基于柔度比优化设计杠杆式柔性铰链放大机构 被引量：25

1

作者 卢倩 黄卫清 孙梦馨 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第1期102-111,共10页

分析与研究了柔性铰链的柔度特性,用于柔性放大机构的优化设计。提出了一个通用的柔度比参数λ,探讨了具有不同柔度比λ的柔性铰链主要输出位移形式的灵敏度,分析了它对常用柔性铰链的柔度特性的影响规律。然后,以柔性铰链的柔度比λ为... 分析与研究了柔性铰链的柔度特性,用于柔性放大机构的优化设计。提出了一个通用的柔度比参数λ,探讨了具有不同柔度比λ的柔性铰链主要输出位移形式的灵敏度,分析了它对常用柔性铰链的柔度特性的影响规律。然后,以柔性铰链的柔度比λ为基本参数,在考虑柔性铰链转动中心偏移量的基础上,推导了二级杠杆式柔性铰链放大机构放大率的理论计算方法,并依据柔性铰链的柔度比特性提出了柔性放大机构的优化设计方法。开展了有限元仿真和实验研究。结果显示,优化后的柔性放大机构的放大率比优化前的放大率分别提高了0.234和0.23。实验表明,依据柔性铰链的柔度比λ对柔性放大机构进行优化设计能够有效地提高柔性放大机构的位移放大率与工作行程,进而提高放大机构的末端运动及定位精度。 展开更多

关键词 杠杆式柔性铰链 柔性放大机构 柔度比 优化设计

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基于柔性铰链的柔性放大机构参数化设计 被引量：5

2

作者 卢倩 黄卫清 孙梦馨 《振动．测试与诊断》 EI CSCD 北大核心 2016年第5期935-941,共7页

为了对柔性微位移放大机构进行优化设计,有必要对柔性铰链及柔性放大机构进行参数化分析与研究。提出了一个通用的结构参数ε,探讨了ε对不同柔性铰链柔度系数的影响规律,并横向比较了常用柔性铰链的柔度特性。另一方面,基于柔度特性的... 为了对柔性微位移放大机构进行优化设计,有必要对柔性铰链及柔性放大机构进行参数化分析与研究。提出了一个通用的结构参数ε,探讨了ε对不同柔性铰链柔度系数的影响规律,并横向比较了常用柔性铰链的柔度特性。另一方面,基于柔度特性的影响分析,提出了新的参数柔度比λ,重点分析了不同柔度比λ的柔性铰链主要输出位移形式的灵敏度。以实际的桥式柔性微位移放大机构为例,利用参数ε和λ实现了该柔性放大机构的参数化设计,并用有限元软件进行了仿真计算。实验测量结果表明,对基于柔性铰链的柔性微位移放大机构进行参数化设计,最终输出位移行程与有限元仿真设计的结果误差率为3.80%。基于柔性铰链的结构参数ε和柔度比λ对柔性放大机构进行参数化设计是可行且正确的,有利于这一类柔性放大机构的优化设计。 展开更多

关键词 柔性铰链 柔性放大机构 结构参数 柔度比 参数化设计

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大行程高分辨率微定位机构的设计分析 被引量：5

3

作者 王勇 刘志刚 +1 位作者 薄锋 朱健强 《机械设计》 CSCD 北大核心 2005年第5期22-24,共3页

压电驱动器的位移输出能力有限,因此通常借助于柔性机构对其位移量进行放大。对常用的柔性放大机构的性能进行了分析。提出一种柔性八杆放大机构,并对其进行有限元分析和理论计算。为了提高放大率,提出两级串连式机构。机构整体具有结... 压电驱动器的位移输出能力有限,因此通常借助于柔性机构对其位移量进行放大。对常用的柔性放大机构的性能进行了分析。提出一种柔性八杆放大机构,并对其进行有限元分析和理论计算。为了提高放大率,提出两级串连式机构。机构整体具有结构紧凑、放大效率较高的优点。 展开更多

关键词 精密定位 柔性放大机构 压电/电致伸缩驱动

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基于柔性铰链的微位移机构的设计与分析 被引量：4

4

作者 黄志威 梅杰 +2 位作者 明廷鑫 胡吉全 陈定方 《起重运输机械》 2017年第3期15-19,共5页

针对传统机械式微位移机构无法实现高精度定位的问题,采用半圆型柔性铰链设计了一种反对称式柔性放大机构,将输入的直线位移放大并转化为转角位移输出。对其转角刚度、结构形式、结构参数、静态位移输出特性进行分析,并利用Ansys软件对... 针对传统机械式微位移机构无法实现高精度定位的问题,采用半圆型柔性铰链设计了一种反对称式柔性放大机构,将输入的直线位移放大并转化为转角位移输出。对其转角刚度、结构形式、结构参数、静态位移输出特性进行分析,并利用Ansys软件对柔性放大机构进行建模和有限元分析,验证了其结构的合理性。 展开更多

