基于气压驱动的宏/微二维进给位移台的关键技术研究

发布时间：2024-04-22 05:42

　　随着现代科学技术如数学、计算机自动控制、电子、微加工等的进步与发展,精密机械制造技术成为实现先进制造的重要支撑技术,而精密位移平台是精密机械制造设备的核心部件,其性能的优劣直接影响精密机械产品的性能。先进制造除了对精度的要求不断提高外,又提出了大行程的要求。目前,宏微结合两级驱动技术是实现大行程、高精度运动控制的一种有效策略。本文基于弹性力学的薄壁原理,设计了一种基于气压驱动的微位移驱动平台。在此基础上,结合宏微两级驱动思想,设计了一种大行程,高精度的宏微二维进给位移台。综合运用了理论计算、有限元仿真和实验的方法,对微驱动器和微驱动平台的性能进行了研究分析。论文的主要研究内容和成果有以下几点:(1)介绍了现代精密机械制造对大行程、高精度进给位移台的需求,并介绍其研究现状和发展趋势。(2)基于气压驱动和弹性力学的薄壁原理理论,设计了一种新型的结构对称的二维微进给位移台,微位移台采用复合柔性铰链作为其传动机构。由于其结构对称,两个方向的刚度相等,通过公式推导出所设计微位移台的等效刚度表达式,结合ABAQUS软件对所设计微位移台刚度进行仿真分析,分析结果验证了等效刚度表达式的正确性。(3)利...

【文章页数】：82 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题的研究背景和意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 宏动平台的实现方式
        1.2.2 微动平台的实现方式
        1.2.3 宏/微位移台研究现状
    1.3 宏/微位移平台的发展方向
    1.4 课题研究的主要内容和创新点
        1.4.1 课题主要研究内容
        1.4.2 课题研究创新点
    1.5 论文结构框架
    1.6 本章小结
第2章 宏/微二维进给位移台的总体方案设计
    2.1 宏/微进给位移台结构的选择
    2.2 宏动平台的选择
    2.3 驱动源的选择
    2.4 传动机构的选择
    2.5 本章小结
第3章 微动平台及微驱动器的结构设计与性能分析
    3.1 微动平台的结构设计
    3.2 微动平台的刚度计算
    3.3 微动平台性能的仿真分析
    3.4 微驱动器的结构设计
        3.4.1 微驱动器的设计标准
        3.4.2 微驱动器的位移输出方案
        3.4.3 微驱动器的结构设计
    3.5 微驱动器性能的仿真分析
        3.5.1 有限元模型网格的划分
        3.5.2 微驱动器性能仿真分析
    3.6 装配后微动平台性能的仿真分析
        3.6.1 装配后微动平台单方向位移输出性能分析
        3.6.2 装配后微动平台输出耦合位移分析
    3.7 本章小结
第4章 宏/微动平台加工装配及实验设备的选型
    4.1 宏/微动平台的加工装配
    4.2 各零部件精度确定
    4.3 实验器材的选型
        4.3.1 气动系统管道选择
        4.3.2 管接头的选择
        4.3.3 气动二联件的选择
        4.3.4 储气罐的选择
        4.3.5 测量部件的选择
        4.3.6 固定装夹部件的选择
    4.4 本章小结
第5章 宏/微动平台的性能实验研究
    5.1 微驱动器的性能实验分析
        5.1.1 微驱动器输入—输出性能分析
        5.1.2 微驱动器重复位移精度分析
        5.1.3 微驱动器的行程和分辨率分析
    5.2 微驱动平台的性能实验分析
        5.2.1 微驱动平台单个方向的输入—输出性能分析
        5.2.2 微驱动平台重复位移精度分析
        5.2.3 微驱动平台的行程和分辨率分析
        5.2.4 微驱动平台耦合误差分析
    5.3 理论仿真拟合值的比较
    5.4 精度误差分析
    5.5 本章小结
总结与展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表的学术论文及获得成果
致谢



本文编号：3962007