隨著表面輪廓測(cè)量領(lǐng)域中的精密制造及精密定位技術(shù)的不斷發(fā)展,對(duì)適用于精密測(cè)量的高精度工作臺(tái)的要求也是愈來(lái)愈高。傳統(tǒng)的滾珠絲杠配合步進(jìn)或伺服電機(jī)結(jié)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)工作臺(tái)結(jié)構(gòu)可靠、性價(jià)比高,得到了廣泛的應(yīng)用。但在該結(jié)構(gòu)中,滾珠絲杠的制造誤差無(wú)法消除,致使運(yùn)動(dòng)平臺(tái)存在回程誤差,影響最終的測(cè)量精度�；诖�,本文設(shè)計(jì)了大行程氣浮式精密位移工作臺(tái),采用氣浮導(dǎo)軌配合直線電機(jī)的形式,消除回程誤差,提高測(cè)量精度,可用于表面輪廓的形貌測(cè)量。論文的研究工作如下:1、研究了國(guó)內(nèi)外經(jīng)典及新型支承結(jié)構(gòu)的精密位移工作臺(tái),設(shè)計(jì)了基于氣浮支承的大行程精密位移工作臺(tái)系統(tǒng)。設(shè)計(jì)計(jì)算了關(guān)鍵部件結(jié)構(gòu),建立了氣浮式精密位移工作臺(tái)的三維模型,確定了驅(qū)動(dòng)控制整體方案系統(tǒng)。2、介紹氣浮支承原理,對(duì)比分析了不同節(jié)流器的特性,選擇了合適的氣浮形式。理論推導(dǎo)了氣浮支承承載力及剛度求解公式,分析了節(jié)流孔徑、氣壓大小、氣膜厚度及偏心率等對(duì)氣浮導(dǎo)軌及滑塊的承載力及剛度影響,對(duì)氣浮支承形式進(jìn)行了參數(shù)設(shè)計(jì)。3、基于理論分析了氣浮式位移工作平臺(tái)的靜動(dòng)態(tài)特性,理論與仿真分析了氣浮平臺(tái)的靜態(tài)應(yīng)力情況。建立了工作臺(tái)的動(dòng)態(tài)模型,進(jìn)行了仿真模態(tài)分析,設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)測(cè)試氣浮工作臺(tái)... 

【文章來(lái)源】：華中科技大學(xué)湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

麻省理工磁懸浮位移臺(tái)

2 非接觸式導(dǎo)軌支承非接觸式導(dǎo)軌支承通常包括磁懸浮和氣浮兩種方式，這兩種也是國(guó)內(nèi)。因?yàn)檫@種無(wú)接觸的支承方式，所以工作臺(tái)理論上可以達(dá)到更高的精度度和更精細(xì)的分辨率。該方式一般與直接驅(qū)動(dòng)（音圈電機(jī)、超聲電機(jī)、直合使用，但該位移系統(tǒng)的成本較高。磁懸浮支承形式主要有以下幾種方式：1、永磁體產(chǎn)生磁力。2、超導(dǎo)磁浮。4、電流磁浮。磁懸浮精密位移臺(tái)在歐美和日本研究較多[5][6]，圖工研究的全球第一例六自由度磁懸浮位移臺(tái)。該平臺(tái)采用永磁體技術(shù)撐力的同時(shí)也產(chǎn)生垂直方向的支撐力，不過(guò)該控制較為復(fù)雜，定位精度 1.2 為荷蘭埃因霍溫大學(xué)研究的六自由度懸浮位移臺(tái)，可簡(jiǎn)稱為 TU 型圈產(chǎn)生水平推力，定子產(chǎn)生懸浮力[7][8]。

圖 1.3 五自由度磁懸浮精密工作平臺(tái)來(lái)磁懸浮技術(shù)有著進(jìn)一步的發(fā)展，但整體來(lái)說(shuō)國(guó)內(nèi)外對(duì)于磁的研究還處于初始階段，很多方面還有待加強(qiáng)。另外磁懸浮較大和控制較復(fù)雜的情況，在特定領(lǐng)域的應(yīng)用受到限制。相對(duì)應(yīng)的另外一種非接觸式測(cè)量是氣浮靜壓。由于氣浮技術(shù)位移工作臺(tái)也有著空前的發(fā)展，國(guó)內(nèi)外許多大學(xué)和機(jī)構(gòu)對(duì)究[10-13]。東京工業(yè)大學(xué)研究出的精密工作臺(tái)[14]采用氣浮導(dǎo)軌行驅(qū)動(dòng)，加工材料是陶瓷材料，加工難度較大。其有效行程可m/s，分辨率達(dá) 2nm。的 Anorad 公司也研制了二維超精密位移臺(tái)[15-18]，該位移臺(tái)一樣搭載了直線電機(jī)，不過(guò)該二維位移臺(tái)的 xy 方向不在一阿貝誤差，其定位誤差小于 0.5μm。

【參考文獻(xiàn)】：
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