阻尼型柔顺铰链的基础理论与实验研究
发布时间：2021-01-17 04:29
为了满足纳米制造高速度和高精度的要求,微纳米精密定位平台,如原子力显微镜（AFM）、扫描隧道显微镜（STM）等扫描频率均已达到数千赫兹。这对基于柔顺机构的微纳米精密定位平台的动力学性能提出了更高的要求。而柔顺铰链作为柔顺机构的重要组成部分,却因自身的低模态阻尼特性极大的制约微纳米精密定位平台动力学性能的提高。因此,对柔顺铰链阻尼的研究成为提高微纳米精密定位平台动力学性能的重点。针对这一重点,本文对阻尼型柔顺铰链及应用展开基础理论和实验研究,主要研究工作如下:1)建立约束层阻尼叶型柔顺铰链的理论模型并分析。通过有限元方法建立起约束层阻尼叶型柔顺铰链的理论模型,采用仿真分析的方法验证约束层阻尼对增加叶型柔顺铰链阻尼的有效性。2)建立梳状结构阻尼圆弧柔顺铰链的理论模型并分析。建立梳状结构阻尼圆弧柔顺铰链的损耗因子的数学模型,推导出其伪刚体模型。基于有限元仿真和实验研究两个角度,验证梳状结构阻尼柔顺铰链的理论模型的正确性。并比较有限元仿真和理论模型结果的差异,分析误差产生的原因。3)建立压电分流阻尼柔顺铰链的理论模型并分析。从控制理论的角度建立起压电分流阻尼柔顺铰链的理论模型。对电阻分流电路和...
【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：95 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
微纳米装备
c) 三角型铰链 d）椭圆型柔顺铰链图 1-2 四种柔顺铰链柔顺铰链依靠自身的弹性变形来传递力和运动的特点，使柔顺铰链本身具有无回程间隙，无摩擦等优点[19-21]。因此，柔顺铰链被广泛应用于微纳米定位和系统等的柔顺机构中，如扫描隧道显微镜，X 射线光刻，掩膜对准和微制造上的应用中，柔顺铰链通常是由一个矩形的毛坯，去除两个对称的切口，如、角圆型切口、椭圆型切口、双曲线切口、正圆型切口、三角型切口等。依状的不同，柔顺铰链被命名为叶型柔顺铰链、角圆型柔顺铰链、椭圆型柔顺线柔顺铰链、正圆柔顺铰链等，如图 1-2 所示。这些柔顺铰链在其输出方向，在其他方向，有较高的刚度。常见的柔顺铰链的输出刚度、运动轨迹、运经被国内外众多研究者研究。如：Paros 推导了依赖于力-位移原理的叶型柔环柔顺方程[27]。Smith 等基于 Paros 等推导出的闭环柔顺方程做出改进，推导的椭圆型柔顺铰链的闭环柔顺方程[28]。宇靖宇等概括总结了几种柔顺铰链的
3c) 柔顺放大机构[32]d) 柔顺导向机构[33]图 1-3 几种柔顺机构柔顺机构主要应用于微纳米精密定位平台中[34]。常见的柔顺机构有一维导向机二维 XY 解耦机构、二维柔顺放大机构和平面 3-RRR 并联机构等，如图 1-3 所示。学者对柔顺机构进行分析研究。如，秦等介绍了微纳米定位解耦 XY 平台的基本问操纵应用程序，在所提出的 XY 阶段，产生的压电致动器的运动横轴耦合通过静态定性对称衰减。并通过实验验证了解耦机构在 2 自由度轨迹上跟踪衰减受外界的影Oetomo 等提出了 3 自由度并联机构的直接运动学解决方案，给出了 3-RRR 和 3-RP构的单变量多项式的推导过程，显示了两者之间的相似性的差异性，并介绍了关于3-RRR 平面并联机构简化情况的直接运动学解决方案，其将为非常有用的平面配置有效的计算方法[36]。Varedi-Koulaei 等研究了具有旋转关节的平面机构在间隙存在
【参考文献】：
期刊论文
[1]剪切型阻尼U型柔性铰链设计与实验分析[J]. 陈桂生,张宪民,陈忠. 振动.测试与诊断. 2017(05)
