新型高精度二维调平台结构研究

论文摘要

本文简要介绍了光束调节的原理,为了补偿激光发射系统出射光束的漂移,提高激光发射系统的准直精度,需要设计支撑反射镜的二维角度微调平台对光束方向进行二维角度微调。文中概述了现有精密角度微调机构的种类及各自优缺点,最后采用圆弧面和平面组成的楔形摩擦副,及固定轴式直线电机驱动的方案,设计了一个二维角度微调反射镜机构实现角度调节。新型二维微调平台采用同基体双层结构、小曲率大圆弧面和小倾角平面配合,以及大刚度弹簧和紧固螺钉锁紧,实现机构的小型化设计、高精度微调以及高稳定性工作;文中对微调机构的主要零部件进行了设计计算,根据静力学受力分析,估算所需驱动力,设计关键零部件的结构尺寸和材料属性,并选择适当型号的固定轴直线电机。采用UG NX5.0软件对微调机构进行三维建模后,简要介绍了UG和Adams联合仿真理论,并应用Adams2005软件对所建模型进行动态仿真分析,测试机构运动的可靠性和稳定性,影响机构性能的参数以及直线进给和角度旋转的关系等。微调机构加工装配好之后,对其进行了实验检测,研究直线位移和角位移的关系,以及机构运动的稳定性,并对测试数据进行分析处理,研究系统的误差源,分析系统的调节分辨率和精度。研究结果表明新型二维微调机构安装方便、调节灵活简便,工作可靠,稳定性高,设计巧妙,体积小、精度高,制造成本低廉,在有无重力的条件下均能使用,对同类微调机构的设计具较高的参考价值。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 光束调节原理
• 1.3 微调机构的种类及特点
• 1.4 课题研究的主要内容和意义
• 1.4.1 课题研究的主要内容
• 1.4.2 研究意义
• 第2章 二维角度微调方案总体设计
• 2.1 二维微调机构的设计要求
• 2.2 微调方案的选择
• 2.2.1 楔形摩擦副的设计
• 2.2.2 驱动连接方案的确定
• 2.3 二维微调平台的总体结构介绍
• 2.4 双模式调节方案介绍
• 2.4.1 微动平台驱动电机
• 2.4.2 设计计算
• 2.4.3 手动拧紧力
• 2.5 微调机构关键部件的设计
• 2.5.1 楔块的设计
• 2.5.2 滑块的设计
• 2.5.3 拉簧的设计与计算
• 2.5.4 柔性连接钢片的设计
• 2.6 其他部件
• 2.6.1 限位块
• 2.6.2 底座
• 2.6.3 支架
• 2.7 小结
• 第3章 二维微调机构的三维建模及分析
• 3.1 基于UG NX5.0 的二维微调机构三维建模
• 3.1.1 前言
• 3.1.2 新型二维微动平台的结构模型
• 3.1.3 其他零件的三维模型
• 3.2 ADAMS 联合仿真理论介绍
• 3.2.1 ADAMS 虚拟样机技术介绍
• 3.2.2 UG 和ADAMS 之间的数据传输
• 3.3 基于UG 和Adams 的二维微调机构动态仿真分析
• 3.3.1 模型的导入
• 3.3.2 物理参数的计算
• 3.3.3 二维微调平台动态特性分析
• 3.3.4 滑块受力的有限元分析
• 3.4 小结
• 第4章 二维微调机构实验研究与数据处理
• 4.1 自准直测角原理
• 4.2 微调平台角度调节试验
• 4.3 实验结果的数据处理
• 4.3.1 粗大误差的判别
• 4.3.2 实验数据拟合
• 4.4 小结
• 第5章 总结与展望
• 参考文献
• 在学期间学术成果情况
• 指导教师及作者简介
• 致谢