本文選題：3-RPC + 微動機構(gòu)�。� 參考：《燕山大學(xué)》2012年碩士論文

【摘要】：隨著科技的發(fā)展，實現(xiàn)微/納米操作的微動機構(gòu)正受到人們的日益關(guān)注，并將具有廣闊的應(yīng)用前景和巨大的發(fā)展?jié)摿Γ瑸榇嗽O(shè)計滿足特定要求的新型并聯(lián)微動機構(gòu)就顯得尤為重要。 本文在3-RPC并聯(lián)機構(gòu)的基礎(chǔ)上設(shè)計分析了一種新型的由壓電陶瓷驅(qū)動的微動機構(gòu)。具體內(nèi)容如下： 選取具有3個移動自由度的3-RPC并聯(lián)機構(gòu)作為樣機。根據(jù)用柔性運動副代替剛性機構(gòu)的傳統(tǒng)運動副來實現(xiàn)微小運動這一思想，首先選取了構(gòu)成3-RPC并聯(lián)微動機構(gòu)的基本元素——柔性轉(zhuǎn)動副和柔性移動副，然后結(jié)合3-RPC并聯(lián)機構(gòu)的不同的空間幾何結(jié)構(gòu)，選擇了空間正交型初始模型，在初始模型的基礎(chǔ)上通過優(yōu)化和仿真給出了3-RPC的最終模型。 作為研究3-RPC并聯(lián)微動機構(gòu)的基礎(chǔ)，推導(dǎo)出了該微動機構(gòu)的運動學(xué)正、反解。利用齊次變換法，經(jīng)過抽象簡化，得出了3-RPC并聯(lián)微動機構(gòu)的運動學(xué)反解，接著，推導(dǎo)出運動正解。正、反解結(jié)果為其動力學(xué)分析奠定基礎(chǔ)。 剛度模型對微動機構(gòu)至關(guān)重要，因為剛度模型是微動機構(gòu)靜力學(xué)、模態(tài)分析和動力學(xué)分析的基礎(chǔ)。采用了一種簡易的柔度矩陣變換的方法，對3-RPC并聯(lián)微動機構(gòu)進行了剛度分析，并結(jié)合有限元分析軟件對剛度矩陣進行了驗證�？紤]結(jié)構(gòu)參數(shù)對剛度的影響，利用MATLAB軟件繪制了結(jié)構(gòu)參數(shù)與剛度之間關(guān)系圖，為優(yōu)化設(shè)計該微動機構(gòu)奠定基礎(chǔ)。 基于拉格朗日動力學(xué)方程，對3-RPC并聯(lián)微動機構(gòu)的動力學(xué)性能進行了分析，在動力學(xué)分析的基礎(chǔ)上進行了模態(tài)分析，得出了機構(gòu)的自然頻率，對微動機構(gòu)的控制系統(tǒng)的選擇有一定的指導(dǎo)意義。 基于壓電陶瓷驅(qū)動器的工作原理，根據(jù)輸入電壓和輸入力或輸出位移的關(guān)系，，對3-RPC并聯(lián)微動機構(gòu)的控制系統(tǒng)進行了初步設(shè)計。
[Abstract]:With the development of science and technology, the micro / nano operation mechanism is getting more and more attention, and it will have a wide application prospect and great development potential. Therefore, it is very important to design a new type of parallel fretting mechanism to meet the specific requirements. Based on the 3-RPC parallel mechanism, a novel micro mechanism driven by piezoelectric ceramics is designed and analyzed in this paper. The details are as follows: The 3-RPC parallel mechanism with three moving degrees of freedom is selected as the prototype. According to the idea of using flexible motion pair instead of traditional motion pair of rigid mechanism to realize small motion, the basic elements of 3-RPC parallel micro-motion mechanism, flexible rotation pair and flexible moving pair, are first selected. Then combined with the different spatial geometry structure of 3-RPC parallel mechanism, the initial model of spatial orthogonal type is selected, and the final model of 3-RPC is given through optimization and simulation on the basis of the initial model. As the basis of studying the 3-RPC parallel micro mechanism, the kinematics forward and inverse solutions of the micro mechanism are derived. By using homogeneous transformation method and abstract simplification, the inverse kinematics solution of 3-RPC parallel micro-mechanism is obtained, and then the positive kinematic solution is derived. The results of positive and inverse solutions lay the foundation for its dynamic analysis. Stiffness model is very important for fretting mechanism, because stiffness model is the basis of statics, modal analysis and dynamic analysis of fretting mechanism. A simple flexibility matrix transformation method is used to analyze the stiffness of the 3-RPC parallel fretting mechanism, and the stiffness matrix is verified with the finite element analysis software. Considering the influence of structural parameters on stiffness, the relationship between structural parameters and stiffness was drawn by using MATLAB software, which laid a foundation for the optimal design of the fretting mechanism. Based on Lagrange's dynamic equation, the dynamic performance of 3-RPC parallel micro-mechanism is analyzed. The modal analysis is carried out on the basis of dynamic analysis, and the natural frequency of the mechanism is obtained. It has certain guiding significance for the choice of control system of fretting mechanism. Based on the working principle of piezoelectric actuator and the relationship between input voltage and input force or output displacement, the control system of 3-RPC parallel microactuator is designed.
【學(xué)位授予單位】：燕山大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號】：TH112

【參考文獻】

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本文編號：1969312