二维并联压电惯性驱动平台结构设计与特性研究

发布时间：2024-11-03 08:11

　　细胞生物医学、纳米材料科学、半导体制造以及宇航工程等前沿领域的发展离不开微纳精密驱动技术的广泛应用,这些应用场合普遍需要具备实现多个自由度的纳米级位移分辨率和毫米级运动范围的驱动能力。多自由度压电冲击驱动机构凭借高分辨率、大行程、结构紧凑、控制灵活、成本低等优点表现出良好的发展前景。与串联结构相比,并联机构能够实现更加紧凑的结构,更适合诸如扫描探针显微系统等狭小空间的精密定位操作场合。本文提出了一种二维并联压电惯性驱动平台,设计并研究此类精密定位平台的主要工作内容和创新点包括:(1)基于对称柔性放大机构设计二维并联压电惯性驱动平台的基本结构,分析其工作原理和驱动方式。构建二维惯性动子的有限元仿真模型进而进行静态和模态仿真,优化二维惯性动子的结构参数。(2)构建包含拓展Karnopp摩擦模型的二维矢量化动力学方程,通过实验测试和结构仿真确定动力学参数取值。建立Simulink动力学仿真模型和仿真分析二维平台惯性驱动的运动特性。(3)制作二维并联压电惯性驱动平台的原理样机,搭建实验测试平台,测试惯性动子的振动特性和二维平台的运动特性。实验结果表明:该二维并联平台具有运动行程大、位移分辨率高、...

【文章页数】：79 页

【学位级别】：硕士

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致谢
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景与意义
    1.2 压电马达的基本原理和分类
        1.2.1 尺蠖式压电马达
        1.2.2 压电超声马达
        1.2.3 冲击式压电马达
        1.2.4 各类压电马达对比
    1.3 压电冲击驱动机构的研究现状
        1.3.1 压电冲击驱动机构的分类
        1.3.2 多自由度压电冲击驱动机构
        1.3.3 压电冲击驱动机构的典型应用
    1.4 本文的选题意义及主要工作
第二章 二维并联压电惯性驱动平台结构设计与仿真
    2.1 结构设计与工作原理
        2.1.1 结构设计
        2.1.2 工作原理
        2.1.3 驱动方式
    2.2 结构建模与仿真分析
        2.2.1 柔性放大机构建模分析
        2.2.2 惯性动子建模仿真过程
    2.3 惯性动子仿真结果分析
        2.3.1 静态仿真结果分析
        2.3.2 模态仿真结果分析
        2.3.3 与一维惯性动子对比分析
        2.3.4 惯性动子结构优化
    2.4 本章小结
第三章 二维并联压电惯性驱动平台动力学建模与分析
    3.1 动力学建模基本理论
        3.1.1 动力学方程
        3.1.2 摩擦模型
    3.2 动力学建模仿真
        3.2.1 Simulink建模
        3.2.2 仿真参数确定
        3.2.3 仿真过程
    3.3 动力学仿真结果分析
        3.3.1 仿真模型对比验证
        3.3.2 幅值特性仿真结果
        3.3.3 频率特性仿真结果
    3.4 本章小结
第四章 二维并联压电惯性驱动平台样机制作与测试
    4.1 原理样机与测试平台
    4.2 惯性动子振动特性测试分析
    4.3 平台运动特性测试分析
        4.3.1 幅值特性测试分析
        4.3.2 频率特性测试分析
        4.3.3 负载特性测试分析
    4.4 本章小结
第五章 总结与展望
参考文献
攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况



本文编号：4010956