基于谐响应分析的柔性定位平台多目标优化研究

1

作者 张璐凡 胡梦远 +1 位作者 闫恒 孙贺贺 《制造技术与机床》 北大核心 2025年第6期150-159,共10页

为提升超高加速度宏微运动平台关键机构柔性定位平台的精度与稳定性,研究平台在特定激励下的动态响应。使用SolidWorks和Ansys Workbench对柔性定位平台进行谐响应分析,采用模态叠加法,得到柔性定位平台的固有特性,工况中压电致动器提... 为提升超高加速度宏微运动平台关键机构柔性定位平台的精度与稳定性,研究平台在特定激励下的动态响应。使用SolidWorks和Ansys Workbench对柔性定位平台进行谐响应分析,采用模态叠加法,得到柔性定位平台的固有特性,工况中压电致动器提供微动平台位移定位,获得位移频率响应曲线。通过峰值响应云图,确定柔性定位平台铰链处为实际载荷作用下的危险区域。最后利用响应面优化方法对柔性定位平台危险区域进行优化设计,并验证优化后的模型。研究数据表明,柔性定位平台一阶固有频率增加3.7%,X轴、Y轴和Z轴最大振幅响应分别降低,整体结构更加平稳,为含柔性铰链定位平台的结构设计以及激励下的响应研究提供有价值的参考依据。 展开更多

关键词 超高加速度宏微运动平台 柔性定位平台 危险区域 谐响应分析 优化设计

在线阅读 下载PDF 职称材料

超高加速度宏微运动平台连接臂瞬态分析及优化设计

2

作者 张璐凡 孙贺贺 +4 位作者 闫恒 张鹏启 李兴冲 李奥楠 席政扬 《机床与液压》 北大核心 2025年第6期16-20,共5页

对超高加速度宏微运动平台柔性定位平台的连接臂进行优化设计,以提高定位过程中的稳定性和寿命。在SolidWorks中构建三维模型,将模型进行参数化后导入Workbench中,通过静力分析得到最大总变形云图和等效应力云图,通过nCode模块得到疲劳... 对超高加速度宏微运动平台柔性定位平台的连接臂进行优化设计,以提高定位过程中的稳定性和寿命。在SolidWorks中构建三维模型,将模型进行参数化后导入Workbench中,通过静力分析得到最大总变形云图和等效应力云图,通过nCode模块得到疲劳寿命云图,从而得到连接臂的危险部位;对危险部位进行优化设计,通过响应面优化法选择优化参数和优化目标;最后,从优化方案中选取最佳方案进行验证。结果表明:最大总变形降低1.1%,优化后的连接臂等效应力降低16.3%,疲劳寿命提高30.4%。通过响应面优化方法很大程度上提高了超精密定位平台的稳定性和安全性。 展开更多

关键词 超高加速度宏微运动平台 瞬态动力学 超精密定位 响应面优化 疲劳寿命

在线阅读 下载PDF 职称材料

考虑模态分析的超高加速度宏微运动平台导轨架优化设计 被引量：1

3

作者 张璐凡 闫恒 +1 位作者 张鹏启 姜薄士 《机床与液压》 北大核心 2024年第12期73-77,共5页

超高加速度宏微运动平台具有定位精度高、误差小等优点,基于模态分析对超高加速度宏微运动平台的关键机构导轨架进行优化设计,以实现平台的性能优化。采用SolidWorks软件搭建导轨架模型,通过ANSYS Workbench软件进行模态分析、拓扑优化... 超高加速度宏微运动平台具有定位精度高、误差小等优点,基于模态分析对超高加速度宏微运动平台的关键机构导轨架进行优化设计,以实现平台的性能优化。采用SolidWorks软件搭建导轨架模型,通过ANSYS Workbench软件进行模态分析、拓扑优化和响应面优化等,在保持1阶固有频率稳定的前提下尽可能降低导轨架的质量。结果表明:响应面的优化符合预期目标,导轨架的1阶固有频率增加了0.7%,质量从6.165 kg减小到5.592 kg,变化率为9.2%,达到了轻量化的目的。 展开更多

