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超精密加工技术是国家发展制造业的关键技术之一,其技术水平与国家制造业发展息息相关,在国防、生物医疗、交通和日常生活等领域中得到广泛应用。超精密加工设备中驱动器的性能直接影响产品质量,目前宏微复合驱动方式虽然能够解决大行程和高定位精间的矛盾,但是在位移测量中产生阿贝误差,因此本文将音圈电机的大行程、高响应速度特性与超磁致伸缩驱动器的高定位精度相结合,提出了一种宏微复合驱动器的同轴集成设计方案。论文主要工作如下:(1)提出了宏微复合驱动器的同轴集成设计方案。宏微复合驱动器包括宏动部分和微动部分,其宏动部分以音圈电机为基础,设计宏动部分的永磁体和宏动线圈等,对永磁体进行磁场理论分析和材料选型;对宏动线圈进行设计,然后根据宏动线圈的参数和宏动电流对宏动力进行理论推导。基于超磁致伸缩驱动器具有定位精度高等优异性能,设计了微动部分的超磁致伸缩棒和微动线圈等,对超磁致伸缩棒进行选型,并且根据超磁致伸缩棒的性能参数对输出力进行理论推导。(2)对宏微复合驱动器的磁场建模和可行性分析。基于麦克斯韦方程组建立了宏动线圈磁场模型、微动线圈线圈磁场模型和宏微复合驱动器磁场边界条件。基于有限元法,采用ANSYS Maxwell软件对宏微复合驱动器的磁路、宏动力和微动磁场强度进行分析,同时为得到宏动定位和微动定位的相互影响规律,分别对波动力与磁场强度两个方面进行分析,验证了宏微复合驱动器的同轴集成设计方案的可行性。(3)针对驱动器在宏动定位过程中存在振动的问题,以减小宏动力波动程度为目标,优化了驱动器中宏动线圈和瓦型永磁体的尺寸参数,同时通过正交试验得出宏动线圈和瓦型永磁体的最佳尺寸;通过分析微动定位过程中宏动定位精度,为降低波动力,对微动线圈的尺寸进行仿真优化,同时借助正交试验法得出微动线圈最佳尺寸。(4)根据所设计的驱动器结构,分别建立了宏动定位过程和微动定位过程的动力学模型,采用ADAMS软件对驱动器宏动过程进行仿真,得要了其响应速度,同时利用COMSOL Multiphysics软件中的磁机耦合场模块对驱动器微动输出位移进行了仿真分析,得出微动定位的行程。图[50]表[13]参[71]