摘要：由于微操作平台处于温度变化的工作环境中会导致其产生热误差、断裂和疲劳破坏,提出从优化结构参数和构型设计角度减小温度效应对微操作平台的影响。以桥式微操作平台为对象,采用有限元方法建立计入温度效应的平台热响应模型,并基于该模型分析平台结构参数与热误差之间的关系,由此选出对平台热误差影响较大的参数作为设计变量。提出一种以热误差和热应力为优化目标,以固有频率和工作空间为约束的优化模型。结果分析表明,在保证平台的固有频率和工作空间的前提下,平台的热误差减小了44.35%,热应力减小了3.32%,说明了优化模型的有效性。从构型设计角度,根据结构的对称性对温度效应相互抵消作用及凹型和凸型桥式平台不同的温度效应,提出了凹凹型、凸凸型、凹凸型、凸凹型4种对称式构型设计。结果分析表明,在相同的温度变化作用下,该4种构型产生的热误差与热应力均比凹型和凸型平台更小,且凹凸型平台温度效应最小,说明了构型设计的可行性。

关键词：温度效应 微操作平台 有限元法 优化设计 热误差 

单位：江西理工大学机电工程学院; 江西赣州341000