【摘 要】
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目前,在国防、航天航空、生物工程、微机电系统装配及精密加工及制造等精度要求为微纳米级别的领域,微纳米超精密定位技术被广泛应用。由压电陶瓷驱动的微定位平台,凭借响应速度快、定位精度高、放大倍数大等优点,成为国内外学者研究和关注的重点。然而由于微定位平台在实际应用中输出端所能承受的力较小,受限于相关领域。因此本文提出了一种在保证平台定位精度的同时能够具有较大承载性及稳定性的思想,避免压电陶瓷、柔性机构
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目前,在国防、航天航空、生物工程、微机电系统装配及精密加工及制造等精度要求为微纳米级别的领域,微纳米超精密定位技术被广泛应用。由压电陶瓷驱动的微定位平台,凭借响应速度快、定位精度高、放大倍数大等优点,成为国内外学者研究和关注的重点。然而由于微定位平台在实际应用中输出端所能承受的力较小,受限于相关领域。因此本文提出了一种在保证平台定位精度的同时能够具有较大承载性及稳定性的思想,避免压电陶瓷、柔性机构受到较大的作用力,对正常工作时造成影响。具体内容如下:(1)设计了一种3自由度刚柔耦合微定位装置,采用柔性铰链机构及自锁原理,实现了在保证装置定位精度的同时提高了微定位平台的承载能力的目标。分析其运动及自锁原理,计算出楔块间的自锁临界角度及驱动力大小;采用有限元对驱动板进行了静、动力学仿真分析。(2)由于上述装置结构复杂且不易加工分析,因此设计出了一种对称式刚柔耦合微定位平台,该定位平台同样利用楔块结构实现自锁效应且结构简单,易于加工分析。采用柔度矩阵法对柔性驱动机构进行静力学建模,利用有限元对其进行静力学仿真分析,以验证其准确性;通过动力学仿真分析,得出该平台的前六阶固有频率,表明该装置具有良好的动力学特性。(3)搭建对称式刚柔耦合微定位平台试验系统,对该平台x、y、z三个方向上的定位精度、输入-输出特性、响应速度、频率-幅值进行试验分析。
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