發(fā)布時(shí)間：2020-04-25 13:12

【摘要】：微電機(jī)是機(jī)械基礎(chǔ)組件、智能驅(qū)動(dòng)和控制執(zhí)行部件的重要組成部分,其應(yīng)用范圍遍布各行業(yè),與人們的日常生活緊密相關(guān)。在各類微電機(jī)中,電磁驅(qū)動(dòng)型微電機(jī)工作壽命長、抗干擾能力強(qiáng)、驅(qū)動(dòng)力矩大且能量轉(zhuǎn)換效率高,具有廣闊的應(yīng)用前景。本論文提出一種采用電磁驅(qū)動(dòng)型微型集成活齒傳動(dòng)系統(tǒng),針對該種傳動(dòng)系統(tǒng)的受力及輸出力矩進(jìn)行了理論研究,并對系統(tǒng)的主要零件進(jìn)行了設(shè)計(jì)、制作以及剝離實(shí)驗(yàn)。本文針對微型集成活齒傳動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)特性提出了新型電磁驅(qū)動(dòng)方式,建立了微型集成活齒傳動(dòng)系統(tǒng)的受力分析模型,推導(dǎo)出活齒受力方程及系統(tǒng)輸出力矩方程;分析了系統(tǒng)主要參數(shù)對活齒受力及系統(tǒng)輸出力矩的影響。推導(dǎo)出微型集成活齒傳動(dòng)系統(tǒng)中范德華力作用表達(dá)式,研究了范德華力對微型集成活齒傳動(dòng)系統(tǒng)受力的影響;根據(jù)赫茲理論推導(dǎo)出各零件間的接觸應(yīng)力表達(dá)式,研究了范德華力及系統(tǒng)主要參數(shù)的變化對傳動(dòng)接觸應(yīng)力的影響。結(jié)果表明:隨著驅(qū)動(dòng)力的增大,范德華力的影響不斷減小。根據(jù)傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)了各主要零件的加工實(shí)驗(yàn)方案,并且利用電子束光刻、真空蒸發(fā)鍍膜工藝和微電鑄工藝進(jìn)行了激波器、中心輪和活齒架的加工實(shí)驗(yàn);對比了蒸發(fā)鍍膜工藝和微電鑄工藝加工激波器的表面形貌;利用化學(xué)試劑濕法腐蝕工藝完成了激波器和中心輪的剝離實(shí)驗(yàn)。
【圖文】：

圖 1-4 平面同步永磁微電機(jī) 圖 1-5 柔性磁驅(qū)微納米馬達(dá)2016 年 Y Yokozeki 等人將 MEMS 工藝和多層陶瓷技術(shù)結(jié)合開發(fā)了新的電磁驅(qū)動(dòng)微電機(jī)，這種組合式 MEMS 電機(jī)在輸入電壓為 0.25V，頻率為 18Hz 的情況下演示了旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，轉(zhuǎn)速為 1080r/min，完成了微型電磁感應(yīng)式 MEMS 電機(jī)的測試實(shí)驗(yàn)。在未來的工作中，將開發(fā)具有軸承結(jié)構(gòu)和偏轉(zhuǎn)線圈的 MEMS 電機(jī)，以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)和微型機(jī)身[33]。與此同時(shí)，國內(nèi)多個(gè)大學(xué)及研究機(jī)構(gòu)都進(jìn)行了電磁驅(qū)動(dòng)型微電機(jī)的相關(guān)研究并取得了很大進(jìn)展。1999 年中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所應(yīng)用光學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室梁靜秋團(tuán)隊(duì)成功制造出一種低轉(zhuǎn)速和高輸出轉(zhuǎn)矩的電磁驅(qū)動(dòng)型微電機(jī)。通過測試，其轉(zhuǎn)速可達(dá) 20-860r/min，輸出扭矩大于 10μN(yùn)·m，具有廣泛的應(yīng)用前景[34]。2004 年臺灣國立中山大學(xué)開發(fā)出了一種微線性開關(guān)磁阻電機(jī)。其結(jié)構(gòu)為二相繞組線圈，材料為鎳，輸出力矩可達(dá) 10μN(yùn)·m，但其轉(zhuǎn)速可高達(dá)到 34000r/min[35]。2009 年中國科學(xué)院長

圖 1-4 平面同步永磁微電機(jī) 圖 1-5 柔性磁驅(qū)微納米馬達(dá)2016 年 Y Yokozeki 等人將 MEMS 工藝和多層陶瓷技術(shù)結(jié)合開發(fā)了新的電磁驅(qū)動(dòng)微電機(jī)，這種組合式 MEMS 電機(jī)在輸入電壓為 0.25V，頻率為 18Hz 的情況下演示了旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，轉(zhuǎn)速為 1080r/min，完成了微型電磁感應(yīng)式 MEMS 電機(jī)的測試實(shí)驗(yàn)。在未來的工作中，將開發(fā)具有軸承結(jié)構(gòu)和偏轉(zhuǎn)線圈的 MEMS 電機(jī)，以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)和微型機(jī)身[33]。與此同時(shí)，國內(nèi)多個(gè)大學(xué)及研究機(jī)構(gòu)都進(jìn)行了電磁驅(qū)動(dòng)型微電機(jī)的相關(guān)研究并取得了很大進(jìn)展。1999 年中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所應(yīng)用光學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室梁靜秋團(tuán)隊(duì)成功制造出一種低轉(zhuǎn)速和高輸出轉(zhuǎn)矩的電磁驅(qū)動(dòng)型微電機(jī)。通過測試，其轉(zhuǎn)速可達(dá) 20-860r/min，輸出扭矩大于 10μN(yùn)·m，，具有廣泛的應(yīng)用前景[34]。2004 年臺灣國立中山大學(xué)開發(fā)出了一種微線性開關(guān)磁阻電機(jī)。其結(jié)構(gòu)為二相繞組線圈，材料為鎳，輸出力矩可達(dá) 10μN(yùn)·m，但其轉(zhuǎn)速可高達(dá)到 34000r/min[35]。2009 年中國科學(xué)院長
【學(xué)位授予單位】：燕山大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TH-39

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2640287