基于转动惯量仪的系统摩擦力矩测量

转动摩擦在实际的生活和技术应用中很普遍,因此有必要对转动摩擦进行测量。本文基于转动惯量仪利用光电门结合视频分析的方法测量转动系统的摩擦力矩,并探究不同的钩码质量以及不同的往复周期等对摩擦力矩测量的影响。测量结果表明:摩擦力矩测量方法是可行的。当钩码质量增加,摩擦力矩不断增大,且质量越大对于摩擦力矩的影响越为明显。当质量一定时,摩擦力矩随往复周期的增加而逐渐减小。     

两轴两框架机载光电系统摩擦模型辨识的研究

机载光电吊舱的误差来源有很多种,其中一种就是摩擦力矩,当光轴处于低速或来回转动时,其摩擦力矩会在静摩擦和滑动摩擦之间来回变化,难以预测。使用辨识方法建立摩擦模型,并加以补偿,是提高两轴两框架光轴精度的一种方法。介绍了摩擦力矩的建模过程,使用两只吊舱对比了四种模型的拟合效果。拟合结果表明,库伦+粘滞模型中缺少对于静摩擦力的描述;静摩擦+库伦+粘滞模型中静摩擦到动摩擦是跳变,很难进行摩擦力的估计和补偿;LuGre模型不仅有静摩擦的相关描述,其曲线缓慢变化更贴近低速时接触面处于静摩擦和动摩擦来回变动的特性,具有较好的拟合特性。通过实验验证了LuGre模型的准确性和优越性。     

光学仪器 天文光学仪器

TH751 2006043733大型天文望远镜摩擦传动系统低速特性的研究=Ultra-lowspeed research on friction drive for astronomical tele-scope[刊,中]/汪达兴(中科院国家天文台南京天文光学技术研究所.江苏,南京(210042)) ,杜福嘉∥光学精密工程.—2006 ,14(2) .—274-278研究了大型天文望远镜摩擦传动系统的运行原理和特性,并进行了实验。结果表明,影响摩擦传动低速稳定运行的因素很多,主要有:编码器的测量误差,环境变化引起的误差,摩擦力矩和电机波动力矩等引起的误差,以及加工制造和安装引起的误差。另外在整个传动链中其它部分的摩擦力矩也…     

真空沟道结构GaAs光电阴极电子发射特性

光电阴极的发射电流密度和寿命限制了其在功率器件和大科学装置中的应用.本文结合光电阴极和场发射阴极电子发射理论,设计了大电流密度的真空沟道结构光电阴极组件,并使用覆膜和刻蚀技术制备了以GaAs衬底为阴极材料的光电阴极组件.光电阴极组件电子发射特性测试结果显示,常温状态下随入射光功率增加,阴极发射电流增加幅度逐步增大.光功率为5 W时,发射电流达到26.12 mA,电流密度达到5.33 A/cm~2.随光电阴极组件工作温度增加,阴极材料内的载流子浓度也会相应地增加,提高了负极对阴极材料内发射电子的补充效率,增强了阴极组件的电子发射能力.当光电阴极组件为400℃时,其发射电流可达到89.69 mA.由于阴极表面不存在激活原子,在光电阴极组件连续144 h的寿命试验中,阴极的发射电流为4.5±0.3 mA,阴极发射性能并未出现明显衰减.真空沟道是光电阴极组件电子发射的主要区域,通过改善真空沟道结构参数可以直接调整阴极组件发射电子束的形状,增强大电流密度光电阴极在真空电子器件和设备中的适用性.     

机载多环架光电吊舱伺服控制电机的力矩估算

采用多环架稳定的机栽光电吊舱，需要科学准确地估算各环架伺服控制电机的力矩，选择满足控制精度和安装要求的控制电机。通过分析各种扰动作用的途径和多环架结构的抑制效果，估算系统实现指标所需要的加速度、速度，综合出各环架控制电机应有的力矩。得到的数据可用于吊舱系统的性能实现和小型化设计。     

光电伺服机构电机选型问题研究

在轻量化设计需求日益提升的环境下,驱动电机的选型直接影响系统整体尺寸和质量,传统的电机选型方法存在着载荷分析不全面、针对某些影响因素定量化程度不深等问题,因此对电机选型方法的研究和选型工具的开发对于伺服系统的轻量化设计有着较大的影响。对光电伺服系统的各种载荷进行定量化计算,对于难以精确计算的载荷,给出其估算方法,并对电机的动态特性进行校核,引入了置信度的概念辅助电机选型。基于Matlab/GUI编写了伺服电机选型软件,并针对某光电吊舱进行电机选型,最终选得置信度为0.79的直流电机。     

