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《广东工业大学》 2015年
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气体流场作用下直线驱动二维气浮工作台的振动特性研究

李巍  
【摘要】:直线驱动气浮工作台具备摩擦低、传动环节少的特点,其精度比传统的机械式工作台高两个数量级,因此成为精密运动平台的首选。气膜流场内的漩涡和压力不均匀会引起工作台的微振动现象,虽然目前气浮工作台已经应用于精度高达38nm的光刻机扫描定位工作台,但是随着技术的发展,对气浮工作台的精度要求不断提高,微振动现象已经成为气浮工作台向更高精度发展的掣肘。本文从CFD计算法分析工作台气体流场、谐响应法分析气体流场作用下下工作的振动响应、气浮工作台的振动信号分析三个方面入手,对气体流场下气浮工作台的振动特性展开研究,主要内容包括:1、从流致振动的原理入手,研究气膜的气体流场对气浮工作台微振动的影响机理。采用单因素分析法,通过分析不同节流孔结构形式、节流孔直径、气膜厚度和供气压力下气膜的流场状态,以研究节流孔结构形式、节流孔直径、气膜厚度和供气压力对气浮工作台微振动的影响。2、建立气膜与气浮工作台的振动分析模型,推导气膜刚度公式,对工作台进行静态刚度检测试验以验证气膜刚度计算模型的正确性,根据相应结果对气膜抗振性能的影响因素进行研究。3、通过模态叠加谐响应分析法获取在气体流场作用下气浮工作台的振动响应特性,根据气浮工作台的设计要求,气浮工作台振动的最大幅值不能超过2μm,根据谐响应分析结果对气浮工作台进行结构优化,使气浮工作台的振幅达到精度要求。4、建立气浮工作台的振动信号采集系统,采集不同供气压力和气膜厚度下工作台的振动信号,根据实验结果分析供气压力和气膜厚度对振动强度的影响,并与理论结果进行对比验证。提出了用HHT变换提取振动信号特征参数的方法,通过分析在供气前和供气压力后的工作台振动信号的IMF分量、Hilbert谱和Hilbert边际谱,研究气浮工作台振动信号的特征参数。本文的研究工作揭示了气体流场引发气浮工作台微振动的机理,阐明了气浮工作台微振动的的影响因素,研究了气体流场作用下气浮工作台的振动响应,对采集的振动信号做了特征参数分析,为提高气浮工作台的振动性能提供了理论依据。
【学位授予单位】:广东工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TH703

【参考文献】
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