靜電梳齒驅(qū)動(dòng)微夾鉗的設(shè)計(jì)與制造.pdf

1、本文主要是介紹一種通過有限元仿真分析進(jìn)行微夾鉗設(shè)計(jì)的方法。首先以設(shè)計(jì)目標(biāo)量化方法進(jìn)行微夾鉗的總體設(shè)計(jì)。然后通過微夾鉗的梳齒驅(qū)動(dòng)單元有限元仿真設(shè)計(jì)，微夾鉗機(jī)械結(jié)構(gòu)有限元仿真設(shè)計(jì)，詳細(xì)設(shè)計(jì)微夾鉗的梳齒驅(qū)動(dòng)單元，微夾鉗的機(jī)械結(jié)構(gòu)。并依托北京大學(xué)微電子所的MEMS體硅工藝線，設(shè)加工制造出微夾鉗微夾鉗器件。通過初步的測(cè)試，進(jìn)一步驗(yàn)證了微夾鉗的設(shè)計(jì)。
　　 本文提出了基于目標(biāo)量化方法的微夾鉗總體設(shè)計(jì)，首先按照需求和材料性能限制提出總體的設(shè)計(jì)

2、目標(biāo)。然后按照目標(biāo)量化的方法將總體目標(biāo)細(xì)化分解。
　　 使用了ANSYS通用有限元仿真軟件對(duì)微夾鉗的機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行仿真設(shè)計(jì)，通過微夾鉗的結(jié)構(gòu)中雙端固支梁和位移放大杠桿結(jié)構(gòu)的分析，以及有限元的靜力分析，分析微夾鉗開口度是否滿足要求，微夾鉗的應(yīng)力強(qiáng)度是否超過許用應(yīng)力值。同時(shí)進(jìn)行模態(tài)分析，為微夾鉗的驅(qū)動(dòng)頻率和模式提供參考。最后還通過瞬態(tài)分析，驗(yàn)證了瞬態(tài)分析和靜力分析的一致性。
　　 使用了ANSYS通用有限元仿真軟件對(duì)梳齒驅(qū)動(dòng)單

3、元進(jìn)行仿真設(shè)計(jì)。首先通過建立橫向梳齒驅(qū)動(dòng)靜電場(chǎng)有限元模型，分析了驅(qū)動(dòng)電壓、縫隙大小、梳齒的長(zhǎng)度、以及梳齒厚度等關(guān)鍵參數(shù)靜電力輸出的影響。同時(shí)利用ANSYS中電容提取模塊CMATRIX，從靜電力產(chǎn)生的根本原理，進(jìn)行進(jìn)一步驗(yàn)證了理論公式的正確性。
　　 本文還針對(duì)傳統(tǒng)ANSYS靜電場(chǎng)有限元模型中存在誤差大于16％以上的現(xiàn)象進(jìn)行剖析，倒角補(bǔ)償模型方法，通過調(diào)整倒角的半徑可以使誤差降低到6％左右，再同時(shí)使用端部電場(chǎng)區(qū)域網(wǎng)格進(jìn)行局部再細(xì)化