悬浮石墨烯摩擦特性

石墨烯作为固体润滑剂在微/纳米机电系统中具有巨大的应用潜力.本文在SiO_2/Si基底上制备了微孔阵列,将石墨烯剥离在微孔上,形成悬浮结构.使用原子力显微镜研究悬浮石墨烯和支撑石墨烯的摩擦特性,结果表明:悬浮石墨烯表面摩擦力比基底支撑石墨烯明显减小,同时在支撑石墨烯上出现的摩擦增强效应也消失.随着石墨烯厚度的增大,面外刚度逐渐增大,悬浮石墨烯与支撑石墨烯的摩擦力差异逐渐减小.此外,使用预磨损探针时,悬浮石墨烯和支撑石墨烯的摩擦力都显著增大,且悬浮石墨烯的摩擦力依然比支撑石墨烯小.通过对比不同厚度石墨烯,不同针尖半径时悬浮石墨烯与支撑石墨烯表面摩擦力的变化,揭示了面外变形对石墨烯摩擦力的影响,为有效提高石墨烯固体润滑剂的摩擦性能提供了理论指导.     

氮掺杂对石墨烯摩擦学特性影响的分子动力学模拟

掺氮石墨烯具有良好的应用前景,但对其摩擦学特性的研究仍较为缺乏.本文采用分子动力学方法研究了氮掺杂对石墨烯摩擦学特性的影响.结果表明在公度、非公度的界面结构下,氮掺杂对石墨烯摩擦特性的影响呈现相反的趋势.界面结构为公度状态时,氮原子的引入导致了局部非公度状态,因而界面势垒降低、摩擦减小.界面公度性的改变、层间氮原子和碳原子的范德瓦耳斯力作用对界面摩擦的影响相反,在二者的共同作用下,随氮掺杂比例的升高,掺氮石墨烯体系的界面摩擦力呈现先增大再减小的趋势.界面结构为非公度状态时,氮原子的引入对界面摩擦的影响主要体现在原子类型的变化,界面摩擦随氮掺杂比例的增大而增大.存在空位缺陷的石墨烯体系的摩擦最大,掺杂氮原子对于降低缺陷石墨烯体系的摩擦具有积极意义.     

温度对微界面摩擦影响的研究

以微观界面摩擦为研究对象,分析了温度变化对材料摩擦性能的影响.基于Towle剪切强度-温度经验公式和晶格热动力学理论,推导出摩擦力与温度之间的理论计算公式.理论分析表明:当界面温度低于材料的德拜温度时,摩擦力随着温度的增加而降低.理论计算结果与原子力显微镜实验结果对比,发现二者趋势一致,表明本文提出的理论和方法可行. 关键词： 界面摩擦 真实接触面积 温度 摩擦力     

纳米级随机粗糙表面微观滑动摩擦力的计算研究

表面形貌很大程度上决定了摩擦副的摩擦性能, 而所有的表面都不可能是绝对光滑的.由于摩擦表面形貌的随机性, 决定了实际的摩擦过程具有随机性的特点, 因此为了获得与随机形貌对应的摩擦特性, 建立合理的随机摩擦模型是必要的. 本文基于Lennard-Jones势能建立了纳米级随机粗糙表面和原子级光滑的刚性平面间的随机摩擦模型; 模型中, 界面势能由法向载荷和界面间平衡距离决定.通过数值计算的方法, 推导了微观滑动摩擦力的计算公式和摩擦力与法向载荷之间的关系. 研究结果表明摩擦力随着法向载荷的增加而增加, 但不是线性增长. 结果也说明界面间的表面势能可能是微观摩擦力的本质起源. 关键词： 随机粗糙表面 Lennard-Jones势能 微滑动摩擦力 微摩擦     

Characteristics of ring type traveling wave ultrasonic motor in vacuum

The characteristics of ultrasonic motor strongly depend on the properties of stator/rotor contact interface which are affected by ambient environment. With the developed apparatus, load properties of two ring type traveling wave ultrasonic motors in atmosphere, low vacuum and high vacuum were studied, respectively. Wear of friction material, variations of vacuum degree and the temperature of motor during the experiment were also measured. The results show that load properties of motor A in vacuum were poorer than those in atmosphere, when load torque M_f was less than 0.55 N m. Compared to motor A, load properties of motor B were affected a little by environmental pressure. Wear of friction material in vacuum was more severe than wear in atmosphere. The temperature of motor in vacuum rose more quickly than it in atmosphere and had not reached equilibrium in 2 h experiment. However, the temperature of motor in atmosphere had reached equilibrium in about forth minutes. Furthermore, outgas was also observed during experiment under vacuum conditions.     

