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采用薄片溶解工艺制造微机械惯性仪表的实验研究

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清华大学学报（自然科学版） 1998年第11期38卷 12-15页

作者：姚雅红高钟毓吕苗赵永军赵彦军清华大学精密仪器与机械学系河北半导体研究所

介绍了一种用以制造微机械惯性仪表（包括微陀螺和微加速度计）的微机械体加工方法——体硅溶解薄片法。它包括硅片工艺、玻璃工艺和组合片工艺。整个工艺过程只需单面处理，三次掩膜。硅片工艺包括刻凹槽，深扩散和干法刻蚀三次工艺过... 详细信息

介绍了一种用以制造微机械惯性仪表（包括微陀螺和微加速度计）的微机械体加工方法——体硅溶解薄片法。它包括硅片工艺、玻璃工艺和组合片工艺。整个工艺过程只需单面处理，三次掩膜。硅片工艺包括刻凹槽，深扩散和干法刻蚀三次工艺过程。玻璃上用剥离的方法形成引线和电极的金属层。然后将硅片和玻璃倒接，进行静电键合。最后腐蚀掉硅片背面未掺杂的体硅，从而分离出结构。本文结合微陀螺的具体结构，详细阐述了每一工艺过程的要点，并着重介绍了硅上刻高深宽比槽的技术。该方法形成的结构与衬底不易粘附，成品率高，制造成本低，可形成的结构图形多种多样。

关键词：微机械惯性仪表薄片溶解工艺加速度计制备

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机床整机动态特性研究进展

清华大学学报（自然科学版） 2012年第12期52卷 1758-1763页

作者：叶佩青王仁彻赵彤张辉清华大学精密仪器与机械学系北京100084

该文首先讨论了机床整机动态特性的研究内容,即获取机床结构动态参数,对整机动态具体特性进行研究,并分析其对机床加工性能的影响。然后,从机床动态特性基础研究、整机动态特性仿真分析、机床动态特性测试和虚拟样机开发4个方面对当前... 详细信息

该文首先讨论了机床整机动态特性的研究内容,即获取机床结构动态参数,对整机动态具体特性进行研究,并分析其对机床加工性能的影响。然后,从机床动态特性基础研究、整机动态特性仿真分析、机床动态特性测试和虚拟样机开发4个方面对当前国内外机床动态特性研究及进展情况进行了综述,论述了当前研究的不足之处。调研发现机床行业亟待制定适用于当前的机床动态验收的指导规范或标准。最后指出动态精度预测等机床整机动态特性的下一步研究方向。

关键词：整机动态特性动态精度动态测试虚拟样机

基于RAMP插值模型结合导重法求解拓扑优化问题

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机械工程学报 2012年第1期48卷 135-140页

作者：陈祥刘辛军清华大学精密仪器与机械学系北京100084

在连续体拓扑优化领域中,寻求更好的建模方法和更快的求解算法一直是研究人员的研究重点。为此,针对拓扑优化设计方法中的变密度法进行深入分析。研究和比较各向同性惩罚微结构法(Solid isotropic microstructure with penalization,SI... 详细信息

在连续体拓扑优化领域中,寻求更好的建模方法和更快的求解算法一直是研究人员的研究重点。为此,针对拓扑优化设计方法中的变密度法进行深入分析。研究和比较各向同性惩罚微结构法(Solid isotropic microstructure with penalization,SIMP)和材料属性有理近似模型(Rational approximation of material properties,RAMP)的优缺点后,建立基于RAMP法的优化模型,并结合导重法求解算法,用于结构拓扑优化领域。详细推导单、多工况的最小柔度拓扑优化的迭代公式,给出导重法各变量的物理定义,并分别对单工况和多工况两个典型算例进行拓扑优化计算。算例结果令人满意,同时表明RAMP插值模型结合导重法求解结构拓扑优化问题具有设计变量少、迭代次数少、收敛速度快、优化效率高的特点,验证了其可行性和高效性。