[2]基于影响系数法的平面3RRR并联机构运动求解研究[J]. 淡卜绸,鲁开讲,郭旭侠,魏宏波. 机械设计与制造. 2016(08)
[3]约束层阻尼对飞机壁板隔声特性的影响[J]. 冯梓鑫,韩峰,冯盟,王晓乐,黄震宇. 噪声与振动控制. 2016(03)
[4]两种典型柔性铰链导向机构的稳定性分析[J]. 王凯波,须颖,邵萌,陶先臣,安冬. 纳米技术与精密工程. 2014(02)
[5]柔性铰链微定位平台的设计[J]. 马立,谢炜,刘波,孙立宁. 光学精密工程. 2014(02)
[6]柔性铰链机构设计方法的研究进展[J]. 于靖军,裴旭,毕树生,宗光华,张宪民. 机械工程学报. 2010(13)
[7]纳米精密磁悬浮二维定位平台的研究[J]. 仉毅,马树元,张磊. 微计算机信息. 2010(01)
[8]精密机械结构的自适应压电分流阻尼抑振[J]. 杨智春,孙浩,李凯翔,武丹,王臻. 压电与声光. 2009(03)
[9]负电容压电分流阻尼系统的能量耗散特性[J]. 张文群,张萌,吴新跃. 振动与冲击. 2008(10)
[10]压电分流阻尼控制精密机械结构振动的研究[J]. 孙浩,杨智春,李凯翔,解江,李斌,张玲凌. 振动与冲击. 2008(06)
博士论文
[1]基于伪刚体模型和雅克比矩阵的柔顺机构拓扑优化方法[D]. 金莫辉.华南理工大学 2016
[2]基于负电容压电分流阻尼电路的主—被动混合振动控制研究[D]. 马小陆.南京航空航天大学 2012
硕士论文
[1]橡胶材料粘弹性本构模型的研究及其在胎面橡胶块上的应用[D]. 明杰婷.吉林大学 2016
[2]桥式柔顺微定位平台的设计、优化与实验研究[D]. 杜志元.山东大学 2016
[3]约束层阻尼柔性铰链的建模、分析与应用实验研究[D]. 陈桂生.华南理工大学 2016
[4]柔顺铰链的结构设计、仿真及实验研究[D]. 崔忠炜.北京工业大学 2013
[5]基于两种柔顺单元柔顺机构的动力学研究与仿真[D]. 康利君.中北大学 2013
[6]微小型扫描反射镜的柔顺机构设计及仿真建模[D]. 陈美文.西安电子科技大学 2012
[7]单片柔顺机构微夹钳的性能分析及控制技术的研究[D]. 董浩民.重庆大学 2011
[8]基于稳态能量法的损耗因子计算方法研究[D]. 谢孟恺.上海交通大学 2009
本文编号：2982209
【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：95 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
微纳米装备
c) 三角型铰链 d）椭圆型柔顺铰链图 1-2 四种柔顺铰链柔顺铰链依靠自身的弹性变形来传递力和运动的特点，使柔顺铰链本身具有无回程间隙，无摩擦等优点[19-21]。因此，柔顺铰链被广泛应用于微纳米定位和系统等的柔顺机构中，如扫描隧道显微镜，X 射线光刻，掩膜对准和微制造上的应用中，柔顺铰链通常是由一个矩形的毛坯，去除两个对称的切口，如、角圆型切口、椭圆型切口、双曲线切口、正圆型切口、三角型切口等。依状的不同，柔顺铰链被命名为叶型柔顺铰链、角圆型柔顺铰链、椭圆型柔顺线柔顺铰链、正圆柔顺铰链等，如图 1-2 所示。这些柔顺铰链在其输出方向，在其他方向，有较高的刚度。常见的柔顺铰链的输出刚度、运动轨迹、运经被国内外众多研究者研究。如：Paros 推导了依赖于力-位移原理的叶型柔环柔顺方程[27]。Smith 等基于 Paros 等推导出的闭环柔顺方程做出改进，推导的椭圆型柔顺铰链的闭环柔顺方程[28]。宇靖宇等概括总结了几种柔顺铰链的
