【摘要】：光學(xué)成像產(chǎn)品在軍事和社會領(lǐng)域中的廣泛應(yīng)用對穩(wěn)像技術(shù)也提出了越來越高的要求,穩(wěn)像系統(tǒng)在不斷向小型化、集成化、智能化方向發(fā)展。非共振式壓電直線作動器具有精度高、響應(yīng)快、推重比大等特點,在精密儀器、航空航天、生物醫(yī)療等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用。以壓電直線作動器作為光學(xué)穩(wěn)像系統(tǒng)中的伺服驅(qū)動器可以明顯提高穩(wěn)像系統(tǒng)的定位精度和響應(yīng)速度,提高系統(tǒng)抗過載能力,易于小型化。本文以壓電疊堆為作動元件,利用三角位移放大原理設(shè)計了一種雙向作動大行程壓電直線作動器,并基于此壓電作動器設(shè)計了驅(qū)動光學(xué)元件的二自由度平臺。主要研究工作如下:對課題所用的壓電疊堆的輸出特性進(jìn)行了實驗研究;利用正壓電效應(yīng)標(biāo)定了壓電疊堆所受的預(yù)緊力和產(chǎn)生電壓的關(guān)系。介紹了基于三角位移放大原理的兩種位移放大機(jī)構(gòu):伸張式三角位移放大機(jī)構(gòu)和收縮式位移放大機(jī)構(gòu)。在壓電疊堆兩端電壓增加產(chǎn)生伸長位移時,伸張式位移放大機(jī)構(gòu)發(fā)生伸張變形,收縮式位移放大機(jī)構(gòu)發(fā)生收縮變形,兩種位移放大機(jī)構(gòu)產(chǎn)生的輸出位移方向相反。設(shè)計了一種雙向作動大行程的壓電直線作動器,作動器由一個伸張式位移放大機(jī)構(gòu)和一個收縮式位移放大機(jī)構(gòu)串聯(lián)組成,其中伸張式位移放大機(jī)構(gòu)的一端固定,收縮式位移放大機(jī)構(gòu)的另一端為自由端;基于此壓電直線作動器設(shè)計了一個二自由度平臺來對作動器性能進(jìn)行實驗驗證。實驗結(jié)果表明,在峰峰值電壓120 V的正弦信號激勵下,壓電直線作動器的輸出位移為67μm,對壓電疊堆的伸長有很好的放大效果,其能夠在低壓低頻的環(huán)境下進(jìn)行雙向主動作動,且輸出位移隨電壓的變化而線性增大。設(shè)計了一體化高剛度的二自由度穩(wěn)像機(jī)構(gòu),增加了高剛度的運動導(dǎo)向機(jī)構(gòu)且改變了壓電直線作動器的布置方式。加工出樣機(jī)并進(jìn)行了實驗驗證。實驗數(shù)據(jù)表明:高剛度運動導(dǎo)向機(jī)構(gòu)對壓電作動器的輸出位移大小有一定的抑制作用,但作動器對壓電疊堆的放大效果依然較好且作動器的動態(tài)特性不受影響。改變作動器的布置方式使兩個互相垂直方向上的作動器位移耦合由2.8μm減少到1.3μm,達(dá)到了設(shè)計目的。
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TH74
【圖文】：

圖 1.4 聲表面波原理圖寬和指間距為100μm，由于被激振體表面顆粒運摩擦，在動子表面添加了許多直徑為20μm的突圖 1.5 聲表面波電機(jī)及其動子照片發(fā)出彈性機(jī)構(gòu)多個振動模態(tài)如伸縮、彎曲和扭轉(zhuǎn)動動子作動。圖 1.6 和 1.7 為前蘇聯(lián)的 Bansiavicotion 公司的一款作動器產(chǎn)品。

圖 1.5 聲表面波電機(jī)及其動子照片激發(fā)出彈性機(jī)構(gòu)多個振動模態(tài)如伸縮、彎曲和扭轉(zhuǎn)推動動子作動。圖 1.6 和 1.7 為前蘇聯(lián)的 Bansiavichomotion 公司的一款作動器產(chǎn)品。模態(tài)復(fù)合電機(jī) 圖 1.7 Nanomot空航天大學(xué)的趙淳生和金家楣等提出的基于方板面正交的二階彎振模態(tài)，在板面的凸齒（驅(qū)動足）上定子彈簧

由于被激振體表面顆粒運動振幅為納米級，為了了許多直徑為20μm的突起，如圖 1.5 所示。電機(jī)及其動子照片模態(tài)如伸縮、彎曲和扭轉(zhuǎn)，將多個模態(tài)組合之后1.7 為前蘇聯(lián)的 BansiavichusR.提出的一種多模態(tài)產(chǎn)品。

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2750643