关键词：拓扑优化变密度法 RAMP 法导重法

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元结构方法的理论建模和验证

机械工程学报 2011年第23期47卷 135-143页

作者：郭垒张辉汪劲松叶佩青清华大学精密仪器与机械学系北京100084

元结构方法在结构分析中得到了很多应用,但是很少文献对其理论建模做研究。使用集中参数法对元结构及其复制成的整体进行分析,推导两者间振动频率的关系,从而建立元结构方法的理论模型。理论模型中,不考虑弹簧质量的模型称为简单模型,... 详细信息

元结构方法在结构分析中得到了很多应用,但是很少文献对其理论建模做研究。使用集中参数法对元结构及其复制成的整体进行分析,推导两者间振动频率的关系,从而建立元结构方法的理论模型。理论模型中,不考虑弹簧质量的模型称为简单模型,误差较大;使用瑞利法考虑弹簧质量所建的瑞利模型,误差比简单模型小。使用元结构方法的理论模型,在已知元结构振动频率和整体结构尺寸的情况下,能够完成整体振动频率的计算和设计。在第一个仿真算例中,验证了瑞利模型的误差(5.7%)小于简单模型的误差(15.6%)。在第二个仿真算例中,使用元结构方法指导了机床床身的设计。在试验算例中,使用元结构方法对一个铸件振动频率做出计算和设计。三个算例证明,元结构方法可以减小有限元仿真的建模工作量,可以减小样机的试制成本,是一种由局部特性推导整体特性的有效方法。

关键词：机械振动元结构建模集中参数法有限元法模态试验机床

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MEMS固体化学推进器设计与建模研究

光学精密工程 2005年第2期13卷 117-126页

作者：尤政张高飞林杨任大海清华大学精密仪器与机械学系北京100084

研制了一种基于MEMS(微机电系统)技术的固体化学微推进器。给出了推进器的结构设计、工艺流程,以及推进剂加注方法。建立了推进器点火过程热传导模型,利用该模型分析了不同因素对点火延迟时间的影响。同时,通过建立推进器性能模型,进行... 详细信息

研制了一种基于MEMS(微机电系统)技术的固体化学微推进器。给出了推进器的结构设计、工艺流程,以及推进剂加注方法。建立了推进器点火过程热传导模型,利用该模型分析了不同因素对点火延迟时间的影响。同时,通过建立推进器性能模型,进行了推进单元推力和冲量的预测,给出了仿真结果。结果表明:减小点火电阻衬底材料的密度、热导率和比热可以减小点火延迟时间和点火功率;在一定条件下,增大喷管出口与喉部面积比能够提高推进器真空推力和冲量;MEMS在推进系统中的应用,能够满足微小型卫星对星载推进系统小型化、微推力、高精度的要求。

关键词：微推进器微机电系统点火延迟微推力

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旋转超声钻削的切削力数学模型及试验研究

机械工程学报 2011年第15期47卷 149-155页

作者：张承龙冯平法吴志军郁鼎文清华大学精密仪器与机械学系北京100084

通过分析硬脆材料脆性断裂去除机理和旋转超声加工特点,确定旋转超声加工时单颗磨粒的切削时间、切削深度、切削速度及切削轨迹长度,建立旋转超声恒进给率钻削硬脆材料的切削力数学预测模型。光学玻璃加工试验研究表明,切削力随进给速... 详细信息

通过分析硬脆材料脆性断裂去除机理和旋转超声加工特点,确定旋转超声加工时单颗磨粒的切削时间、切削深度、切削速度及切削轨迹长度,建立旋转超声恒进给率钻削硬脆材料的切削力数学预测模型。光学玻璃加工试验研究表明,切削力随进给速度的增大而增大,随主轴转速的提高而减小;在高进给速度条件下,切削力对主轴转速的变化更为敏感,在低主轴转速条件下,切削力对进给速度的变化更为敏感;从而很好地验证了已建立的切削力数学预测模型。旋转超声加工和普通加工的对比试验表明,旋转超声钻削加工可以有效降低切削力,一定程度上减小出孔崩边尺寸,从而提高加工效率、降低加工成本。根据旋转超声加工的表面粗糙度值略高于普通加工,提出硬脆材料脆性断裂去除时磨粒实际切削深度决定加工表面粗糙度的判断。

