伴隨微機(jī)電系統(tǒng)的不斷發(fā)展,各種材料的微構(gòu)件被廣泛應(yīng)用于微器件中。微構(gòu)件的尺寸基本在微納米級(jí),微構(gòu)件受各種因素的影響,微尺寸下材料的力學(xué)性能將發(fā)生非常巨大的變化。如果用相關(guān)材料的宏觀參數(shù)來(lái)進(jìn)行微構(gòu)件系統(tǒng)的設(shè)計(jì),難以保證其相關(guān)指標(biāo)參數(shù)及性能。本文以微梁彎曲測(cè)試法作為微構(gòu)件特性測(cè)試的基本理論,研制以柔性鉸鏈驅(qū)動(dòng)加載測(cè)試裝置,以實(shí)現(xiàn)檢測(cè)微梁構(gòu)件的力學(xué)性能參數(shù),為不同材料的微小構(gòu)件測(cè)試提供一種可行的測(cè)試手段和力學(xué)特性參考。論文設(shè)計(jì)了一套基于微梁構(gòu)件彎曲法的加載夾持機(jī)構(gòu),其中包括加載機(jī)構(gòu)、夾持機(jī)構(gòu)及輔助安裝機(jī)構(gòu),并針對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)及性能參數(shù)優(yōu)化進(jìn)行了相關(guān)的研究。主要工作如下幾點(diǎn):1)結(jié)合微梁彎曲法的力學(xué)性能測(cè)試原理和測(cè)試系統(tǒng)的性能指標(biāo),在整體方案基礎(chǔ)上,進(jìn)行了傳感器及驅(qū)動(dòng)器和和輔助機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)。2)研究了結(jié)合柔性片簧的第一級(jí)加載機(jī)構(gòu)、結(jié)合柔性鉸鏈的微梁加載機(jī)構(gòu)和試件夾持機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法。研究了柔性片簧機(jī)構(gòu)的剛度計(jì)算方法及柔性鉸鏈的剛度計(jì)算方法,得到了二級(jí)加載機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)模型,同時(shí)將進(jìn)行數(shù)據(jù)仿真;分析加載與夾持機(jī)構(gòu)中存在的問題;進(jìn)而得到最優(yōu)的兩級(jí)加載機(jī)構(gòu)的具體尺寸和夾持機(jī)構(gòu)的合適尺寸,最終得到滿足本論文所需...

【文章頁(yè)數(shù)】：91 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
致謝
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 引言
    1.2 研究課題的來(lái)源、目的及意義
    1.3 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)
        1.3.1 國(guó)外研究現(xiàn)狀
        1.3.2 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀
        1.3.3 發(fā)展趨勢(shì)
    1.4 主要研究工作與論文內(nèi)容和結(jié)構(gòu)
        1.4.1 主要研究工作
        1.4.2 論文章節(jié)安排
第二章 微梁彎曲加載夾持測(cè)試裝置總體方案設(shè)計(jì)
    2.1 引言
    2.2 系統(tǒng)性能指標(biāo)、測(cè)試原理分析及總體設(shè)計(jì)方案
        2.2.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求與性能指標(biāo)
        2.2.2 測(cè)試原理分析
        2.2.3 總體方案設(shè)計(jì)
    2.3 傳感器及執(zhí)行器的選型
        2.3.1 壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器的選型
        2.3.2 直線電機(jī)的選型
        2.3.3 位移傳感器的選型
        2.3.4 力傳感器的選型
    2.4 本章小結(jié)
第三章 加載、夾持機(jī)構(gòu)及輔助裝置設(shè)計(jì)與優(yōu)化
    3.1 引言
    3.2 有限元分析法簡(jiǎn)介
    3.3 柔性鉸鏈的設(shè)計(jì)與計(jì)算
    3.4 加載機(jī)構(gòu)及夾持機(jī)構(gòu)材料選擇
    3.5 一級(jí)片簧式位移縮小加載機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與仿真
        3.5.1 底部“幾”字梁部分
        3.5.2 對(duì)稱式“Z”字梁部分
        3.5.3 橫梁與“Z”字型梁推力對(duì)比
    3.6 二級(jí)柔性鉸鏈位移放大加載機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與仿真
        3.6.1 柔性鉸鏈特點(diǎn)及用途
        3.6.2 柔性鉸鏈機(jī)構(gòu)放大原理
        3.6.3 二級(jí)機(jī)構(gòu)放大比設(shè)置分析
        3.6.4 二級(jí)柔性鉸鏈結(jié)構(gòu)參數(shù)及應(yīng)力計(jì)算
        3.6.5 結(jié)論
    3.7 夾持機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與仿真
        3.7.1 夾持機(jī)構(gòu)的理論設(shè)計(jì)
        3.7.2 夾持機(jī)構(gòu)的尺寸參數(shù)設(shè)計(jì)
        3.7.3 夾持機(jī)構(gòu)的靜力學(xué)仿真
    3.8 輔助機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
        3.8.1 壓電陶瓷預(yù)緊機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
        3.8.2 光柵讀數(shù)頭固定機(jī)構(gòu)及拉壓力傳感器固定機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
        3.8.3 夾持機(jī)構(gòu)防變形機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
    3.9 加載機(jī)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)
        3.9.1 直圓型柔性鉸鏈的能量分析及計(jì)算
        3.9.2 柔性鉸鏈加載機(jī)構(gòu)整體能量計(jì)算
        3.9.3 單因素實(shí)驗(yàn)分析和位移損失分析
    3.10 加載機(jī)構(gòu)輸出力校核
    3.11 加載機(jī)構(gòu)優(yōu)化后的機(jī)械結(jié)構(gòu)與仿真
        3.11.1 加載機(jī)構(gòu)優(yōu)化后的機(jī)械結(jié)構(gòu)及仿真
        3.11.2 微位移加載夾持機(jī)構(gòu)整體機(jī)構(gòu)
    3.12 本章小結(jié)
第四章 微梁加載夾持機(jī)構(gòu)整體安裝及測(cè)試實(shí)驗(yàn)
    4.1 引言
    4.2 試件的形狀尺寸設(shè)計(jì)及仿真分析
        4.2.1 試件的尺寸設(shè)計(jì)
        4.2.2 試件的仿真
        4.2.3 試件的加工
    4.3 加載機(jī)構(gòu)一級(jí)位移縮小機(jī)構(gòu)輸入輸出測(cè)試
    4.4 加載機(jī)構(gòu)二級(jí)位移放大結(jié)構(gòu)輸入輸出測(cè)試
    4.5 夾持機(jī)構(gòu)的輸入輸出試驗(yàn)
    4.6 微梁彎曲加載夾持機(jī)構(gòu)整體安裝步驟
    4.7 試件的彎曲加載測(cè)試
        4.7.1 拉壓傳感器標(biāo)定
        4.7.2 微梁彎曲夾持測(cè)試
        4.7.3 試件彎曲試驗(yàn)結(jié)果與仿真值對(duì)比分析
    4.8 測(cè)試裝置中存在的問題和改進(jìn)措施
    4.9 本章小結(jié)
第五章 總結(jié)與展望
    5.1 課題總結(jié)
    5.2 課題展望
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間的學(xué)術(shù)活動(dòng)及學(xué)術(shù)成果



本文編號(hào)：3983508