刘定强 黄玉美 谢 礼 杨 勇

西安理工大学，西安，710048

平面宏微驱动系统微动台的刚度计算

刘定强 黄玉美 谢 礼 杨 勇

西安理工大学，西安，710048

针对宏微进给系统，利用弹性铰的微变形原理设计了宏微系统中的微动台。采用最小位能原理推导出一般弹性铰的二维刚度矩阵；并将此刚度矩阵应用于设计有弹性铰的微进给平台中，给出了所设计的微动台简化的计算模型。将简化模型计算结果与有限元计算结果和实验结果比较，结果证明了该方法的有效性和实用性。

弹性铰；微动台；刚度矩阵；最小位能原理

0 引言

目前，宏微驱动系统在超精密加工中的应用越来越广泛，对其大行程方面的研究尤为必要。在20世纪80年代的中后期，国内外学者相继提出了宏微双重驱动微操作系统的初步想法［1－2］。经过近20年的探索，宏微双重驱动微操作系统目前已是实现高精度定位的一种有效手段［3－6］。因为微动进给平台最大行程也只有几十微米，在实际加工中受到限制。因此在超精密加工中迫切需要能解决大行程问题，而且具有宏微可以协调进给的系统。另外，在大中型精密、超精密加工机床中，工作台一般为大尺度，承受三维空间的全载荷（即有三个方向力载荷和三个方向力矩载荷），且全载荷为较大的载荷。微动台在驱动方向的刚度大小，关系到微动台的位移精度和进给跟踪响应速度。而微动台在驱动方向的刚度又由弹性铰的刚度及其在结构中的布置方式决定。……