一种亚微米压电柔性微动系统设计及性能分析

发布时间：2021-07-05 19:55

　　为获得精密直线运动输出,设计一种压电柔性微驱动系统,系统由压电致动器及柔性微动机构组成,在压电致动器驱动下系统具有亚微米级定位精度。基于柔性铰链导向、传动原理,设计了一种精密柔性微动机构,在此基础上提出了压电柔性微驱动系统设计方案。采用有限元法对系统进行了运动学分析、强度分析、动态分析,分析结果显示,系统具有定位精度高（最大定位误差为0. 24μm）、强度性能好、动态性能优良等优势。研究对微驱动系统研究及应用具有一定的参考价值。 

【文章来源】：机械传动. 2020,44(06)北大核心

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【部分图文】：

微驱动机构的工作原理图

压电柔性微驱动系统是将微动机构与压电陶瓷致动器装配而成的具有精密运动性能的微驱动系统，其结构如图2所示。系统在工作时，首先，采用9个对称的螺钉将系统固定，在压电陶瓷致动器（零件2）的驱动下，微动机构（零件1）的输入机构1-1具有一定运动输入位移，在微动机构的4个柔性铰链机构1-2（铰链17～铰链20）的传动作用下，微动机构的输出机构1-3获得一个精密的输出位移。系统运动过程中由于微动机构16个柔性铰链机构（铰链1～铰链16）的导向作用及微动机构堆成机构，整个系统不会产生横向力及力矩，也不会产生非运动方向位移，保证微致动器不会横向受力，且确保系统运动精密和平稳。

有限元网格划分时，首先对整个机构模型进行网格自由划分，然后再对20个柔性铰链的40个圆柱面进行网格单元细化分，最终划分完成的节点数为554 024，网格数为330 246，网格划分模型如图4所示。由图4可见，对机构的关键部位网格划分比较细而且平滑，无交叉或者断裂网，所以网格划分质量较好。图4 微动机构的有限元网格划分模型


本文编号：3266722