本文關(guān)鍵詞：自行式直線壓電驅(qū)動(dòng)器的研究及其在運(yùn)動(dòng)平臺(tái)中的應(yīng)用

  更多相關(guān)文章： 直線壓電驅(qū)動(dòng)器 自行式 壓電疊堆 非共振 分辨率 平面三自由度運(yùn)動(dòng)平臺(tái)

【摘要】：直線壓電驅(qū)動(dòng)器具有響應(yīng)快、定位精度高、體積小等優(yōu)點(diǎn),無需運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)就能直接實(shí)現(xiàn)直線驅(qū)動(dòng),在精密驅(qū)動(dòng)領(lǐng)域受到廣泛關(guān)注。課題組針對(duì)現(xiàn)有平面三自由度運(yùn)動(dòng)平臺(tái)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、加工工藝要求高等問題,提出了一種基于直線壓電驅(qū)動(dòng)器構(gòu)建的自行式平面三自由度運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的設(shè)計(jì)方案,旨在簡(jiǎn)化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)并降低對(duì)基礎(chǔ)平臺(tái)表面質(zhì)量的要求。利用壓電疊堆構(gòu)建了自行式平面三自由度運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的驅(qū)動(dòng)單元,主要研究?jī)?nèi)容包括:1.針對(duì)現(xiàn)有直線驅(qū)動(dòng)器存在著諸如結(jié)構(gòu)復(fù)雜、運(yùn)動(dòng)行程和定位精度無法兼顧、成本高等問題,提出了一種自行式直線壓電驅(qū)動(dòng)器的設(shè)計(jì)方案。該驅(qū)動(dòng)器采用壓電疊堆激勵(lì),工作在非共振狀態(tài),通過調(diào)節(jié)三個(gè)驅(qū)動(dòng)單元的激勵(lì)信號(hào),驅(qū)動(dòng)器可以實(shí)現(xiàn)大行程、高精度的雙向直線運(yùn)動(dòng)。2.介紹了自行式直線壓電驅(qū)動(dòng)器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法及工作原理。分析了驅(qū)動(dòng)器在一個(gè)信號(hào)周期內(nèi)的運(yùn)動(dòng)過程,基于靜力學(xué)模型推導(dǎo)了運(yùn)動(dòng)足的位移響應(yīng),得到了運(yùn)動(dòng)足輸出位移和驅(qū)動(dòng)單元輸入位移的關(guān)系。建立了系統(tǒng)在運(yùn)動(dòng)方向上的動(dòng)力學(xué)模型,設(shè)計(jì)了驅(qū)動(dòng)器步進(jìn)和滑動(dòng)兩種工作模式。分析了信號(hào)激勵(lì)方式對(duì)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)性能的影響,發(fā)現(xiàn)采用簡(jiǎn)諧函數(shù)聯(lián)接線性函數(shù)的信號(hào)激勵(lì)方式可以改善驅(qū)動(dòng)器的運(yùn)動(dòng)性能。3.建立了實(shí)驗(yàn)測(cè)試系統(tǒng),對(duì)原理樣機(jī)的步距、速度、負(fù)載特性進(jìn)行了測(cè)評(píng)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,驅(qū)動(dòng)器的綜合運(yùn)動(dòng)性能較好,緩解了大行程、高精度、高速度的矛盾。驅(qū)動(dòng)器最大輸出推力為25N,運(yùn)行速度可達(dá)1.5mm/s,分辨率可達(dá)7nm。4.基于自行式直線壓電驅(qū)動(dòng)器構(gòu)建了一種平面三自由度運(yùn)動(dòng)平臺(tái)。分析了平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)方式,給出了實(shí)現(xiàn)平臺(tái)運(yùn)動(dòng)的方法。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,平臺(tái)能實(shí)現(xiàn)平面三自由度的運(yùn)動(dòng),但存在運(yùn)動(dòng)干涉、穩(wěn)定性不高等問題。設(shè)置位移反饋控制、選擇合適的接觸界面剛度是下一步研究的主要任務(wù)。
【關(guān)鍵詞】：直線壓電驅(qū)動(dòng)器 自行式 壓電疊堆 非共振 分辨率 平面三自由度運(yùn)動(dòng)平臺(tái)
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TH703
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-11
