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微位移技术是精密机械和仪器实现高精度的关键技术之一。随着科学技术的进步,特别是微电子技术、宇航工业、材料科学、生物工程等的发展,使精密加工、定位技术进入亚微米、亚角秒时代。本文根据测绘相机的标定需要,设计了适用于高精度大型转台的宏微结合驱动方案,并研制了相应的微调系统。论文主要包括以下内容:
1、讨论了微位移技术的发展现状、趋势:介绍了各种微位移器的原理、特点及其应用,分析了各种微位移系统的优缺点、适用范围及其达到的精度。在结合本标定转台的使用条件和使用要求的基础上,提出了转台的性能指标和技术难点。
2、根据系统的性能指标及设计准则,进行了具有低惯性、高刚度、小摩擦等特点的转台总体轴系结构设计、精密直线位移转化为精密角位移的传动原理设计及压电和滚珠丝杠微调系统结构设计。
3、根据微调系统的电气参数和机械结构尺寸,计算了微调系统的分辨率;在计算出驱动力矩和中间传动机构刚度的基础上,计算了微调系统的灵敏度。
4、讨论了精密机电传动系统的动态特性,并计算了微调系统的固有频率和产生爬行的临界进给速度。
通过以上的分析计算,本文设计的微调系统的精度指标和动力稳定性均达到了系统设计目标,可获得优于0.5“的角定位精度及优于0.1”的分辨率,表明该微调系统的合理性和可行性。
但是,在应用ADAMS软件对该微调系统进行运动学和动力学分析的基础上,发现了其传动过程中存在冲击、偏航载荷和微调角度范围小等缺点。这些缺陷限制了该微调系统的广泛应用,尤其是在超精密快速定位的场合。因此,本文最后利用ADAMS软件对微调系统传动机构优化,获得了传动平稳、传递运动准确、动力学性能好、适合大角度范围微调的具有理想运动学和动力学特性的结构方案。