發(fā)布時(shí)間：2017-04-19 12:18

  本文關(guān)鍵詞：基于直線電機(jī)宏微雙重驅(qū)動(dòng)大行程精密定位臺(tái)的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著科學(xué)的發(fā)展,在許多應(yīng)用領(lǐng)域如半導(dǎo)體光刻、IC電路制造與封裝、生物醫(yī)療等對(duì)精密定位技術(shù)提出了更高的要求,需要其同時(shí)具備大行程、高精度、響應(yīng)快等特點(diǎn)。而大行程與高精度始終是一對(duì)矛盾,協(xié)調(diào)好兩者之間的關(guān)系至關(guān)重要,在實(shí)際中往往是犧牲一方面而現(xiàn)實(shí)另一方面的高性能。目前,實(shí)現(xiàn)大行程運(yùn)動(dòng)的同時(shí)達(dá)到精密定位已成為當(dāng)今前沿科學(xué)急需解決的前提條件和關(guān)鍵技術(shù)之一。 為了較好的協(xié)調(diào)和解決兩者之間的矛盾,本文從宏微結(jié)合的概念出發(fā),通過對(duì)宏微結(jié)合的精密定位平臺(tái)的體系結(jié)構(gòu)、微米級(jí)宏動(dòng)定位與亞微米級(jí)微動(dòng)定位的實(shí)現(xiàn)方法,直線電機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等關(guān)鍵問題的研究,構(gòu)建了采用直線電機(jī)進(jìn)行大行程位移驅(qū)動(dòng),壓電陶瓷完成精密位移驅(qū)動(dòng),利用光柵尺實(shí)現(xiàn)全閉環(huán)反饋的宏微雙重驅(qū)動(dòng)平臺(tái)；由此實(shí)現(xiàn)大的工作行程,同時(shí)得到高精度的重復(fù)定位精度。研究?jī)?nèi)容包括： 1.以傳統(tǒng)直圓型柔性鉸鏈為基本單元,設(shè)計(jì)一種新型大位移、低集中應(yīng)力和低耦合位移的復(fù)合雙邊雙柔性鉸鏈機(jī)構(gòu)。采用偽剛體模型法,結(jié)合材料力學(xué)相關(guān)知識(shí),建立該柔性鉸鏈機(jī)構(gòu)的剛度理論模型,采用有限元方法系統(tǒng)地仿真該柔性機(jī)構(gòu)的剛度、應(yīng)力、固有頻率等靜態(tài)特性,通過與理論分析結(jié)果對(duì)比,驗(yàn)證復(fù)合雙邊雙柔性鉸鏈設(shè)計(jì)方法的可行性。 2.U型無鐵心永磁直線電機(jī)的設(shè)計(jì)與研究,分析了該電機(jī)的磁路結(jié)構(gòu)與繞組形式,通過建立電磁場(chǎng)的簡(jiǎn)化模型,將磁場(chǎng)分為永磁體區(qū)、氣隙區(qū)和其他區(qū)域三部分,首先對(duì)單磁場(chǎng)作用的磁密分布進(jìn)行解析,得到磁場(chǎng)各區(qū)域的磁密通解,根據(jù)磁場(chǎng)疊加原理,求得U型直線電機(jī)的氣隙磁密及氣隙中心磁密的數(shù)學(xué)表達(dá)式,在此基礎(chǔ)上推導(dǎo)出電機(jī)的推力及反電動(dòng)勢(shì)的解析解。建立有限元模型,分析永磁體的對(duì)數(shù)對(duì)電磁場(chǎng)的影響,探討了單邊線圈寬度tw對(duì)電磁推力的影響。通過仿真得到電機(jī)空載反電動(dòng)勢(shì)、電機(jī)磁鏈、定位力和電磁推力等特性,并與解析解比較,結(jié)果相近。 3.根據(jù)設(shè)計(jì)與仿真結(jié)果,制作了一臺(tái)U型無鐵心永磁直線電機(jī),在此基礎(chǔ)上搭建了宏微雙重驅(qū)動(dòng)精密定位臺(tái)。并對(duì)樣機(jī)進(jìn)行了相關(guān)的實(shí)驗(yàn)研究,實(shí)驗(yàn)結(jié)果與仿真、理論分析結(jié)果基本吻合,驗(yàn)證了設(shè)計(jì)方法的準(zhǔn)確性及方案的可行性。
【關(guān)鍵詞】：精密定位 宏微雙重驅(qū)動(dòng) 直線電機(jī) 解析法 有限元
【學(xué)位授予單位】：廣東工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：TM359.4;TH703
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-7
• 目錄7-10
• CONTENTS10-12
• 第一章 緒論12-20
• 1.1 課題背景12-13
• 1.2. 國(guó)內(nèi)外關(guān)于精密定位平臺(tái)的研究現(xiàn)狀13-18
• 1.2.1. 壓電陶瓷微進(jìn)給定位臺(tái)的研究現(xiàn)狀13-14
• 1.2.2 直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)大行程精密定位臺(tái)的研究現(xiàn)狀14-15