关键词 宏微运动平台 导轨架 模态分析 优化设计

在线阅读 下载PDF 职称材料

宏微运动平台连接架的多工况动力学特性分析 被引量：2

4

作者 张璐凡 隆志力 +1 位作者 念龙生 方记文 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第22期3088-3092,3108,共6页

为探究宏微运动平台连接架在多工况下的动力学特性,针对宏微运动过程中的连接架进行了多工况受力分析。利用有限元方法,对各个工况下的连接架开展静态和动态分析与计算,得到了相应的应力和变形分布,并获得了连接架最大应力和变形随载荷... 为探究宏微运动平台连接架在多工况下的动力学特性,针对宏微运动过程中的连接架进行了多工况受力分析。利用有限元方法,对各个工况下的连接架开展静态和动态分析与计算,得到了相应的应力和变形分布,并获得了连接架最大应力和变形随载荷变化的规律。通过计算振动模态,得到了前6阶固有频率和振型。利用锤击法进行测振实验,实验结果验证了仿真数据的正确性。 展开更多

关键词 宏微运动平台 多工况 连接架 静态分析 动态分析

在线阅读 下载PDF 职称材料

宏微复合运动平台的自抗扰控制研究 被引量：4

5

作者 何耀滨 杨志军 +1 位作者 孙晗 彭皓 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第4期925-932,共8页

摩擦是影响机械导轨运动平台精度的主要原因.宏微复合运动平台将无摩擦的柔性铰链与直线平台结合在一起,利用柔性铰链的弹性变形补偿摩擦死区.然而,柔性铰链的固有频率低,其非线性弹性振动严重影响微平台定位精度.为此,本文设计视弹性... 摩擦是影响机械导轨运动平台精度的主要原因.宏微复合运动平台将无摩擦的柔性铰链与直线平台结合在一起,利用柔性铰链的弹性变形补偿摩擦死区.然而,柔性铰链的固有频率低,其非线性弹性振动严重影响微平台定位精度.为此,本文设计视弹性振动为扰动的自抗扰控制策略,该方法避免了建立非线性弹性振动精准数学模型的困难,利用扩张状态观测器主动估计弹性振动及不确定性,并在微平台位置环补偿之,以保证微平台定位精度.与此同时,在控制律中加入加速度前馈以提高系统响应速度.对于宏平台,采用PID控制作为宏平台位置环的控制策略,并通过宏微双级驱动方式补偿受机械导轨非线性摩擦带来的影响.实验对比结果表明,自抗扰控制在受非线性弹性振动影响时,其抗扰性能、跟踪性能优于传统的PID控制,可保证微平台良好的定位精度. 展开更多

关键词 宏微复合运动平台 非线性弹性振动 摩擦 加速度前馈 自抗扰控制

在线阅读 下载PDF 职称材料

超高加速度宏微运动平台基座模态分析与优化设计 被引量：2

6

作者 张璐凡 姜薄士 +2 位作者 张鹏启 唐静静 任彩霞 《机床与液压》 北大核心 2023年第9期151-156,共6页

超高加速度宏微运动平台基座与音圈电机共振会严重影响平台的定位精度。以基座为研究对象,以提高基座1阶固有频率和降低质量为研究目标,利用SolidWorks和ANSYS Workbench进行模态分析、拓扑优化、直接优化和响应面优化分析,获得了模态... 超高加速度宏微运动平台基座与音圈电机共振会严重影响平台的定位精度。以基座为研究对象,以提高基座1阶固有频率和降低质量为研究目标,利用SolidWorks和ANSYS Workbench进行模态分析、拓扑优化、直接优化和响应面优化分析,获得了模态振型、固有频率和优化方案,并对优化后的模型重新进行有限元分析。结果表明:基座1阶固有频率增加6.8%,质量减小8%,提高1阶固有频率同时实现了基座轻量化。 展开更多