• 注釋表11-12
• 第一章 緒論12-19
• 1.1 引言12
• 1.2 直線壓電驅(qū)動(dòng)器的研究現(xiàn)狀概述12-16
• 1.2.1 直線型超聲波電機(jī)13-14
• 1.2.2 慣性式壓電驅(qū)動(dòng)器14-15
• 1.2.3 尺蠖型壓電驅(qū)動(dòng)器15-16
• 1.3 多自由度運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的研究現(xiàn)狀概述16-17
• 1.4 本文的主要研究?jī)?nèi)容17-19
• 第二章 自行式直線壓電驅(qū)動(dòng)器的設(shè)計(jì)與工作原理19-29
• 2.1 總體結(jié)構(gòu)19
• 2.2 工作機(jī)理19-21
• 2.3 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)21-28
• 2.3.1 彈性元件的設(shè)計(jì)21-27
• 2.3.2 驅(qū)動(dòng)單元的設(shè)計(jì)27-28
• 2.4 本章小結(jié)28-29
• 第三章 自行式直線壓電驅(qū)動(dòng)器的特性與實(shí)驗(yàn)研究29-43
• 3.1 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)29-31
• 3.1.1 測(cè)試系統(tǒng)的組成29-30
• 3.1.2 測(cè)試方法說明30-31
• 3.2 自行式直線壓電驅(qū)動(dòng)器的運(yùn)動(dòng)方式31-36
• 3.2.1 驅(qū)動(dòng)器的動(dòng)力學(xué)模型31-34
• 3.2.2 信號(hào)激勵(lì)方式的規(guī)劃34-35
• 3.2.3 驅(qū)動(dòng)器運(yùn)動(dòng)方式的實(shí)驗(yàn)測(cè)試35-36
• 3.3 自行式直線壓電驅(qū)動(dòng)器的輸出特性36-42
• 3.3.1 驅(qū)動(dòng)器的步距特性36-39
• 3.3.2 驅(qū)動(dòng)器的速度特性39-40
• 3.3.3 驅(qū)動(dòng)器的負(fù)載特性40-42
• 3.4 本章小節(jié)42-43
• 第四章 自行式平面三自由度運(yùn)動(dòng)平臺(tái)43-53
• 4.1 平面三自由度運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的整體方案43-44
• 4.2 運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的結(jié)構(gòu)及其設(shè)計(jì)44-46
• 4.3 平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)分析46-49
• 4.4 實(shí)驗(yàn)研究49-51
• 4.4.1 平臺(tái)的單自由度運(yùn)動(dòng)特性49-51
• 4.4.2 平臺(tái)的多自由度運(yùn)動(dòng)特性51
• 4.5 本章小結(jié)51-53
• 第五章 接觸界面對(duì)運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的影響研究53-60
• 5.1 接觸及摩擦現(xiàn)象53-55
• 5.1.1 表面形貌53-54
• 5.1.2 接觸54
• 5.1.3 摩擦現(xiàn)象54-55
• 5.2 壓電驅(qū)動(dòng)器的接觸問題55-58
• 5.3 實(shí)驗(yàn)研究58-59
• 5.4 本章小結(jié)59-60
• 第六章 總結(jié)與展望60-63
• 6.1 本文的主要工作60-61
• 6.2 后續(xù)工作展望61-63
• 參考文獻(xiàn)63-68
• 致謝68-69
• 在學(xué)期間的研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文69

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前3條

1 劉建芳;楊志剛;趙宏偉;程光明;;新型壓電精密步進(jìn)旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器[J];吉林大學(xué)學(xué)報(bào)(工學(xué)版);2006年05期

2 趙淳生;超聲電機(jī)在南京航空航天大學(xué)的研究與發(fā)展[J];振動(dòng)、測(cè)試與診斷;2005年03期

3 劉向陽,郁鼎文,馮平法,孫國梓;納米級(jí)大行程多維運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的方案研究[J];制造技術(shù)與機(jī)床;2005年03期

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本文編號(hào)：999033