微小摩擦力测量仪的测力系统设计

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1、长春理工大学光电信息学院本科生毕业设计微小摩擦力测量仪的测力系统设计TheForce-measuringSystemDesignofMicro-frictionTestingInstrument生名专业学号导师学院学指姓张迪机械设计制造及其自动化0523229教李刚机电工程分院2009年6月摘要摩擦现象与人类的生产和生活密切相关，随着微电子技术的飞速发展而兴起的微机电系统(MicroElectronMechanicalSystem，MEMS),其零部件的几何尺寸目前一般在微米数量级，它们之间的摩擦介于微观与宏观摩擦之间，称之为微小摩擦。而MEMS的发展，迫切

2、需要明确微小摩擦的机理，因此微小摩擦的研究具有重要的现实意义。木文提出了一种全新的微小摩擦测试仪器，将激光三角位移测量仪与双平行板弹簧片测力臂相配合，实现对微小摩擦力的测试，结合有限元分析软件Ansys对测力臂进行分析，同时兵有精度高，性能可靠等优点。木文有三部分内容：微小摩擦力测试仪的总体结构设计。微小摩擦力测试仪的测力臂设计。对微小摩擦力测试仪的性能及测试数据进行分析。关健词:微小摩擦力测试仪测力,有限元分析激光三角法ABSTRACTThephenomenaoffrictionhavecloserelationswithpeople’sliveandpr

3、oduction.Withthedevelopmentofmicroelectronicstechnology,MicroElectroMechanicalSystem(MEMS)hasbeendevelopedrapidly，whoseapparatusgeometrydimensionatmicronlevel，thefrictionofthemisbetweenmicrocosmicandmacroscopical.Thatiscalledmicro-friction.ResearchingofMEMSisbasedonunderstandingthe

4、principleofmicro-friction.So,thatisthesignificanceforinvestigatemicro-friction.Thispaperpresentsanewmicro-frictiontestingapparatus,whichisbuiltbylasertriangledisplacementinstrumentanddoubleparallelmeasurementarms.Thesystemcanmeasuremicro-forceformicro-frictionwithanalyzingbyfinitee

5、lementanalysissoftwareAnsysithasadvantagesofhighaccuratelyandhighreliabilityandsoon.Therearethreechaptersinthethesis:Micro-frictiontesting’sapparatus’totalstructuredesign;ArmstructureofMicro-frictiontestingsystemdesign;AnalyzingperformanceanddataoftheMicro-frictiontesting’sapparatu

6、s.Keywords:micro-frictiontesting'sapparatusmeasuringarmofforceFiniteelementanalysisLasertriangulation目录第一章绪论-1-1.1引言-1-1.2国内外研究的现状-2-1.3本文研宄的内容-3-第二章微小摩擦实验仪的总体设计,2.1微小摩擦技术的简介-4-2.2微小摩擦实验仪的总体设计-4-2.3测力系统原理及其模型-7-第三章微小摩擦测力臂的设计3.1微小摩擦力测力臂的结构及制作-8-3.2微小摩擦测力传感器的几个要点和难点-8-3.3微小摩擦测力传感器的结构

7、设计-9-3.4测力传感器的重复性-13-第四章微小摩擦力测试系统检测方法的实现-144.1激光位移测量仪的简介-14-4.2激光位移测量仪的选择-15-4.3测量原理及误差分析-16-4.3.1工作原理的理论分析-16-4.3.2影响激光三角位移检测仪测量精度的因素及误差分析-19-&21-参考文献-2223-致谢.第一章绪论1.1引言摩擦学研宄的对象很广泛，在机械工程中主要伍括动、静摩擦，如滑动轴承、齿轮传动、螺纹联接、电气触头和磁带录音头等；零件表面受工作介质摩擦或碰撞、冲击，如犁铧和水轮机转轮等；机械制造工艺的摩擦学问题，如金属成形加工、切削加工和超

8、精加工等；弹性体摩擦，如汽车轮胎与路面的摩擦、弹性密