二維解耦整體式微定位工作臺(tái)的研究.pdf

1、隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，研究對(duì)象不斷向微小化發(fā)展。特別是作為新興技術(shù)在上個(gè)世紀(jì)八十年代出現(xiàn)的納米科技，由于其作為信息、生物技術(shù)的基礎(chǔ)地位，倍受當(dāng)前科技界的關(guān)注和重視。微定位技術(shù)作為納米科技的技術(shù)基礎(chǔ)，它的發(fā)展促進(jìn)了納米科技的進(jìn)步。本文在全面分析國(guó)內(nèi)外微操作工作臺(tái)研究狀況的基礎(chǔ)上，對(duì)微操作工作臺(tái)的相關(guān)理論進(jìn)行了深入的研究。 精密微定位技術(shù)在精密光學(xué)、精密機(jī)械制造、材料科學(xué)、生物工程、顯微醫(yī)學(xué)及遺傳工程等眾多領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景和巨大

2、的發(fā)展?jié)摿Γ菍?shí)現(xiàn)微機(jī)電系統(tǒng)器件實(shí)用化的關(guān)鍵。 壓電陶瓷器件具有運(yùn)動(dòng)分辨率高、體積小、頻響高等優(yōu)點(diǎn)，以它為驅(qū)動(dòng)部件的微操作系統(tǒng)是此領(lǐng)域的重要研究方向。 柔性鉸鏈?zhǔn)且环N新型的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，具有無(wú)機(jī)械摩擦、無(wú)間隙、分辨率高、加工簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，尤其適合于微米、納米的微操作領(lǐng)域。本文分析了柔性鉸鏈的設(shè)計(jì)理論，建立了柔性鉸鏈在力矩和軸向力的力學(xué)模型，為微操作工作臺(tái)的設(shè)計(jì)奠定了基礎(chǔ)。 微操作工作臺(tái)是微操作系統(tǒng)的重要組成部分。本文在

3、分析壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器和柔性鉸鏈機(jī)構(gòu)的基礎(chǔ)上，研制了以壓電陶瓷微驅(qū)動(dòng)元件，以柔性鉸鏈為傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的整體式解耦微工作臺(tái)。它具有集成度高、位移分辨率高、加工簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。 本文在對(duì)整體式柔性運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)分析的基礎(chǔ)上，提出了一種能夠消除多維微運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)間耦合誤差的整體式微米級(jí)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，并借助Ansys的分析工具對(duì)其進(jìn)行了靜、動(dòng)力學(xué)分析，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。通過(guò)比較理論計(jì)算與有限元計(jì)算結(jié)果，驗(yàn)證了理論建模的正確性。在此基礎(chǔ)上開發(fā)出一個(gè)整體式二維