本文關(guān)鍵詞：大行程結(jié)構(gòu)一體化二維微定位臺(tái)參數(shù)化設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著納米技術(shù)的不斷發(fā)展,微定位技術(shù)作為納米技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)之一,已成為國(guó)內(nèi)外關(guān)注的熱點(diǎn)。以壓電元件與全柔性機(jī)構(gòu)相結(jié)合的微定位機(jī)構(gòu)是目前常見的微定位設(shè)備。 本文從構(gòu)型設(shè)計(jì)、運(yùn)動(dòng)學(xué)分析、靜力學(xué)分析、參數(shù)化有限元分析及實(shí)驗(yàn)控制等方面,對(duì)一種大行程結(jié)構(gòu)一體化二維微定位平臺(tái)(后面簡(jiǎn)稱微定位臺(tái))進(jìn)行了較為細(xì)致和深入的研究。具體研究?jī)?nèi)容和創(chuàng)新成果如下： (1)根據(jù)柔性機(jī)構(gòu)的特點(diǎn),采用微定位并聯(lián)機(jī)構(gòu)構(gòu)型理論,在構(gòu)型的多功能微驅(qū)動(dòng)接口模塊及二平動(dòng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)的基礎(chǔ)上提出了一種新型兩自由度大行程微定位平臺(tái)。 (2)以剛度為設(shè)計(jì)目標(biāo),利用偽剛體模型法對(duì)微位移放大模塊的結(jié)構(gòu)尺寸進(jìn)行設(shè)計(jì),并通過(guò)有限元分析對(duì)結(jié)構(gòu)尺寸進(jìn)行了修正。形成了一種以剛度為目標(biāo),理論剛度模型與有限元分析相結(jié)合的微動(dòng)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)方法,該方法可明確各柔性單元對(duì)機(jī)構(gòu)剛度的影響,為設(shè)計(jì)者進(jìn)行結(jié)構(gòu)尺寸優(yōu)化設(shè)計(jì)提供了一定的理論基礎(chǔ)。 (3)基于柔性單元的單元?jiǎng)偠染仃嚰熬仃囄灰品ㄌ岢隽藛卧獎(jiǎng)偠染仃嚪?應(yīng)用單元?jiǎng)偠染仃嚪ㄈ婵紤]機(jī)構(gòu)中各柔性單元的變形,對(duì)微定位臺(tái)進(jìn)行了靜力學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)分析,建立了微定位臺(tái)剛度模型和運(yùn)動(dòng)學(xué)模型。 (4)結(jié)合VC和APDL兩者優(yōu)勢(shì),對(duì)微定位臺(tái)參數(shù)化有限元分析方法進(jìn)行了研究。編寫了微定位臺(tái)的APDL命令流文件,開發(fā)了人機(jī)信息交互界面,實(shí)現(xiàn)了微定位臺(tái)全參數(shù)化驅(qū)動(dòng)的有限元分析。 (5)對(duì)壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器的蠕變、遲滯特性進(jìn)行研究,開發(fā)了壓電陶瓷特性測(cè)試程序。對(duì)微定位臺(tái)的工作空間、末端位移的變化曲線進(jìn)行研究,開發(fā)了微定位臺(tái)的性能測(cè)試程序,并在此基礎(chǔ)上采用閉環(huán)控制方案設(shè)計(jì)開發(fā)了微定位臺(tái)的控制程序。 通過(guò)仿真和試驗(yàn),結(jié)果表明以剛度為目標(biāo)的結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)方法是可靠的,建立的微定位臺(tái)的剛度模型、運(yùn)動(dòng)學(xué)模型接近機(jī)構(gòu)的實(shí)際情況,開發(fā)的閉環(huán)控制系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)微定位臺(tái)的精確定位。以上分析和研究為后續(xù)的結(jié)構(gòu)尺寸優(yōu)化設(shè)計(jì)、動(dòng)力學(xué)特性研究及控制系統(tǒng)完善提供了理論基礎(chǔ)。
【關(guān)鍵詞】：柔性并聯(lián)機(jī)構(gòu) 柔度矩陣 雅可比矩陣 有限元 閉環(huán)控制
【學(xué)位授予單位】：山東理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號(hào)】：TH703
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-7
• 目錄7-10
• 第一章 緒論10-16
• 1.1 微定位技術(shù)概述10
• 1.2 大行程微定位技術(shù)國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-14
• 1.2.1 單級(jí)驅(qū)動(dòng)的大行程納米定位工作臺(tái)10-13
• 1.2.2 兩級(jí)驅(qū)動(dòng)的大行程納米定位工作臺(tái)13-14
• 1.3 大行程微定位技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)展望14
• 1.4 本文主要研究?jī)?nèi)容14-16
• 第二章 微定位臺(tái)的方案設(shè)計(jì)16-23
• 2.1 引言16
• 2.2 并聯(lián)微定位機(jī)構(gòu)16
• 2.3 新型微定位機(jī)構(gòu)構(gòu)型16-19
• 2.3.1 多功能微驅(qū)動(dòng)接口模塊16-18
• 2.3.2 一種2-PPr型二平動(dòng)并聯(lián)結(jié)構(gòu)微定位平臺(tái)18-19