• 1.2.3 宏微雙重驅(qū)動(dòng)大行程精密定位臺(tái)研究現(xiàn)狀15-18
• 1.3 宏微雙重驅(qū)動(dòng)精密定位平臺(tái)的關(guān)鍵技術(shù)與問題18
• 1.4 課題來源與研究?jī)?nèi)容18-20
• 第二章 宏微雙重驅(qū)動(dòng)高精度定位臺(tái)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)20-28
• 2.1 常見宏微雙重驅(qū)動(dòng)定位臺(tái)結(jié)構(gòu)介紹20-21
• 2.2 大行程高精密定位臺(tái)系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)21-24
• 2.2.1 驅(qū)動(dòng)源22
• 2.2.2 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)22-23
• 2.2.3 位置測(cè)量與反饋系統(tǒng)23-24
• 2.3 宏微雙重驅(qū)動(dòng)控制原理24-27
• 2.4 本章小結(jié)27-28
• 第三章 壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)微動(dòng)定位臺(tái)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)28-44
• 3.1 壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)特性分析28-30
• 3.1.1 壓電陶瓷的電場(chǎng)效應(yīng)28-29
• 3.1.2 壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器29-30
• 3.2 微定位平臺(tái)中柔性鉸鏈的設(shè)計(jì)30-38
• 3.2.1 柔性鉸鏈的結(jié)構(gòu)形式30-31
• 3.2.2 復(fù)合型雙邊雙柔性柔性鉸鏈31-33
• 3.2.3 雙邊雙柔性鉸鏈機(jī)構(gòu)理論解析33-38
• 3.3 微定位機(jī)構(gòu)的有限元分析38-43
• 3.3.1 建立機(jī)構(gòu)有限元分析模型39-40
• 3.3.2 施加載荷和約束40
• 3.3.3 動(dòng)靜態(tài)特性仿真結(jié)果分析40-43
• 3.4 本章小結(jié)43-44
• 第四章 U型無鐵心永磁直線電機(jī)的設(shè)計(jì)與研究44-67
• 4.1 概述44-45
• 4.2 U型無鐵心永磁直線電機(jī)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)與特點(diǎn)45
• 4.3 U型無鐵心永磁直線電機(jī)設(shè)計(jì)的解析分析45-57
• 4.3.1 空載氣隙中心磁密46-50
• 4.3.2 繞組結(jié)構(gòu)解析50-52
• 4.3.3 推力解析分析52-55
• 4.3.4 反電動(dòng)勢(shì)解析55-57
• 4.4 Ansoft有限元分析57-66
• 4.4.1 有限元分析模型的建立58-59
• 4.4.2 永磁體對(duì)數(shù)對(duì)電機(jī)磁場(chǎng)的影響59-61
• 4.4.3 繞組線圈尺寸對(duì)推力波動(dòng)的影響61-63
• 4.4.4 瞬態(tài)磁場(chǎng)仿真結(jié)果63-66
• 4.5 本章小結(jié)66-67
• 第五章 實(shí)驗(yàn)樣機(jī)的研制與實(shí)驗(yàn)研究67-75
• 5.1 永磁直線電機(jī)的研制67-69
• 5.2 永磁直線電機(jī)繞組測(cè)試試驗(yàn)69
• 5.3 永磁直線電機(jī)的反電動(dòng)勢(shì)實(shí)驗(yàn)69-71
• 5.4 電磁推力試驗(yàn)71-72
• 5.5 動(dòng)態(tài)性能試驗(yàn)72-73
• 5.6 單向重復(fù)定位精度實(shí)驗(yàn)73-74
• 5.7 本章小結(jié)74-75
• 結(jié)論與展望75-77
• 參考文獻(xiàn)77-81
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的論文81-83
• 致謝83

【參考文獻(xiàn)】

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  本文關(guān)鍵詞：基于直線電機(jī)宏微雙重驅(qū)動(dòng)大行程精密定位臺(tái)的研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：316282