摘要：研究了压电位移放大机构的运动学和动力学建模问题。基于能量守恒原理和弹性梁弯曲理论推导了桥式位移放大机构的位移放大比等静力学解析模型;在此基础上,通过拉格朗日方程建立了桥式位移放大机构的固有频率解析模型。通过有限元计算验证和分析了提出的解析模型的可行性和优越性,并与国内外典型的位移放大比数学模型进行了比较。结果表明:由于本文提出的模型考虑了位移放大机构的拉伸和弯曲变形,并且摒弃了国内外普遍采用近似几何关系进行数学推导的思路,因此所建立的位移放大比解析模型精度更高;固有频率解析计算结果与有限元模态分析结果的相对误差约为5%。得到的结果显示:本文给出的建模方法以及位移放大比、固有频率等解析模型可为柔性机构的优化设计和研制提供依据和参考。

摘要：分析了谐振微加速度计闭环驱动控制的要求,并根据要求建立了幅度和频率自适应控制的双闭环驱动分析模型.鉴于系统的高阶非线性,采用近似平均法分析了系统的稳态平衡点和稳定条件.对基于锁相技术的频率跟踪环,得到了环路频率稳定跟踪的积分控制器临界条件.对基于自动增益的幅度控制环,分析表明在没有PI控制器时不能实现恒幅振动,在引入PI控制器后,振动幅度与品质因数和频率无关;同时,较小的直流参考电压能实现同样大的振幅.仿真结果有效的验证了上述结论,理论分析和仿真有助于驱动电路的设计和调试.

摘要：以弹性材料单晶硅为结构材料,研制了一种基于平面矩形螺旋梁的低g值(1 g～30 g)微惯性开关.根据材料力学中的卡氏定理和线弹性理论,推导得到了惯性开关闭合阈值的计算公式,其计数结果与ANSYS有限元分析结果的相对误差小于3%.为提高低g值微惯性开关的环境适应能力,提出双触点和低频弹簧-质量的结构设计方案.为提高结构尺寸的加工精度,提出基于双埋层SOI的低g值微惯性开关加工工艺方案.采用KOH腐蚀、ICP刻蚀和喷涂工艺等关键工艺技术,完成了微惯性开关的制备,划片后芯片尺寸为7mm×7mm×1.3mm.经离心试验测试,微惯性开关的闭合阈值为6.45 g,具有优于±0.5 g的闭合精度.通过随机振动和高温等环境试验后,2只微惯性开关样品闭合阈值的变化量小于0.5 g,表明微惯性开关具有较好的环境适应能力和机械性能.

摘要：针对微颗粒空间装配的问题,以外径为十几微米的微颗粒与外径为几百微米的柱腔装配为研究对象,开展微颗粒空间跨尺度装配方法研究。首先,针对微颗粒受到基底表面作用力影响不易被拾取与释放的问题,分析了微颗粒的受力情况,设计了真空吸附式微夹持器用于微颗粒的拾取与释放;然后,针对由于微颗粒与柱腔的尺寸跨度大,很难实现装配过程中二者空间位置实时监测的问题,设计了具有多维视觉监测功能的微装配机器人并且建立了多维视觉监测模型,实现微颗粒与柱腔装配过程的在线监测;最后,提出了基于多维视觉监测模型的微颗粒与柱腔空间半自动装配方法。实验结果证明了所提方法的有效性,并且实现了将外径为20μm的微颗粒放入外径为200μm的柱腔内的目标。该方法适用于微机电系统制造中微颗粒的三维空间装配。

摘要：设计并实现了一种采用微机械制造(MEMS)技术加工的D波段矩形波导膜片滤波器.采用有限元仿真软件HFSS分析了滤波器内腔镀膜厚度、粗糙度以及感性膜片厚度对滤波器主要性能的影响.采用MEMS深刻蚀工艺(DRIE)成功加工出了滤波器主体结构.通过完成结构深刻蚀、金属电镀和键合等关键工艺,首次制造出了D波段MEMS波导滤波器.样品测试结果为插入损耗0.4～0.7 dB,中心频率(140±3)GHz,带外抑制为≥18 dB,样品主要技术指标与设计值符合.

