直线超声电机柔性夹持元件的设计

设计了一种带有柔性铰链的直线超声电机夹持元件,夹持元件的两边和中间带有圆弧柔性铰链。两边的柔性铰链起弹簧作用,以便施加合适的预压力;中间的柔性铰链能够消除定子装配中的附加应力,减小定子装配对定子振动模态的影响。利用有限元方法分析了柔性铰链的变形量与预压力的关系。实验结果表明,直线超声电机夹框的位移与预压力成线性关系,并与有限元计算结果一致。柔性夹持元件装配的定子没有干扰模态,两相模态一致性好,并具有线性的边界条件。     

超声切割刀动力学分析和结构优化设计

为定性地分析一种超声切割刀的结构因素对其纵振模态的影响规律,并优化其结构设计,首先建立了超声切割刀的动力学模型,由其得到结构的一阶纵振模态解析解,据解析解计算的振动频率结果(52.5kHz)与ANSYS计算结果(52.3kHz)以及实验结果(53.5kHz)相吻合;然后建立了该超声切割刀结构优化设计的数学模型;最后根据该模型,设计了一套结构优化程序,并借助MATLAB的GUIDE工具完成了人机交互优化界面的开发。优化后的切割刀节面位置与夹持件中心位置偏差约为1μm,切割刀刀头处的振幅提高约27%。     

弯振模态板状直线超声电机的研究

通过改进直线超声电机的驱动足、夹持等结构形式,提高了电机的输出特性。设计了一款新型直线电机,电机由对称分布的板状振子和具有柔性的驱动足组成。通过ANSYS软件建立了电机有限元模型并分析电机工作模态,根据模态一致性原则设计电机尺寸;利用板状结构的弯振模态,降低了驱动频率,提高了输出效率;电机驱动足具有一定的柔性,在夹持组件作用下实现预压力的施加。最后对样机开展实验研究,结果表明,电机定子模态测试数据与仿真分析结论吻合,工作频率为27.5kHz,附近无干扰模态,相位差为90°,工作时发热较少;最大输出力为44N;双向驱动速度一致性良好,其中最大输出速度为267mm/s。     

气流噪声向汽车内部传播途径的研究

本文讨论了气流噪声研究的理论和实验方法，并在风沿实验的基础他汽车外部脉 内传播２的途径，提出了车外脉动压力经孔隙和板壁向车内传播是车外脉动压力一内传播的主要途径。     

超声电机定、转子接触微观力学模型

针对现有超声电机定、转子的接触模型未考虑表面粗糙度的影响,因而不能反映定、转子的实际接触状态这一问题,以定、转子接触的微观力学特性为研究对象,依据分形几何表征摩擦层表面的表面形貌,并通过实验确定了由摩擦材料构成的半球体的相对变形、相对接触面积和相对压力之间的函数关系.建立了考虑表面粗糙度影响的定、转子接触微观力学模型;基于力学模型计算实际接触点数、实际接触面积与总的预压力之间关系.研究结果表明,摩擦层的变形量、接触面积和相对压力之间的呈非线性关系,实际接触面积在名义接触面积的三分之一之内.     

钼表面包埋渗法制备(Ti, Mo)Si2/MoSi2 涂层及其在1200 ℃周期性氧化环境下的氧化行为

利用连续沉积的包埋渗法,在钼表面制备了(Ti,Mo)Si₂/MoSi₂复合涂层。利用X射线衍射、扫描电子显微镜、能谱仪和热力学计算对涂层进行了表征与反应机理分析。结果表明,共沉积法无法实现Ti的有效沉积。先渗Ti、再渗Si的两步沉积工艺能有效制备Ti改性硅化物涂层。涂层分为3层,最外层为(Ti,Mo)Si₂三元化合物层,次外层为MoSi₂层,次外层与基体间为Mo₅Si₃过渡层。渗硅温度对涂层结构无明显影响。Ti改性硅化物涂层的生长速率略低于单一渗硅涂层的生长速率。(Ti,Mo)Si₂/MoSi₂复合涂层的形成由Ti、Si内扩散控制。Ti元素集中在涂层表层,Si元素通过(Ti,Mo)Si₂化合物层与基体作用形成MoSi₂层和Mo₅Si₃过渡层。渗Ti过程中,埋渗料间反应会引入游离态铝氟化物AlF₃。在随后的渗硅过程中,游离态Al以Al₃Mo的形式在(Ti,Mo)Si₂层中靠近MoSi₂层的上界面处析出。在1200 ℃周期性氧化过程中,(Ti,Mo)Si₂/MoSi₂复合涂层持续循环氧化180 h后未出现明显失重。(Ti,Mo)Si₂层氧化形成的SiO₂与TiO₂致密复合氧化层能填充涂层表面裂纹,持续阻碍氧扩散,因此其在周期性氧化环境下的抗氧化性能显著优于单一渗硅涂层。     

