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平面三自由度柔顺精密定位平台的优化设计

作　者: 王华
导　师: 张宪民
学　校: 汕头大学
专　业: 机械电子工程
关键词: 精密定位优化设计柔性铰链输入耦合有限元
分类号: TH122
类　型: 硕士论文
年　份: 2005年
下　载: 358次
引　用: 4次
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内容摘要

随着半导体集成技术,微电子技术等的不断发展,对精密定位技术的要求越来越高。本文对精密定位技术进行了深入研究,设计了一种低输入耦合、大行程的精密定位平台,具有一定的学术价值和实际意义。本课题得到国家自然科学基金(50375051)、教育部科学技术重点项目(104149)、广东省自然科学基金重点项目(036548)等基金的资助。本文对柔性铰链式精密定位平台的结构尺寸进行了优化设计,以较大的定位范围和较高的定位精度为目标。平台由整体式柔顺机构、压电陶瓷驱动器和LVDT位移传感器组成。介绍了优化设计参数的选择过程,推导出了平台优化的目标函数方程,从柔性铰链的强度、平台的固有频率、最大驱动力、输入耦合、平台几何尺寸等约束条件出发,得出了平台设计的最优设计参数,基于优化结果,研制了一台精密定位平台。同时,对平台的输入耦合进行了分析,讨论了有关参数对工作台输入耦合的影响程度,给出了对输入耦合有较大影响的设计参数,研究结果对设计低耦合输入微动工作平台具有重要指导意义。有限元仿真结果表明,平台沿X轴和Y轴的定位范围分别为±114.6微米和±132.3微米,转角范围为±5.1毫弧度,固有频率为280.2赫兹。

全文目录

第一章绪论  6-9
  1．1 课题研究的背景和意义  6
  1．2 国内外研究现状及趋势  6-7
  1．3 本论文的主要研究内容  7-9
第二章精密定位平台的建模和优化设计  9-27
  2．1 引言  9
  2．2 基于高压驱动精密定位平台的优化设计  9-23
    2．2．1 精密定位平台的建模  10-12
    2．2．2 平台优化的目标函数  12-13
    2．2．3 柔性铰链的强度约束  13-14
    2．2．4 平台的固有频率约束  14-15
    2．2．5 最大驱动力约束  15-16
    2．2．6 输入祸合约束  16-19
    2．2．7 平台几何尺寸约束  19
    2．2．8 优化结果  19-20
    2．2．9 平台输入输出的传递函数关系  20-23
  2．3 基于低压驱动的精密定位平台  23-26
  2．4 本章小结  26-27
第三章平台的有限元模型及仿真  27-31
  3．1 引言  27
  3．2 平台的变形仿真  27-30
  3．3 本章小结  30-31
第四章平台实体  31-36
  4．1 引言  31
  4．2 平台的实体结构  31-33
    4．2．1 平台主体的材料  31-32
    4．2．2 驱动器及相关性能  32-33
    4．2．3 传感器及相关性能  33
  4．3 驱动器的定位  33-34
  4．4 平台实验相关设备  34-35
  4．5 本章小结  35-36
结束语  36-38
参考文献  38-41
附录  41-43
攻读硕士学位期间撰写的论文  43-44
致谢  44

平面三自由度柔顺精密定位平台的优化设计

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