基于壓電陶瓷的宏微雙驅(qū)動(dòng)精密回轉(zhuǎn)系統(tǒng)的研究.pdf

1、現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)快速發(fā)展，微電子技術(shù)，超精密加工技術(shù)，現(xiàn)代生物技術(shù)等微觀領(lǐng)域的研究逐步深入，精度級別達(dá)到了納米級。隨著研究的深入，產(chǎn)生了宏微雙驅(qū)動(dòng)的概念。宏微雙驅(qū)動(dòng)可以在達(dá)到納米級別的高定位精度的情況下實(shí)現(xiàn)大范圍的宏動(dòng)運(yùn)動(dòng)，這滿足了一些對行程有一定要求的應(yīng)用場合，使得微動(dòng)技術(shù)的應(yīng)用更加廣泛。
　　宏微雙驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)由宏動(dòng)定位系統(tǒng)與微動(dòng)定位系統(tǒng)組成。其中，宏動(dòng)定位系統(tǒng)以空間絕對坐標(biāo)為參照物，功能是在較大的行程上完成整個(gè)系統(tǒng)初步的粗定位，大大

2、提高了系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)速度與系統(tǒng)的行程。微動(dòng)定位系統(tǒng)一般安裝在宏動(dòng)定位系統(tǒng)上，對宏動(dòng)運(yùn)動(dòng)的定位誤差進(jìn)行補(bǔ)償，提高整個(gè)系統(tǒng)的定位精度與響應(yīng)速度。這樣整個(gè)系統(tǒng)就能在較大的運(yùn)動(dòng)范圍中實(shí)現(xiàn)超高精度的定位。
　　在分析了目前對宏微雙驅(qū)動(dòng)技術(shù)研究的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了一種宏微雙驅(qū)動(dòng)精密回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。本文的主要內(nèi)容如下:
　　(1)分析了微定位機(jī)構(gòu)系統(tǒng)的組成，比較了微動(dòng)平臺(tái)系統(tǒng)各種驅(qū)動(dòng)方法、支撐導(dǎo)向機(jī)構(gòu)和檢測方法，設(shè)計(jì)了一種宏微雙驅(qū)動(dòng)精密回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，以

3、壓電陶瓷致動(dòng)器作為微動(dòng)驅(qū)動(dòng)器，柔性鉸鏈組成的柔性機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
　　(2)對壓電陶瓷致動(dòng)器的工作原理進(jìn)行了分析，研究了壓電陶瓷本身具有的遲滯，蠕變等特性。對壓電陶瓷致動(dòng)器的特性進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)。
　　(3)分析了柔性鉸鏈的特性以及柔性機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)功能的實(shí)現(xiàn)，對柔性機(jī)構(gòu)的數(shù)學(xué)模型建立與利用有限元法的計(jì)算進(jìn)行了研究。
　　(4)設(shè)計(jì)了三種微動(dòng)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，分別分析三種結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)并進(jìn)行了比較，最后確立了將Z軸位移轉(zhuǎn)化為平面回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的空