二维并联压电冲击驱动平台运动特性研究
发布时间：2020-12-06 17:39
微/纳米精密位移平台广泛应用于生物医疗、材料化学、物理电子等领域微小物体的操作、搬运、测量等任务,这些应用要求多自由度的协同运动,且具有纳米级的位移分辨率和毫米级的运动行程。压电冲击驱动是实现微纳操控技术的典型驱动方式,具有结构简单、控制灵活、分辨率高、易于集成等优点,在跨尺度精密定位领域表现出良好的竞争优势和发展前景。多自由度压电驱动机构可以通过将多个驱动机构串联或并联叠加,实现末端执行器的复杂的运动。相较于串联形式,并联形式具有更为紧凑的结构设计,更适合于STM、AFM等显微系统等狭小空间的定位操作需求。本文提出了一种二维并联压电冲击驱动平台,通过结构设计和仿真、动力学建模和仿真以及样机制作和实验测试,分析二维并联直线驱动与运动特性。主要工作和创新点包括:(1)设计二维并联压电冲击驱动平台的机械结构和驱动电路,建立有限元结构仿真模型并进行静态和模态仿真分析,从而优化定子结构参数。(2)构建二维并联压电冲击驱动平台的动力学模型和矢量化摩擦模型,建立MATLAB/Simulink数值分析模型并确定动力学模型参量,仿真分析一维、二维冲击驱动的运动特性。(3)制作二维并联压电冲击驱动平台的...
【文章来源】：合肥工业大学安徽省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
无位移放大机构的直动式压电驱动机构：（a）示意图、（b）典型结构
第一章 绪论uen Kuan Yong 等人利用杠杆放大原理，研制了一种压电驱动纳可以实现亚纳米级的样品移动。加拿大 Q. Yao 等人利用多边形放款新颖的并联压电驱动平台，如图 1.2（b）所示，该放大机构由四杆机构和杠杆机构组成，第一级放大由杠杆机构进行，第二级边形四杆机构实现，其在 XY 方向可实现 87μm × 87μm 的运动到 20nm[11]。
图 1.3 尺蠖式压电驱动机构原理示意图ig 1.3 Principle diagram of inchworm type piezoelectric drive me的李建平等[14]研究了一种基于尺蠖式的压电旋转驱动多层定子和柔性铰链结构，这种马达可以实现高精度电压为 20V、驱动频率为 1Hz 时，转子最小步进角为动下扭矩达到 93.1Nmm，在驱动频率 30Hz 时转子s。
【参考文献】：
期刊论文
[1]并联自解耦二自由度微位移平台的研制与测量[J]. 齐克奇,向阳,丁亚林,方超,周振平. 光学精密工程. 2017(07)
[2]杠杆式尺蠖压电直线驱动器[J]. 马立,肖金涛,周莎莎,孙立宁. 光学精密工程. 2015(01)
[3]基于黏滑运动原理的单自由度纳米定位台设计与动力学分析[J]. 张世忠,荣伟彬,台国安,于淼,孙立宁. 机械工程学报. 2012(19)
[4]基于粘滑驱动跨尺度精密定位技术的研究现状[J]. 钟博文,王振华,陈立国,孙立宁. 压电与声光. 2011(03)
[5]IDM高性能驱动电源的研究[J]. 陶涛,方光荣,姜楠,刘俊标. 压电与声光. 2009(02)
[6]摩擦系数变化式压电叠堆惯性直线驱动器[J]. 曾平,孙桂林,程光明,张宏壮,温建明,王宝鹏. 纳米技术与精密工程. 2008(03)
[7]压电双晶片型惯性冲击式直线精密驱动器研究[J]. 张宏壮,程光明,华顺明,曾平,杨志刚. 压电与声光. 2006(05)
[8]柔性铰链及其在精密并联机器人中的应用[J]. 杜志江,董为,孙立宁. 哈尔滨工业大学学报. 2006(09)
[9]对发展我国超声电机技术的若干建议[J]. 赵淳生. 微电机(伺服技术). 2006(02)
[10]超声马达发展与应用[J]. 石新军. 现代物理知识. 2005(04)
博士论文
[1]步进式压电驱动基础理论与试验研究[D]. 李建平.吉林大学 2016
[2]新型压电尺蠖精密驱动器柔性机构分析与实验研究[D]. 张兆成.哈尔滨工业大学 2010
硕士论文
[1]冲击式压电马达建模仿真与激励电路研究[D]. 赵亚慧.合肥工业大学 2017
