雙壓電陶瓷驅(qū)動快刀伺服系統(tǒng)研究.pdf

1、微結(jié)構(gòu)光學(xué)元件在民用、軍用以及航天領(lǐng)域都有著非常廣泛的應(yīng)用。超精密快刀伺服加工技術(shù)具有效率高、精度高等優(yōu)點，越來越多的應(yīng)用于微結(jié)構(gòu)光學(xué)元件的加工中。對于特征尺寸小于100μm的小周期微結(jié)構(gòu)的加工，要求快刀伺服系統(tǒng)具有高的動態(tài)性能，在高頻工作條件下具有一定的位移輸出。單壓電陶瓷驅(qū)動的快刀伺服系統(tǒng)，柔性鉸鏈的剛度較大，使壓電陶瓷在高頻運動時產(chǎn)生了位移損失，限制了壓電陶瓷性能的發(fā)揮。本文針對單壓電陶瓷驅(qū)動快刀伺服系統(tǒng)的不足，利用雙壓電陶瓷驅(qū)動

2、的原理，期望減少壓電陶瓷的位移損失，研制了一套具有高頻響、大行程的快刀伺服系統(tǒng)，主要研究內(nèi)容如下：
　　1）對單壓電陶瓷驅(qū)動柔性鉸鏈的快刀伺服系統(tǒng)的原理進(jìn)行了分析?；趩螇弘娞沾沈?qū)動快刀伺服系統(tǒng)的性能測試與小周期微結(jié)構(gòu)的加工實驗，分析了柔性鉸鏈對快刀伺服系統(tǒng)性能的制約，明確了性能提升的改進(jìn)方向。
　　2）提出了雙壓電陶瓷分別驅(qū)動快刀伺服系統(tǒng)進(jìn)刀與退刀的思路。針對柔性鉸鏈的剛度會使壓電陶瓷產(chǎn)生位移損失的不足，設(shè)計了雙壓電陶瓷同

3、向驅(qū)動快刀伺服系統(tǒng)，并對該系統(tǒng)進(jìn)行了理論模型分析和實體建模。
　　3）對設(shè)計的雙壓電陶瓷驅(qū)動系統(tǒng)的傳動機(jī)構(gòu)進(jìn)行了仿真分析。基于有限元仿真，對設(shè)計的雙壓電陶瓷同向驅(qū)動快刀伺服系統(tǒng)的傳動機(jī)構(gòu)分別進(jìn)行了靜、動力學(xué)分析與結(jié)構(gòu)參數(shù)的優(yōu)化，使其剛度、固有頻率等性能指標(biāo)滿足系統(tǒng)工作的要求。
　　4）對研制的雙壓電陶瓷驅(qū)動快刀伺服系統(tǒng)進(jìn)行了靜態(tài)及動態(tài)的性能測試。對比單壓電陶瓷驅(qū)動快刀伺服系統(tǒng)，驗證了系統(tǒng)性能的提升。并使用該系統(tǒng)對正弦放射線微