壓電驅(qū)動(dòng)微進(jìn)給系統(tǒng)的研究.pdf

1、隨著人們對(duì)物質(zhì)結(jié)構(gòu)的了解向更深層次發(fā)展的需要，納米科學(xué)及納米級(jí)技術(shù)在高科技領(lǐng)域中發(fā)揮著越來越重要的作用。電子束光到、X射線光刻、原子力顯微及掃描隧道顯微技術(shù)等納米加工方法已在機(jī)械、電子、光學(xué)、物理、化學(xué)等領(lǐng)域中的微機(jī)構(gòu)制造中得到了廣泛的應(yīng)用。其中最關(guān)鍵的技術(shù)就是高精度的進(jìn)給和定位技術(shù)，為此，世界各國的科研機(jī)構(gòu)都投入了大量的人力物力，在這一領(lǐng)域競相開展了各項(xiàng)研究，由于壓電元件具有的優(yōu)良性能，上世紀(jì)60年代以來，它就被越來越多地應(yīng)用于各種精

2、密技術(shù)。 本研究結(jié)合“航天微型彈性元件測(cè)試裝置的研制”項(xiàng)目，為了實(shí)現(xiàn)微型彈性元件平衡對(duì)稱扭矩加載，以及測(cè)量過程中微型彈性元件卸載動(dòng)態(tài)過程和小滯后角度的測(cè)量需要，必須研制一種進(jìn)給精度高，頻率響應(yīng)快的微驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，本文圍繞“壓電驅(qū)動(dòng)微進(jìn)給系統(tǒng)的研究”展開闡述，采用壓電元件結(jié)合二級(jí)柔性鉸鏈放大機(jī)構(gòu)作為驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，采用PLC編寫合適的驅(qū)動(dòng)、控制程序，并成功地把這一系統(tǒng)應(yīng)用于微型彈性元件的測(cè)試裝置。 根據(jù)國內(nèi)外高精度微型驅(qū)動(dòng)裝置的

3、發(fā)展和應(yīng)用情況以及微型彈性元件測(cè)試裝置的的需要，設(shè)計(jì)了針對(duì)項(xiàng)目設(shè)計(jì)了適用于微型彈性元件測(cè)試裝置的精密驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，根據(jù)壓電元件驅(qū)動(dòng)精度高、頻率響應(yīng)快等特點(diǎn)，采用大范圍壓電元件為驅(qū)動(dòng)源，設(shè)計(jì)了二級(jí)柔性鉸鏈位移放大機(jī)構(gòu)，通過理論計(jì)算以及有限元方法校核柔性鉸鏈機(jī)構(gòu)的應(yīng)力、應(yīng)變，優(yōu)化柔性鉸鏈的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。采用PLC作為系統(tǒng)控制器，設(shè)計(jì)了分步遞增進(jìn)給驅(qū)動(dòng)程序，并通過與計(jì)算機(jī)的通信進(jìn)行閉環(huán)控制，實(shí)現(xiàn)了微型彈性元件的額定扭矩加載。根據(jù)壓電元件的快速響應(yīng)特性