本文關(guān)鍵詞：MEMS微觀摩擦磨損測(cè)試裝置研制，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：用于微機(jī)電系統(tǒng)的微摩擦學(xué)研究設(shè)備，主要依賴于研究人員根據(jù)自身學(xué)科需要開(kāi)發(fā)的各種微觀摩擦測(cè)試儀器。鑒于高速微機(jī)電系統(tǒng)的涌現(xiàn)以及國(guó)內(nèi)目前尚無(wú)適用于高速微機(jī)電系統(tǒng)的摩擦磨損試驗(yàn)設(shè)備，本文研制了一臺(tái)能夠模擬高速微機(jī)電系統(tǒng)工況的微摩擦測(cè)試裝置，可用于研究高速微機(jī)電系統(tǒng)中摩擦、磨損和潤(rùn)滑行為。 采用銷(xiāo)－盤(pán)式摩擦模式用以模擬微機(jī)電系統(tǒng)中的滑動(dòng)摩擦磨損，利用直徑為2mm的單晶硅圓柱和單晶硅片構(gòu)成摩擦副，分別選用位移法和光學(xué)杠桿法作為正壓力和摩擦力的測(cè)量方法，進(jìn)而設(shè)計(jì)了測(cè)試裝置的總體結(jié)構(gòu)，并詳細(xì)論述了其測(cè)量原理，其中，為了提高摩擦力的測(cè)量精度同時(shí)增加測(cè)力量程，引入了帶有壓電致動(dòng)器的反饋系統(tǒng)。 設(shè)計(jì)了用于微力測(cè)量的測(cè)力懸臂，在其測(cè)試端通過(guò)縱向彈性敏感元件測(cè)量正壓力，在其固定端通過(guò)周向彈性敏感元件測(cè)量摩擦力，通過(guò)理論計(jì)算分析了敏感元件的剛度和最大應(yīng)力，利用Creo Simulate軟件對(duì)縱向彈性敏感元件進(jìn)行強(qiáng)度仿真分析，，利用微加工技術(shù)制作了敏感元件和試件。 采用硬盤(pán)主軸電機(jī)實(shí)現(xiàn)摩擦盤(pán)的轉(zhuǎn)動(dòng)，采用三相逆變電橋驅(qū)動(dòng)電路和兩兩導(dǎo)通的通電方式，以ATmega8為控制核心，采用反電動(dòng)勢(shì)過(guò)零點(diǎn)檢測(cè)法檢測(cè)轉(zhuǎn)子位置，實(shí)現(xiàn)電機(jī)的啟動(dòng)與調(diào)速，利用Delphi軟件編寫(xiě)上位機(jī)PWM波發(fā)生器，利用HY-441數(shù)字轉(zhuǎn)速表標(biāo)定了電機(jī)轉(zhuǎn)速與PWM信號(hào)脈沖寬度的關(guān)系曲線。 使用激光位移傳感器測(cè)量縱向彈性敏感元件形變位移；采用激光器、反射鏡組、光斑位置探測(cè)器和壓電致動(dòng)器構(gòu)成帶有反饋的測(cè)量系統(tǒng)，利用光學(xué)杠桿法實(shí)現(xiàn)周向彈性敏感元件扭轉(zhuǎn)角的測(cè)量。描述了上述儀器在本裝置中的使用方法與步驟，根據(jù)測(cè)試系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特征設(shè)定了系統(tǒng)的控制參數(shù)。 檢測(cè)了不同轉(zhuǎn)速下摩擦盤(pán)的端面跳動(dòng)，結(jié)果表明電機(jī)轉(zhuǎn)速在4000~7000轉(zhuǎn)區(qū)間內(nèi)，摩擦盤(pán)的端面跳動(dòng)較小，有利于進(jìn)行微摩擦測(cè)試。標(biāo)定了縱向彈性敏感元件的剛度，標(biāo)定值與理論分析和仿真分析相一致。分析了測(cè)試裝置的靜態(tài)特性，摩擦力測(cè)量滯后約為6%，重復(fù)性約為0.6%，分辨力為0.011mN。實(shí)驗(yàn)測(cè)試表明，該微摩擦測(cè)試裝置符合設(shè)計(jì)要求，可以作為高速微觀摩擦試驗(yàn)的有效工具。
【關(guān)鍵詞】：微機(jī)電系統(tǒng) 微摩擦 微加工 無(wú)刷直流電
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類(lèi)號(hào)】：TH-39;TH87
【目錄】：