关键词 宏微运动平台 基座 模态分析 优化设计

在线阅读 下载PDF 职称材料

超高加速度宏微运动平台连接臂的疲劳寿命分析研究 被引量：2

7

作者 张璐凡 姜薄士 +4 位作者 张相锋 张鹏启 张振强 唐静静 任彩霞 《机床与液压》 北大核心 2022年第17期165-170,共6页

宏微运动平台连接臂是宏微运动平台的关键部件,其工作寿命影响着宏微运动平台的使用时间与定位精度。联合SolidWorks、ANSYS Workbench和nCode DesignLife对连接臂进行有限元仿真。通过SolidWorks建立连接臂的三维模型,导入到ANSYS Work... 宏微运动平台连接臂是宏微运动平台的关键部件,其工作寿命影响着宏微运动平台的使用时间与定位精度。联合SolidWorks、ANSYS Workbench和nCode DesignLife对连接臂进行有限元仿真。通过SolidWorks建立连接臂的三维模型,导入到ANSYS Workbench中进行静力分析、模态分析和瞬态动力学分析,获得危险点的位置、固有频率、振型、应力和变形随时间变化曲线以及疲劳载荷谱数据。将瞬态动力学分析结果和载荷谱数据导入到nCode DesignLife中进行疲劳评估,得到连接臂疲劳寿命和疲劳损伤结果云图。结果表明:连接臂危险点主要分布在连接臂右端的脖颈处;在工作中,宏微运动平台连接臂不会与音圈电机发生共振现象;连接臂危险点处的最低寿命为1.047×10^(14)次。 展开更多

关键词 宏微运动平台 连接臂 有限元分析 疲劳寿命

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于浮动定子的超高加速度宏微运动平台设计及隔振分析 被引量：2

8

作者 张璐凡 李雪丽 张海红 《科学技术与工程》 北大核心 2019年第25期162-167,共6页

突破宏微运动平台加速度限制对于微电子制造业的快速发展具有重要意义。为突破加速度限制,基于"宏+微+宏"驱动模式,提出了一种超高加速宏微运动平台。由超高加速度引起的振动通过浮动定子隔离,以保障超高加速度宏微运动平台... 突破宏微运动平台加速度限制对于微电子制造业的快速发展具有重要意义。为突破加速度限制,基于"宏+微+宏"驱动模式,提出了一种超高加速宏微运动平台。由超高加速度引起的振动通过浮动定子隔离,以保障超高加速度宏微运动平台超精密定位并获得平台的优越性能。通过搭建基于浮动定子的超高加速度宏微运动平台理论模型,进行理论分析以探究其振动隔离特性。进一步,利用ANSYS软件对宏微运动平台的有限元模型,进行相关瞬态动态仿真分析,对振动隔离进行验证。最后,搭建振动实验平台,在超高加速度下,基于浮动定子的宏微运动平台在频域和时域中振动隔离被验证。研究结果为微电子制造设备升级和制造业的快速发展提供了理论和技术依据。 展开更多

关键词 超高加速度 宏微运动平台 浮动定子 隔振分析

在线阅读 下载PDF 职称材料

超高加速度宏微运动平台的多工况动力学特性研究 被引量：1

9

作者 张璐凡 韩红安 +3 位作者 聂福全 张振强 李雪丽 吴军 《制造技术与机床》 北大核心 2019年第9期59-64,共6页

设计一种超高加速度宏微运动平台,将运动过程分为五个工作状况,针对不同工况中的平台,采用有限元方法,展开静态受力分析,获得相应变形和应力分布云图,对其相关载荷参数影响规律进行探究。进一步通过动态特性分析计算,获得前六阶固有频... 设计一种超高加速度宏微运动平台,将运动过程分为五个工作状况,针对不同工况中的平台,采用有限元方法,展开静态受力分析,获得相应变形和应力分布云图,对其相关载荷参数影响规律进行探究。进一步通过动态特性分析计算,获得前六阶固有频率和振动模态,其中第一阶固有频率高于超高加速度宏微运动平台驱动频率,避免了系统共振的发生。利用锤击振动测试实验进行验证,结果证明模拟仿真数据的正确性。研究结果对微电子制造产业飞速发展及其设备更新换代具有十分重要的意义。 展开更多

