大行程结构一体化二维微定位台参数化设计及实验

大行程结构一体化二维微定位台参数化设计及实验

论文摘要

随着纳米技术的不断发展,微定位技术作为纳米技术的关键技术之一,已成为国内外关注的热点。以压电元件与全柔性机构相结合的微定位机构是目前常见的微定位设备。本文从构型设计、运动学分析、静力学分析、参数化有限元分析及实验控制等方面,对一种大行程结构一体化二维微定位平台(后面简称微定位台)进行了较为细致和深入的研究。具体研究内容和创新成果如下:(1)根据柔性机构的特点,采用微定位并联机构构型理论,在构型的多功能微驱动接口模块及二平动并联机构的基础上提出了一种新型两自由度大行程微定位平台。(2)以刚度为设计目标,利用伪刚体模型法对微位移放大模块的结构尺寸进行设计,并通过有限元分析对结构尺寸进行了修正。形成了一种以刚度为目标,理论刚度模型与有限元分析相结合的微动机构结构尺寸设计方法,该方法可明确各柔性单元对机构刚度的影响,为设计者进行结构尺寸优化设计提供了一定的理论基础。(3)基于柔性单元的单元刚度矩阵及矩阵位移法提出了单元刚度矩阵法,应用单元刚度矩阵法全面考虑机构中各柔性单元的变形,对微定位台进行了静力学、运动学分析,建立了微定位台刚度模型和运动学模型。(4)结合VC和APDL两者优势,对微定位台参数化有限元分析方法进行了研究。编写了微定位台的APDL命令流文件,开发了人机信息交互界面,实现了微定位台全参数化驱动的有限元分析。(5)对压电陶瓷驱动器的蠕变、迟滞特性进行研究,开发了压电陶瓷特性测试程序。对微定位台的工作空间、末端位移的变化曲线进行研究,开发了微定位台的性能测试程序,并在此基础上采用闭环控制方案设计开发了微定位台的控制程序。通过仿真和试验,结果表明以刚度为目标的结构尺寸设计方法是可靠的,建立的微定位台的刚度模型、运动学模型接近机构的实际情况,开发的闭环控制系统可实现微定位台的精确定位。以上分析和研究为后续的结构尺寸优化设计、动力学特性研究及控制系统完善提供了理论基础。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 目录
  • 第一章 绪论
  • 1.1 微定位技术概述
  • 1.2 大行程微定位技术国内外研究现状
  • 1.2.1 单级驱动的大行程纳米定位工作台
  • 1.2.2 两级驱动的大行程纳米定位工作台
  • 1.3 大行程微定位技术的发展趋势展望
  • 1.4 本文主要研究内容
  • 第二章 微定位台的方案设计
  • 2.1 引言
  • 2.2 并联微定位机构
  • 2.3 新型微定位机构构型
  • 2.3.1 多功能微驱动接口模块
  • 2.3.2 一种2-PPr型二平动并联结构微定位平台
  • 2.4 二平动微定位台方案设计
  • 2.4.1 微定位台机构描述
  • 2.4.2 微定位台的单元机构划分
  • 2.5 本章小结
  • 第三章 微定位台中各单元机构的刚度模型
  • 3.1 引言
  • 3.2 柔性运动副的刚度模型
  • 3.2.1 弹性移动副的刚度模型
  • 3.2.2 柔性铰链的刚度模型
  • 3.2.3 柔性梁单元的刚度模型
  • 3.3 柔性机构的刚度分析
  • 3.4 直圆柔性铰链平行导向机构
  • 3.4.1 平行导向机构描述
  • 3.4.2 平行导向机构支链的柔度模型
  • 3.4.3 平行导向机构的刚度模型
  • 3.4.4 实例分析验证
  • 3.5 弹性折叠梁的刚度建模
  • 3.5.1 弹性折叠梁的机构描述
  • 3.5.2 弹性折叠梁支链的柔度模型
  • 3.5.3 弹性折叠梁的刚度模型
  • 3.5.4 实例分析验证
  • 3.6 本章小结
  • 第四章 以刚度为目标的结构尺寸设计
  • 4.1 引言
  • 4.2 微位移放大模块的机构描述
  • 4.3 微位移放大模块的设计计算
  • 4.3.1 微位移放大模块设计指标
  • 4.3.2 微位移放大模块的结构尺寸设计
  • 4.4 基于有限元分析的机构参数修正
  • 4.5 本章小结
  • 第五章 微定位台静力学及运动学分析
  • 5.1 引言
  • 5.2 微定位台刚度模型的建立
  • 5.2.1 两输入支链的刚度模型
  • 5.2.2 建立微定位台末端的刚度模型
  • 5.3 微定位台运动学分析
  • 5.3.1 微定位台输入支链的运动学分析
  • 5.3.2 微定位台位置正反解
  • 5.3.3 微定位台的运动学模型
  • 5.4 本章小结
  • 第六章 微定位台参数化建模及有限元分析
  • 6.1 引言
  • 6.2 全柔性机构性能的分析方法
  • 6.3 基于VC与APDL的微定位台参数化设计
  • 6.3.1 微定位平台的APDL参数化建模
  • 6.3.2 基于VC的微定位台参数化分析
  • 6.4 微定位台参数化有限元分析实例
  • 6.5 本章小结
  • 第七章 微定位台实验控制系统
  • 7.1 引言
  • 7.2 压电陶瓷特性测试
  • 7.2.1 压电陶瓷概述
  • 7.2.2 压电陶瓷测试系统搭建
  • 7.2.3 蠕变特性测试
  • 7.2.4 迟滞特性测试
  • 7.3 微定位台测试实验系统
  • 7.3.1 微定位台实验系统搭建
  • 7.3.2 微定位台测试系统界面
  • 7.3.3 微定位台运动实验测试结果
  • 7.4 微定位台控制系统
  • 7.4.1 微定位台闭环反馈控制方式
  • 7.4.2 微定位台控制系统
  • 7.5 本章小结
  • 第八章 总结与展望
  • 8.1 总结
  • 8.2 展望
  • 致谢
  • 参考文献
  • 攻读硕士期间发表的学术论文和参加的科研项目
  • 相关论文文献