银、银-铝合金及其内氧化银-铝合金的内耗峯

用频率约为1周/秒的扭摆,测量了99.99％和99.95％两种纯银以及99.99％纯银分别加入0.01％、0.02％、0.05％、0.15％、0.5％铝和99.95％纯银加入0.5％铝的六种合金的内耗。并且,还比较了三种合金的多晶和其中一种合金的单晶在内氧化前和后,以及经过不同时间的内氧化处理后的内耗变化。实验的结果表明:(1)99.99％纯银试样在空气中测量,升温过程中在130℃左右出现一个内耗峯,从高温作降温测量这个峯不再明显地出现。(2)99.95％纯银试样和99.99％纯银加有少量铝的三种合金试样,在空气中作升温测量,都出现两个明显的内耗峯。低温峯出现在130℃到260℃的范围内,高温峯出现在380℃到430℃的范围内。这两种内耗峯的高度和巅值温度都随杂质含量的多少而改变。从高温作降温测量,高温峯可以重复出现,而低温峯就不再出现。加入合金元素一方面会引起一个新的高温峯,另一方面它又起着抑制低温峯出现的作用。当铝含量超过0.05％(即0.2原子％)时,就只出现一个高温峯。实验的结果指出,低温峯和氧在银中存在时的状态有关,可能是由于晶界上Ag₂O的变化导致晶界结构状态和空位的平衡浓度的改变而引起的。高温峯可能是由于富集在晶界或亚晶界处的合金元素,在一定温度的交变应力下向晶粒内扩散和反扩散所引起的。(3)经过内氧化处理后的合金试样,其内耗巅值是随处理时间的增加而减小。这种内耗的变化也是由于晶界处的铝和氧原子的平衡浓度和界面结构状态受到改变引起的。     

808nm半导体激光芯片电光转换效率的温度特性机理研究

提高808 nm大功率半导体激光器电光转换效率具有重要的学术意义和商业价值,是实现器件小型化、轻量化、高可靠性的必要前提.本文以腔长1.5 mm的传导冷却封装808 nm半导体激光阵列为研究对象,在热沉温度-40—25?C范围内对其进行光电特性测试,对不同温度下电光转换效率的影响因子进行了实验研究和理论分析.结果表明:在-40?C环境温度下,最高电光转换效率从室温25?C时的56.7%提高至66.8%,内量子效率高达96.3%,载流子泄漏损耗的占比贡献由16.6%下降至3.1%.该研究对实现808 nm高效率半导体激光芯片的自主研发具有重要意义.     

Argonne国家实验室ECR离子源在固体材料离子束流产生方面的研究进展

Development work with solid materials at the Argonne National Laboratory ECR ion sources has been focused on two areas-introduction of materials with low vapour pressures,and increasing the beam intensities of heavy beams(i.e.-lead and uranium).An induction oven,with a demonstrated operating temperature extending to 2000℃,has been utilized to produce a Ti-50 beam with an intensity of 5.5eμA (12 ).In addition,a refinement of the sputter technique has been employed which has resulted in a 42% improvement in lead beam intensities.Details of the induction oven as well as the refined sputter technique will be presented.     

车辆高海拔环境起步性能试验研究

对于全域机动车辆而言,高海拔环境起步性能是评价其高原环境适应性和机动性的重要指标。针对多个型号车辆存在的高海拔环境起步困难问题,在系统开展车辆起步过程动力学分析的基础上,从车辆本身所具有的动力和所受外界阻力两个方面对高海拔环境车辆起步性能影响因素进行了深入分析,通过对某军用履带车辆高海拔起步性能的实车试验验证,确定了发动机低速扭矩特性、传动油温、行驶坡度、使用工况是高海拔环境影响车辆起步性能的关键因素,为车辆论证、研制、试验和使用工作的改进和发展提供了依据。     

Influence of additives blended with motor base oils on the braking torque under an auxiliary external DC electric field

