二維并聯(lián)壓電沖擊驅動平臺運動特性研究
發(fā)布時間：2020-12-06 17:39
微/納米精密位移平臺廣泛應用于生物醫(yī)療、材料化學、物理電子等領域微小物體的操作、搬運、測量等任務,這些應用要求多自由度的協(xié)同運動,且具有納米級的位移分辨率和毫米級的運動行程。壓電沖擊驅動是實現微納操控技術的典型驅動方式,具有結構簡單、控制靈活、分辨率高、易于集成等優(yōu)點,在跨尺度精密定位領域表現出良好的競爭優(yōu)勢和發(fā)展前景。多自由度壓電驅動機構可以通過將多個驅動機構串聯(lián)或并聯(lián)疊加,實現末端執(zhí)行器的復雜的運動。相較于串聯(lián)形式,并聯(lián)形式具有更為緊湊的結構設計,更適合于STM、AFM等顯微系統(tǒng)等狹小空間的定位操作需求。本文提出了一種二維并聯(lián)壓電沖擊驅動平臺,通過結構設計和仿真、動力學建模和仿真以及樣機制作和實驗測試,分析二維并聯(lián)直線驅動與運動特性。主要工作和創(chuàng)新點包括:(1)設計二維并聯(lián)壓電沖擊驅動平臺的機械結構和驅動電路,建立有限元結構仿真模型并進行靜態(tài)和模態(tài)仿真分析,從而優(yōu)化定子結構參數。(2)構建二維并聯(lián)壓電沖擊驅動平臺的動力學模型和矢量化摩擦模型,建立MATLAB/Simulink數值分析模型并確定動力學模型參量,仿真分析一維、二維沖擊驅動的運動特性。(3)制作二維并聯(lián)壓電沖擊驅動平臺的...
【文章來源】：合肥工業(yè)大學安徽省 211工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數】：79 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
無位移放大機構的直動式壓電驅動機構：（a）示意圖、（b）典型結構
第一章 緒論uen Kuan Yong 等人利用杠桿放大原理，研制了一種壓電驅動納可以實現亞納米級的樣品移動。加拿大 Q. Yao 等人利用多邊形放款新穎的并聯(lián)壓電驅動平臺，如圖 1.2（b）所示，該放大機構由四桿機構和杠桿機構組成，第一級放大由杠桿機構進行，第二級邊形四桿機構實現，其在 XY 方向可實現 87μm × 87μm 的運動到 20nm[11]。
圖 1.3 尺蠖式壓電驅動機構原理示意圖ig 1.3 Principle diagram of inchworm type piezoelectric drive me的李建平等[14]研究了一種基于尺蠖式的壓電旋轉驅動多層定子和柔性鉸鏈結構，這種馬達可以實現高精度電壓為 20V、驅動頻率為 1Hz 時，轉子最小步進角為動下扭矩達到 93.1Nmm，在驅動頻率 30Hz 時轉子s。
【參考文獻】：
期刊論文
[1]并聯(lián)自解耦二自由度微位移平臺的研制與測量[J]. 齊克奇,向陽,丁亞林,方超,周振平. 光學精密工程. 2017(07)
[2]杠桿式尺蠖壓電直線驅動器[J]. 馬立,肖金濤,周莎莎,孫立寧. 光學精密工程. 2015(01)
[3]基于黏滑運動原理的單自由度納米定位臺設計與動力學分析[J]. 張世忠,榮偉彬,臺國安,于淼,孫立寧. 機械工程學報. 2012(19)
[4]基于粘滑驅動跨尺度精密定位技術的研究現狀[J]. 鐘博文,王振華,陳立國,孫立寧. 壓電與聲光. 2011(03)
[5]IDM高性能驅動電源的研究[J]. 陶濤,方光榮,姜楠,劉俊標. 壓電與聲光. 2009(02)
[6]摩擦系數變化式壓電疊堆慣性直線驅動器[J]. 曾平,孫桂林,程光明,張宏壯,溫建明,王寶鵬. 納米技術與精密工程. 2008(03)
[7]壓電雙晶片型慣性沖擊式直線精密驅動器研究[J]. 張宏壯,程光明,華順明,曾平,楊志剛. 壓電與聲光. 2006(05)
[8]柔性鉸鏈及其在精密并聯(lián)機器人中的應用[J]. 杜志江,董為,孫立寧. 哈爾濱工業(yè)大學學報. 2006(09)
[9]對發(fā)展我國超聲電機技術的若干建議[J]. 趙淳生. 微電機(伺服技術). 2006(02)
[10]超聲馬達發(fā)展與應用[J]. 石新軍. 現代物理知識. 2005(04)
博士論文
[1]步進式壓電驅動基礎理論與試驗研究[D]. 李建平.吉林大學 2016
[2]新型壓電尺蠖精密驅動器柔性機構分析與實驗研究[D]. 張兆成.哈爾濱工業(yè)大學 2010
碩士論文