    • [1].精确定位[J]. 科学启蒙 2012(Z1)
    • [2].最重要的是要学会定位[J]. 人生与伴侣(下半月版) 2012(08)
    • [3].合理定位心舒畅[J]. 百姓生活 2008(08)
    • [4].高职学生的定位教育探析[J]. 成功(教育) 2012(24)
    • [5].创建成功学校需要有一个科学的定位[J]. 广西教育 2008(29)
    • [6].如此定位[J]. 先锋队 2013(24)
    • [7].雾定位及其应用研究[J]. 全球定位系统 2019(05)
    • [8].新形势下职校办公室工作定位与职能转变[J]. 办公室业务 2017(16)
    • [9].再看“定位”:给它时间[J]. 销售与市场(渠道版) 2013(01)
    • [10].专业定位对就业能力及教育投入的影响研究[J]. 读与写(教育教学刊) 2019(12)
    • [11].新闻的准确定位与切入[J]. 新闻窗 2013(01)
    • [12].T恤衫定位图案的艺术特征[J]. 丝绸 2019(12)
    • [13].定位丛书新译本上市发布会在京成功举办[J]. 财经界 2017(28)
    • [14].定位不对,行动就不会正确[J]. 初中生 2018(Z4)
    • [15].每个角色都有自己的定位[J]. 课外阅读 2015(11)
    • [16].每个角色都有自己的定位[J]. 大家健康 2015(05)
    • [17].新时期高校思想政治教育的科学定位[J]. 广西青年干部学院学报 2010(02)
    • [18].关于目前高职院校定位及教学与就业的关系的分析[J]. 吉林省教育学院学报 2010(06)
    • [19].高职院校办学定位新解[J]. 高等职业教育(天津职业大学学报) 2010(03)
    • [20].浅谈确定定位的几项注意[J]. 企业技术开发 2010(19)
    • [21].对新形势下编辑定位的分析[J]. 新闻传播 2018(04)
    • [22].“定位转型”:为各级发改委指明了方向[J]. 中国经贸导刊 2015(30)
    • [23].定位教师在学生课堂学习中的角色[J]. 新课程学习(上) 2013(06)
    • [24].心平气和与定位高低[J]. 小康 2012(01)
    • [25].中小企业 定位是一种方向但不是全部[J]. 现代营销(学苑版) 2010(05)
    • [26].对消费者再定位[J]. 中国药店 2010(10)
    • [27].新品定位的策略与方法[J]. 现代营销(经营版) 2009(10)
    • [28].对乌鲁木齐城市定位的探讨[J]. 湖北经济学院学报(人文社会科学版) 2008(02)
    • [29].不能解决“冲突”的定位不是好营销[J]. 中国广告 2018(05)
    • [30].RFID在散货堆场装卸机械行走定位中的应用[J]. 起重运输机械 2017(01)

    标签:;  ;  ;  ;  ;  

    大行程结构一体化二维微定位台参数化设计及实验
    下载Doc文档

    猜你喜欢