摘要：本文介绍了6LiF夹心谱仪的测量原理、自行设计研制的6LiF夹心半导体谱仪探头结构及电子学系统组成等。在热中子场中测试了夹心谱仪的性能,获得了α粒子峰、T粒子峰及"和"峰在多道上的位置与能量分辨率,并用T粒子与"和"峰两个能量点的峰位对谱仪系统进行了能量刻度。分别用效应探头和本底探头测量了临界装置表面的效应谱和本底谱,当效应探头采用的6LiF镀层质量厚度为186μg/cm2时,6LiF夹心谱仪对热中子的能量分辨率为363keV,测量中子最佳能区为0.3～7.5MeV,在该能区内,本底谱约占1%。

摘要：采用双埋层SOI(Silicon-On-Insulator)材料,结合KOH腐蚀工艺、电感耦合等离子体(ICP)刻蚀工艺、阳极键合以及喷雾式涂胶工艺,研制了一种基于平面矩形螺旋梁的低g值微惯性开关。利用二氧化硅KOH腐蚀/ICP刻蚀自停止的特点,平面矩形螺旋梁厚度的精度为±0.46μm。分析了双埋层SOI材料的电学特性,采用等电位技术,实现了双埋层SOI与上下两层硼硅玻璃的阳极键合。采用玻璃无掩模湿法腐蚀技术,在玻璃封盖底部设计制作了大小为200μm×200μm的防粘连凸台,解决了芯片在清洗干燥过程中的粘连问题。采用ICP刻蚀用硅衬片方法,解决了ICP刻蚀工艺中高温导致的金硅共晶合金问题。实验验证显示,提出的方法效果较好,芯片成品率得到较大提高,为大批量地研制低g值微惯性开关提供了可靠的工艺基础。

摘要：抗干涉齿轮集(counter-meshing gears,CMG)机构是一种可用于微型或微小型机械组合锁的密码鉴别机构,其复合齿轮的齿牙编码是CMG机构设计的核心问题.文中结合两个典型算例,介绍了CMG机构循环着色优化编码方法的原理与应用步骤.该方法采用三色循环交替模式,对二维迷宫映射图中全部或主体部分的关键陷阱格点依序着色,实现关键陷阱格点的最小色数着色.这种编码方法适用于第1类和第2类CMG机构,优点是无需计算、简单易用,可获得最优编码,即密码齿轮的层数最少.虽然该方法不适用于第3类CMG机构,但第3类CMG机构并不常用,因此该方法具有重要的实用价值.

摘要：将渐近结构优化法(ESO法)从弹性材料拓展到弹塑性材料的结构拓扑优化,建立了考虑应力约束和材料弹塑性变形的结构拓扑优化模型。采用Ansys软件的APDL功能编程实现了相应的优化设计,给出了弹性优化和弹塑性优化的对比算例。基于算例结果对比分析表明:在相同设计域和载荷条件下,弹塑性材料的结构拓扑优化构型与线弹性材料的明显不同;无论是弹性还是弹塑性结构拓扑优化,材料用量W都随优化结构的应力约束系数β增大而减少,且在W-β曲线上存在一个对应于结构弹性极限状态的转折点,在该点临近,右侧曲线变化率(取绝对值)比左侧的大很多,充分显示了进行考虑材料弹塑性性质的结构拓扑优化对于节约材料非常有意义。

摘要：针对某产品装配使用的工装项目较多、装配手段相对落后的现状,根据集成化要求提出了摇臂升降总体结构方案。通过运动仿真验证了空间尺寸与装配顺序的可行性,为装置的快速开发奠定了基础。然后进行了工程图样设计,主要介绍了总体与关键部件的结构与原理,给出了立柱的刚度分析、吸具的安全系数等数据。样机考核结果表明:设计方案合理,具有较大的技术进步。