[1]沖擊式壓電馬達建模仿真與激勵電路研究[D]. 趙亞慧.合肥工業(yè)大學 2017
[2]基于粘滑驅動原理的跨尺度納米級定位平臺研究[D]. 潘鵬.蘇州大學 2016
[3]慣性壓電驅動機構及磁作用影響研究[D]. 吳祥君.吉林大學 2009
[4]疊堆驅動二維慣性壓電驅動機構研究[D]. 王寰斌.吉林大學 2009
[5]新型慣性壓電疊堆驅動機構及位移精度控制系統(tǒng)[D]. 孫桂林.吉林大學 2006
[6]新型慣性壓電疊堆驅動機構的研究[D]. 溫建明.吉林大學 2006
[7]行波型壓電超聲馬達的機理仿真與設計制作[D]. 吳業(yè)坤.武漢理工大學 2006
本文編號：2901773
【文章來源】：合肥工業(yè)大學安徽省 211工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數】：79 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
無位移放大機構的直動式壓電驅動機構：（a）示意圖、（b）典型結構
第一章 緒論uen Kuan Yong 等人利用杠桿放大原理，研制了一種壓電驅動納可以實現亞納米級的樣品移動。加拿大 Q. Yao 等人利用多邊形放款新穎的并聯(lián)壓電驅動平臺，如圖 1.2（b）所示，該放大機構由四桿機構和杠桿機構組成，第一級放大由杠桿機構進行，第二級邊形四桿機構實現，其在 XY 方向可實現 87μm × 87μm 的運動到 20nm[11]。
圖 1.3 尺蠖式壓電驅動機構原理示意圖ig 1.3 Principle diagram of inchworm type piezoelectric drive me的李建平等[14]研究了一種基于尺蠖式的壓電旋轉驅動多層定子和柔性鉸鏈結構，這種馬達可以實現高精度電壓為 20V、驅動頻率為 1Hz 時，轉子最小步進角為動下扭矩達到 93.1Nmm，在驅動頻率 30Hz 時轉子s。
【參考文獻】：
期刊論文
[1]并聯(lián)自解耦二自由度微位移平臺的研制與測量[J]. 齊克奇,向陽,丁亞林,方超,周振平. 光學精密工程. 2017(07)
[2]杠桿式尺蠖壓電直線驅動器[J]. 馬立,肖金濤,周莎莎,孫立寧. 光學精密工程. 2015(01)
[3]基于黏滑運動原理的單自由度納米定位臺設計與動力學分析[J]. 張世忠,榮偉彬,臺國安,于淼,孫立寧. 機械工程學報. 2012(19)
[4]基于粘滑驅動跨尺度精密定位技術的研究現狀[J]. 鐘博文,王振華,陳立國,孫立寧. 壓電與聲光. 2011(03)
[5]IDM高性能驅動電源的研究[J]. 陶濤,方光榮,姜楠,劉俊標. 壓電與聲光. 2009(02)
[6]摩擦系數變化式壓電疊堆慣性直線驅動器[J]. 曾平,孫桂林,程光明,張宏壯,溫建明,王寶鵬. 納米技術與精密工程. 2008(03)
[7]壓電雙晶片型慣性沖擊式直線精密驅動器研究[J]. 張宏壯,程光明,華順明,曾平,楊志剛. 壓電與聲光. 2006(05)
[8]柔性鉸鏈及其在精密并聯(lián)機器人中的應用[J]. 杜志江,董為,孫立寧. 哈爾濱工業(yè)大學學報. 2006(09)
[9]對發(fā)展我國超聲電機技術的若干建議[J]. 趙淳生. 微電機(伺服技術). 2006(02)
[10]超聲馬達發(fā)展與應用[J]. 石新軍. 現代物理知識. 2005(04)
博士論文
[1]步進式壓電驅動基礎理論與試驗研究[D]. 李建平.吉林大學 2016
[2]新型壓電尺蠖精密驅動器柔性機構分析與實驗研究[D]. 張兆成.哈爾濱工業(yè)大學 2010
碩士論文
[1]沖擊式壓電馬達建模仿真與激勵電路研究[D]. 趙亞慧.合肥工業(yè)大學 2017
[2]基于粘滑驅動原理的跨尺度納米級定位平臺研究[D]. 潘鵬.蘇州大學 2016
[3]慣性壓電驅動機構及磁作用影響研究[D]. 吳祥君.吉林大學 2009
[4]疊堆驅動二維慣性壓電驅動機構研究[D]. 王寰斌.吉林大學 2009
[5]新型慣性壓電疊堆驅動機構及位移精度控制系統(tǒng)[D]. 孫桂林.吉林大學 2006
[6]新型慣性壓電疊堆驅動機構的研究[D]. 溫建明.吉林大學 2006
[7]行波型壓電超聲馬達的機理仿真與設計制作[D]. 吳業(yè)坤.武漢理工大學 2006
本文編號：2901773
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