基于壓電陶瓷驅動的白光干涉儀用柔性鉸鏈的設計與分析.pdf

1、柔性鉸鏈具有體積小、無機械摩擦、無間隙、運動靈敏度高、導向精度高等諸多特點,被廣泛地應用于精密機械、精密測量、精密天平、微納米技術等領域,并獲得了前所未有的高精度和穩(wěn)定性。垂直掃描白光干涉儀是基于光的干涉原理而研制,由于具有高精度、高速度、高穩(wěn)定性、非接觸測量等優(yōu)點,被廣泛地用于納米測量、表面粗糙度測量、超精密表面輪廓測量、光學系統(tǒng)評價等光學檢驗的領域中,其系統(tǒng)中的微位移定位機構的柔性鉸鏈的性能對干涉儀的測量精度具有重要的影響。

2、　　本文基于研制的用于金剛石砂輪表面形貌測量的壓電陶瓷驅動的垂直掃描白光干涉三維形貌測量儀,設計了該儀器系統(tǒng)中微位移工作臺的柔性鉸鏈機構,并以其為研究對象進行了建模、靜力學性能與動力學特性分析、實驗研究等方面的研究工作。主要內容包括:
　　首先,根據力學和微積分方程推導了三種常用柔性鉸鏈轉動剛度的一般計算公式,并給出了這三種常用柔性鉸鏈轉動剛度。通過公式定量地分析了鉸鏈參數對轉動剛度的影響,并進行靜力學分析。
　　其次,深入

3、研究了柔性鉸鏈的動力學特性。建立了柔性鉸鏈的動力學模型,研究了機構參數對動力學性能的影響;分析了柔性鉸鏈的固有頻率和敏感度;分析了柔性鉸鏈的應力及應變,給出了柔性鉸鏈最大動應力及其發(fā)生的位置。
　　再次,通過對柔性鉸鏈的變形進行了仿真與分析,研究了柔性鉸鏈剛度及動力學特性之間的內在關系。
　　最后,根據垂直掃描白光干涉儀的結構參數和性能參數,設計了柔性鉸鏈機構。用Pro/Engineer對柔性鉸鏈機構進行了建模,給出了有限元