行波超声电机发热量的估计方法

通过超声电机动力学原理,建立超声电机发热量的理论模型,确定了电机发热主要来源于压电陶瓷发热和摩擦生热;进行超声电机的温度特性实验,验证理论模型.实验证明,理论模型可正确反映行波型超声电机的发热情况.     

TA2合金激光熔 α-Ti/TiC+(Ti,W)C1-x/Ti2SC+TiS自润滑耐磨复合涂层

目的提高TA2钛合金的耐磨减摩性能,并研究添加WS_2对激光熔覆Ti/TiC耐磨复合涂层的影响。方法以Ti+TiC和Ti+TiC+WS_2两种复合粉末为预置原料,采用激光熔覆技术在TA2合金表面制备出两类复合涂层,并采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、硬度计和摩擦磨损试验机,系统地分析了添加WS_2前后涂层的物相、组织、显微硬度及摩擦学性能。结果 Ti+TiC复合粉末的激光熔覆涂层的主要物相包含α-Ti和TiC,涂层的显微硬度为1162HV0.5。WS_2添加后,涂层中生成了新增强相(Ti,W)C_(1-x)及自润滑相Ti2SC和少量的TiS,涂层的显微硬度为1052.3HV0.5,约为TA2基体(180HV0.5)的5倍;此外,涂层的磨损率由未添加WS_2时的5.38×10~(-5) mm~3/(N·m)上升到15.98×10-5 mm~3/(N·m),耐磨性能有所下降但仍远低于基体(磨损率为66.63×10~(-5)mm~3/(N·m)),同时摩擦系数显著下降,由之前的0.49下降到0.34;同时,Si_3N_4对磨球磨损表面光滑,没有明显塑性变形,其磨损机理为轻微的塑性变形和粘着磨损。结论添加WS_2的复合涂层相对于基体依然具有良好的耐磨性能,同时由于新生的自润滑相Ti_2SC、TiS的润滑效果,涂层表现出良好的自润滑耐磨性能。     

单模态驱动的V形板结构直线超声电机

为克服双模态超声电机频率一致性的限制和进一步提高V形直线超声电机的输出性能,设计了一种板结构直线超声电机。该电机包括V形定子和直线导轨,定子由2个相互垂直的板结构振子构成,驱动足位于2个变截面梁的连接点上。利用两振子弯曲振动形成的对称和反对称模态,通过两相模态切换,实现电机的双向运动。研制了样机并对其进行了模态实验和机械输出特性测试。借助三维激光测振仪分别测试了驱动足在接触和不接触导轨情况下的运动轨迹,阐述并验证了单模态超声电机的驱动机理。实验结果表明,该电机具有良好的机械输出特性:最大空载速度为690 mm/s,最大推力达100 N,推重比达59.7。     

超声电机中的非线性现象研究

研究了非线性现象对超声电机运行的平稳性、可靠性的影响，分析了超声电机在强电场作用下压电陶瓷材料特性的非线性现象、温度变化引起压电陶瓷特性的非线性现象和定子转子接触的非线性现象，以及驱动电路中的非线性现象等。在试验的基础上，定性分析了这些非线性现象影响电机性能的机理，从而提出控制这些非线性现象的建议，为进一步提高超声电机稳定性和可靠性建立了理论基础。