随着近年来科学技术的发展,航空航天、现代医学、光学工程、超精密加工等领域对运动定位精度的要求越来越高,伺服电机驱动、液压驱动、气压驱动等传统驱动装置通常只能达到数百微米级的运动定位精度,很难达到微纳米级,已经不能满足现代精密驱动领域对运动定位精度的要求。同时,传统驱动装置结构尺寸大,也不满足现代诸多微小精密系统对体积的要求。各领域迫切需求在微小空间内实现跨尺度、高精度的微纳米运动定位装置来继续推进技术发展和革新。利用压电材料的逆压电效应的压电驱动器具有低能耗、高稳定性,能够实现精确定位的优势,各国学者对其进行了深入研究。压电精密驱动器在涉及到精密定位的各领域均有着广泛的应用空间。通过综合分析国内外文献发现,现有的谐振型压电驱动器虽然可以实现大行程的快速运动响应和较大的输出负载,但其运动精度较低,无法达到高精度的精确运动定位;现有的尺蠖型压电驱动器的运动精度高,但是其控制系统复杂,无法实现快速运动响应;现有的粘滑型压电驱动器则具有较高的运动定位精度,但其运动速度虽然较高,但仍然无法达到快速定位的目的。针对但现有压电驱动器无法同时实现大行程的快速运动响应和高运动精度的精确定位的矛盾,本文通过将谐振与非谐振结合的方式,基于粘滑运动原理提出了一种新型双模式压电直线驱动器,具体工作如下:首先,根据各类型压电元器件的优缺点,选取了适用于本设计方案的压电单晶片;针对本设计方案选用的压电单晶片进行理论分析、有限元仿真分析和试验验证,验证了理论和分析正确性;阐述了粘滑型压电驱动器的工作原理,并对其进行了简单的受力分析。其次,对提出的双模式压电粘滑直线驱动器进行了建模,并详细叙述了该驱动器的非谐振工作模式和谐振工作模式的工作原理;针对影响双模式压电粘滑直线驱动器位移输出的参数进行了有限元参数优化,得到了该驱动的最优参数;并针对该参数下的压电粘滑直线驱动器结构进行了模态仿真,验证了双模式工作的可行性;建立了驱动器的系统动力学模型,为驱动器的后续分析与试验打下了坚实的理论基础。最后,为了探究和验证本文提出的双模式压电粘滑驱动器的输出性能,搭建了驱动器样机的试验测试系统,并进行了一系列试验,结果如下:在非谐振工作模式下,当施加给驱动器样机的驱动电压小于66 V时,驱动器样机不能有效的工作,因此,该驱动器的最小步距为:0.054μm,此时,驱动器的步距与输入电压成线性关系,线性度R~2=0.99。在非谐振模式下(主要是f<400 Hz的情况下),驱动器样机的输出步距维持在ΔL=0.56μm左右,驱动器样机的输出速度与输入频率成线性关系,输出速度v和驱动频率f之间的线性拟合度R~2=0.99;谐振模式下(在频率780 Hz周围),最大驱动速度达到12.56 mm/s。非谐振模式下,驱动器样机的输出速度与负载成线性关系;线性度R~2=0.9,最大负载约为1.2 N;谐振模式下,最大负载约为1.4 N,驱动器样机的输出速度与负载成线性关系,线性度R~2=0.87。实验结果表明,所提出的双模式压电粘滑直线驱动器可以实现双模式驱动,且输出性能稳定。