基于压电陶瓷的微进给平台的实验研究

超精密加工技术是机械制造业中最重要的部分,基于压电陶瓷的微位移机构是近年来发展起来的一种新型微位移机构,设计了基于压电陶瓷为驱动的,以弹性铰链为支撑的微进给平台.并进行了大量的试验,从中得出适于应用的线性电压一位移曲线.采用不同的升降压步长对平台进行驱动,改善了电压一位移的迟滞度.     

新型精密磨削辅助微进给平台的研制及特性研究

设计了一种用于平面磨削主动控制的新型数控微进给工件平台.该平台由3个压电陶瓷(PZT)驱动器驱动,3个半圆形的弹性铰链构成的弹性环节实现对压电陶瓷驱动器的预紧.通过实验的方法研究了微进给平台的位移输出、静动态刚度等特性.     

坐标磨床在精密模具加工中的应用

模具的质量和寿命是相互关联的,影响模具寿命的主要因素有模具的材质和坯料处理、相关的热处理、模具的加工精度(轮廓精度和位置精度等)、模具的表面质量(包括表面粗糙度、硬度和表面层金相组织结构)等,其中最关键的影响因素是模具的精度,特别是模具的装配精度。要得到高精度的模具,其重要前提是零件精度高,本文重点讨论的     

精密进给控制系统及其在磨床上的应用研究

介绍了一种新型应用于精密磨削的精密进给控制系统。该系统采用基于信号处理及特殊算法的闭环控制系统。目前,已经完成系统的调试工作,系统能够达到预期目标。实验结果证明,精密进给系统定位精度可控制在0·05μm以内,响应时间为70ms,应用于磨床加工,归零误差实验结果较为理想,且该控制系统具有成本低、体积小、可靠性好、抗干扰能力强、应用灵活等特点。还详细描述了精密进给控制系统在磨床上的工作原理和应用方案。     

基于压电陶瓷的超精密进给系统的设计与分析

超精密进给系统是保证零件尺寸加工精度的重要因素.文中以压电陶瓷作为驱动器构建了微位移机构,讨论了系统的总体结构,研究和分析了系统模型和控制方法,通过实验计算得到前馈控制模型数据,并在此基础上对超精密进给闭环控制系统进行方案设计.最后进行了超精密进给系统在磨床上的应用及其性能测试,并对实验结果进行了分析.     

面向超精密磨削的压电陶瓷驱动微进给控制系统

介绍了一种最新开发的面向精密磨床的压电陶瓷驱动微进给控制系统,该系统是一个驱动、检测和补偿为一体的闭环系统。文章详细描述了控制系统工作原理和基本实现方法。     

实现精密磨削的必要措施

本文从磨床精度、磨削砂轮及其修整，磨削用量等主要方面总结了达到精密磨削效果的必要措施。     

超精密隔振平台主动振动控制系统设计

建立了超精密隔振平台的结构及动力学模型，设计了一种新型的双向电磁作动器，并采用PID控制算法建立了主动振动控制系统模型，经Matlab软件仿真分析表明，该系统具有良好的隔振效果。     

二维解耦柔性精密定位平台设计

设计了一款基于压电陶瓷和柔性铰链的二维解耦精密定位平台,平台采用对称布置的双平行四杆复合机构实现解耦。基于Awtar模型,对平台载荷-位移关系进行分析,推导出平台在X、Y方向上的位移及耦合位移表达式。ANSYS有限元仿真表明,最大耦合发生在平台最大为一处。在平台位移最大时,理论计算的耦合误差达到最大,为0.39%。这与有限元仿真分析得到的0.33%的结果接近。最后,利用显微视觉测量方法对平台X和Y方向的耦合误差进行了实验测试,实验结果表明,耦合误差随着平台运动位移的增大而增大,最大值为1.8%,与理论仿真趋势吻合。     

微进给系统在磨床加工中的应用与研究

根据磨床精密加工的需要,为补偿精密磨床砂轮的振动对加工精度的影响,在原有数控磨床的基础上设计了微进给工作台和基于信号处理及特殊算法的闭环控制系统.该闭环系统应用于对压电陶瓷致动器的控制,并且在此基础上进行了磨削加工实验.实验数据结果表明,零件加工精度在1 μm左右,满足零件精密加工的要求.     

3-PRR平面三自由度纳米定位平台的设计

本文设计了一种由压电陶瓷驱动的应变片进行检测的平面三自由度纳米定位平台,该平台采用的是平板铰链、直圆铰链及单边V型铰链导向的3-PRR结构。通过建立平台的伪刚体模型及对其进行位姿分析,获得了平台的正、逆解。同时,运用有限元分析方法对平台进行了仿真分析。搭建了3-PRR平面三自由度纳米定位平台测试实验系统对所设计平台进行试验。实验结果显示:3-PRR平台沿x轴、y轴的行程及最大转角分别为-11.32~11.41μm、-12.47~12.76μm、3.63′,对应的分辨率分别为71nm、83nm、1.35″。理论分析结果、有限元仿真结果与实验结果的最大误差分别为5.87%、6.19%,验证了理论分析和有限元仿真的正确性。x轴及y轴的位移输出与应变片的输出电压近似呈正比关系,证实了利用应变片来检测3-PRR平台运动的可行性。     

