高速高精度宏微雙驅動運動平臺結構優(yōu)化設計.pdf

1、分類號：UDC：密級：學校代號：11845學號：2111201194廣東工業(yè)大學碩士學位論文(工程碩士)高速高精度宏微雙驅動運動平臺結構優(yōu)化設計劉升指導教師姓名、職稱：張洪副教授學科或領域名稱：機械逡鹽壁堡途學生所屬學院名稱：機電工猩筆墮論文答辯日期：2015年5月3(咽摘要摘要大行程高速高加速度精密定位技術是微電子制造、超精密加工、精密測量等領域快速發(fā)展的基礎。在芯片封裝行業(yè)，隨著芯片引腳間距的減小及生產效率要求的提高，對封裝設備的定

2、位精度、速度和加速度提出很高的要求。超精密加工行業(yè)，由于有些精密零件的尺寸較大，要求加工設備在具備精密定位能力的同時還要有足夠的行程。因此，開展大行程、高速、高加速度、精密定位平臺的研究具有重大的理論和現(xiàn)實意義。課題基于宏微雙驅動技術搭建了大行程、高速、高定位精度的一維運動平臺。通過直線電機實現(xiàn)大行程的要求，精密海德漢光柵測量宏動的位移誤差，壓電陶瓷驅動器驅動柔性鉸鏈平臺補償位移誤差實現(xiàn)平臺的高精度定位。宏微雙驅動一維運動平臺機械結構主

3、要包括五個部分：直線電機、連接架、柔性鉸鏈平臺、光柵尺、導軌。宏微雙驅動平臺以高速、高加速度重復定位時，宏動平臺質量越輕產生的殘余振動越小?；谕負鋬?yōu)化設計對連接架和柔性鉸鏈平臺進行材料去除，達到輕量化的目標。在保證連接架剛度、應力、一階固有頻率情況下對連接架進行尺寸優(yōu)化，得到最優(yōu)尺寸。運動平臺的微動部分采用具有無間隙、無噪音、無需潤滑、高分辨率等特點的柔性鉸鏈機構。通過MATLAB計算得到滿足系統(tǒng)剛度和強度的柔性鉸鏈尺寸參數?；谟邢?/p>

4、元軟件ANSYS的拓撲形狀優(yōu)化和尺寸優(yōu)化確定滿足剛度、強度和固有頻率要求的微動平臺結構。采用有限元熱分析方法，構建宏微運動平臺的熱一結構耦合分析模型，對宏微運動平臺的連接架及柔性鉸鏈平臺開展熱特性分析。耦合場分析結果發(fā)現(xiàn)，相比無溫度場載荷條件，連接架及柔性鉸鏈平臺的變形量增大?；陟`敏度分析對運動平臺的關鍵部件連接架進行尺寸優(yōu)化。補充了傳統(tǒng)的僅考慮結構載荷影響的方法，為運動平臺的超精密定位和穩(wěn)定運行提供更為全面的分析。文章最后使用Ana