SiC光学元件超声振动磨削系统设计与研究
发布时间：2020-07-25 10:48
【摘要】：Sic材料具有高硬度、较大热导率、较小热膨胀系数和高度耐化学腐蚀等优良的材料性能,是制造大口径、轻量光学元件的理想材料。然而SiC的特殊材料性能对加工方法提出了更高的要求,常规加工方法效率低,且易产生裂纹、崩碎等缺陷,不仅使加工成本增加,对后续的研磨抛光也会造成较大负担。本文以加工SiC材料光学元件的超声磨削系统为研究对象,研究了超声振动磨削系统的结构设计、有限元仿真和非接触电信号传输,本文具体研究内容如下:(1)确定SiC零件超声振动磨削系统的组成部分及功能要求,设计了超声振动磨削主轴的结构。仿真分析了超声主轴的静态和动态特性,获得了主轴最大变形量和临界转速。设计主轴支撑方式,采用串联轴承组。根据陶瓷零件超声磨削加工要求的功率,设计超声电源和电镀金刚石砂轮。(2)根据全波长超声换能器理论,计算振子结构。采用Ansys有限元软件仿真,超声振子呈纵向振动,且频率和振幅比达到要求。加工获得超声磨削振子实物,测得超声振子谐振频率比仿真结果略低;砂轮端面最大振幅可达到陶瓷零件超声加工要求。(3)依据电磁感应原理设计了一种考虑分布电容和漏感影响的新型非接触电信号传输装置,解决了传统接触式电信号传输方式存在的摩擦大、发热严重、振动大和转速低的问题。计算了超声电信号非接触传输装置瓷罐结构尺寸,建立了传输理论模型,实测分布电容和漏感对电信号非接触传输装置传输性能的影响,提出了增大瓷罐气隙减小分布电容和漏感的解决方法。实验结果表明:瓷罐气隙在越小,传输效率越高,振幅输出可稳定在8μm,具备超声振动磨削陶瓷零件要求。
【学位授予单位】：苏州科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TH74
【图文】：
逦Ｓｉｉｋｏｎｉｚｕｉｉｏｎ逡逑ｒ＾ｉ邋ｒ＾ｎ逡逑图１－１液体硅渗透法生产Ｃ邋／邋Ｃ－ＳｉＣ，邋Ｇ－ＳｉＣ和ＭＣＭＢ－ＳｉＣ的工艺流程图ｍ逡逑Ａ．Ｍ．ＫｕｔｅＷ等人进行了负载ＺｎＳ的二氧化硅复合材料的光伏应用研究试验，他逡逑们通过固态扩散法制备了邋ＺｎＳ和Ｓｉ０２的复合材料。在固态扩散过程中，将硅酸氧化逡逑成二氧化硅，同时在ＺｎＳ和硅酸之间形成复合物。然后进行拉曼光谱，光致发光（ＰＬ）逡逑光谱，热分析（ＴＧ－ＤＴＡ）和光伏响应测量。通过光电特性反映复合材料中ＺｎＳ浓逡逑度的增加对材料转换功率的影响。结果发现含量２５％邋（重量）的ＺｎＳ和１．９５４％加逡逑载Ｓｉ０２，此复合材料具有最高的转换功率效率，而在功率为０．０１０４瓦每平方米的光逡逑源下，填充因子为１０°／。重量的硫化锌负载二氧化硅复合材料的转化效率最高。其制逡逑造出的结果如图１－２所示。像极地（南极和北极）这样的光强非常弱的地区，这些逡逑复合材料具有远大的实际应用前景。逡逑二：＝逡逑一邋▲…」逡逑＿＿＿＿＿邋Ｖ逦二二〕逡逑Ｇｌａｓｓ逡逑图１－２太阳能电池示意图［３１逡逑Ｐｅｎｇ邋ＷａｎＷ等人发现高度多孔的纳米ＳｉＣ