• 2.4 二平動(dòng)微定位臺(tái)方案設(shè)計(jì)19-22
• 2.4.1 微定位臺(tái)機(jī)構(gòu)描述19-21
• 2.4.2 微定位臺(tái)的單元機(jī)構(gòu)劃分21-22
• 2.5 本章小結(jié)22-23
• 第三章 微定位臺(tái)中各單元機(jī)構(gòu)的剛度模型23-42
• 3.1 引言23
• 3.2 柔性運(yùn)動(dòng)副的剛度模型23-27
• 3.2.1 彈性移動(dòng)副的剛度模型23-24
• 3.2.2 柔性鉸鏈的剛度模型24-26
• 3.2.3 柔性梁?jiǎn)卧膭偠饶Ｐ?/span>26-27
• 3.3 柔性機(jī)構(gòu)的剛度分析27-28
• 3.4 直圓柔性鉸鏈平行導(dǎo)向機(jī)構(gòu)28-36
• 3.4.1 平行導(dǎo)向機(jī)構(gòu)描述28-29
• 3.4.2 平行導(dǎo)向機(jī)構(gòu)支鏈的柔度模型29-34
• 3.4.3 平行導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的剛度模型34-35
• 3.4.4 實(shí)例分析驗(yàn)證35-36
• 3.5 彈性折疊梁的剛度建模36-41
• 3.5.1 彈性折疊梁的機(jī)構(gòu)描述36-37
• 3.5.2 彈性折疊梁支鏈的柔度模型37-39
• 3.5.3 彈性折疊梁的剛度模型39-40
• 3.5.4 實(shí)例分析驗(yàn)證40-41
• 3.6 本章小結(jié)41-42
• 第四章 以剛度為目標(biāo)的結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)42-51
• 4.1 引言42
• 4.2 微位移放大模塊的機(jī)構(gòu)描述42-43
• 4.3 微位移放大模塊的設(shè)計(jì)計(jì)算43-48
• 4.3.1 微位移放大模塊設(shè)計(jì)指標(biāo)43
• 4.3.2 微位移放大模塊的結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)43-48
• 4.4 基于有限元分析的機(jī)構(gòu)參數(shù)修正48-50
• 4.5 本章小結(jié)50-51
• 第五章 微定位臺(tái)靜力學(xué)及運(yùn)動(dòng)學(xué)分析51-63
• 5.1 引言51
• 5.2 微定位臺(tái)剛度模型的建立51-58
• 5.2.1 兩輸入支鏈的剛度模型52-56
• 5.2.2 建立微定位臺(tái)末端的剛度模型56-58
• 5.3 微定位臺(tái)運(yùn)動(dòng)學(xué)分析58-62
• 5.3.1 微定位臺(tái)輸入支鏈的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析59-61
• 5.3.2 微定位臺(tái)位置正反解61-62
• 5.3.3 微定位臺(tái)的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型62
• 5.4 本章小結(jié)62-63
• 第六章 微定位臺(tái)參數(shù)化建模及有限元分析63-70
• 6.1 引言63
• 6.2 全柔性機(jī)構(gòu)性能的分析方法63
• 6.3 基于VC與APDL的微定位臺(tái)參數(shù)化設(shè)計(jì)63-68
• 6.3.1 微定位平臺(tái)的APDL參數(shù)化建模64-67
• 6.3.2 基于VC的微定位臺(tái)參數(shù)化分析67-68
• 6.4 微定位臺(tái)參數(shù)化有限元分析實(shí)例68-69
• 6.5 本章小結(jié)69-70
• 第七章 微定位臺(tái)實(shí)驗(yàn)控制系統(tǒng)70-82
• 7.1 引言70
• 7.2 壓電陶瓷特性測(cè)試70-76
• 7.2.1 壓電陶瓷概述70
• 7.2.2 壓電陶瓷測(cè)試系統(tǒng)搭建70-71
• 7.2.3 蠕變特性測(cè)試71-73
• 7.2.4 遲滯特性測(cè)試73-76
• 7.3 微定位臺(tái)測(cè)試實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)76-78
• 7.3.1 微定位臺(tái)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)搭建76
• 7.3.2 微定位臺(tái)測(cè)試系統(tǒng)界面76-77
• 7.3.3 微定位臺(tái)運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)果77-78
• 7.4 微定位臺(tái)控制系統(tǒng)78-81
• 7.4.1 微定位臺(tái)閉環(huán)反饋控制方式78-80
• 7.4.2 微定位臺(tái)控制系統(tǒng)80-81
• 7.5 本章小結(jié)81-82
• 第八章 總結(jié)與展望82-84
• 8.1 總結(jié)82-83
• 8.2 展望83-84
• 致謝84-85
• 參考文獻(xiàn)85-90
• 攻讀碩士期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文和參加的科研項(xiàng)目90

【參考文獻(xiàn)】

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  本文關(guān)鍵詞：大行程結(jié)構(gòu)一體化二維微定位臺(tái)參數(shù)化設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn)，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：315537