近年來超精密加工技術(shù)發(fā)展迅猛,促進(jìn)了微納米測量技術(shù)的應(yīng)用與微納米三坐標(biāo)測量機（micro-nano CMM）的誕生,其中大行程、高精度的微定位系統(tǒng)是實現(xiàn)微納米測量的關(guān)鍵基礎(chǔ),微動定位平臺的開發(fā)具有重要意義。本文基于壓電陶瓷驅(qū)動的方式,提出了一種新型大行程三維微動工作臺的設(shè)計方案。以X-Y二維工作臺為研究對象,結(jié)合串聯(lián)構(gòu)型和柔性鉸鏈,分析和研究了微動工作臺的關(guān)鍵技術(shù)。通過對機構(gòu)運動構(gòu)型和平臺構(gòu)成元件進(jìn)行選擇,運用理論計算和有限元分析的方法分析設(shè)計了一種新型的大行程X-Y微動工作臺。本論文的主要研究設(shè)計內(nèi)容如下:1.以壓電陶瓷驅(qū)動為基礎(chǔ),提出杠桿放大結(jié)合柔性鉸鏈傳動的原理,運用理論計算結(jié)合有限元分析提出一種新型大行程X-Y二維微動工作臺的設(shè)計方案;2.通過對柔性鉸鏈的理論計算和有限元仿真,提出平行四桿機構(gòu)柔性移動副結(jié)構(gòu)用于消除串聯(lián)結(jié)構(gòu)的耦合。經(jīng)過對單平行四桿機構(gòu)、雙平行四桿機構(gòu)以及復(fù)合平行四桿機構(gòu)的比較分析,最終選擇雙平行四桿機構(gòu),并結(jié)合有限元分析完成XY二維工作臺的消除耦合設(shè)計;3.結(jié)合X-Y二維工作臺的設(shè)計方法,完成Z向工作臺的設(shè)計工作。并通過有限元分析驗證所設(shè)計的三維微動工作臺的各項... 

【文章來源】：合肥工業(yè)大學(xué)安徽省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：94 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

螺旋式機構(gòu)Fig1.1Screwmechanism

合肥工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文2用。而對于高精度定位平臺系統(tǒng)的研究也主要集中在微動工作臺的結(jié)構(gòu)設(shè)計及其使用的位移驅(qū)動機構(gòu)和位移傳動機構(gòu)等方面。位移驅(qū)動機構(gòu)主要是根據(jù)采集與處理的信號實時準(zhǔn)確地輸出平臺所需位移，位移傳動機構(gòu)則起到傳遞位移和作用力，實現(xiàn)高精度定位的作用。研究人員通過將各種方法和機構(gòu)設(shè)計與創(chuàng)新，在提高位移行程、位移分辨力、定位精度及系統(tǒng)穩(wěn)定性等性能指標(biāo)上不斷進(jìn)行著努力。1.2.1微動臺位移驅(qū)動機構(gòu)研究現(xiàn)狀依據(jù)驅(qū)動原理的不同，實現(xiàn)微位移的驅(qū)動方式主要可分為機械驅(qū)動式、靜電驅(qū)動式、磁致伸縮式和壓電陶瓷式等：（1）機械驅(qū)動式常見的機械驅(qū)動機構(gòu)有以下幾種：1）螺旋式機構(gòu)圖1.1螺旋式機構(gòu)Fig1.1Screwmechanism如圖1.1所示為螺旋式機構(gòu)示意圖，通過手輪帶動螺桿旋轉(zhuǎn)，可利用螺旋傳動原理實現(xiàn)微小位移。2）扭輪摩擦式機構(gòu)圖1.2扭輪摩擦式機構(gòu)Fig1.2Torsionwheelfrictionmechanism如圖1.2所示為扭輪摩擦式機構(gòu)示意圖，當(dāng)一對摩擦副中的主動桿與從動桿軸線之間形成很小的角度時，即構(gòu)成一對扭輪式摩擦副。3）彈性變形式機構(gòu)

第一章緒論3圖1.3彈性變形式機構(gòu)Fig1.3Elasticallydeformablemechanism如圖1.3所示為彈性變形式機構(gòu)動力學(xué)模型示意圖，從動彈簧的剛度k2與主動彈簧的剛度k1之間相差越大，機構(gòu)可實現(xiàn)微位移的分辨力和精度就越高。上述機械驅(qū)動式機構(gòu)均可自動或是手動地實現(xiàn)微小位移的驅(qū)動，然而大多存在著摩擦損耗大、定位空程影響及定位精度較低等問題。（2）靜電驅(qū)動式電荷之間存在“異性相吸、同性相斥”的相互作用力，即庫侖力。靜電式驅(qū)動正是一種利用庫侖力驅(qū)動電極發(fā)生平移或者轉(zhuǎn)動的驅(qū)動方式。庫侖力的大小與正負(fù)電極中電荷載荷量的數(shù)量積成正比，與正負(fù)電荷間距離的平方成反比，宏觀上則表現(xiàn)為與電流大孝器件表面積或尺寸有關(guān)，因此常見的靜電式驅(qū)動器又被分為平行板電容式、劃痕驅(qū)動式和梳狀電極式等。雖然靜電式驅(qū)動具有精度高、響應(yīng)快等優(yōu)點，但也存在輸出負(fù)載力弱、行程孝壽命短等問題，且應(yīng)用場合局限性較大。（3）磁致伸縮式圖1.4磁致伸縮式機構(gòu)Fig1.4Magnetostrictivemechanism如圖1.4所示為磁致伸縮式機構(gòu)原理示意圖，運動元件與磁致伸縮棒相連，利用磁致伸縮原理，即磁性材料的長度會隨著磁場強度的變化而變化，實現(xiàn)微小位移運動。

【參考文獻(xiàn)】：
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博士論文
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碩士論文
[1]基于潘式壓電馬達(dá)的毫米行程納米位移臺的研究[D]. 徐勝.浙江理工大學(xué) 2017
[2]橋式柔順微定位平臺的設(shè)計、優(yōu)化與實驗研究[D]. 杜志元.山東大學(xué) 2016
[3]基于壓電驅(qū)動的大行程完全解耦的二自由度微/納定位平臺的設(shè)計與研究[D]. 席龍泉.天津理工大學(xué) 2013
[4]壓電驅(qū)動微動定位平臺系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā)[D]. 黃挺朋.浙江大學(xué) 2008



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