高速高精度宏微雙驅(qū)動(dòng)運(yùn)動(dòng)平臺(tái)結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì).pdf

1、分類號(hào)：UDC：密級(jí)：學(xué)校代號(hào)：11845學(xué)號(hào)：2111201194廣東工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文(工程碩士)高速高精度宏微雙驅(qū)動(dòng)運(yùn)動(dòng)平臺(tái)結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)劉升指導(dǎo)教師姓名、職稱：張洪副教授學(xué)科或領(lǐng)域名稱：機(jī)械逡鹽壁堡途學(xué)生所屬學(xué)院名稱：機(jī)電工猩筆墮論文答辯日期：2015年5月3(咽摘要摘要大行程高速高加速度精密定位技術(shù)是微電子制造、超精密加工、精密測(cè)量等領(lǐng)域快速發(fā)展的基礎(chǔ)。在芯片封裝行業(yè)，隨著芯片引腳間距的減小及生產(chǎn)效率要求的提高，對(duì)封裝設(shè)備的定

2、位精度、速度和加速度提出很高的要求。超精密加工行業(yè)，由于有些精密零件的尺寸較大，要求加工設(shè)備在具備精密定位能力的同時(shí)還要有足夠的行程。因此，開展大行程、高速、高加速度、精密定位平臺(tái)的研究具有重大的理論和現(xiàn)實(shí)意義。課題基于宏微雙驅(qū)動(dòng)技術(shù)搭建了大行程、高速、高定位精度的一維運(yùn)動(dòng)平臺(tái)。通過直線電機(jī)實(shí)現(xiàn)大行程的要求，精密海德漢光柵測(cè)量宏動(dòng)的位移誤差，壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)柔性鉸鏈平臺(tái)補(bǔ)償位移誤差實(shí)現(xiàn)平臺(tái)的高精度定位。宏微雙驅(qū)動(dòng)一維運(yùn)動(dòng)平臺(tái)機(jī)械結(jié)構(gòu)主

3、要包括五個(gè)部分：直線電機(jī)、連接架、柔性鉸鏈平臺(tái)、光柵尺、導(dǎo)軌。宏微雙驅(qū)動(dòng)平臺(tái)以高速、高加速度重復(fù)定位時(shí)，宏動(dòng)平臺(tái)質(zhì)量越輕產(chǎn)生的殘余振動(dòng)越小?；谕?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)對(duì)連接架和柔性鉸鏈平臺(tái)進(jìn)行材料去除，達(dá)到輕量化的目標(biāo)。在保證連接架剛度、應(yīng)力、一階固有頻率情況下對(duì)連接架進(jìn)行尺寸優(yōu)化，得到最優(yōu)尺寸。運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的微動(dòng)部分采用具有無間隙、無噪音、無需潤(rùn)滑、高分辨率等特點(diǎn)的柔性鉸鏈機(jī)構(gòu)。通過MATLAB計(jì)算得到滿足系統(tǒng)剛度和強(qiáng)度的柔性鉸鏈尺寸參數(shù)。基于有限

4、元軟件ANSYS的拓?fù)湫螤顑?yōu)化和尺寸優(yōu)化確定滿足剛度、強(qiáng)度和固有頻率要求的微動(dòng)平臺(tái)結(jié)構(gòu)。采用有限元熱分析方法，構(gòu)建宏微運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的熱一結(jié)構(gòu)耦合分析模型，對(duì)宏微運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的連接架及柔性鉸鏈平臺(tái)開展熱特性分析。耦合場(chǎng)分析結(jié)果發(fā)現(xiàn)，相比無溫度場(chǎng)載荷條件，連接架及柔性鉸鏈平臺(tái)的變形量增大?；陟`敏度分析對(duì)運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的關(guān)鍵部件連接架進(jìn)行尺寸優(yōu)化。補(bǔ)充了傳統(tǒng)的僅考慮結(jié)構(gòu)載荷影響的方法，為運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的超精密定位和穩(wěn)定運(yùn)行提供更為全面的分析。文章最后使用Ana