3c) 柔顺放大机构[32]d) 柔顺导向机构[33]图 1-3 几种柔顺机构柔顺机构主要应用于微纳米精密定位平台中[34]。常见的柔顺机构有一维导向机二维 XY 解耦机构、二维柔顺放大机构和平面 3-RRR 并联机构等，如图 1-3 所示。学者对柔顺机构进行分析研究。如，秦等介绍了微纳米定位解耦 XY 平台的基本问操纵应用程序，在所提出的 XY 阶段，产生的压电致动器的运动横轴耦合通过静态定性对称衰减。并通过实验验证了解耦机构在 2 自由度轨迹上跟踪衰减受外界的影Oetomo 等提出了 3 自由度并联机构的直接运动学解决方案，给出了 3-RRR 和 3-RP构的单变量多项式的推导过程，显示了两者之间的相似性的差异性，并介绍了关于3-RRR 平面并联机构简化情况的直接运动学解决方案，其将为非常有用的平面配置有效的计算方法[36]。Varedi-Koulaei 等研究了具有旋转关节的平面机构在间隙存在
【参考文献】：
期刊论文
[1]剪切型阻尼U型柔性铰链设计与实验分析[J]. 陈桂生,张宪民,陈忠. 振动.测试与诊断. 2017(05)
[2]基于影响系数法的平面3RRR并联机构运动求解研究[J]. 淡卜绸,鲁开讲,郭旭侠,魏宏波. 机械设计与制造. 2016(08)
[3]约束层阻尼对飞机壁板隔声特性的影响[J]. 冯梓鑫,韩峰,冯盟,王晓乐,黄震宇. 噪声与振动控制. 2016(03)
[4]两种典型柔性铰链导向机构的稳定性分析[J]. 王凯波,须颖,邵萌,陶先臣,安冬. 纳米技术与精密工程. 2014(02)
[5]柔性铰链微定位平台的设计[J]. 马立,谢炜,刘波,孙立宁. 光学精密工程. 2014(02)
[6]柔性铰链机构设计方法的研究进展[J]. 于靖军,裴旭,毕树生,宗光华,张宪民. 机械工程学报. 2010(13)
[7]纳米精密磁悬浮二维定位平台的研究[J]. 仉毅,马树元,张磊. 微计算机信息. 2010(01)
[8]精密机械结构的自适应压电分流阻尼抑振[J]. 杨智春,孙浩,李凯翔,武丹,王臻. 压电与声光. 2009(03)
[9]负电容压电分流阻尼系统的能量耗散特性[J]. 张文群,张萌,吴新跃. 振动与冲击. 2008(10)
[10]压电分流阻尼控制精密机械结构振动的研究[J]. 孙浩,杨智春,李凯翔,解江,李斌,张玲凌. 振动与冲击. 2008(06)
博士论文
[1]基于伪刚体模型和雅克比矩阵的柔顺机构拓扑优化方法[D]. 金莫辉.华南理工大学 2016
[2]基于负电容压电分流阻尼电路的主—被动混合振动控制研究[D]. 马小陆.南京航空航天大学 2012
硕士论文
[1]橡胶材料粘弹性本构模型的研究及其在胎面橡胶块上的应用[D]. 明杰婷.吉林大学 2016
[2]桥式柔顺微定位平台的设计、优化与实验研究[D]. 杜志元.山东大学 2016
[3]约束层阻尼柔性铰链的建模、分析与应用实验研究[D]. 陈桂生.华南理工大学 2016
[4]柔顺铰链的结构设计、仿真及实验研究[D]. 崔忠炜.北京工业大学 2013
[5]基于两种柔顺单元柔顺机构的动力学研究与仿真[D]. 康利君.中北大学 2013
[6]微小型扫描反射镜的柔顺机构设计及仿真建模[D]. 陈美文.西安电子科技大学 2012
[7]单片柔顺机构微夹钳的性能分析及控制技术的研究[D]. 董浩民.重庆大学 2011
[8]基于稳态能量法的损耗因子计算方法研究[D]. 谢孟恺.上海交通大学 2009
本文编号：2982209
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