0~0.7 μm,成形精度能满足大多数工件的面形精度要求,且磨具两端的最大误差为0.624 14 μm,同时,等距面误差随刀具或磨具的磨损量,以及抛物面的曲率的增大而增大,结果证明了该方法的有效性。