發(fā)布時間：2024-05-28 04:45

　　伴隨微機電系統(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,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)來進行微構(gòu)件系統(tǒng)的設(shè)計,難以保證其相關(guān)指標(biāo)參數(shù)及性能。本文以微梁彎曲測試法作為微構(gòu)件特性測試的基本理論,研制以柔性鉸鏈驅(qū)動加載測試裝置,以實現(xiàn)檢測微梁構(gòu)件的力學(xué)性能參數(shù),為不同材料的微小構(gòu)件測試提供一種可行的測試手段和力學(xué)特性參考。論文設(shè)計了一套基于微梁構(gòu)件彎曲法的加載夾持機構(gòu),其中包括加載機構(gòu)、夾持機構(gòu)及輔助安裝機構(gòu),并針對機械設(shè)計及性能參數(shù)優(yōu)化進行了相關(guān)的研究。主要工作如下幾點:1)結(jié)合微梁彎曲法的力學(xué)性能測試原理和測試系統(tǒng)的性能指標(biāo),在整體方案基礎(chǔ)上,進行了傳感器及驅(qū)動器和和輔助機構(gòu)設(shè)計。2)研究了結(jié)合柔性片簧的第一級加載機構(gòu)、結(jié)合柔性鉸鏈的微梁加載機構(gòu)和試件夾持機構(gòu)的設(shè)計方法。研究了柔性片簧機構(gòu)的剛度計算方法及柔性鉸鏈的剛度計算方法,得到了二級加載機構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計模型,同時將進行數(shù)據(jù)仿真;分析加載與夾持機構(gòu)中存在的問題;進而得到最優(yōu)的兩級加載機構(gòu)的具體尺寸和夾持機構(gòu)的合適尺寸,最終得到滿足本論文所需...

【文章頁數(shù)】：91 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
致謝
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 引言
    1.2 研究課題的來源、目的及意義
    1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢
        1.3.1 國外研究現(xiàn)狀
        1.3.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀
        1.3.3 發(fā)展趨勢
    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試裝置總體方案設(shè)計
    2.1 引言
    2.2 系統(tǒng)性能指標(biāo)、測試原理分析及總體設(shè)計方案
        2.2.1 系統(tǒng)設(shè)計要求與性能指標(biāo)
        2.2.2 測試原理分析
        2.2.3 總體方案設(shè)計
    2.3 傳感器及執(zhí)行器的選型
        2.3.1 壓電陶瓷驅(qū)動器的選型
        2.3.2 直線電機的選型
        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、夾持機構(gòu)及輔助裝置設(shè)計與優(yōu)化
    3.1 引言
    3.2 有限元分析法簡介
    3.3 柔性鉸鏈的設(shè)計與計算
    3.4 加載機構(gòu)及夾持機構(gòu)材料選擇
    3.5 一級片簧式位移縮小加載機構(gòu)的設(shè)計與仿真
        3.5.1 底部“幾”字梁部分
        3.5.2 對稱式“Z”字梁部分
        3.5.3 橫梁與“Z”字型梁推力對比
    3.6 二級柔性鉸鏈位移放大加載機構(gòu)的設(shè)計與仿真
        3.6.1 柔性鉸鏈特點及用途
        3.6.2 柔性鉸鏈機構(gòu)放大原理
        3.6.3 二級機構(gòu)放大比設(shè)置分析
        3.6.4 二級柔性鉸鏈結(jié)構(gòu)參數(shù)及應(yīng)力計算
        3.6.5 結(jié)論
    3.7 夾持機構(gòu)的設(shè)計與仿真
        3.7.1 夾持機構(gòu)的理論設(shè)計
        3.7.2 夾持機構(gòu)的尺寸參數(shù)設(shè)計
        3.7.3 夾持機構(gòu)的靜力學(xué)仿真
    3.8 輔助機構(gòu)設(shè)計
        3.8.1 壓電陶瓷預(yù)緊機構(gòu)設(shè)計
        3.8.2 光柵讀數(shù)頭固定機構(gòu)及拉壓力傳感器固定機構(gòu)的設(shè)計
        3.8.3 夾持機構(gòu)防變形機構(gòu)設(shè)計
    3.9 加載機構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計
        3.9.1 直圓型柔性鉸鏈的能量分析及計算
        3.9.2 柔性鉸鏈加載機構(gòu)整體能量計算
        3.9.3 單因素實驗分析和位移損失分析
    3.10 加載機構(gòu)輸出力校核
    3.11 加載機構(gòu)優(yōu)化后的機械結(jié)構(gòu)與仿真
        3.11.1 加載機構(gòu)優(yōu)化后的機械結(jié)構(gòu)及仿真
        3.11.2 微位移加載夾持機構(gòu)整體機構(gòu)
    3.12 本章小結(jié)
第四章 微梁加載夾持機構(gòu)整體安裝及測試實驗
    4.1 引言
    4.2 試件的形狀尺寸設(shè)計及仿真分析
        4.2.1 試件的尺寸設(shè)計
        4.2.2 試件的仿真
        4.2.3 試件的加工
    4.3 加載機構(gòu)一級位移縮小機構(gòu)輸入輸出測試
    4.4 加載機構(gòu)二級位移放大結(jié)構(gòu)輸入輸出測試
    4.5 夾持機構(gòu)的輸入輸出試驗
    4.6 微梁彎曲加載夾持機構(gòu)整體安裝步驟
    4.7 試件的彎曲加載測試
        4.7.1 拉壓傳感器標(biāo)定
        4.7.2 微梁彎曲夾持測試
        4.7.3 試件彎曲試驗結(jié)果與仿真值對比分析
    4.8 測試裝置中存在的問題和改進措施
    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
攻讀碩士學(xué)位期間的學(xué)術(shù)活動及學(xué)術(shù)成果



本文編號：3983508