论文题目: 压电式粘滑精密运动机构驱动理论与实验研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 机械电子工程
作者: 华顺明
导师: 程光明,杨志刚
关键词: 压电双晶片,精密驱动,粘滑作用,精密运动机构,多自由度平台
文献来源: 吉林大学
发表年度: 2005
论文摘要: 本文分析了压电型精密运动机构的研究现状,结合国家863 计划项目“压电型多自由度精密驱动器开发研究”,提出了以压电双晶片作为精密运动机构驱动元件的设想,并开展了相应的研究工作。推导了双晶片的运动微分方程和挠度微分方程,给出了边界条件,并进行了有限元解析;测试了不同结构参数双晶片的出力/位移特性和非线性特性,确认了金属层两端固支方式下的双晶片可以满足精密驱动的要求。设计制作了利用粘滑原理致动的压电式平面精密运动机构样机及其电控单元;建立了粘滑型运动机构的动力学模型,并进行了仿真分析;仿真和实验结果均表明,利用压电双晶片可以驱动小型机构实现平面内的多自由度精密运动。论文针对压电双晶片驱动的精密运动机构进行了系统的研究工作,为构建将机械单元和电控单元集成于一体的、具有自主运动能力的压电晶片式小型平面运动机构奠定了良好的研究基础。
论文目录:
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 压电式精密驱动机构研究进展
1.2.1 直动式精密驱动机构
1.2.2 步进式精密驱动机构
1.2.3 惯性式精密驱动机构
1.2.4 各类精密驱动机构的特点
1.3 粘滑型压电平面精密运动机构
1.4 本文研究内容
第二章 压电陶瓷材料和压电方程及其参数
2.1 压电陶瓷材料
2.1.1 电子功能陶瓷
2.1.2 压电陶瓷材料
2.2 压电方程及其参数
2.2.1 压电效应
2.2.2 压电方程中的独立变量
2.2.3 压电方程中的机械参数和电参数
2.2.4 压电方程中的独立常数
2.3 压电材料的其他性能参数
2.4 本章小结
第三章 两端固支压电元件的弯曲特性
3.1 压电弯曲元件
3.2 矩形层合板的弯曲特性解析
3.3 压电双晶片的弯曲特性解析
3.4 两端固支双晶片弯曲特性的有限元解析
3.5 本章小结
第四章 压电双晶片性能实验分析
4.1 实验装置和测试方法
4.1.1 被测对象和加载方式
4.1.2 测试系统组成和测试方法
4.2 实验结果与讨论
4.2.1 电压-位移特性
4.2.2 位移-载荷特性
4.2.3 迟滞特性
4.2.4 蠕变特性
4.3 本章小结
第五章 粘滑型平面精密运动机构研究
5.1 粘滑型精密运动机构的结构设计和工作原理
5.1.1 两自由度粘滑机构的结构设计
5.1.2 粘滑机构的工作原理
5.2 粘滑型精密运动机构的动态特性分析
5.2.1 动力学模型的建立
5.2.2 仿真分析
5.3 粘滑型两自由度精密运动机构的性能测试
5.3.1 摩擦力因素
5.3.2 步距-电压特性
5.3.3 步距-频率特性
5.3.4 两向运动情况
5.3.5 负载能力
5.3.6 振子步距和机构步距的关系
5.3.7 机构性能小结
5.4 粘滑型三自由度平面精密运动机构
5.4.1 平面精密运动机构的结构设计和运动学分析
5.4.2 平面精密运动机构的运动控制方法
5.4.3 平面精密运动机构的控制性能测试
5.5 本章小结
第六章 粘滑型平面精密运动机构电控系统
6.1 控制系统方案
6.2 硬件系统
6.2.1 硬件系统组成
6.2.2 硬件电路设计
6.3 系统软件设计
6.4 小结
第七章 结论
参考文献
攻读博士学位期间发表的论文
攻读博士学位期间参加科研的情况
致谢
摘要
ABSTRACT
发布时间: 2006-01-17
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