氣體流場(chǎng)作用下直線驅(qū)動(dòng)二維氣浮工作臺(tái)的振動(dòng)特性研究.pdf

1、直線驅(qū)動(dòng)氣浮工作臺(tái)具備摩擦低、傳動(dòng)環(huán)節(jié)少的特點(diǎn)，其精度比傳統(tǒng)的機(jī)械式工作臺(tái)高兩個(gè)數(shù)量級(jí)，因此成為精密運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的首選。氣膜流場(chǎng)內(nèi)的漩渦和壓力不均勻會(huì)引起工作臺(tái)的微振動(dòng)現(xiàn)象，雖然目前氣浮工作臺(tái)已經(jīng)應(yīng)用于精度高達(dá)38nm的光刻機(jī)掃描定位工作臺(tái)，但是隨著技術(shù)的發(fā)展，對(duì)氣浮工作臺(tái)的精度要求不斷提高，微振動(dòng)現(xiàn)象已經(jīng)成為氣浮工作臺(tái)向更高精度發(fā)展的掣肘。本文從CFD計(jì)算法分析工作臺(tái)氣體流場(chǎng)、諧響應(yīng)法分析氣體流場(chǎng)作用下下工作的振動(dòng)響應(yīng)、氣浮工作臺(tái)的振動(dòng)信

2、號(hào)分析三個(gè)方面入手，對(duì)氣體流場(chǎng)下氣浮工作臺(tái)的振動(dòng)特性展開(kāi)研究，主要內(nèi)容包括:
　　1、從流致振動(dòng)的原理入手，研究氣膜的氣體流場(chǎng)對(duì)氣浮工作臺(tái)微振動(dòng)的影響機(jī)理。采用單因素分析法，通過(guò)分析不同節(jié)流孔結(jié)構(gòu)形式、節(jié)流孔直徑、氣膜厚度和供氣壓力下氣膜的流場(chǎng)狀態(tài)，以研究節(jié)流孔結(jié)構(gòu)形式、節(jié)流孔直徑、氣膜厚度和供氣壓力對(duì)氣浮工作臺(tái)微振動(dòng)的影響。
　　2、建立氣膜與氣浮工作臺(tái)的振動(dòng)分析模型，推導(dǎo)氣膜剛度公式，對(duì)工作臺(tái)進(jìn)行靜態(tài)剛度檢測(cè)試驗(yàn)以驗(yàn)證氣

3、膜剛度計(jì)算模型的正確性，根據(jù)相應(yīng)結(jié)果對(duì)氣膜抗振性能的影響因素進(jìn)行研究。
　　3、通過(guò)模態(tài)疊加諧響應(yīng)分析法獲取在氣體流場(chǎng)作用下氣浮工作臺(tái)的振動(dòng)響應(yīng)特性，根據(jù)氣浮工作臺(tái)的設(shè)計(jì)要求，氣浮工作臺(tái)振動(dòng)的最大幅值不能超過(guò)2μm，根據(jù)諧響應(yīng)分析結(jié)果對(duì)氣浮工作臺(tái)進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化，使氣浮工作臺(tái)的振幅達(dá)到精度要求。
　　4、建立氣浮工作臺(tái)的振動(dòng)信號(hào)采集系統(tǒng)，采集不同供氣壓力和氣膜厚度下工作臺(tái)的振動(dòng)信號(hào)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析供氣壓力和氣膜厚度對(duì)振動(dòng)強(qiáng)度的