本文關(guān)鍵詞：基于直線電機宏微雙重驅(qū)動大行程精密定位臺的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著科學(xué)的發(fā)展,在許多應(yīng)用領(lǐng)域如半導(dǎo)體光刻、IC電路制造與封裝、生物醫(yī)療等對精密定位技術(shù)提出了更高的要求,需要其同時具備大行程、高精度、響應(yīng)快等特點。而大行程與高精度始終是一對矛盾,協(xié)調(diào)好兩者之間的關(guān)系至關(guān)重要,在實際中往往是犧牲一方面而現(xiàn)實另一方面的高性能。目前,實現(xiàn)大行程運動的同時達到精密定位已成為當(dāng)今前沿科學(xué)急需解決的前提條件和關(guān)鍵技術(shù)之一。 為了較好的協(xié)調(diào)和解決兩者之間的矛盾,本文從宏微結(jié)合的概念出發(fā),通過對宏微結(jié)合的精密定位平臺的體系結(jié)構(gòu)、微米級宏動定位與亞微米級微動定位的實現(xiàn)方法,直線電機的結(jié)構(gòu)設(shè)計等關(guān)鍵問題的研究,構(gòu)建了采用直線電機進行大行程位移驅(qū)動,壓電陶瓷完成精密位移驅(qū)動,利用光柵尺實現(xiàn)全閉環(huán)反饋的宏微雙重驅(qū)動平臺；由此實現(xiàn)大的工作行程,同時得到高精度的重復(fù)定位精度。研究內(nèi)容包括： 1.以傳統(tǒng)直圓型柔性鉸鏈為基本單元,設(shè)計一種新型大位移、低集中應(yīng)力和低耦合位移的復(fù)合雙邊雙柔性鉸鏈機構(gòu)。采用偽剛體模型法,結(jié)合材料力學(xué)相關(guān)知識,建立該柔性鉸鏈機構(gòu)的剛度理論模型,采用有限元方法系統(tǒng)地仿真該柔性機構(gòu)的剛度、應(yīng)力、固有頻率等靜態(tài)特性,通過與理論分析結(jié)果對比,驗證復(fù)合雙邊雙柔性鉸鏈設(shè)計方法的可行性。 2.U型無鐵心永磁直線電機的設(shè)計與研究,分析了該電機的磁路結(jié)構(gòu)與繞組形式,通過建立電磁場的簡化模型,將磁場分為永磁體區(qū)、氣隙區(qū)和其他區(qū)域三部分,首先對單磁場作用的磁密分布進行解析,得到磁場各區(qū)域的磁密通解,根據(jù)磁場疊加原理,求得U型直線電機的氣隙磁密及氣隙中心磁密的數(shù)學(xué)表達式,在此基礎(chǔ)上推導(dǎo)出電機的推力及反電動勢的解析解。建立有限元模型,分析永磁體的對數(shù)對電磁場的影響,探討了單邊線圈寬度tw對電磁推力的影響。通過仿真得到電機空載反電動勢、電機磁鏈、定位力和電磁推力等特性,并與解析解比較,結(jié)果相近。 3.根據(jù)設(shè)計與仿真結(jié)果,制作了一臺U型無鐵心永磁直線電機,在此基礎(chǔ)上搭建了宏微雙重驅(qū)動精密定位臺。并對樣機進行了相關(guān)的實驗研究,實驗結(jié)果與仿真、理論分析結(jié)果基本吻合,驗證了設(shè)計方法的準(zhǔn)確性及方案的可行性。
【關(guān)鍵詞】：精密定位 宏微雙重驅(qū)動 直線電機 解析法 有限元
【學(xué)位授予單位】：廣東工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：TM359.4;TH703
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-7
• 目錄7-10
• CONTENTS10-12
• 第一章 緒論12-20
• 1.1 課題背景12-13
• 1.2. 國內(nèi)外關(guān)于精密定位平臺的研究現(xiàn)狀13-18
• 1.2.1. 壓電陶瓷微進給定位臺的研究現(xiàn)狀13-14
• 1.2.2 直線電機驅(qū)動大行程精密定位臺的研究現(xiàn)狀14-15
• 1.2.3 宏微雙重驅(qū)動大行程精密定位臺研究現(xiàn)狀15-18
• 1.3 宏微雙重驅(qū)動精密定位平臺的關(guān)鍵技術(shù)與問題18
• 1.4 課題來源與研究內(nèi)容18-20
• 第二章 宏微雙重驅(qū)動高精度定位臺系統(tǒng)的設(shè)計20-28
• 2.1 常見宏微雙重驅(qū)動定位臺結(jié)構(gòu)介紹20-21
• 2.2 大行程高精密定位臺系統(tǒng)總體方案設(shè)計21-24
• 2.2.1 驅(qū)動源22
• 2.2.2 傳動機構(gòu)22-23
• 2.2.3 位置測量與反饋系統(tǒng)23-24
• 2.3 宏微雙重驅(qū)動控制原理24-27
• 2.4 本章小結(jié)27-28
• 第三章 壓電陶瓷驅(qū)動微動定位臺的結(jié)構(gòu)設(shè)計28-44
• 3.1 壓電陶瓷驅(qū)動特性分析28-30
• 3.1.1 壓電陶瓷的電場效應(yīng)28-29
• 3.1.2 壓電陶瓷驅(qū)動器29-30
• 3.2 微定位平臺中柔性鉸鏈的設(shè)計30-38
• 3.2.1 柔性鉸鏈的結(jié)構(gòu)形式30-31
• 3.2.2 復(fù)合型雙邊雙柔性柔性鉸鏈31-33
• 3.2.3 雙邊雙柔性鉸鏈機構(gòu)理論解析33-38
• 3.3 微定位機構(gòu)的有限元分析38-43
• 3.3.1 建立機構(gòu)有限元分析模型39-40
• 3.3.2 施加載荷和約束40
• 3.3.3 動靜態(tài)特性仿真結(jié)果分析40-43
• 3.4 本章小結(jié)43-44
• 第四章 U型無鐵心永磁直線電機的設(shè)計與研究44-67
• 4.1 概述44-45
• 4.2 U型無鐵心永磁直線電機拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)與特點45
• 4.3 U型無鐵心永磁直線電機設(shè)計的解析分析45-57
• 4.3.1 空載氣隙中心磁密46-50
• 4.3.2 繞組結(jié)構(gòu)解析50-52
• 4.3.3 推力解析分析52-55
• 4.3.4 反電動勢解析55-57
• 4.4 Ansoft有限元分析57-66
• 4.4.1 有限元分析模型的建立58-59
• 4.4.2 永磁體對數(shù)對電機磁場的影響59-61
• 4.4.3 繞組線圈尺寸對推力波動的影響61-63
• 4.4.4 瞬態(tài)磁場仿真結(jié)果63-66
• 4.5 本章小結(jié)66-67
• 第五章 實驗樣機的研制與實驗研究67-75
• 5.1 永磁直線電機的研制67-69
• 5.2 永磁直線電機繞組測試試驗69
• 5.3 永磁直線電機的反電動勢實驗69-71
• 5.4 電磁推力試驗71-72
• 5.5 動態(tài)性能試驗72-73
• 5.6 單向重復(fù)定位精度實驗73-74
• 5.7 本章小結(jié)74-75
• 結(jié)論與展望75-77
• 參考文獻77-81
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的論文81-83
• 致謝83

【參考文獻】

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  本文關(guān)鍵詞：基于直線電機宏微雙重驅(qū)動大行程精密定位臺的研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：316282