新型压电尺蠖精密驱动器柔性机构分析与实验研究
发布时间：2021-01-07 19:57
压电尺蠖精密驱动器是基于尺蠖原理实现双向、大行程、高精度直线运动的精密驱动器。针对压电尺蠖驱动器存在的主要问题,本文重点针对尺蠖驱动器关键元件柔性铰链机构进行了系统而深入的研究,提出了一种新型行走型尺蠖驱动器。本文主要研究内容包括以下几个方面:对各类尺蠖驱动器的工作原理、运动方式等进行了系统地分析和研究,针对传统行走型尺蠖驱动器加工要求高、调整配合困难的缺点,提出了利用两根平行轴作为导向机构的新型行走型尺蠖驱动器。该构型的特点便于采用调整机构对压电叠堆预紧及箝位摩擦面间隙进行调整,降低了加工要求,提高了系统可靠性。对该尺蠖驱动器的结构原理方案进行了详细的分析,同时对驱动器的导向轴、铜套和预紧机构进行了具体设计与分析,本文还分析了压电叠堆与柔性机构的耦合特性。对尺蠖驱动器的关键元件柔性铰链机构进行分析研究,探讨了柔性铰链的精度特性。基于有限元方法建立了单切口柔性铰链旋转刚度模型。提出利用桥式柔性机构作为尺蠖驱动器中间驱动机构与箝位机构的耦合柔性机构,对桥式耦合柔性机构进行了相应的理论分析,研究了柔性铰链寄生刚度及旋转刚度精度对该类柔性机构静力学模型的影响,并建立了高精度的刚度和应力模型,...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：127 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
压电惯性驱动器原理图
尺蠖驱动器是模仿自然界中尺蠖的运动原理而得名，以压电元件为件，将压电元件的微小位移利用尺蠖原理累积成步进连续的精密位。典型的尺蠖驱动器主要包括 4 部分：2 个箝位机构(A 和 C)、1 个动机构(B)及平行导轨。2 个箝位机构与中间驱动机构组成动子一，箝位过程和驱动过程均在动子上实现，其工作原理如图 1-2 所示，动器箝位机构与中间驱动机构 3 个单元机构通过时序动作完成直线运个工作循环。具体运动情况如下所述：(1) 箝位机构 A 通电夹紧导轨，中间驱动机构 B 与箝位机构 C，即驱动机构 B 未伸长且箝位机构 C 未夹紧；(2) 箝位机构 A 保持通电，驱动机构 B 通电伸长；(3) 箝位机构 A 与驱动机构 B 保持通电，箝位机构 C 通电夹紧导(4) 箝位机构 A 断电放松，箝位机构 C 与驱动机构 B 保持通电；(5) 驱动机构 B 断电收缩，箝位机构 C 保持通电；(6) 箝位机构 A 通电夹紧导轨，从而实现驱动器向前运动一步，实工作循环。
- 10 -1-3 推动型尺蠖驱动器运动原理图(箝位机构固定chanism of pusher type inchworm actuator (clamp 构固定的推拉型尺蠖驱动器运动原理如图：第一步，箝位机构 A 通电夹紧动子；第子及箝位机构 A 向左移动，同时推动箝位机构 C 通电夹紧动子；第四步，箝位机动机构 B 断电，拉动箝位机构 A 回缩到初动子回缩到初始长度，此时动子再次向左夹紧动子；第七步，箝位机构 C 断电松开状态，完成一个循环。可见在一个运动周期动。
【参考文献】：
期刊论文
[1]高速大推力直线型超声电机的设计与实验研究[J]. 李玉宝,时运来,赵淳生,黄卫清. 中国电机工程学报. 2008(33)
[2]内窥镜诊疗微型机器人发展概述[J]. 王辉静. 大众科技. 2008(04)
[3]对发展我国超声电机技术的若干建议[J]. 赵淳生. 微电机(伺服技术). 2006(02)
[4]微型管道机器人钹形压电复合驱动器的结构设计及优化[J]. 郭彤,李江雄,柯映林. 中国机械工程. 2005(18)
[5]大行程高分辨率微定位机构的设计分析[J]. 王勇,刘志刚,薄锋,朱健强. 机械设计. 2005(05)
[6]基于有限元分析的纳米级微进给工作台的设计[J]. 张强,卢泽生. 航空精密制造技术. 2005(01)
[7]大行程纳米级步距压电电动机[J]. 赵美蓉,温丽梅,林玉池,张玉祥. 机械工程学报. 2004(08)
[8]世界超声电机技术的新进展[J]. 赵淳生. 振动、测试与诊断. 2004(01)
[9]直线型超声电机研究的现状[J]. 黄国庆,刘群亭,黄卫清,赵淳生. 微特电机. 2003(02)
[10]弹性铰链研究[J]. 辛洪兵,郑伟智,赵罘. 光学精密工程. 2003(01)
博士论文