载Ｓｉ０２，此复合材料具有最高的转换功率效率，而在功率为０．０１０４瓦每平方米的光逡逑源下，填充因子为１０°／。重量的硫化锌负载二氧化硅复合材料的转化效率最高。其制逡逑造出的结果如图１－２所示。像极地（南极和北极）这样的光强非常弱的地区，这些逡逑复合材料具有远大的实际应用前景。逡逑二：＝逡逑一邋▲…」逡逑＿＿＿＿＿邋Ｖ逦二二〕逡逑Ｇｌａｓｓ逡逑图１－２太阳能电池示意图［３１逡逑Ｐｅｎｇ邋ＷａｎＷ等人发现高度多孔的纳米ＳｉＣ，导热性非常低，具有优异的高温性逡逑能＾他们采用ＳｉＣ纳米粉体为起始原料，石墨鳞片作为成孔剂，结合部分烧结脱碳逡逑工艺制备出高孔隙纳米ＳｉＣ。所制备的多孔纳米ＳｉＣ陶瓷具有多孔结构，具体包括逡逑骨架中分布均匀的孔洞和相互连通的晶状微孔。其形状如图１－３所示。在丨５００°Ｃ下逡逑烧结的样品孔隙率在５４．０％？７６．３％之间时，导热系数非常低，为ＯＪＡ—Ｏ．ＭＷ＇ｍ－１逡逑１Ｃ１。多孔纳米ＳｉＣ陶瓷在高达１３５０°Ｃ时也能保持良好的弹性刚度，并在１４００°Ｃ时逡逑具有低导热性。他们的研[偨峁沂玖硕嗫啄擅祝樱椋米魑恢志炔牧希诩巳儒义虾突Щ肪持芯哂性洞蟮挠τ们熬啊ｅ义希插义
本文编号：2769728
【学位授予单位】：苏州科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TH74
【图文】：
逦Ｓｉｉｋｏｎｉｚｕｉｉｏｎ逡逑ｒ＾ｉ邋ｒ＾ｎ逡逑图１－１液体硅渗透法生产Ｃ邋／邋Ｃ－ＳｉＣ，邋Ｇ－ＳｉＣ和ＭＣＭＢ－ＳｉＣ的工艺流程图ｍ逡逑Ａ．Ｍ．ＫｕｔｅＷ等人进行了负载ＺｎＳ的二氧化硅复合材料的光伏应用研究试验，他逡逑们通过固态扩散法制备了邋ＺｎＳ和Ｓｉ０２的复合材料。在固态扩散过程中，将硅酸氧化逡逑成二氧化硅，同时在ＺｎＳ和硅酸之间形成复合物。然后进行拉曼光谱，光致发光（ＰＬ）逡逑光谱，热分析（ＴＧ－ＤＴＡ）和光伏响应测量。通过光电特性反映复合材料中ＺｎＳ浓逡逑度的增加对材料转换功率的影响。结果发现含量２５％邋（重量）的ＺｎＳ和１．９５４％加逡逑载Ｓｉ０２，此复合材料具有最高的转换功率效率，而在功率为０．０１０４瓦每平方米的光逡逑源下，填充因子为１０°／。重量的硫化锌负载二氧化硅复合材料的转化效率最高。其制逡逑造出的结果如图１－２所示。像极地（南极和北极）这样的光强非常弱的地区，这些逡逑复合材料具有远大的实际应用前景。逡逑二：＝逡逑一邋▲…」逡逑＿＿＿＿＿邋Ｖ逦二二〕逡逑Ｇｌａｓｓ逡逑图１－２太阳能电池示意图［３１逡逑Ｐｅｎｇ邋ＷａｎＷ等人发现高度多孔的纳米ＳｉＣ
载Ｓｉ０２，此复合材料具有最高的转换功率效率，而在功率为０．０１０４瓦每平方米的光逡逑源下，填充因子为１０°／。重量的硫化锌负载二氧化硅复合材料的转化效率最高。其制逡逑造出的结果如图１－２所示。像极地（南极和北极）这样的光强非常弱的地区，这些逡逑复合材料具有远大的实际应用前景。逡逑二：＝逡逑一邋▲…」逡逑＿＿＿＿＿邋Ｖ逦二二〕逡逑Ｇｌａｓｓ逡逑图１－２太阳能电池示意图［３１逡逑Ｐｅｎｇ邋ＷａｎＷ等人发现高度多孔的纳米ＳｉＣ，导热性非常低，具有优异的高温性逡逑能＾他们采用ＳｉＣ纳米粉体为起始原料，石墨鳞片作为成孔剂，结合部分烧结脱碳逡逑工艺制备出高孔隙纳米ＳｉＣ。所制备的多孔纳米ＳｉＣ陶瓷具有多孔结构，具体包括逡逑骨架中分布均匀的孔洞和相互连通的晶状微孔。其形状如图１－３所示。在丨５００°Ｃ下逡逑烧结的样品孔隙率在５４．０％？７６．３％之间时，导热系数非常低，为ＯＪＡ—Ｏ．ＭＷ＇ｍ－１逡逑１Ｃ１。多孔纳米ＳｉＣ陶瓷在高达１３５０°Ｃ时也能保持良好的弹性刚度，并在１４００°Ｃ时逡逑具有低导热性。他们的研[偨峁沂玖硕嗫啄擅祝樱椋米魑恢志炔牧希诩巳儒义虾突Щ肪持芯哂性洞蟮挠τ们熬啊ｅ义希插义
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