步進(jìn)型旋轉(zhuǎn)壓電驅(qū)動(dòng)器的研究.pdf

1、在MEMS和NMES領(lǐng)域中，為了實(shí)現(xiàn)微小零件地加工、裝配和成品檢查，迫切需要可以實(shí)現(xiàn)高精度微動(dòng)操作的驅(qū)動(dòng)器。為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)目的，本文以壓電疊堆為動(dòng)力元件，以步進(jìn)型運(yùn)動(dòng)原理來設(shè)計(jì)新型的壓電旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器。
　　 分析比較了目前精密驅(qū)動(dòng)器的類型，選擇壓電驅(qū)動(dòng)器來進(jìn)行精密驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。通過對(duì)壓電驅(qū)動(dòng)器的各種驅(qū)動(dòng)方式的比較，根據(jù)設(shè)計(jì)的要求，選擇步進(jìn)型工作原理進(jìn)行設(shè)計(jì)。對(duì)國(guó)內(nèi)外的步進(jìn)型壓電驅(qū)動(dòng)器的研究進(jìn)展進(jìn)行了介紹和總結(jié)，提出設(shè)計(jì)步進(jìn)型旋轉(zhuǎn)驅(qū)

2、動(dòng)器。
　　 通過對(duì)壓電陶瓷性質(zhì)、特性及其應(yīng)用的研究，對(duì)各種類型的壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行了比較，提出使用壓電疊堆來作為驅(qū)動(dòng)元件。對(duì)壓電疊堆的遲滯性、蠕變特性、位移性能和力學(xué)性能，動(dòng)態(tài)特性等進(jìn)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(dòng)元件，并通過實(shí)驗(yàn)對(duì)其位移特性及其遲滯特性進(jìn)行了分析，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，兩種壓電疊堆可以達(dá)到6.5和15的標(biāo)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(dòng)剛

3、度的計(jì)算公式，并對(duì)其中各參數(shù)的影響通過MATLAB編程進(jìn)行比較，根據(jù)分析結(jié)果，決定在Scott-Russell機(jī)構(gòu)中采用直圓柔性鉸鏈，在驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)動(dòng)子和轉(zhuǎn)子部分的連接處采用直角形柔性鉸鏈。
　　 設(shè)計(jì)旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和箝位機(jī)構(gòu)部分，通過ANSYS軟件分析它們的靜態(tài)輸出位移，應(yīng)力分布，振動(dòng)模態(tài)和相對(duì)應(yīng)的固有頻率。對(duì)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)中的Scott-Russell機(jī)構(gòu)進(jìn)行了剛度計(jì)算，并通過正交試驗(yàn)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。分別對(duì)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和箝位機(jī)構(gòu)進(jìn)行了

4、試驗(yàn)，測(cè)試它們的實(shí)際性能。實(shí)驗(yàn)證明，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)在輸出端Y軸方向位移可以達(dá)到5.22，與軟件分析結(jié)果較為一致。箝位機(jī)構(gòu)部分可以產(chǎn)生110的位移，滿足箝位機(jī)構(gòu)的狀態(tài)變化需要。分析精密旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器整體控制時(shí)序部分的設(shè)計(jì)，并進(jìn)行優(yōu)化，編寫VC程序?qū)崿F(xiàn)三路時(shí)序信號(hào)的控制。
　　 步進(jìn)型壓電旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器采用PCI-6722模擬輸出卡作為信號(hào)的輸出源，以及PI公司的E-501.00型LVPZT電壓放大器來實(shí)現(xiàn)電壓的放大控制,通過對(duì)驅(qū)動(dòng)器的實(shí)驗(yàn)，表明