• 致謝4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-8
• 目錄8-10
• Contents10-12
• 圖清單12-17
• 表清單17-18
• 變量注釋表18-19
• 1 緒論19-31
• 1.1 課題的背景與來(lái)源19-23
• 1.2 微觀摩擦磨損測(cè)試裝置的研究現(xiàn)狀23-29
• 1.3 本文的研究目的和意義29-30
• 1.4 本文的主要研究?jī)?nèi)容30-31
• 2 測(cè)試裝置的總體設(shè)計(jì)31-39
• 2.1 測(cè)試裝置的設(shè)計(jì)要求31-32
• 2.2 摩擦力測(cè)量原理32-33
• 2.3 測(cè)試裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)33-37
• 2.4 本章小結(jié)37-39
• 3 微力測(cè)量單元設(shè)計(jì)39-59
• 3.1 測(cè)力懸臂結(jié)構(gòu)39-40
• 3.2 周向彈性敏感元件40-48
• 3.3 縱向彈性敏感元件48-56
• 3.4 試件56-57
• 3.5 本章小結(jié)57-59
• 4 回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的速度控制系統(tǒng)59-70
• 4.1 無(wú)刷直流電機(jī)的選用59-60
• 4.2 電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路60-63
• 4.3 電機(jī)轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)63-66
• 4.4 電機(jī)控制程序設(shè)計(jì)與轉(zhuǎn)速標(biāo)定66-69
• 4.5 本章小結(jié)69-70
• 5 傳感器與數(shù)據(jù)采集70-76
• 5.1 激光位移傳感器70-71
• 5.2 光斑位置探測(cè)器與壓電致動(dòng)器71-75
• 5.3 本章小結(jié)75-76
• 6 系統(tǒng)靜態(tài)特性和測(cè)試分析76-86
• 6.1 摩擦盤(pán)端面跳動(dòng)檢測(cè)76-78
• 6.2 縱向彈性敏感元件標(biāo)定78-80
• 6.3 測(cè)試裝置靜態(tài)特性分析80-84
• 6.4 實(shí)驗(yàn)測(cè)試分析84-85
• 6.5 本章小結(jié)85-86
• 7 結(jié)論和展望86-88
• 7.1 結(jié)論86
• 7.2 展望86-88
• 參考文獻(xiàn)88-92
• 附錄92-102
• 作者簡(jiǎn)歷102-104
• 學(xué)位論文數(shù)據(jù)集104

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 張威,張大成,王陽(yáng)元;MEMS概況及發(fā)展趨勢(shì)[J];微納電子技術(shù);2002年01期

2 張棟;李永紅;;基于MEMS加工技術(shù)壓力傳感器工藝研究[J];傳感器世界;2007年04期

3 王宏偉;梁暉;;無(wú)位置傳感器無(wú)刷直流電機(jī)的DSP控制[J];電力電子技術(shù);2005年06期

4 洪永強(qiáng),蔣紅霞;微電子機(jī)械系統(tǒng)及硅微機(jī)械加工工藝[J];電子工藝技術(shù);2003年05期

5 李炳乾,朱長(zhǎng)純,劉君華;微電子機(jī)械系統(tǒng)的研究進(jìn)展[J];國(guó)外電子元器件;2001年01期

6 徐小云 ,顏國(guó)正 ,丁國(guó)清;微電子機(jī)械系統(tǒng)(MEMS)及其應(yīng)用的研究[J];測(cè)控技術(shù);2002年08期

7 戴敏;曹杰;史金飛;;航模直流無(wú)刷無(wú)感電機(jī)調(diào)速控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J];測(cè)控技術(shù);2006年07期

8 王吉會(huì),王立鐸,路新春,溫詩(shī)鑄,李恒德;微組裝Teflon/Si_3N_4多層膜的結(jié)構(gòu)和微摩擦磨損性能[J];金屬學(xué)報(bào);1998年06期

9 王亞珍,朱文堅(jiān);微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)技術(shù)及發(fā)展趨勢(shì)[J];機(jī)械設(shè)計(jì)與研究;2004年01期

10 高芒來(lái),聶時(shí)春,張嗣偉;影響分子沉積膜納米摩擦特性的幾個(gè)因素[J];摩擦學(xué)學(xué)報(bào);2003年06期

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本文編號(hào)：354383