三维纳米级微动工作台的设计与分析-光学精密工程.pdfVIP

第 卷 第 期 光学 精密工程 １４ ６ 　 Ｖｏｌ．１４ Ｎｏ．６ 　 　 　　　　　　　　 Ｏ ｔｉｃｓａｎｄＰｒｅｃｉｓｉｏｎＥｎｉｎｅｅｒｉｎ 　　　　　　　　 年 月 　 ｐ ｇ ｇ ２００６ １２ Ｄｅｃ．２００６ 　　 　　 文章编号 （ ） １００４９２４Ｘ２００６０６１０１７０８ 　 三维纳米级微动工作台的设计与分析 马 立，荣伟彬，孙立宁 　 （哈尔滨工业大学 机器人研究所，黑龙江 哈尔滨 １５０００１） 摘要：研究开发了一种新型精密三维微动工作台。采用呈等边三角形分布的三个压电陶瓷和环形平板铰链机构，保证了 运动传递的连续性、无洄滞、无摩擦、高精度。建立了工作台的简化模型，并利用结构力学理论推导出工作台沿 方向平 狕 动刚度、绕 、方向转动刚度以及前三阶固有频率解析式。进行了微动工作台沿 方向平动刚度、绕 、方向转动刚度 狓狔 狕 狓狔 以及固有频率试验测试，验证了解析方法和有限元方法进行三维工作台刚度及动力特性分析的正确性。有限元分析表 明：当工作台的环形平板铰链半径较小而铰链厚度较大时，其刚度、频率及驱动力较高，其铰链根部应力集中也较严重。 通过改变环形平板铰链的特征参数，可达到控制和优化工作台固有频率、输出位移、应力分布及驱动力响应的目的，并提 出了一种优选微动工作台环形平板铰链参数的简易方法。 关 键 词：环形平板铰链；纳米定位；有限元分析；刚度；固有频率 　 　 中图分类号： 文献标识码： ＴＰ２４２ Ａ 　　 犇犲狊犻狀犪狀犱犪狀犪犾狊犻狊狅犳犪狀狅狏犲犾３犇犗犉狀犪狀狅狅狊犻狋犻狅狀犻狀 狊狋犪犲 犵 狔 狆 犵 犵 ， ， ＭＡＬｉＲＯＮＧＷｅｉｂｉｎ ＳＵＮＬｉｎｉｎｇ （ ， ， ， ） 犚狅犫狅狋犻犮狊犐狀狊狋犻狋狌狋犲 犎犪狉犫犻狀犐狀狊狋犻狋狌狋犲狅 犜犲犮犺狀狅犾狅 犎犪狉犫犻狀１５０００１犆犺犻狀犪 犳 犵狔 ： （ ） 犃犫狊狋狉犪犮狋Ａｎｏｖｅｌｔｈｒｅｅｄｅｒｅｅｏｆｆｒｅｅｄｏｍ ３ＤＯＦ ｎａｎｏｏｓｉｔｉｏｎｉｎ ｓｔａｅｗａｓｄｅｖｅｌｏｅｄ．Ｔｈｅｓｔａｅ ｇ ｐ ｇ ｇ ｐ ｇ （ ）