The paper presents the results of experiments upon the influence of tribocharging of PAO and PAG synthetic motor base oils blended with different additives—friction modifiers (FM) and antiwear agents (AW)—and the effect of an external DC electric field on the braking torque. The experiments are carried out in a rotating shaft–oil–lip seal system which represents a specially built experimental facility to be a simplified model of an engine crankcase in the interior of which a metal shaft rotates. The research is especially aimed at the braking torque of a rotating shaft sealed with a lip seal and a possibility of reduction in the torque under external DC electric fields. DC voltage is applied between the stiffening ring of lip seal and a rotating, earthed shaft. The braking torque of rotating shaft is measured as a function of the oil–additive blend's temperature, the shaft's angular velocity, and the absolute value of the external DC voltage. In general, it is found that an external DC electric field causes the braking torque to change with the increasing DC voltage. The change depends on the additives and base oils used in their blends which in turn causes the torque to increase in the case of the PAO–additive blends or to decrease for the PAG–additive blends.     

A traveling wave ultrasonic motor of high torque

A traveling wave ultrasonic motor of high torque with a new configuration is proposed in this paper. In the new design, a part of the motor serves as the stator. The rotor is the vibrator consisting of a toothed metal ring with piezoelectric ceramic bonded, which generates ultrasonic vibration. The rotor is in contact with the shell of motor and is driven by the friction between the rotor and the stator. This configuration not only removes the rotor in a conventional type of traveling wave ultrasonic motor but also changes the interaction between the rotor and the stator of the motor so that it improves the output performance of the motor. Although an electric brush is added to the ultrasonic motor, it is easy to be fabricated because of the low speed of motor. The finite element method was used to compute the vibration modes of an ultrasonic motor with a diameter of 100mm to optimize the design of the motor. A 9th mode was chosen as the operation mode with a resonance frequency about 25 kHz. According to the design, a prototype was fabricated. Its performance was measured. The rotation speed-torque curves for various frequencies were obtained. The result shows that its stall torque is greater than 4 Nm within a range of 400 Hz. This ultrasonic motor was used to drive the window glass of a mobile car and the result was satisfactory. In the further the research on the friction material between the stator and the rotor is under way to improve the efficiency of the ultrasonic motor.     

R717双蒸发温度三级混流制冷系统的理论分析

文中提出了一种采用氨做制冷剂、可用于获得低至-60℃低温的新型制冷系统,为我国低温冷库的建设提供了一条新型环保技术路线.该制冷系统具有两个蒸发温度回路,高温回路的蒸发温度在-35℃～-28℃之间可调,低温回路的蒸发温度在-50℃～-65℃之间可调.两个回路在低压循环桶处汇合.在对该系统进行热力计算的基础上,分析了系统的...     

退火工艺对ICF靶用冷轧镍膜的影响

 为了满足惯性约束聚变（ICF）和状态方程（EOS）实验以及靶装配工艺的需要,在薄膜轧制过程中间以及轧制工艺完成以后需要对镍膜进行热处理来改善其组织结构和力学性能。对多辊轧机冷轧的方法制备的厚11 mm镍膜中间退火工艺进行了研究,根据确定的合适的退火工艺退火后继续轧制得到成品镍膜厚7 mm,表面粗糙度小于50 nm,基本满足目前状态方程实验对箔膜的要求。金相显微照片表明镍膜晶粒经500 ℃保温1 h退火由轧制前的条带状变为等轴晶;镍膜硬度经500 ℃退火后由4 GPa降低到了2.3 GPa左右;XRD衍射测试表明镍膜经500 ℃以上温度退火后,高角度的衍射峰开始出现,织构得到一定程度的改善。由此可以确定镍膜合适的中间退火温度为520 ℃保温1 h。     

基于滑模变结构控制及预测跟踪的光电吊舱控制方法北大核心CSCD

光电吊舱在稳像和目标跟踪过程中存在摩擦力矩、不平衡力矩等干扰力矩,从而影响速度环响应精度;另一方面,吊舱视频跟踪器图像传输和处理造成的延迟也会造成跟踪滞后,因此必须进行延时补偿。提出基于预测跟踪的滑模变结构控制方法,采用微分预测跟踪器实现对视频跟踪器的延迟补偿,采用预测跟踪器估计出的目标运动角速率构成自适应补偿参数,以调整滑模变结构控制量,改进的滑模控制算法在补偿干扰力矩的同时抑制了抖振现象。仿真及实验结果表明:改进的控制方法能够有效补偿干扰力矩和跟踪器延迟造成的误差,相对于传统PID控制,其跟踪误差减小为原来的1/3,并且该算法已经在相关系统上得到应用。