基于壓電陶瓷驅(qū)動的白光干涉儀用柔性鉸鏈的設(shè)計與分析.pdf

1、柔性鉸鏈具有體積小、無機械摩擦、無間隙、運動靈敏度高、導(dǎo)向精度高等諸多特點,被廣泛地應(yīng)用于精密機械、精密測量、精密天平、微納米技術(shù)等領(lǐng)域,并獲得了前所未有的高精度和穩(wěn)定性。垂直掃描白光干涉儀是基于光的干涉原理而研制,由于具有高精度、高速度、高穩(wěn)定性、非接觸測量等優(yōu)點,被廣泛地用于納米測量、表面粗糙度測量、超精密表面輪廓測量、光學(xué)系統(tǒng)評價等光學(xué)檢驗的領(lǐng)域中,其系統(tǒng)中的微位移定位機構(gòu)的柔性鉸鏈的性能對干涉儀的測量精度具有重要的影響。

2、　　本文基于研制的用于金剛石砂輪表面形貌測量的壓電陶瓷驅(qū)動的垂直掃描白光干涉三維形貌測量儀,設(shè)計了該儀器系統(tǒng)中微位移工作臺的柔性鉸鏈機構(gòu),并以其為研究對象進行了建模、靜力學(xué)性能與動力學(xué)特性分析、實驗研究等方面的研究工作。主要內(nèi)容包括:
　　首先,根據(jù)力學(xué)和微積分方程推導(dǎo)了三種常用柔性鉸鏈轉(zhuǎn)動剛度的一般計算公式,并給出了這三種常用柔性鉸鏈轉(zhuǎn)動剛度。通過公式定量地分析了鉸鏈參數(shù)對轉(zhuǎn)動剛度的影響,并進行靜力學(xué)分析。
　　其次,深入

3、研究了柔性鉸鏈的動力學(xué)特性。建立了柔性鉸鏈的動力學(xué)模型,研究了機構(gòu)參數(shù)對動力學(xué)性能的影響;分析了柔性鉸鏈的固有頻率和敏感度;分析了柔性鉸鏈的應(yīng)力及應(yīng)變,給出了柔性鉸鏈最大動應(yīng)力及其發(fā)生的位置。
　　再次,通過對柔性鉸鏈的變形進行了仿真與分析,研究了柔性鉸鏈剛度及動力學(xué)特性之間的內(nèi)在關(guān)系。
　　最后,根據(jù)垂直掃描白光干涉儀的結(jié)構(gòu)參數(shù)和性能參數(shù),設(shè)計了柔性鉸鏈機構(gòu)。用Pro/Engineer對柔性鉸鏈機構(gòu)進行了建模,給出了有限元