壓電粘滑驅(qū)動技術(shù)因具有定位精度高、行程大、無電磁干擾等特點,在精密光學(xué)系統(tǒng)、微/納米制造、生物醫(yī)療工程等領(lǐng)域展現(xiàn)出重要的科學(xué)意義和廣泛的應(yīng)用前景。然而,已有壓電粘滑驅(qū)動器較難實現(xiàn)對緩慢與快速變形驅(qū)動階段摩擦力進(jìn)行綜合調(diào)控,限制了其輸出性能,成為制約壓電粘滑驅(qū)動技術(shù)發(fā)展的瓶頸問題。本文將非對稱柔性鉸鏈機(jī)構(gòu)引入定子結(jié)構(gòu)設(shè)計,使得定子軸向剛度分布不均,激發(fā)定子驅(qū)動足產(chǎn)生側(cè)向位移實現(xiàn)驅(qū)動,并調(diào)整定子與動子間的軸向接觸正壓力,實現(xiàn)對緩慢與快速變形驅(qū)動階段摩擦力的綜合調(diào)控,提升壓電粘滑驅(qū)動器的整機(jī)輸出力與速度能力。闡述了壓電粘滑驅(qū)動的基礎(chǔ)理論,包括壓電效應(yīng)、壓電疊堆以及常見柔性鉸鏈的分類,分析了直圓型柔性鉸鏈的計算方法,通過采用降維法（MDR）將定子與動子之間的三維接觸問題精確地轉(zhuǎn)化為一維接觸,可以快速計算接觸和摩擦問題的仿真,并基于MDR方法建立了驅(qū)動器在水平力和軸向力的表達(dá)式的理論模型。開展了壓電粘滑驅(qū)動器原理樣機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計,以柔性鉸鏈機(jī)構(gòu)驅(qū)動足產(chǎn)生的最大側(cè)向位移為設(shè)計目標(biāo)的研究,分析了非對稱柔性鉸鏈驅(qū)動足的合理位置,并通過靜力學(xué)分析得到了最終的結(jié)構(gòu)尺寸;分析了接觸過程中的粘滑接觸狀態(tài)以及兩者... 

【文章來源】：長春工業(yè)大學(xué)吉林省

【文章頁數(shù)】：73 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

Zhang等人研制的二維壓電粘滑驅(qū)動器

圖 1.4 Stieg 等人研制壓電粘滑驅(qū)動器2010 年，美國華盛頓大學(xué) Hii 等人利用剪切模式的壓電元件設(shè)計了用于超真穩(wěn)定毫米級行程的壓電粘滑驅(qū)動器[21]，如圖 1.5 所示。所設(shè)計的驅(qū)動器步長可m 到 225 nm 之間進(jìn)行調(diào)節(jié)，速度可達(dá)到 13.5 μm/s，且驅(qū)動器步長一致性較好偏差約為 1.2 nm，誤差運動在垂直于運動方向為 800 nm，熱穩(wěn)定性優(yōu)于 40 nm/2011 年，韓國國家科學(xué)技術(shù)院的 Lee 等人設(shè)計了一種用于通過單個壓電元雙滑塊的粘滑驅(qū)動的新型驅(qū)動方法[22]，并將其應(yīng)用于小型變焦鏡頭系統(tǒng)，如圖示。由于驅(qū)動器的簡單結(jié)構(gòu)和驅(qū)動器數(shù)量的減少，使用該驅(qū)動方法可以將變焦統(tǒng)設(shè)計成緊湊的尺寸。此外，使用單個壓電元件可有效降低成本。

圖 1.4 Stieg 等人研制壓電粘滑驅(qū)動器2010 年，美國華盛頓大學(xué) Hii 等人利用剪切模式的壓電元件設(shè)計了用于超真空、穩(wěn)定毫米級行程的壓電粘滑驅(qū)動器[21]，如圖 1.5 所示。所設(shè)計的驅(qū)動器步長可以在m 到 225 nm 之間進(jìn)行調(diào)節(jié)，速度可達(dá)到 13.5 μm/s，且驅(qū)動器步長一致性較好，標(biāo)偏差約為 1.2 nm，誤差運動在垂直于運動方向為 800 nm，熱穩(wěn)定性優(yōu)于 40 nm/℃。2011 年，韓國國家科學(xué)技術(shù)院的 Lee 等人設(shè)計了一種用于通過單個壓電元件定雙滑塊的粘滑驅(qū)動的新型驅(qū)動方法[22]，并將其應(yīng)用于小型變焦鏡頭系統(tǒng)，如圖 1.6示。由于驅(qū)動器的簡單結(jié)構(gòu)和驅(qū)動器數(shù)量的減少，使用該驅(qū)動方法可以將變焦透鏡統(tǒng)設(shè)計成緊湊的尺寸。此外，使用單個壓電元件可有效降低成本。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
[1]步進(jìn)式壓電驅(qū)動基礎(chǔ)理論與試驗研究[D]. 李建平.吉林大學(xué) 2016
[2]用于SEM微納操作的粘滑驅(qū)動精密運動定位臺的研究[D]. 張世忠.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2014

碩士論文
[1]用于醫(yī)學(xué)超聲的1-3型壓電復(fù)合材料性能的有限元研究[D]. 解妙霞.陜西師范大學(xué) 2006



本文編號：2966701