6-孟光MEMS动力学.ppt

振动、冲击、噪声国家重点实验室 4.7 电磁薄膜微电机振动测试实验分析(Ⅳ) 6mm 电机振动特性 63.8 Hz 27.5 Hz 8.8 Hz 振动、冲击、噪声国家重点实验室 4.7 电磁薄膜微电机振动测试实验分析(Ⅴ) 2mm 电机振动特性 35.0 Hz 28.8 Hz 6.3 Hz 51.3 Hz 摩擦影响越来越严重! 概要 (Outline) 振动、冲击、噪声国家重点实验室 微机电系统的基本概况 MEMS动力学问题研究 微转子动力学问题研究 若干动力学问题的研究 MEMS动力学研究展望 5 MEMS动力学研究展望(Ⅰ) 建立MEMS的基础理论体系 研究微型执行器动力学特性 研制新MEMS动力驱动系统 提出新设计和加工制造工艺 实现对MEMS的智能化控制 开发MEMS的实验检测系统 拓宽MEMS的实际应用领域 培养MEMS相关的专业人才 MEMS研究展望 振动、冲击、噪声国家重点实验室 5 MEMS动力学研究展望(Ⅱ) 微转子动力学研究展望 微旋转动力机械的研究 多种驱动方式微旋转机械的研制；设计与加工制造方法的创新；微轴承的动力 润滑特性研究；微转子系统可靠性分析；实验检测系统的开发等 微流体理论和技术的研究 微型流动系统的研究和开发；微流体动力学方程建立和流动规律的研究；微尺 度流动的表面效应、输运特性和动力特性的研究；微流体动力学方程的建立等 微观摩擦学的研究 微摩擦和润滑机理的深入研究；各种可控有序分子膜的研制及性能研究；微尺 度滑动磨损研究等 微结构粘附问题的研究 粘附现象的物理机制；研究不同材料、结构形式的粘附现象；寻找预防粘附的 微结构设计参数和加工工艺等 振动、冲击、噪声国家重点实验室 5 MEMS动力学研究展望(Ⅲ) MEMS应用研究展望 振动、冲击、噪声国家重点实验室 21世纪的挑战—小机械、大机会 振动、冲击、噪声国家重点实验室 致 谢 项目资助：国家杰出青年基金 (Nr) 振动、冲击、噪声国家重点实验室 振动、冲击、噪声国家重点实验室 4.3 微转子-固定轴承接触问题研究(Ⅰ) 数学模型 接触压力 接触应力 接触应变 Mathematic model 振动、冲击、噪声国家重点实验室 Vol. (V) 1st pair 2nd pair 3rd pair Min Max Min Max Min Max 100 0.05 0.0556 0.1139 0.1266 0.1346 0.1496 200 0.1 0.1111 0.2278 0.2532 0.2691 0.2991 300 0.15 0.1667 0.3418 0.3799 0.4037 0.4487 400 0.2 0.2222 0.4556 0.5064 0.5382 0.5982 接触应力 接触应变 4.3 微转子-固定轴承接触问题研究(Ⅱ) 振动、冲击、噪声国家重点实验室 4.3 微转子-固定轴承接触问题研究(Ⅲ) 微尺度效应的影响 接触压力 接触应力 接触应变 Captions: L ---Scale factor; C---Constant; 有限元模型 Rotor-to-bearing-hub FE model 振动、冲击、噪声国家重点实验室 4.3 微转子-固定轴承接触问题研究(Ⅳ) 接触压力、应力与应变 (a) (a) (b) (c) (b) (c) Notes: (a)---Von Mises stress (b)---Von Mises strain (c)---contact pressure Applied voltage U=100V 振动、冲击、噪声国家重点实验室 4.3 微转子-固定轴承接触问题研究(Ⅴ) 摩擦系数的影响 最大 Von Mises应力 最大接触压力 振动、冲击、噪声国家重点实验室 4.4 微转子系统碰摩动力学特性分析(Ⅰ) 动力学模型 碰摩力分析 微转子模型 碰摩力模型 振动、冲击、噪声国家重点实验室 4.4 微转子系统碰摩动力学特性分析(Ⅱ) 摩擦机理分析 Dry friction mechanism Adhesion Deformation Elastic Plastic Rough surface Multiple asperities Single asperity Numerical Fractal Statistical 振动、冲击、噪声国家重点实验室 4.4 微转子系统碰摩动力学特性分析(Ⅲ) 摩擦模型 库仑摩擦模型 微尺度分形摩擦模型 振动、冲击、噪声国家重点实验室 4.4 微转子系统碰摩动力学特性分析(Ⅳ) 运动学方程 碰摩状态 无碰摩状态 振动、冲击