本文關鍵詞：基于氣磁復合支承的主動隔振系統(tǒng)的設計，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隔微振作為一門綜合學科的基礎支持技術,在高精尖技術領域成為了不可或缺的關鍵技術。隨著時代的發(fā)展,目前人類尖端科技領域已經(jīng)發(fā)展到了令前人嘆為觀止的高度,如大規(guī)模集成電路制造、激光干涉引力波探測、超精密加工制造、激光三維直寫技術等領域,均已經(jīng)達到納米、亞納米甚至更高的精度。然而地面上的任何設備都脫離不開大地振動的干擾,所以說上述領域任何技術的實現(xiàn)與發(fā)展都離不開隔微振技術的支持,隔微振技術已經(jīng)成為了上述領域進一步發(fā)展的關鍵技術。本文設計了基于氣磁復合支承技術的隔微振裝置。隔振器采用三級氣浮結構作為主支承,從理論上來講能夠使得隔振器與地面完全分隔,實現(xiàn)六自由度隔振,具有大承載、低剛度的優(yōu)勢。引入音圈電機作為制動器,設計了基于音圈電機的主動控制方案,在氣浮支承的基礎之上,進一步提高隔振系統(tǒng)的定位精度和隔振性能。本文首先對隔振器機械結構設計進行分析。本文所設計的隔振器采用氣浮結構作支承,根據(jù)結構的尺寸形狀、工作狀態(tài)對氣浮結構垂向和水平向的剛度特性進行理論推導,并進行了相應的仿真分析。介紹了音圈電機的工作原理,并分析主動控制系統(tǒng)的布局。其次,設計了垂向和水平向剛度可調輔助機構并分析。垂向設計中引入了磁浮彈簧的設計,對磁浮彈簧的特性進行了理論分析和磁場仿真,與主氣室結構并聯(lián)以降低系統(tǒng)剛度;水平向引入了輔助定位器以避免側傾力對系統(tǒng)的影響,同樣實現(xiàn)了剛度可調功能,可靈活調整。然后,建立了主動控制系統(tǒng),包括定位控制與振動控制。設計主動定位控制的目的在于使系統(tǒng)工作穩(wěn)定可靠的同時,提高定位精度;主動振動控制方案的設計則采用了前饋與反饋相結合的形式,進一步提升隔振系統(tǒng)的隔振性能。最后,對隔振系統(tǒng)的定位與隔振性能進行實驗驗證。首先驗證了剛度可調輔助機構設計的合理性。引入主動控制后,系統(tǒng)垂向定位精度(3?)從3.5μm提升至3.0μm;系統(tǒng)X、Y、Z向固有頻率為0.93 Hz、1.25 Hz、2.31Hz,振動速度(RMS)為8.77μm/s、10.53μm/s、4.48μm/s。
【關鍵詞】：隔振 氣浮支承 音圈電機 磁浮 負剛度 主動控制
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TB535.1
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-22
• 1.1 課題背景及研究的目的和意義9-11
• 1.2 隔振器原理及分類11-12
• 1.3 基于負剛度技術隔振器國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀12-20
• 1.3.1 國外隔振器發(fā)展現(xiàn)狀12-18
• 1.3.2 國內(nèi)隔振器發(fā)展現(xiàn)狀18-20
• 1.4 本課題的主要研究內(nèi)容20-22
• 第2章 基于氣磁復合支承隔振器設計22-37
• 2.1 引言22
• 2.2 隔振器靜壓氣浮結構設計22-34
• 2.2.1 靜壓氣浮結構設計分析23-24
• 2.2.2 靜壓氣浮結構機械模型分析24-34
• 2.3 隔振器電磁主動隔振結構分析34-36
• 2.4 本章小結36-37
• 第3章 隔振器剛度調整機構設計37-51
• 3.1 引言37
• 3.2 垂向磁浮彈簧負剛度機構設計37-44
• 3.2.1 負剛度隔振技術原理37-41
• 3.2.2 磁浮彈簧機構設計41-44
• 3.3 水平向剛度可調輔助定位器設計44-50
• 3.3.1 水平向剛度可調輔助定位機構設計45-46
• 3.3.2 輔助定位器有限元仿真分析46-50
• 3.4 本章小結50-51
• 第4章 隔振系統(tǒng)主動控制方案的設計51-64
• 4.1 引言51
• 4.2 隔振系統(tǒng)定位控制方案設計51-57
• 4.2.1 垂向定位控制方案設計51-56
• 4.2.2 水平向定位控制方案設計56-57
• 4.3 隔振系統(tǒng)振動主動控制方案設計57-63
• 4.3.1 水平向振動控制方案設計57-59
• 4.3.2 垂向振動控制方案設計59-63
• 4.4 本章小結63-64
• 第5章 實驗與分析64-81
• 5.1 引言64
• 5.2 剛度可調機構單元實驗與分析64-68
• 5.2.1 磁浮彈簧剛度實驗64-66
• 5.2.2 水平向輔助定位器剛度實驗66-68
• 5.3 隔振系統(tǒng)定位實驗與分析68-70
• 5.3.1 隔振器Z向緩升功能實驗68
• 5.3.2 隔振系統(tǒng)定位精度實驗68-70
• 5.4 系統(tǒng)隔振性能實驗與分析70-80
• 5.4.1 隔振系統(tǒng)固有頻率實驗與分析70-73
• 5.4.2 系統(tǒng)振動加速度實驗73-76
• 5.4.3 系統(tǒng)振動速度實驗76-80
• 5.5 本章小結80-81
• 結論81-82
• 參考文獻82-87
• 致謝87

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