随着MEMS技术和产业的不断发展,对其封装设备提出了更高的精度和生产率要求.因此有必要基于新的驱动方式和机构形式采用现代设计理论开展新型高速高精度封装设备的研究,这对促进MEMS制造技术和该产业的发展具有重要的意义.该课题来源于国家863计划项目"面向MEMS加工的精密定位技术的研究".针对MEMS封装设备的实际需求,对一种新型直接驱动精密定位机构的优化设计开展了研究.直接驱动消除了减速环节带来的低刚度、间隙和摩擦等不良影响,平面并联机构具有形式紧凑、刚度惯量比大等特点.该文提出的机构结合了两者的优点,有效的提高了机构的精度和动态性能.在运动学方面,建立了精密定位机构的运动学模型,利用该文首次提出的由机构灵巧度、运动速度和位置分辨率组合而成的全局运动学性能评价指标,对机构进行了运动学优化设计,综合出了针对设计性能最优的尺度参数.引入一种新的算法——弦方法来求解工作空间的边界,该算法具有计算量小、求解速度快,易引入约束条件等优点.在刚体动力学方面,利用运动传递和力传递的对偶性,推导了本机构的静力学传递关系.建立了基于拉格朗日方法的刚体动力学模型,对几种典型工况进行了数值仿真,为基于动力学模型的控制系统设计提供了理论模型,也为直接驱动电机的选取提供了依据.在柔体动力学方面,利用ADAMS实现了精密定位机构的参数化建模,对各杆的截面尺寸进行了优化设计.将固定界面模态综合法与有限元方法相结合,建立了精密定位机构柔体动力学仿真模型,得出了在实验激励条件下的动态响应和机构的固有频率及对应模态阻尼.最后,经过测试精密定位机构的重复定位精度满足设计要求.进行了机构动态响应及固有频率测试,通过与仿真结果对比证明了该文采用的柔体动力学仿真方法可行性和模型的准确性.该文的研究成果为今后高精度机构的设计和分析奠定了理论和实验基础,具有重要的应用价值.