隨著表面輪廓測量領(lǐng)域中的精密制造及精密定位技術(shù)的不斷發(fā)展,對適用于精密測量的高精度工作臺的要求也是愈來愈高。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)動工作臺結(jié)構(gòu)可靠、性價比高,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法消除,致使運(yùn)動平臺存在回程誤差,影響最終的測量精度�；诖�,本文設(shè)計了大行程氣浮式精密位移工作臺,采用氣浮導(dǎo)軌配合直線電機(jī)的形式,消除回程誤差,提高測量精度,可用于表面輪廓的形貌測量。論文的研究工作如下:1、研究了國內(nèi)外經(jīng)典及新型支承結(jié)構(gòu)的精密位移工作臺,設(shè)計了基于氣浮支承的大行程精密位移工作臺系統(tǒng)。設(shè)計計算了關(guān)鍵部件結(jié)構(gòu),建立了氣浮式精密位移工作臺的三維模型,確定了驅(qū)動控制整體方案系統(tǒng)。2、介紹氣浮支承原理,對比分析了不同節(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氣浮導(dǎo)軌及滑塊的承載力及剛度影響,對氣浮支承形式進(jìn)行了參數(shù)設(shè)計。3、基于理論分析了氣浮式位移工作平臺的靜動態(tài)特性,理論與仿真分析了氣浮平臺的靜態(tài)應(yīng)力情況。建立了工作臺的動態(tài)模型,進(jìn)行了仿真模態(tài)分析,設(shè)計實驗測試氣浮工作臺... 

【文章來源】：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)位級別】：碩士

【部分圖文】：

麻省理工磁懸浮位移臺

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，這兩種也是國內(nèi)。因為這種無接觸的支承方式，所以工作臺理論上可以達(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（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。該平臺采用永磁體技術(shù)撐力的同時也產(chǎn)生垂直方向的支撐力，不過該控制較為復(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，可簡稱為 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來磁懸浮技術(shù)有著進(jìn)一步的發(fā)展，但整體來說國內(nèi)外對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。相對應(yīng)的另外一種非接觸式測量是氣浮靜壓。由于氣浮技術(shù)位移工作臺也有著空前的發(fā)展，國內(nèi)外許多大學(xué)和機(jī)構(gòu)對究[10-13]。東京工業(yè)大學(xué)研究出的精密工作臺[14]采用氣浮導(dǎo)軌行驅(qū)動，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[15-18]，該位移臺一樣搭載了直線電機(jī)，不過該二維位移臺的 xy 方向不在一阿貝誤差，其定位誤差小于 0.5μm。

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本文編號：3338458