三维并联压电微动平台的研究

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本论文研究的目的是设计一种基于并联结构的三维微动平台,该平台具有较好的静、动态特性且结构简单,该平台除了能实现 x,y方向的直线平动外,还能实现绕z轴方向的旋转运动。本论文主要研究的内容如下:  1)针对既定的目标,设计出满足要求的柔性薄板,确定一种全新的微动平台结构,并应用Proe软件绘制出微动平台的三维结构。基于直梁弯曲变形原理,进行柔性薄板力学模型分析;应用-欧拉方程运动原理设计出微动平台的台面相关尺寸,并计算出微动平台最大的固有频率。  2)利用有限元分析软件,对微动平台进行静、动态特性分析,有限元分析结果表明:设计的三维平台的x、y方向的直线位移输出分别最大可达到39μm和72μm,z方向的转动可以达到5?,满足设计要求;应用有限元分析软件对微动平台进行模态分析和谐响应分析,分析结果表明微动平台的最大固有频率达到3.10 kHz;使用Workbench软件对平台进行瞬态分析,结果表明微动平台的响应时间为6 ms,能达到设计的预期效果。  3)完成微动平台的实物加工,对微动平台的进行位移特性实验测试,通过施加电压值从0 V递增到150 V,再从150 V递减到0 V,测试位移传感器上检测出的位移,实验结果表明x方向上最大直线位移输出为8μm位移耦合为1.1μm,y方向的最大直线位移输出为11μm位移耦合为1.7μm,在y方向左右压电陶瓷执行器分别单独驱动时,z向可获得的转动角度分别为3.45〞,3.37〞,造成实验测试结果与有限元分析有些出入的主要原因是加工误差所致。
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