針對(duì)由壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)的微定位平臺(tái)工作行程不足的問題,設(shè)計(jì)了一種基于二級(jí)杠桿機(jī)構(gòu)的二自由度微定位平臺(tái)�？紤]到不同柔性鉸鏈的物理特性,通過差異化的鉸鏈組合方式來優(yōu)化新型二自由度微定位平臺(tái)的性能,使其具有較快響應(yīng)速度和大范圍輸出位移�；诶窭嗜斩ɡ�,構(gòu)建了新型二自由度微定位平臺(tái)的剛度模型,并推導(dǎo)了其固有頻率的解析表達(dá)式。有限元仿真結(jié)果表明,該二自由度微定位平臺(tái)剛度模型的誤差較小,驗(yàn)證了剛度建模方法的準(zhǔn)確性和可靠性。研究結(jié)果可為柔性精密微定位平臺(tái)的構(gòu)型設(shè)計(jì)和建模分析提供一定的理論指導(dǎo)。 

【文章來源】：工程設(shè)計(jì)學(xué)報(bào). 2020,27(04)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：8 頁

【部分圖文】：

典型缺口型柔性鉸鏈?zhǔn)疽鈭D

杠桿機(jī)構(gòu)是較常用的放大機(jī)構(gòu)，相比于其他放大機(jī)構(gòu)，其具有結(jié)構(gòu)簡單、制造方便和放大倍數(shù)易分析等優(yōu)點(diǎn)，但其結(jié)構(gòu)不緊湊，尤其是為了得到大放大比，需要增大機(jī)構(gòu)的整體尺寸。為有效平衡杠桿機(jī)構(gòu)尺寸和微定位平臺(tái)輸出位移之間的關(guān)系，需選擇具有合適放大級(jí)數(shù)的杠桿機(jī)構(gòu)。一級(jí)杠桿機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，但難以得到足夠大的輸出位移；三級(jí)或多級(jí)杠桿機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)不夠緊湊，易產(chǎn)生寄生運(yùn)動(dòng)。鑒于此，選擇二級(jí)杠桿機(jī)構(gòu)作為微定位平臺(tái)的放大機(jī)構(gòu)。同時(shí)，為了提高微定位平臺(tái)的響應(yīng)速度，對(duì)傳統(tǒng)杠桿機(jī)構(gòu)的幾何形狀進(jìn)行優(yōu)化。圖2所示為3種不同類型的杠桿機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)及其力驅(qū)動(dòng)形式，其中圖2(a）、（b）為新型杠桿機(jī)構(gòu)，圖2(c）為傳統(tǒng)杠桿機(jī)構(gòu)。圖2中：小黑點(diǎn)表示杠桿機(jī)構(gòu)的質(zhì)心，m表示杠桿機(jī)構(gòu)的質(zhì)量，r1、r2和r3分別表示3種不同類型杠桿機(jī)構(gòu)的質(zhì)心與轉(zhuǎn)動(dòng)軸之間的距離，F(xiàn)表示驅(qū)動(dòng)力。杠桿機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J為：

二級(jí)杠桿機(jī)構(gòu)作為微定位平臺(tái)的位移放大、傳遞機(jī)構(gòu)，采用完全對(duì)稱結(jié)構(gòu)，以避免應(yīng)力集中和確保機(jī)構(gòu)不受切向破壞力的影響，同時(shí)使非驅(qū)動(dòng)位移方向上的受力抵消，不產(chǎn)生附加位移，以提高運(yùn)動(dòng)精度。二自由度微定位平臺(tái)中二級(jí)杠桿機(jī)構(gòu)的尺寸參數(shù)如圖4所示。圖4中：l1為位移輸入點(diǎn)S到柔性鉸鏈A的水平距離；l2為柔性鉸鏈A到柔性鉸鏈B的水平距離；l3為柔性鉸鏈C到柔性鉸鏈D的水平距離；l4為柔性鉸鏈D到柔性鉸鏈G的水平距離；l5為連接工作平臺(tái)的每根桿的長度；l6為位移導(dǎo)向機(jī)構(gòu)中直梁型柔性鉸鏈的缺口長度。為了方便計(jì)算，取二級(jí)杠桿機(jī)構(gòu)的一側(cè)進(jìn)行分析，其放大原理如圖5所示：輸入位移Δd經(jīng)由柔性鉸鏈A、B組成的第1級(jí)杠桿和由柔性鉸鏈C、D、G組成的第2級(jí)杠桿進(jìn)行放大處理，最終在柔性鉸鏈H處輸出位移Δy。圖5中：Δa表示輸入位移經(jīng)第1級(jí)杠桿放大后的輸出位移，同時(shí)也是第2級(jí)杠桿的輸入位移；θ1表示第1級(jí)杠桿的轉(zhuǎn)角；θ2表示第2級(jí)杠桿的轉(zhuǎn)角。圖4 二自由度微定位平臺(tái)中二級(jí)杠桿機(jī)構(gòu)的尺寸參數(shù)

【參考文獻(xiàn)】：
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本文編號(hào)：3134881