温升是引起微动台精度和环境变化的重要因素,从热特性分析着手进行微动台优化设计是提高微动台性能的一条重要途径。论文提出了一种新型纳米精度六自由度微动台结构,给出了微动台的发热热源、定子线圈等效导热系数和自然对流及强制水冷条件下表面散热系数,建立了微动台三维温度场的数学模型。根据热传导理论,完成了微动台定子线圈稳态温度场的理论计算,并采用数值方法计算了微动台在自然对流和强制水冷条件下的三维温度场分布。根据计算和分析结果,完成了微动台冷却系统的设计。结果表明,采用强制水冷后,微动台动子温升不超过1℃,满足微动台工程设计要求。

设计了一种以基于尺蠖运动原理的微动台为核心的扫描隧道显微镜（STM）机械机构，利用有限元方法对微动台部分的结构进行分析，对其静态、模态特性进行了实验研究。结果表明：微动台具有较大的行程和较好的稳定性，载物力可以达到16．7N，最小步距约8．8nm，行程14mm。

研究设计一种新型的、以压电陶瓷为驱动器的三维微动台结构.该微动台以柔性铰链为弹性导轨实现了微定位.分析所采用的直圆柔性铰链的参数变化对其造成的性能影响;提出一种新型柔性铰链结构,利用有限元分析软件ANSYS对这种新型结构进行理论分析和试验测试.试验表明采用这种柔性铰链结构的微动台刚度比较小、运动耦合误差小,定位精度优于±0.01μm.

文章设计了一种新型压电式双自由度微位移工作台,提出了一种采用直角双杆机构代替平行四杆机构实现双自由度运动的方法;基于卡氏第二定理推导了新型工作台在不同方向上的输出刚度解析表达式,在此基础上推导出了工作台的前2阶固有频率;根据得到的输出刚度表达式,定量地分析了柔性铰链参数及连杆长度对工作台输出刚度的影响;同时针对3组不同尺寸参数的工作台,采用有限元法对其进行数值计算,并与理论计算比较,结果表明2种方法计算结果吻合很好,说明了理论模型的正确性。

分析了两类柔性微动直线导轨的结构特点，提出一种以刚度比指标来综合衡量柔性微动直线导轨导向性能的方法。基于Castigliano（位移）第二定理推导了计算两类柔性微动直线导轨不同方向静刚度的解析表达式。对两类柔性微动直线导轨的设计实例进行分析，结果表明其中一种具有叠形支链的柔性微动直线导轨具有更好的导向性能。该文方法和结论可为柔性微动直线导轨的选型与设计提供参考。

针对宏微进给系统,利用弹性铰的微变形原理设计了宏微系统中的微动台。采用最小位能原理推导出一般弹性铰的二维刚度矩阵;并将此刚度矩阵应用于设计有弹性铰的微进给平台中,给出了所设计的微动台简化的计算模型。将简化模型计算结果与有限元计算结果和实验结果比较,结果证明了该方法的有效性和实用性。

为了提高光刻机工件台中微动台的运动精度和加速度,设计了一种将支承和驱动在同一电磁单元中实现的新型Lorentz电机驱动、磁悬浮支承、并联、6自由度微动台结构,应用解析方法建立了微动台磁场模型和特定结构约束下的磁场分布。对微动台电磁力-位移特性进行了分析。采用数值方法计算了微动台电磁单元绕组损耗引起的温升。结果表明：该微动台具有驱动力大、结构简单、散热方便等优点,可为我国自主产权光刻机微动台设计提供参考。