关键词 超高加速度宏微运动平台 多工况 静态分析 动态分析

在线阅读 下载PDF 职称材料

超高加速宏微运动平台研发设计动态 被引量：1

10

作者 马兵 张璐凡 +3 位作者 吕彭民 聂福全 周强 刘永刚 《机械设计》 CSCD 北大核心 2020年第S01期19-23,共5页

随着微电子制造业装备对加速度和精度的要求的不断提高,宏微运动平台作为微电子制造业的关键设备,突破加速度和提高重复定位精度是宏微运动平台热点研究的核心问题。因此,面向超高加速超精密定位宏微运动平台的研发凸显的尤为重要。文... 随着微电子制造业装备对加速度和精度的要求的不断提高,宏微运动平台作为微电子制造业的关键设备,突破加速度和提高重复定位精度是宏微运动平台热点研究的核心问题。因此,面向超高加速超精密定位宏微运动平台的研发凸显的尤为重要。文中首先分析了宏微运动平台的国内外的研究现状。其次,针对加速度与重复定位精度之间存在的相对矛盾的研究基础上,对加速度与重复定位精度提升策略进行阐明。最后,阐述了超高加速宏微运动平台的研发关键技术与未来的发展方向,为进一步超高加速宏微运动平台的创新设计提供参考建议。 展开更多

关键词 微电子制造业 宏微运动平台 超高加速超精密定位 关键技术与发展方向

在线阅读 下载PDF 职称材料

超高加速度宏微运动平台连接臂的疲劳分析及优化设计 被引量：3

11

作者 张璐凡 姜薄士 +2 位作者 许佩 马兵 刘瑞卓 《机械设计》 CSCD 北大核心 2022年第4期85-89,共5页

提高连接臂的疲劳寿命对于宏微运动平台超高加速度和超精密定位的实现起着非常重要的作用。文中针对超高加速度宏微运动平台关键部件连接臂展开研究:采用SolidWorks软件搭建连接臂模型,通过有限元分析软件ANSYS Workbench对连接臂进行... 提高连接臂的疲劳寿命对于宏微运动平台超高加速度和超精密定位的实现起着非常重要的作用。文中针对超高加速度宏微运动平台关键部件连接臂展开研究:采用SolidWorks软件搭建连接臂模型,通过有限元分析软件ANSYS Workbench对连接臂进行静力分析、疲劳分析。为了提高连接臂疲劳寿命,以满足连接臂的工作要求为约束条件,以连接臂的质量最小、寿命最高为优化目标进行拓扑优化研究。基于拓扑优化结果,对模型进行优化,所获得的优化后的连接臂模型与优化前模型进行对比,结果表明优化后的连接臂在质量减少的同时大幅提高了寿命,这为超高加速度宏微运动平台实现超精密定位提供了理论支持。 展开更多

关键词 连接臂 超高加速度 宏微运动平台 疲劳分析 优化设计

在线阅读 下载PDF 职称材料

超高加速宏微运动平台振动能量分析 被引量：2

12

作者 马兵 张璐凡 +2 位作者 聂福全 周强 李虎 《机械设计》 CSCD 北大核心 2020年第11期27-32,共6页

针对宏微运动平台加速度难以提升的问题,采用串联思想,构建了一种以"多宏+单微+多宏"驱动的浮动定子式的超高加速宏微运动平台。首先介绍了超高加速宏微运动平台的结构组成并搭建了其整体动力学模型。其次,从振动能量角度出发... 针对宏微运动平台加速度难以提升的问题,采用串联思想,构建了一种以"多宏+单微+多宏"驱动的浮动定子式的超高加速宏微运动平台。首先介绍了超高加速宏微运动平台的结构组成并搭建了其整体动力学模型。其次,从振动能量角度出发,选取不同驱动方式和浮动定子模式,并通过改变不同音圈电机的级数n,探究了平台系统振动能量衰减率的变化规律。最后,通过选取n=1的超高加速宏微运动平台作为试验对象,试验结果表明:当分别采取双浮动定子模式和单浮动-单固定模式时,系统振动能量衰减率β11和β21分别约为89.32%和82.6%,与仿真分析结果误差分别约为3.75%和9.03%。因此,采用多级浮动定子模式的超高加速宏微运动平台具有较好的振动抑制效果。 展开更多

关键词 浮动定子结构 超高加速 宏微运动平台 振动能量 能量衰减率

在线阅读 下载PDF 职称材料