基于音圈电机驱动的长行程快刀伺服装置设计研究

发布时间：2023-04-27 21:04

　　光学自由曲面又名非回转对称光学曲面。随着光学自由曲面的广泛应用,高质量光学自由曲面的加工需求日益增加。为满足光学自由曲面加工,本课题设计一种长行程快刀伺服装置,通过对快刀伺服装置的结构、动力学特性和实验进行分析,对提高快刀伺服装置的开发、精度具有重要的实际工程意义。主要研究内容包括:在查阅大量参考文献的前提下,针对快刀伺服加工的关键技术分析,根据FTS的加工特点对FTS的加工问题进行讨论,从驱动方式、导向结构的对比中选出“音圈电机+气浮机构”的组合形式;结合气浮导轨和气体静压的工作原理,采用多孔质节流器设计气浮导向机构,根据设计要求和实际情况选择方形闭式多孔质静压导轨的机构形式,确定气浮导向机构的尺寸;运用ANSYS Workbench仿真软件对气浮导向机构进行静力分析,分析系统固有频率,避免FTS产生共振;最终完成包括音圈电机、导向机构、限位装置、位移检测在内的FTS安装与调试。根据FTS结构特点,基于子结构法,结合拉格朗日理论建立了FTS的理论动力学模型;将SolidWorks模型导入Adams中,添加质量、约束条件等,建立等效动力学模型,分析系统模态,应用解析方法求解系统固有频率...

【文章页数】：67 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
1.绪论
    1.1 课题来源
    1.2 课题研究背景及意义
        1.2.1 国内外同类产品生产现状
        1.2.2 发展趋势及存在的问题
    1.3 国内外微结构加工的研究现状
        1.3.1 光学自由曲面加工方法
        1.3.2 快刀伺服装置发展现状分析
    1.4 论文主要研究内容
2.FTS整体方案设计
    2.1 快刀伺服装置部件选型
        2.1.1 快刀伺服装置工作原理
        2.1.2 快刀伺服装置导向机构
        2.1.3 位移检测装置
    2.2 驱动装置的选择
        2.2.1 音圈电机工作原理
        2.2.2 音圈电机选型
    2.3 音圈电机建模与仿真
        2.3.1 Z轴传递函数
        2.3.2 Matlab仿真分析
    2.4 本章小结
3.气浮机构设计
    3.1 气体润滑技术的发展
        3.1.1 气体润滑技术的特点
        3.1.2 节流器的应用
    3.2 气浮机构设计与仿真
        3.2.1 气浮机构结构设计
        3.2.2 气浮机构的静态特性分析
        3.2.3 气膜厚度对气浮机构静态特性的影响
    3.3 气浮机构有限元分析
        3.3.1 有限元模型
        3.3.2 约束模态分析
        3.3.3 固定支承
        3.3.4 快刀伺服机构实验模态分析
    3.4 快刀伺服机构装配
        3.4.1 位移反馈装置选择与配件安装
        3.4.2 快刀伺服装置装配与调试
    3.5 本章小结
4.动力学建模与仿真分析
    4.1 动力学建模
        4.1.1 快刀伺服装置子结构划分
        4.1.2 运动方程的建立
    4.2 仿真分析
        4.2.1 Adams仿真模型分析
        4.2.2 动力学模型的数值求解
    4.3 刀具加工轨迹仿真
    4.4 本章小结
5.FTS控制系统平台搭建
    5.1 快刀伺服系统硬件结构平台设计
    5.2 快刀伺服系统软件平台设计
        5.2.1 上位机软件设计
        5.2.2 程序控制
    5.3 实验
        5.3.1 PID参数调试
        5.3.2 重复定位精度测试与分析
    5.4 本章小结
6.结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
附录:攻读硕士学位期间取得成果
致谢



本文编号：3803060