【摘要】：隨著微機電技術(shù)的進步,微旋轉(zhuǎn)平臺技術(shù)得到了快速發(fā)展。采用固體軸承結(jié)構(gòu)的微旋轉(zhuǎn)平臺難以避免固體摩擦對運動性能的影響,而氣體軸承和非接觸式軸承對制造精度要求高,且控制方式復(fù)雜。采用液體支承結(jié)構(gòu)的微旋轉(zhuǎn)平臺能克服固體摩擦的限制,具有很好的柔順性,并且結(jié)構(gòu)比氣體軸承和非接觸式軸承簡單,具有重要的研究意義。本文以單液滴支承的磁驅(qū)動微旋轉(zhuǎn)平臺為研究對象,基于毛細液橋結(jié)構(gòu)以及磁驅(qū)動方式,建立理論和仿真模型,分析了不同參數(shù)對其承載性能、運動性能和抗干擾性能的影響。建立單液滴支承磁驅(qū)動微旋轉(zhuǎn)平臺的實驗系統(tǒng),在不同參數(shù)下進行實驗分析和驗證。首先,針對單液滴支承微旋轉(zhuǎn)平臺的液橋結(jié)構(gòu),提出自由型和限制型兩種基底配置�；赮oung-Laplace方程,利用二分法通過數(shù)值迭代求解液橋輪廓,進而計算作用于微旋轉(zhuǎn)平臺的毛細力�；赟urface Evolver,建立毛細液橋的有限元仿真模型,對液橋毛細力進行計算,并與微分方程方法進行對比。根據(jù)微旋轉(zhuǎn)平臺的結(jié)構(gòu),提出單液滴支承微旋轉(zhuǎn)平臺承載能力的評價指標(biāo)。分析接觸角和基底尺寸等參數(shù)對兩種基底配置下微旋轉(zhuǎn)平臺承載能力的影響,并對兩種基底配置進行了對比。其次,基于亥姆霍茨線圈原理,推導(dǎo)產(chǎn)生繞任意軸的旋轉(zhuǎn)磁場的控制算法�；贑OMSOL Multiphysics,建立旋轉(zhuǎn)磁場的仿真模型,并分析了磁場作用于微旋轉(zhuǎn)平臺的磁驅(qū)動力矩。建立流體摩擦阻力模型,分析粘度和旋轉(zhuǎn)頻率對阻力矩的影響。結(jié)合微旋轉(zhuǎn)平臺受到的磁力矩以及流體摩擦力矩,對微旋轉(zhuǎn)平臺能達到的最大旋轉(zhuǎn)頻率進行分析,研究不同參數(shù)對其最大旋轉(zhuǎn)頻率的影響。基于液橋理論模型,在抗拉伸、抗剪切、抗側(cè)傾三個方面分析微旋轉(zhuǎn)平臺的抗干擾特性,研究了液橋不同參數(shù)對抗干擾特性的影響。最后,進行單液滴支承的磁驅(qū)動微旋轉(zhuǎn)平臺的毛細力學(xué)實驗研究和旋轉(zhuǎn)特性實驗研究。建立了液橋毛細力測試系統(tǒng),在兩種基底配置下測量了液橋毛細作用力,并與仿真得到的毛細力結(jié)果進行對比,驗證了液橋毛細力學(xué)仿真模型的正確性。建立了單液滴支承磁驅(qū)動微旋轉(zhuǎn)平臺的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動與測試系統(tǒng),在繞豎直軸連續(xù)旋轉(zhuǎn)、繞傾斜軸連續(xù)旋轉(zhuǎn)以及步進旋轉(zhuǎn)三個方面對微旋轉(zhuǎn)平臺的運動性能進行了實驗研究,獲得了不同接觸角、液橋體積、液體粘度以及磁場強度等條件對其各種運動形式下運動性能的影響規(guī)律。
【圖文】：

圖 1-1 IC 工藝制作的靜電驅(qū)動電機 等人[14 16]研制了一種可變電容諧波側(cè)向驅(qū)動微型承和靜電驅(qū)動方式，利用沉積和表面微加工技術(shù)在低溫氧化的摻雜多晶硅層。對該微型電機進行摩擦μN。但是當(dāng)微型電機長時間轉(zhuǎn)動時，轉(zhuǎn)子和中心銷

- 2 -圖 1-2 可變電容諧波側(cè)向驅(qū)動微型電機滑動軸承會存在滑動摩擦，從而會引起嚴重的摩擦和磨損，降低，，并使軸承轉(zhuǎn)速受到限制。滾動軸承的轉(zhuǎn)子和定子之間采用微
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TH-39

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前4條

1 王學(xué)衛(wèi);于洋;;重力影響下板間液橋斷裂距離研究[J];實驗力學(xué);2012年01期

2 于洋;王學(xué)衛(wèi);吳群;;基于Surface Evolver模擬液橋斷裂距離[J];醫(yī)用生物力學(xué);2011年05期

3 劉思思;張朝輝;劉俊銘;;微平面接觸分離中彎月面力的計算[J];物理學(xué)報;2010年10期

4 梁靜秋,姚勁松;端面搖擺式微型電機研究[J];光學(xué)精密工程;1999年04期

本文編號：2562472