[1]微小管道机器人用惯性式压电执行器的研究[D]. 杨志欣.大连理工大学 2008
[2]尺蠖型压电驱动器基础理论与试验研究[D]. 赵宏伟.吉林大学 2006
[3]压电步进二维精密驱动器理论及实验研究[D]. 刘国嵩.吉林大学 2006
[4]压电步进精密驱动器理论及实验研究[D]. 刘建芳.吉林大学 2005
[5]压电式粘滑精密运动机构驱动理论与实验研究[D]. 华顺明.吉林大学 2005
硕士论文
[1]压电步进式直线精密驱动器的结构研究[D]. 刘鹏.吉林大学 2007
本文编号：2963148
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：127 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
压电惯性驱动器原理图
尺蠖驱动器是模仿自然界中尺蠖的运动原理而得名，以压电元件为件，将压电元件的微小位移利用尺蠖原理累积成步进连续的精密位。典型的尺蠖驱动器主要包括 4 部分：2 个箝位机构(A 和 C)、1 个动机构(B)及平行导轨。2 个箝位机构与中间驱动机构组成动子一，箝位过程和驱动过程均在动子上实现，其工作原理如图 1-2 所示，动器箝位机构与中间驱动机构 3 个单元机构通过时序动作完成直线运个工作循环。具体运动情况如下所述：(1) 箝位机构 A 通电夹紧导轨，中间驱动机构 B 与箝位机构 C，即驱动机构 B 未伸长且箝位机构 C 未夹紧；(2) 箝位机构 A 保持通电，驱动机构 B 通电伸长；(3) 箝位机构 A 与驱动机构 B 保持通电，箝位机构 C 通电夹紧导(4) 箝位机构 A 断电放松，箝位机构 C 与驱动机构 B 保持通电；(5) 驱动机构 B 断电收缩，箝位机构 C 保持通电；(6) 箝位机构 A 通电夹紧导轨，从而实现驱动器向前运动一步，实工作循环。
- 10 -1-3 推动型尺蠖驱动器运动原理图(箝位机构固定chanism of pusher type inchworm actuator (clamp 构固定的推拉型尺蠖驱动器运动原理如图：第一步，箝位机构 A 通电夹紧动子；第子及箝位机构 A 向左移动，同时推动箝位机构 C 通电夹紧动子；第四步，箝位机动机构 B 断电，拉动箝位机构 A 回缩到初动子回缩到初始长度，此时动子再次向左夹紧动子；第七步，箝位机构 C 断电松开状态，完成一个循环。可见在一个运动周期动。
【参考文献】：
期刊论文
[1]高速大推力直线型超声电机的设计与实验研究[J]. 李玉宝,时运来,赵淳生,黄卫清. 中国电机工程学报. 2008(33)
[2]内窥镜诊疗微型机器人发展概述[J]. 王辉静. 大众科技. 2008(04)
[3]对发展我国超声电机技术的若干建议[J]. 赵淳生. 微电机(伺服技术). 2006(02)
[4]微型管道机器人钹形压电复合驱动器的结构设计及优化[J]. 郭彤,李江雄,柯映林. 中国机械工程. 2005(18)
[5]大行程高分辨率微定位机构的设计分析[J]. 王勇,刘志刚,薄锋,朱健强. 机械设计. 2005(05)
[6]基于有限元分析的纳米级微进给工作台的设计[J]. 张强,卢泽生. 航空精密制造技术. 2005(01)
[7]大行程纳米级步距压电电动机[J]. 赵美蓉,温丽梅,林玉池,张玉祥. 机械工程学报. 2004(08)
[8]世界超声电机技术的新进展[J]. 赵淳生. 振动、测试与诊断. 2004(01)
[9]直线型超声电机研究的现状[J]. 黄国庆,刘群亭,黄卫清,赵淳生. 微特电机. 2003(02)
[10]弹性铰链研究[J]. 辛洪兵,郑伟智,赵罘. 光学精密工程. 2003(01)
博士论文
[1]微小管道机器人用惯性式压电执行器的研究[D]. 杨志欣.大连理工大学 2008
[2]尺蠖型压电驱动器基础理论与试验研究[D]. 赵宏伟.吉林大学 2006
[3]压电步进二维精密驱动器理论及实验研究[D]. 刘国嵩.吉林大学 2006
[4]压电步进精密驱动器理论及实验研究[D]. 刘建芳.吉林大学 2005
[5]压电式粘滑精密运动机构驱动理论与实验研究[D]. 华顺明.吉林大学 2005
硕士论文
[1]压电步进式直线精密驱动器的结构研究[D]. 刘鹏.吉林大学 2007
本文编号：2963148
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