[2]基于粘滑驱动原理的跨尺度纳米级定位平台研究[D]. 潘鹏.苏州大学 2016
[3]惯性压电驱动机构及磁作用影响研究[D]. 吴祥君.吉林大学 2009
[4]叠堆驱动二维惯性压电驱动机构研究[D]. 王寰斌.吉林大学 2009
[5]新型惯性压电叠堆驱动机构及位移精度控制系统[D]. 孙桂林.吉林大学 2006
[6]新型惯性压电叠堆驱动机构的研究[D]. 温建明.吉林大学 2006
[7]行波型压电超声马达的机理仿真与设计制作[D]. 吴业坤.武汉理工大学 2006
本文编号：2901773
【文章来源】：合肥工业大学安徽省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
无位移放大机构的直动式压电驱动机构：（a）示意图、（b）典型结构
第一章 绪论uen Kuan Yong 等人利用杠杆放大原理，研制了一种压电驱动纳可以实现亚纳米级的样品移动。加拿大 Q. Yao 等人利用多边形放款新颖的并联压电驱动平台，如图 1.2（b）所示，该放大机构由四杆机构和杠杆机构组成，第一级放大由杠杆机构进行，第二级边形四杆机构实现，其在 XY 方向可实现 87μm × 87μm 的运动到 20nm[11]。
图 1.3 尺蠖式压电驱动机构原理示意图ig 1.3 Principle diagram of inchworm type piezoelectric drive me的李建平等[14]研究了一种基于尺蠖式的压电旋转驱动多层定子和柔性铰链结构，这种马达可以实现高精度电压为 20V、驱动频率为 1Hz 时，转子最小步进角为动下扭矩达到 93.1Nmm，在驱动频率 30Hz 时转子s。
【参考文献】：
期刊论文
[1]并联自解耦二自由度微位移平台的研制与测量[J]. 齐克奇,向阳,丁亚林,方超,周振平. 光学精密工程. 2017(07)
[2]杠杆式尺蠖压电直线驱动器[J]. 马立,肖金涛,周莎莎,孙立宁. 光学精密工程. 2015(01)
[3]基于黏滑运动原理的单自由度纳米定位台设计与动力学分析[J]. 张世忠,荣伟彬,台国安,于淼,孙立宁. 机械工程学报. 2012(19)
[4]基于粘滑驱动跨尺度精密定位技术的研究现状[J]. 钟博文,王振华,陈立国,孙立宁. 压电与声光. 2011(03)
[5]IDM高性能驱动电源的研究[J]. 陶涛,方光荣,姜楠,刘俊标. 压电与声光. 2009(02)
[6]摩擦系数变化式压电叠堆惯性直线驱动器[J]. 曾平,孙桂林,程光明,张宏壮,温建明,王宝鹏. 纳米技术与精密工程. 2008(03)
[7]压电双晶片型惯性冲击式直线精密驱动器研究[J]. 张宏壮,程光明,华顺明,曾平,杨志刚. 压电与声光. 2006(05)
[8]柔性铰链及其在精密并联机器人中的应用[J]. 杜志江,董为,孙立宁. 哈尔滨工业大学学报. 2006(09)
[9]对发展我国超声电机技术的若干建议[J]. 赵淳生. 微电机(伺服技术). 2006(02)
[10]超声马达发展与应用[J]. 石新军. 现代物理知识. 2005(04)
博士论文
[1]步进式压电驱动基础理论与试验研究[D]. 李建平.吉林大学 2016
[2]新型压电尺蠖精密驱动器柔性机构分析与实验研究[D]. 张兆成.哈尔滨工业大学 2010
硕士论文
[1]冲击式压电马达建模仿真与激励电路研究[D]. 赵亚慧.合肥工业大学 2017
[2]基于粘滑驱动原理的跨尺度纳米级定位平台研究[D]. 潘鹏.苏州大学 2016
[3]惯性压电驱动机构及磁作用影响研究[D]. 吴祥君.吉林大学 2009
[4]叠堆驱动二维惯性压电驱动机构研究[D]. 王寰斌.吉林大学 2009
[5]新型惯性压电叠堆驱动机构及位移精度控制系统[D]. 孙桂林.吉林大学 2006
[6]新型惯性压电叠堆驱动机构的研究[D]. 温建明.吉林大学 2006
[7]行波型压电超声马达的机理仿真与设计制作[D]. 吴业坤.武汉理工大学 2006
本文编号：2901773
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