測控儀器設計20xx上課第四章(參考版)
2025-01-10 22:44本頁面
【正文】 但行程小，一般為幾十微米。 ? 2）電熱式和電磁式機構 易受電磁干擾，難以達到高精度，一般為 左右，行程較大，可達數(shù)百微米。 哈工大電氣學院光電信息測控技術與裝備研究所 （ 2）微動工作臺的驅動 選擇 ? 1）電機驅動與機械位移縮小裝置 定位精度低于 。 在移動需要大行程，分辨力達到亞微米的情況下，可用空氣靜壓導軌，這 種導軌導向精度高，無機械摩擦、無磨損、無爬行，又具有減震作用，但 成本較高。 ? 4）具有較高的固有頻率，以確保工作臺具有良好的動態(tài)特性和抗干擾能力。 ? 2）具有高的位移分辨力及高的定位精度和重復性精度。人們在經(jīng)過對各類型的彈性支承的實驗探索后，才逐步開發(fā)出體積小無機械摩擦、無間隙柔性鉸鏈。 F ??2BSF 2?? F39。 ? ?22S NId2 d 39。 電磁式驅動器位移分辨力約 ，最大初始間隙 800μm左右，線性范圍士 100μm 。 2CS M U?哈工大電氣學院光電信息測控技術與裝備研究所 （ 3）電磁驅動器 ? 電磁驅動器是用電磁力來驅動微工作臺。 S l bS d E dE l U?? ? ?即哈工大電氣學院光電信息測控技術與裝備研究所 尺蠖結構 增大行程 分辨率 20nm，位移25mm 哈工大電氣學院光電信息測控技術與裝備研究所 二、微驅動器件 （ 2）電致伸縮器件 電致伸縮器件可以用相對較低的電壓獲得較大的位移驅動，如施加 100～ 500V的電壓，獲得幾十微米的應變量 電致伸縮器件與壓電器件一樣，都有滯后效應，如圖所示。 哈工大電氣學院光電信息測控技術與裝備研究所 （ 2）壓電器件 ll d Ub? ? 壓電微位移器件是用逆壓電效應工作的，廣泛用于激光穩(wěn)頻、精密工作臺微移動、精密加工微進給及微調等。 壓電器件和電致伸縮器件結構緊湊體積小，位移分辨力高，控制簡單，不發(fā)熱，抗干擾性好，因而是理想的微位移器件，分辨力可達到 ，定位精度可達 177。電介質在外加電場作用下的應變與電場的關系為 : 2S d E ME?? 具有壓電效應和電致伸縮效應的材料稱為壓電材料。 哈工大電氣學院光電信息測控技術與裝備研究所 （ 6）氣浮導軌一步進電機及摩擦傳動 177。 50μm 分辨力 μm 精度 177。 ，定位精度 177。 獲得動壓的條件 哈工大電氣學院光電信息測控技術與裝備研究所 圓度儀動壓軸承軸系（英國 ） 哈工大電氣學院光電信息測控技術與裝備研究所 軸系的比對 特性 軸系名稱 回轉精度 轉動靈活性 承載能力 耐磨性 使用環(huán)境 成本 滑動軸系 圓柱滑動軸系 2~10μm 較差 大 差 要求較低 低 圓錐滑動軸系 滾動軸系 標準滾動軸承軸系 較好 較大 較好 要求較高 較高 單列非標準滾動軸承軸系 密珠軸系 液體靜壓軸系 好 大 好 要求高 高 氣體靜壓軸系 ~ 好 較大 好 要求高 高 動壓軸系 好 較大 好 要求高 高 哈工大電氣學院光電信息測控技術與裝備研究所 第五節(jié) 微位移機構及設計 ? 微位移技術是一行程小、分辨力和精度都很高的技術，其精度要達到亞微米和納米級 ? 應用微位移技術的系統(tǒng)稱為微系統(tǒng) ? 它由微位移機構、精密檢測裝置和控制裝置三部分組成 微位移機構 控制系統(tǒng) 檢測裝置 哈工大電氣學院光電信息測控技術與裝備研究所 第五節(jié) 微位移技術應用 微位移技術應用 ? 精度補償 ? 微進給 ? 微調 ? 微執(zhí)行機構 哈工大電氣學院光電信息測控技術與裝備研究所 微位移結構組成和分類 ? 微位移機構（或稱微動工作臺）由 微位移器 和 導軌 兩部分組成。 ? 起動時主軸和軸承剛性接觸 ， 有磨損 ， 低速大載荷油膜難以建立 。 ? 動態(tài)情況下無磨損 ， 壽命長 。 2）承重 1000N 哈工大電氣學院光電信息測控技術與裝備研究所 動壓軸承軸系結構 ? 特點 : ? 回轉精度高 ， 可達 。 ? 5）需要一套高質量的供油系統(tǒng)，不僅系統(tǒng)復雜化而且成本也較高。由于油液分子的平均作用，使軸系回轉精度可高于零件加工精度。徑向剛度 25N/ μm 哈工大電氣學院光電信息測控技術與裝備研究所 五、液體靜壓軸承軸系及設計 特點 : ? 1）形成液體摩擦，摩擦力極小，幾乎無磨損，壽命長，轉動靈活，消耗功率小 ? 2）與氣體靜壓軸系相比剛度更高，承載能力大，常用于大型或重型儀器上，在機床上應用比較廣泛。 哈工大電氣學院光電信息測控技術與裝備研究所 ? （ 2）圓球與圓柱混合型空氣靜壓軸承軸系 ? 獲得美國專利的混合型空氣靜壓軸承軸系 圖 472 混合形空氣靜壓軸承軸系 1一進氣孔 2一主軸 3一凸球 4一進氣口 8一凹半球 7一軸套 9一凸半球型圓柱軸承套 10一壓簧 11一支承板 回轉精度 。 2）由于氣膜對軸承零件的加工誤差有平均作用，構成軸系后的回轉精度可比軸承副零件精度有很大提高。 一般取 哈工大電氣學院光電信息測控技術與裝備研究所 四、氣體靜壓軸承軸系結構及設計 ? 空氣靜壓軸承軸系的典型結構 ? （ 1）圓柱型空氣靜壓軸承軸系 圓柱形空氣靜壓軸承軸系 1一進氣嘴 2一過濾片 3一外罩 4一軸承套 5一徑向節(jié)流孔 6一軸向節(jié)流孔 7一氣浮軸 8一上止推板 9一寶石軸承 lO一襯套 11一連接板 12一下止推板 軸向剛度 200N/ μm 徑向剛度 40N/ μm 軸向承載力 1000N 氣體靜壓軸承是以一定恒壓的凈化空氣充滿軸承套與軸之間，并以其為潤滑介質構成的軸承。 lale????????2?哈工大電氣學院光電信息測控技術與裝備研究所 ? （二）密珠軸承軸系 ? 密珠軸承軸系 ? 特點： 由主軸、軸套和 密集 于二者之間的具 有 過盈 配合的滾珠所組成，密集的滾 珠近似于多頭螺旋線排列，每個滾珠公轉 時 沿著自己的滾道滾動 ，互不重復，減小 了滾道磨損，使軸承的精度得以長期保持。 2）頂尖 3與主軸分成兩體，用 4個小螺釘 5可以方便地調節(jié)頂尖座 4，使頂尖與主軸中心重合
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