微纳操作机构接触面预滑动特性试验研究.pdf

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1、第51卷第13期机械工程学报Vb1．51N0．1320I5年7月JOURNAL0FMECHANICALENGINEERINGJu1．2015DoI：1O．3901／JME．2015．13．176微纳操作机构接触面预滑动特性试验研究串张云志1,2张宪民，2魏骏杨1,2(1．华南理工大学机械与汽车工程学院广州1510641；2．华南理工大学广东省精密装备与制造技术重点实验室广州5106411摘要：对于微纳米级定位机构而言，机构问由于摩擦力导致的黏滞现象严重影响着机构的驱动效率和定位精度。合理描述机构接触面微观形貌是研究摩擦力特性的重要方法，在对比LuGre模型、弹塑性模型、Max

2、wel1．slip模型以及GMS(GeneralizedMaxwell—slip)模型的基础上，选用GMS模型描述机构接触面微观形貌。通过对微纳米定位机构在预滑动阶段接触面微观变形状态进行试验研究，发现机构接触面问存在纯弹性变形，且最大弹性变形量与机构接触面正压力正相关。对比分析接触面问摩擦力数值与接触面相对位移大小，发现二者在特定区间内存在线性关系，且线性区间大小与接触面正压力相关。研究内容对预滑动阶段机构接触面微观形貌、微元体形变及摩擦力特性的研究具有一定参考价值。关键词：精密定位机构；接触面微观变形；摩擦力特性；摩擦学中图分类号：TH113TheMicro．scaleD

3、eformationoftheContactSurfacesinPrecisionPositioningMechanismZHANGYunzhi’ZHANGXianmin’WEIJunyang，2(1．SchoolofMechanical&AutomotiveEngineering，SouthChinaUniversityofTechnology,Guangzhou510641；2．GuangdongProvincialKeyLaboratoryofPrecisionEquipmentandManufacturingTechnology,SouthChinaUniversit

4、yofTechnology,Guangzhou510641)Abstract：Forthemicro—nanopositioningstructure，thestaticfrictionexistedinstickregionwilldestroytheactuatedeficiencyandpositioningaccuracyhardly．Itisimportanttodescribethemicroscaletopographyofthecontactsurfacereasonablyfortheresearchoffrictioncharacteristic．Afte

5、rcomparingsomefrictionmodels，suchasLuGremodel，elastoplasticmodel，Maxwell—slipmodelandgeneralizedMaxwell·slipmodel(GMSmode1)，theGMSmodelischosentodescribethemicroscaletopographyofcontactsurface．Someexperimentshavebeendonetoinvestigatethemicro—scaledeformationofcontactsurfacesinpreslidingregi

6、on，thepureelasticdeformationisvalidatedbetweenthecontactsurfaces，andthemaximumsizeofpureelasticdeformationhaspositivecorrelationwiththenormalpressureonthecontactsurface．Afteranalyzingthefrictionforceandtherelativemovementdisplacementbetweenthetwocontactsurfaces，alinearrelationshiphasbeenfou

7、ndbetweentheminsomespecificsections，andthesizeofthesesectionsareassociatedwiththenormalpressureonthecontactsurfaces．Thisresearchcontentisvaluablefortheresearchofmicro—scaletopographyofcontactsurfaces，andthedeformationofasperitiesbetweenthecontactsurfaces