近年來超精密加工技術(shù)發(fā)展迅猛,促進(jìn)了微納米測量技術(shù)的應(yīng)用與微納米三坐標(biāo)測量機(jī)（micro-nano CMM）的誕生,其中大行程、高精度的微定位系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)微納米測量的關(guān)鍵基礎(chǔ),微動(dòng)定位平臺(tái)的開發(fā)具有重要意義。本文基于壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)的方式,提出了一種新型大行程三維微動(dòng)工作臺(tái)的設(shè)計(jì)方案。以X-Y二維工作臺(tái)為研究對(duì)象,結(jié)合串聯(lián)構(gòu)型和柔性鉸鏈,分析和研究了微動(dòng)工作臺(tái)的關(guān)鍵技術(shù)。通過對(duì)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)構(gòu)型和平臺(tái)構(gòu)成元件進(jìn)行選擇,運(yùn)用理論計(jì)算和有限元分析的方法分析設(shè)計(jì)了一種新型的大行程X-Y微動(dòng)工作臺(tái)。本論文的主要研究設(shè)計(jì)內(nèi)容如下:1.以壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)為基礎(chǔ),提出杠桿放大結(jié)合柔性鉸鏈傳動(dòng)的原理,運(yùn)用理論計(jì)算結(jié)合有限元分析提出一種新型大行程X-Y二維微動(dòng)工作臺(tái)的設(shè)計(jì)方案;2.通過對(duì)柔性鉸鏈的理論計(jì)算和有限元仿真,提出平行四桿機(jī)構(gòu)柔性移動(dòng)副結(jié)構(gòu)用于消除串聯(lián)結(jié)構(gòu)的耦合。經(jīng)過對(duì)單平行四桿機(jī)構(gòu)、雙平行四桿機(jī)構(gòu)以及復(fù)合平行四桿機(jī)構(gòu)的比較分析,最終選擇雙平行四桿機(jī)構(gòu),并結(jié)合有限元分析完成XY二維工作臺(tái)的消除耦合設(shè)計(jì);3.結(jié)合X-Y二維工作臺(tái)的設(shè)計(jì)方法,完成Z向工作臺(tái)的設(shè)計(jì)工作。并通過有限元分析驗(yàn)證所設(shè)計(jì)的三維微動(dòng)工作臺(tái)的各項(xiàng)... 

【文章來源】：合肥工業(yè)大學(xué)安徽省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：94 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

螺旋式機(jī)構(gòu)Fig1.1Screwmechanism

合肥工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文2用。而對(duì)于高精度定位平臺(tái)系統(tǒng)的研究也主要集中在微動(dòng)工作臺(tái)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及其使用的位移驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和位移傳動(dòng)機(jī)構(gòu)等方面。位移驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)主要是根據(jù)采集與處理的信號(hào)實(shí)時(shí)準(zhǔn)確地輸出平臺(tái)所需位移，位移傳動(dòng)機(jī)構(gòu)則起到傳遞位移和作用力，實(shí)現(xiàn)高精度定位的作用。研究人員通過將各種方法和機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)與創(chuàng)新，在提高位移行程、位移分辨力、定位精度及系統(tǒng)穩(wěn)定性等性能指標(biāo)上不斷進(jìn)行著努力。1.2.1微動(dòng)臺(tái)位移驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)研究現(xiàn)狀依據(jù)驅(qū)動(dòng)原理的不同，實(shí)現(xiàn)微位移的驅(qū)動(dòng)方式主要可分為機(jī)械驅(qū)動(dòng)式、靜電驅(qū)動(dòng)式、磁致伸縮式和壓電陶瓷式等：（1）機(jī)械驅(qū)動(dòng)式常見的機(jī)械驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)有以下幾種：1）螺旋式機(jī)構(gòu)圖1.1螺旋式機(jī)構(gòu)Fig1.1Screwmechanism如圖1.1所示為螺旋式機(jī)構(gòu)示意圖，通過手輪帶動(dòng)螺桿旋轉(zhuǎn)，可利用螺旋傳動(dòng)原理實(shí)現(xiàn)微小位移。2）扭輪摩擦式機(jī)構(gòu)圖1.2扭輪摩擦式機(jī)構(gòu)Fig1.2Torsionwheelfrictionmechanism如圖1.2所示為扭輪摩擦式機(jī)構(gòu)示意圖，當(dāng)一對(duì)摩擦副中的主動(dòng)桿與從動(dòng)桿軸線之間形成很小的角度時(shí)，即構(gòu)成一對(duì)扭輪式摩擦副。3）彈性變形式機(jī)構(gòu)

第一章緒論3圖1.3彈性變形式機(jī)構(gòu)Fig1.3Elasticallydeformablemechanism如圖1.3所示為彈性變形式機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)模型示意圖，從動(dòng)彈簧的剛度k2與主動(dòng)彈簧的剛度k1之間相差越大，機(jī)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)微位移的分辨力和精度就越高。上述機(jī)械驅(qū)動(dòng)式機(jī)構(gòu)均可自動(dòng)或是手動(dòng)地實(shí)現(xiàn)微小位移的驅(qū)動(dòng)，然而大多存在著摩擦損耗大、定位空程影響及定位精度較低等問題。（2）靜電驅(qū)動(dòng)式電荷之間存在“異性相吸、同性相斥”的相互作用力，即庫侖力。靜電式驅(qū)動(dòng)正是一種利用庫侖力驅(qū)動(dòng)電極發(fā)生平移或者轉(zhuǎn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)方式。庫侖力的大小與正負(fù)電極中電荷載荷量的數(shù)量積成正比，與正負(fù)電荷間距離的平方成反比，宏觀上則表現(xiàn)為與電流大孝器件表面積或尺寸有關(guān)，因此常見的靜電式驅(qū)動(dòng)器又被分為平行板電容式、劃痕驅(qū)動(dòng)式和梳狀電極式等。雖然靜電式驅(qū)動(dòng)具有精度高、響應(yīng)快等優(yōu)點(diǎn)，但也存在輸出負(fù)載力弱、行程孝壽命短等問題，且應(yīng)用場合局限性較大。（3）磁致伸縮式圖1.4磁致伸縮式機(jī)構(gòu)Fig1.4Magnetostrictivemechanism如圖1.4所示為磁致伸縮式機(jī)構(gòu)原理示意圖，運(yùn)動(dòng)元件與磁致伸縮棒相連，利用磁致伸縮原理，即磁性材料的長度會(huì)隨著磁場強(qiáng)度的變化而變化，實(shí)現(xiàn)微小位移運(yùn)動(dòng)。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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[3]基于壓電驅(qū)動(dòng)的大行程完全解耦的二自由度微/納定位平臺(tái)的設(shè)計(jì)與研究[D]. 席龍泉.天津理工大學(xué) 2013
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