关键词：旋转超声加工钻削切削力数学模型崩边尺寸表面粗糙度

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一个特殊3自由度并联机构的精度分析及标定

机械工程学报 2010年第9期46卷 46-51页

作者：刘大炜王立平关立文清华大学精密仪器与机械学系北京100084

运动学标定是一种提高机器精度的有效方法。一个改进的误差分析和标定方法得到仿真验证,解决一个用做锻压操作机台虎钳的特殊3自由度并联机器的标定问题。通过建立运动学正解和逆解模型,得到机构的运动空间并对机构进行运动学精度分析,... 详细信息

运动学标定是一种提高机器精度的有效方法。一个改进的误差分析和标定方法得到仿真验证,解决一个用做锻压操作机台虎钳的特殊3自由度并联机器的标定问题。通过建立运动学正解和逆解模型,得到机构的运动空间并对机构进行运动学精度分析,得到机构所有误差源对终端位姿误差的影响因子。结合零部件加工工艺性及精度分析的结果,确定需要标定的误差源,并利用直接微分法得到机构的雅可比矩阵。随机选点建立误差辨识矩阵对机构运动学参数进行标定辨识,Matlab仿真结果显示,经过1次运算得到的运动学参数误差的辨识值与真值之间的偏差小于5%,验证了针对这一特殊3自由度并联机器的精度分析和标定方法的有效性。

关键词：并联机器精度分析运动学标定

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新型3自由度并联机构运动性能及精度分析

机械工程学报 2010年第15期46卷 1-7页

作者：黄鹏王立平关立文姚蕊清华大学精密仪器与机械学系北京100084

混联机构结合了串、并联机构的优点,已经越来越多地应用在复杂自由曲面零件的加工装备中。提出一种能够实现一个移动和两个转动的3自由度并联3-PSP机构,同时该机构存在伴生运动。通过对3-PSP机构运动模式的分析,简化传统的欧拉角描述方... 详细信息

混联机构结合了串、并联机构的优点,已经越来越多地应用在复杂自由曲面零件的加工装备中。提出一种能够实现一个移动和两个转动的3自由度并联3-PSP机构,同时该机构存在伴生运动。通过对3-PSP机构运动模式的分析,简化传统的欧拉角描述方式,采用更适合的倾斜—扭转角描述动平台的运动。在此基础上,建立运动学模型,进行包括伴生运动和被动关节变量的完整运动学求解。基于运动学分析,对3-PSP机构的关节行程、速度特性和精度特性进行分析,证明该机构完全适用于混联结构中的并联模块,并能够满足航空、航天、汽车等领域复杂零件的加工需要。

关键词： 3自由度并联机构运动学精度分析

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并行工程中的两种并行实现模式研究

计算机集成制造系统-CIMS 2002年第7期8卷 555-560页

作者：何煜琛王先逵刘成颖李海峰清华大学精密仪器与机械学系北京100084

活动是产品开发流程的基本单元 ,研究其属性和描述模型是开展并行工程等产品开发模式技术研究的主要基础。本文提出一种从资源、技术和过程三个角度描述其属性的三维度活动模型 ,并通过对活动属性的分析 ,讨论并行工程中的两种并行实现... 详细信息

活动是产品开发流程的基本单元 ,研究其属性和描述模型是开展并行工程等产品开发模式技术研究的主要基础。本文提出一种从资源、技术和过程三个角度描述其属性的三维度活动模型 ,并通过对活动属性的分析 ,讨论并行工程中的两种并行实现模式 ,即在产品设计阶段 ,统筹考虑产品全生命周期要求的并行设计和在产品开发过程中通过信息预发布支持。

关键词：并行工程并行实现模式活动模型产品开发 CIMS 信息集成