步進型旋轉(zhuǎn)壓電驅(qū)動器的研究.pdf

1、在MEMS和NMES領域中，為了實現(xiàn)微小零件地加工、裝配和成品檢查，迫切需要可以實現(xiàn)高精度微動操作的驅(qū)動器。為了實現(xiàn)這個目的，本文以壓電疊堆為動力元件，以步進型運動原理來設計新型的壓電旋轉(zhuǎn)驅(qū)動器。
　　 分析比較了目前精密驅(qū)動器的類型，選擇壓電驅(qū)動器來進行精密驅(qū)動系統(tǒng)的設計。通過對壓電驅(qū)動器的各種驅(qū)動方式的比較，根據(jù)設計的要求，選擇步進型工作原理進行設計。對國內(nèi)外的步進型壓電驅(qū)動器的研究進展進行了介紹和總結(jié)，提出設計步進型旋轉(zhuǎn)驅(qū)

2、動器。
　　 通過對壓電陶瓷性質(zhì)、特性及其應用的研究，對各種類型的壓電陶瓷驅(qū)動器進行了比較，提出使用壓電疊堆來作為驅(qū)動元件。對壓電疊堆的遲滯性、蠕變特性、位移性能和力學性能，動態(tài)特性等進行了分析。采用PI公司的P-885.10和P-885.50壓電疊堆作為驅(qū)動元件，并通過實驗對其位移特性及其遲滯特性進行了分析，根據(jù)實驗結(jié)果，兩種壓電疊堆可以達到6.5和15的標定位移。
　　 分析了柔性鉸鏈的各種常見形式，列出了它們轉(zhuǎn)動剛

3、度的計算公式，并對其中各參數(shù)的影響通過MATLAB編程進行比較，根據(jù)分析結(jié)果，決定在Scott-Russell機構(gòu)中采用直圓柔性鉸鏈，在驅(qū)動機構(gòu)動子和轉(zhuǎn)子部分的連接處采用直角形柔性鉸鏈。
　　 設計旋轉(zhuǎn)驅(qū)動器的驅(qū)動機構(gòu)和箝位機構(gòu)部分，通過ANSYS軟件分析它們的靜態(tài)輸出位移，應力分布，振動模態(tài)和相對應的固有頻率。對驅(qū)動機構(gòu)中的Scott-Russell機構(gòu)進行了剛度計算，并通過正交試驗進行優(yōu)化設計。分別對驅(qū)動機構(gòu)和箝位機構(gòu)進行了

4、試驗，測試它們的實際性能。實驗證明，驅(qū)動機構(gòu)在輸出端Y軸方向位移可以達到5.22，與軟件分析結(jié)果較為一致。箝位機構(gòu)部分可以產(chǎn)生110的位移，滿足箝位機構(gòu)的狀態(tài)變化需要。分析精密旋轉(zhuǎn)驅(qū)動器整體控制時序部分的設計，并進行優(yōu)化，編寫VC程序?qū)崿F(xiàn)三路時序信號的控制。
　　 步進型壓電旋轉(zhuǎn)驅(qū)動器采用PCI-6722模擬輸出卡作為信號的輸出源，以及PI公司的E-501.00型LVPZT電壓放大器來實現(xiàn)電壓的放大控制,通過對驅(qū)動器的實驗，表明