本文關(guān)鍵詞：基于氣磁復(fù)合支承的主動(dòng)隔振系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隔微振作為一門綜合學(xué)科的基礎(chǔ)支持技術(shù),在高精尖技術(shù)領(lǐng)域成為了不可或缺的關(guān)鍵技術(shù)。隨著時(shí)代的發(fā)展,目前人類尖端科技領(lǐng)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(shù)等領(lǐng)域,均已經(jīng)達(dá)到納米、亞納米甚至更高的精度。然而地面上的任何設(shè)備都脫離不開大地振動(dòng)的干擾,所以說上述領(lǐng)域任何技術(shù)的實(shí)現(xiàn)與發(fā)展都離不開隔微振技術(shù)的支持,隔微振技術(shù)已經(jīng)成為了上述領(lǐng)域進(jìn)一步發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)。本文設(shè)計(jì)了基于氣磁復(fù)合支承技術(shù)的隔微振裝置。隔振器采用三級(jí)氣浮結(jié)構(gòu)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(shí)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(jī)作為制動(dòng)器,設(shè)計(jì)了基于音圈電機(jī)的主動(dòng)控制方案,在氣浮支承的基礎(chǔ)之上,進(jìn)一步提高隔振系統(tǒng)的定位精度和隔振性能。本文首先對(duì)隔振器機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行分析。本文所設(shè)計(jì)的隔振器采用氣浮結(jié)構(gòu)作支承,根據(jù)結(jié)構(gòu)的尺寸形狀、工作狀態(tài)對(duì)氣浮結(jié)構(gòu)垂向和水平向的剛度特性進(jìn)行理論推導(dǎo),并進(jìn)行了相應(yīng)的仿真分析。介紹了音圈電機(jī)的工作原理,并分析主動(dòng)控制系統(tǒng)的布局。其次,設(shè)計(jì)了垂向和水平向剛度可調(diào)輔助機(jī)構(gòu)并分析。垂向設(shè)計(jì)中引入了磁浮彈簧的設(shè)計(jì),對(duì)磁浮彈簧的特性進(jìn)行了理論分析和磁場仿真,與主氣室結(jié)構(gòu)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(cè)傾力對(duì)系統(tǒng)的影響,同樣實(shí)現(xiàn)了剛度可調(diào)功能,可靈活調(diào)整。然后,建立了主動(dòng)控制系統(tǒng),包括定位控制與振動(dòng)控制。設(shè)計(jì)主動(dòng)定位控制的目的在于使系統(tǒng)工作穩(wěn)定可靠的同時(shí),提高定位精度;主動(dòng)振動(dòng)控制方案的設(shè)計(jì)則采用了前饋與反饋相結(jié)合的形式,進(jìn)一步提升隔振系統(tǒng)的隔振性能。最后,對(duì)隔振系統(tǒng)的定位與隔振性能進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。首先驗(yàn)證了剛度可調(diào)輔助機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性。引入主動(dòng)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(dòng)速度(RMS)為8.77μm/s、10.53μm/s、4.48μm/s。
【關(guān)鍵詞】：隔振 氣浮支承 音圈電機(jī) 磁浮 負(fù)剛度 主動(dòng)控制
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：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(fù)剛度技術(shù)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(fù)合支承隔振器設(shè)計(jì)22-37
• 2.1 引言22
• 2.2 隔振器靜壓氣浮結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)22-34
• 2.2.1 靜壓氣浮結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析23-24
• 2.2.2 靜壓氣浮結(jié)構(gòu)機(jī)械模型分析24-34
• 2.3 隔振器電磁主動(dòng)隔振結(jié)構(gòu)分析34-36
• 2.4 本章小結(jié)36-37
• 第3章 隔振器剛度調(diào)整機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)37-51
• 3.1 引言37
• 3.2 垂向磁浮彈簧負(fù)剛度機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)37-44
• 3.2.1 負(fù)剛度隔振技術(shù)原理37-41
• 3.2.2 磁浮彈簧機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)41-44
• 3.3 水平向剛度可調(diào)輔助定位器設(shè)計(jì)44-50
• 3.3.1 水平向剛度可調(diào)輔助定位機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)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(jié)50-51
• 第4章 隔振系統(tǒng)主動(dòng)控制方案的設(shè)計(jì)51-64
• 4.1 引言51
• 4.2 隔振系統(tǒng)定位控制方案設(shè)計(jì)51-57
• 4.2.1 垂向定位控制方案設(shè)計(jì)51-56
• 4.2.2 水平向定位控制方案設(shè)計(jì)56-57
• 4.3 隔振系統(tǒng)振動(dòng)主動(dòng)控制方案設(shè)計(jì)57-63
• 4.3.1 水平向振動(dòng)控制方案設(shè)計(jì)57-59
• 4.3.2 垂向振動(dòng)控制方案設(shè)計(jì)59-63
• 4.4 本章小結(jié)63-64
• 第5章 實(shí)驗(yàn)與分析64-81
• 5.1 引言64
• 5.2 剛度可調(diào)機(jī)構(gòu)單元實(shí)驗(yàn)與分析64-68
• 5.2.1 磁浮彈簧剛度實(shí)驗(yàn)64-66
• 5.2.2 水平向輔助定位器剛度實(shí)驗(yàn)66-68
• 5.3 隔振系統(tǒng)定位實(shí)驗(yàn)與分析68-70
• 5.3.1 隔振器Z向緩升功能實(shí)驗(yàn)68
• 5.3.2 隔振系統(tǒng)定位精度實(shí)驗(yàn)68-70
• 5.4 系統(tǒng)隔振性能實(shí)驗(yàn)與分析70-80
• 5.4.1 隔振系統(tǒng)固有頻率實(shí)驗(yàn)與分析70-73
• 5.4.2 系統(tǒng)振動(dòng)加速度實(shí)驗(yàn)73-76
• 5.4.3 系統(tǒng)振動(dòng)速度實(shí)驗(yàn)76-80
• 5.5 本章小結(jié)80-81
• 結(jié)論81-82
• 參考文獻(xiàn)82-87
• 致謝87

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