【摘 要】
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基于重大装备和高端仪器中精密零部件几何尺寸测量领域,急需跨尺度、高精度三坐标测量机。本文主要针对课题组在研专项中跨尺度微纳米三坐标测量机的三维宏动定位问题,研制了一台基于气浮导轨支撑导向,直线电机直接驱动的三维大行程精密气浮运动工作台。本文主要研究工作如下:1、以直线电机直接驱动技术和气浮承载导向技术为基础,根据工作台Z向负载和行程要求,完成了Z向运动台的设计工作。设计了配重平衡系统,平衡了Z向运
【基金项目】
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国家重点研发计划“制造基础技术与关键部件”重点专项——跨尺度微纳米三坐标测量基础理论与技术（2019YFB2004900）；
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基于重大装备和高端仪器中精密零部件几何尺寸测量领域,急需跨尺度、高精度三坐标测量机。本文主要针对课题组在研专项中跨尺度微纳米三坐标测量机的三维宏动定位问题,研制了一台基于气浮导轨支撑导向,直线电机直接驱动的三维大行程精密气浮运动工作台。本文主要研究工作如下:1、以直线电机直接驱动技术和气浮承载导向技术为基础,根据工作台Z向负载和行程要求,完成了Z向运动台的设计工作。设计了配重平衡系统,平衡了Z向运动台自重与负载,解决Z向直线电机驱动力不足的问题。在此基础上,提出一种新的“井”型结构的三维大行程气浮工作台的设计方案;2、结合Z向运动台的结构,完成X-Y向工作台的结构设计,分析了工作台运动过程中重心偏移的情况,设计了双边对称支承导向的气浮导轨结构,采用双边直线电机同步驱动方案,给出位置反馈系统设计。在导轨结构中安装导轨钳制器以实现宏动台在指定位置绝对静止,保证测量的精度;3、运用Solid Works软件建立气浮工作台的三维模型,通过COMSOL软件对建立的工作台模型进行静态应力和变形仿真,优化结构参数。在保证工作台行程和结构刚度满足需求的前提下,减小尺寸和自重,实现工作台小型化和轻量化5204、运用COMSOL有限元仿真软件,分析了小孔节流器结构参数对其静态气浮特性的影响规律。在工作台主体结构基础上,分别设计了X、Y向气浮滑块内置气浮垫的结构,确定气浮垫参数,通过计算验证导轨的承载力和承载刚度满足工作台指标要求。
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