本文關(guān)鍵詞：非硅MEMS器件微裝配系統(tǒng)的動靜態(tài)特性分析

  更多相關(guān)文章： 微裝配系統(tǒng) 裝配單元 動靜態(tài)特性分析 誤差模型 接觸模型

【摘要】：非硅MEMS器件具有體積小、重量輕、易損傷、裝配難度大等特點。我們團隊研制出國內(nèi)首臺非硅MEMS器件柔性自動化微裝配系統(tǒng)，本文的研究內(nèi)容是上述研究過程的一部分，旨在通過對微裝配系統(tǒng)動靜態(tài)特性進行分析，保證微裝配系統(tǒng)的精度及其穩(wěn)定性。論文主要內(nèi)容如下： （1）開展了微裝配系統(tǒng)靜態(tài)特性分析，研究微裝配系統(tǒng)的靜態(tài)變形對微裝配系統(tǒng)裝配精度的影響。建立微裝配系統(tǒng)整體三維模型，針對微裝配系統(tǒng)進行有限元整體靜態(tài)特性分析，針對微裝配系統(tǒng)的脆弱環(huán)節(jié)進行更加精確地有限元分析，通過有限元分析結(jié)果，分析其變形情況對系統(tǒng)裝配精度產(chǎn)生的影響。 （2）開展了微裝配系統(tǒng)的裝配精度分析，結(jié)合微裝配系統(tǒng)靜態(tài)變形，研究微裝配系統(tǒng)的裝配誤差。首先，重點分析裝配單元對系統(tǒng)裝配精度的影響。針對裝配單元，分析裝配單元中存在的影響非硅MEMS零件裝配的誤差源，基于微裝配系統(tǒng)中視覺檢測系統(tǒng)閉環(huán)控制和微調(diào)整機構(gòu)，排除誤差源中的補償項；針對剩余誤差源，通過實驗測量其具體的誤差值；建立理論誤差傳遞模型，計算相應(yīng)的誤差域，最終獲得微裝配系統(tǒng)的最大裝配誤差值；最后通過裝配精度驗證實驗證明上述理論的正確性。 （3）開展了微裝配系統(tǒng)動態(tài)特性分析，，以避開低頻共振區(qū)域，保證裝配系統(tǒng)的穩(wěn)定性。首先，針對微裝配系統(tǒng)進行有限元模態(tài)分析。針對裝配單元進行有限元模態(tài)分析，獲取其固有頻率和振型；為驗證仿真模型是否合理，對裝配單元進行模態(tài)試驗，將試驗結(jié)果與有限元分析結(jié)果進行對比，發(fā)現(xiàn)其誤差在15%以上，通過分析發(fā)現(xiàn)裝配單元仿真模型存在偏差。 （4）開展了針對裝配單元仿真模型改進優(yōu)化的研究，以確保有限元模態(tài)分析及后續(xù)其他仿真分析的準(zhǔn)確性。基于上一章中裝配單元仿真模型存在的偏差開展研究，通過對裝配單元的結(jié)構(gòu)分析，發(fā)現(xiàn)裝配單元中含有滾珠直線導(dǎo)軌副，其接觸形式會影響到仿真模型的精度。本文針對滾珠直線導(dǎo)軌副的接觸形式開展了研究，引入Hertz接觸理論建立理論接觸模型；將滾珠直線導(dǎo)軌副引入有限元仿真模型，其仿真結(jié)果相比未引入滾珠直線導(dǎo)軌副的仿真結(jié)果有明顯改善。本文綜合滾珠直線導(dǎo)軌副理論接觸模型與遺傳算法提出了面向?qū)で蠼佑|剛度最優(yōu)解的方法，獲取了接觸剛度最優(yōu)解和更為準(zhǔn)確的有限元仿真模型及其模態(tài)參數(shù)，證明了微裝配系統(tǒng)的穩(wěn)定性并為后續(xù)的仿真分析提供可靠地理論基礎(chǔ)。
【關(guān)鍵詞】：微裝配系統(tǒng) 裝配單元 動靜態(tài)特性分析 誤差模型 接觸模型
【學(xué)位授予單位】：北京理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TH-39;TG95
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-12
• 第1章 緒論12-18
• 1.1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢12-17