微机器人中用细钢丝替代球铰链的定位误差

设计的双指微动操作手的本体是基于并联机构的微机器人，其工作盘上装有针状手指。微机器人的传动支接采用柔性铰链微位移放大机构，并用细钢丝代替球铰链。讨论了柔性铰链的定位误差，建立了用细钢丝代替球铰链的设差模型，借助于柔性铰链相对于理想运动轨迹的偏离曲线，对由此引起的定位误差进行了分析计算。     

基于柔性铰链的二维微动平台特性研究

文中对所设计的基于柔性铰链的微动平台进行了静态刚度、弱截面处最大应力和固有频率的分析.用有限元法进行了平台的建模,仿真得出平台的静态刚度值和最大应力值与计算结果分另q相差2.5%和3.1%.在实验中测试了平台的静态刚度和固有频率,也得到了理想的结果.由此可见,通过公式分析微动平台的特性具有可行性,为微动平台的特性研究提供了一种参考.     

面向点胶技术位移放大机构的设计与分析

设计了一种适用于点胶技术的位移放大机构,并采用了一种全新的位移放大比计算公式作为结构设计的理论依据。通过实验测试发现放大比的仿真结果与实际值误差在10%以内,最后通过点胶平台测试了该放大机构点胶的可行性以及点胶的一致性。     

基于有限元方法的一种新型人工肌肉驱动器设计

为了满足机器人驱动器速度输出范围宽、负载能力大、输出精度高等要求,提出了一种新型的人工肌肉驱动器.介绍了该机构的运行原理和实现方式,并对其主要部件进行了有限元分析和参数优化.其独特的柔性铰链结构及箝位中心调节装置使得该机构能够实现高速、大行程、大输出力且工作的稳定,具有较高的实用价值.该人工肌肉具有良好的驱动性能,为下一步物理样机的研制提供了很好的基础.     

压电精密驱动柔性微夹钳设计

为了实现对微纳尺度下物件的精密夹持,建立了柔性微夹钳系统。并对该系统柔性夹钳设计、运动学、动力学和控制方法等进行研究。首先,利用柔性铰链设计方法设计了柔性微夹钳,利用伪刚体法建立了机械的伪刚体模型。接着,以伪刚体模型法建立了系统的运动学模型,即机械放大比和输入刚度等数学模型。然后,利用拉格朗日方法建立了系统的动力学方程,得出系统的自然振动频率。最后,通过ANSYS有限元方法对系统建立的模型进行了仿真分析和验证,此外,利用PID控制算法对微夹钳系统进行实验控制。实验结果表明:跟踪控制结果误差为2.4%;放大比为9.12倍。基本满足微纳尺度下的微夹持工作,其工作精度可达微米级别甚至纳米级别,符合设计要求。     

一种用于激光加工系统的智能化精密平台的研制

根据在实际工业生产中对激光加工的要求和激光加工自身的特点，把激光加工技术与计算机技术、精密机械传动等溶为一体形成激光加工系统的智能化精密平台，从而提高了该系统的自动化程度和加工质量。在平台的研制中主要解决以下几个关键问题：步进电机和激光电源的智能化控制；机械传动系统精度的保证；加工过程中适时监控与定位、运动精度的检测技术。     

三维精密移动工作台的设计研究

讨论了三维精密移动工作台的设计基本原理、总体设计和结构设计方法 ,并对其进行了精度分析     

宏微直线压电电机微驱动机构设计与分析

为了解决宏微驱动直线压电电机微驱动位移较小、对宏动定位误差的补偿能力不足的问题,提出一种宏微驱动钹型直线压电电机。采用钹型复合压电叠堆为驱动单元替换压电陶瓷片组成的压电叠堆,实现轴向位移的一次放大,通过弹性拨齿的柔性铰链结构将钹型压电叠堆输出的微位移二次放大。该电机可在特定的驱动频率、工作电压和相位差下实现振子振动模态下的超声驱动,也可以通过微位移放大机构实现静态变形的微驱动(蠕动)。建立了该直线压电电机的三维有限元模型,利用有限元软件分别对弹性拨齿、钹型压电叠堆和复合振子进行静力学分析和静态优化设计。有限元仿真表明:基于柔性铰链结构的弹性拨齿经过优化后,最小刚度小于钹型压电叠堆的最小刚度;在相同条件下,优化后钹型压电叠堆沿轴向方向的静态变形量比由压电陶瓷片组成的压电叠堆的静态变形量提高了8.45倍;采用基于柔性铰链结构的弹性拨齿和钹型压电叠堆组成的复合振子的拨齿质点沿水平方向的静态位移量比优化前提高了12.1%,大幅提高了微驱动对宏动定位误差的补偿能力,为压电电机微驱动的结构设计及优化提供依据。     

精密隔振平台振动的模糊控制

采用混合隔振技术建立了以空气弹簧作为被动隔振元件、超磁致伸缩致动器作为主动隔振元件的精密隔振平台隔振系统，并采用模糊控制理论设计其主动控制器。应用MATLAB软件进行了仿真分析以验证系统的振动控制效果。仿真分析结果表明，该振动控制系统在较宽的频率范围内具有良好的减振效果，该系统可应用于超精密测量．制造设备的隔振领域。