• 1.1.1 微裝配系統(tǒng)國內(nèi)外現(xiàn)狀12-14
• 1.1.2 針對整體結(jié)構(gòu)的動靜態(tài)特性分析國內(nèi)外現(xiàn)狀14-17
• 1.2 論文主要內(nèi)容簡介17-18
• 第2章 微裝配系統(tǒng)及核心部件靜態(tài)特性分析18-28
• 2.1 柔性自動化微裝配系統(tǒng)概述18-21
• 2.1.1 微裝配系統(tǒng)裝配對象19
• 2.1.2 微裝配系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)及功能19-21
• 2.2 柔性自動化微裝配系統(tǒng)靜態(tài)特性分析21-27
• 2.2.1 結(jié)構(gòu)靜力學(xué)分析21-22
• 2.2.2 微裝配系統(tǒng)靜力學(xué)分析22-25
• 2.2.3 微裝配單元靜力學(xué)分析25-27
• 2.3 章節(jié)總結(jié)27-28
• 第3章 微裝配系統(tǒng)裝配精度分析28-52
• 3.1 誤差源分析28-34
• 3.1.1 綜合誤差源闡述28-30
• 3.1.2 裝配單元誤差坐標(biāo)系30-31
• 3.1.3 裝配單元誤差源分析31-34
• 3.2 誤差測量方法34-44
• 3.2.1 裝配執(zhí)行機構(gòu)末端水平姿態(tài)誤差34-36
• 3.2.2 微動十字臺重復(fù)定位精度測量試驗36-38
• 3.2.3 轉(zhuǎn)臺定位精度測量38-40
• 3.2.4 隨行夾具水平位姿40-42
• 3.2.5 直線度42-44
• 3.2.6 視覺檢測系統(tǒng)誤差44
• 3.3 誤差傳遞模型44-49
• 3.4 裝配精度驗證實驗49-51
• 3.5 章節(jié)總結(jié)51-52
• 第4章 微裝配系統(tǒng)動態(tài)特性分析52-65
• 4.1 裝配系統(tǒng)模態(tài)分析52-56
• 4.1.1 模態(tài)分析基礎(chǔ)理論52-53
• 4.1.2 裝配系統(tǒng)有限元模型53-56
• 4.2 裝配單元模態(tài)分析56-58
• 4.2.1 仿真模型精簡條件56
• 4.2.2 建立仿真模型56
• 4.2.3 仿真結(jié)果56-58
• 4.3 裝配單元實驗?zāi)B(tài)分析58-63
• 4.3.1 實驗步驟及設(shè)備58-59
• 4.3.2 實驗方案及平臺搭建59-60
• 4.3.3 模態(tài)實驗60-63
• 4.4 章節(jié)總結(jié)63-65
• 第5章 裝配單元仿真模型優(yōu)化方法65-78
• 5.1 直線導(dǎo)軌概述65-66
• 5.2 滾珠直線導(dǎo)軌接觸模型66-70
• 5.2.1 赫茲理論接觸模型66-67
• 5.2.2 滾珠直線導(dǎo)軌理論接觸模型67-70
• 5.3 結(jié)合滾珠直線導(dǎo)軌副的裝配單元仿真模型70-72
• 5.4 基于 Hertz 理論接觸模型與遺傳算法的優(yōu)化方法72-77
• 5.5 章節(jié)總結(jié)77-78
• 第6章 結(jié)論78-80
• 6.1 主要研究內(nèi)容78-79
• 6.2 論文主要創(chuàng)新點79
• 6.3 建議和展望79-80
• 參考文獻80-84
• 附錄84-91
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表論文與研究成果清單91-92
• 致謝92

【參考文獻】

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本文編號：1056919