关键词 柔性放大机构 柔性铰链 压电陶瓷驱动器 有限元分析

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基于柔性放大机构的压电微夹钳研究 被引量：2

5

作者 邬亮恩 崔玉国 +1 位作者 梁冬泰 冯锋义 《压电与声光》 CAS CSCD 北大核心 2014年第3期437-440,共4页

基于钳指可平动并能感知钳指位移与夹持力的要求,采用柔性放大机构对压电微夹钳进行了结构设计。基于ANSYS的压电耦合场分析技术,对压电微夹钳的静动态特性进行了分析表明,在200V的最大驱动电压下,钳指最大位移为233.9μm;在20V的阶跃... 基于钳指可平动并能感知钳指位移与夹持力的要求,采用柔性放大机构对压电微夹钳进行了结构设计。基于ANSYS的压电耦合场分析技术,对压电微夹钳的静动态特性进行了分析表明,在200V的最大驱动电压下,钳指最大位移为233.9μm;在20V的阶跃驱动电压下,钳指的稳态位移为20.6μm,响应时间为0.1s;通过实验对压电微夹钳的静动态特性进行了测试,结果表明,在150 V的驱动电压下,钳指位移为78.4μm,夹持0.3mm×8mm微轴所产生的夹持力为9.2mN。 展开更多

关键词 压电微夹钳 柔性放大机构 钳指位移 夹持力 压电耦合场分析

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新型柔性放大机构的动力学前馈复合控制方法 被引量：2

6

作者 吴海涛 赖磊捷 《电光与控制》 CSCD 北大核心 2021年第1期108-111,共4页

纳米级精度微位移驱动与控制通常使用压电陶瓷驱动器驱动柔性机构来实现。但是压电陶瓷驱动器行程较小,需要使用柔性放大机构对其位移进行放大,并且压电陶瓷驱动器存在蠕变和迟滞等非线性特性,而这些非线性特性极大影响了其输出位移经... 纳米级精度微位移驱动与控制通常使用压电陶瓷驱动器驱动柔性机构来实现。但是压电陶瓷驱动器行程较小,需要使用柔性放大机构对其位移进行放大,并且压电陶瓷驱动器存在蠕变和迟滞等非线性特性,而这些非线性特性极大影响了其输出位移经放大机构放大后的运动精度。针对以上两点,将传统桥式机构的4条桥臂用Scott-Russell机构代替,设计了一种新型柔性放大机构。同时,采用基于动力学逆模型前馈控制与PID反馈控制相结合的复合控制策略,提升放大机构的控制带宽和运动精度。实验结果表明,复合控制策略在1 Hz输入频率下的均方根跟踪误差相较传统PID反馈控制降低了33%,在10 Hz下降低了73%,说明了基于动力学逆模型前馈控制同PID反馈控制相结合的复合控制能够大幅度提高放大机构的跟踪精度。 展开更多

关键词 压电陶瓷驱动器 柔性放大机构 逆模型前馈控制

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大行程高分辨率微定位机构的设计分析

7

作者 王勇 刘志刚 +1 位作者 薄锋 朱健强 《现代制造工程》 CSCD 2005年第1期94-96,共3页

压电驱动器的位移输出能力有限,通常借助于柔性机构对其位移量进行放大。提出一种柔性八杆放大机构,并对 其进行有限元分析和理论计算。为了提高放大率,提出两级串连式机构。机构整体具有结构紧凑、放大效率较高的优点。

关键词 精密定位 柔性放大机构 压电/电致伸缩驱动

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高放大率柔性微夹钳的优化设计与分析

8

作者 周烁方 赵世瑾 +1 位作者 康升征 吴洪涛 《机械设计与制造工程》 2021年第1期5-11,共7页

针对目前研究的微夹钳夹持行程较小,不能满足大尺寸微小物体(427.8μm及以上)操作需求,设计了一种同时具备高位移放大率、大夹持行程和平动夹持等特点的新型柔性微夹钳,分别采用杠杆机构、Scott-Russell机构和平行四边形机构串联实现三... 针对目前研究的微夹钳夹持行程较小,不能满足大尺寸微小物体(427.8μm及以上)操作需求,设计了一种同时具备高位移放大率、大夹持行程和平动夹持等特点的新型柔性微夹钳,分别采用杠杆机构、Scott-Russell机构和平行四边形机构串联实现三级放大,有效弥补了压电作动器有限输出位移的不足。其中第三级所采用的平行四边形放大机构隔绝了寄生旋转运动,实现了微夹钳末端纯粹平移运动。随后使用伪刚体法建立了微夹钳运动学、静力学和动力学模型,对关键参数进行了优化,通过有限元仿真验证了微夹钳理论模型的正确性。最后采用线切割技术制作微夹钳样机进行实验测试,结果表明,该微夹钳最大夹持行程可达882.3μm,放大率高达24.5倍。 展开更多

关键词 微夹钳 柔性放大机构 柔性铰链 优化设计

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薄板光学反射面面形变形驱动器集成设计

9

作者 孙小庆 王智磊 +2 位作者 杨斌堂 夏昂 赵发刚 《上海航天》 CSCD 2018年第3期60-66,共7页

针对某光学载荷薄板反射面面形调整需求,对一种新型精密微调驱动器开展了集成设计研究。分析了柔性太阳翼冷热交变对敏感载荷的影响,设计了一种基于巨磁致伸缩材料(GMM)的主动补偿驱动器,对驱动器关键部件进行了优化。建立了驱动器的动... 针对某光学载荷薄板反射面面形调整需求,对一种新型精密微调驱动器开展了集成设计研究。分析了柔性太阳翼冷热交变对敏感载荷的影响,设计了一种基于巨磁致伸缩材料(GMM)的主动补偿驱动器,对驱动器关键部件进行了优化。建立了驱动器的动力学模型,并利用模糊自适应PID算法对其进行闭环控制。仿真结果表明:设计的驱动器能实现较大的行程、较高的定位精度,可用于面形变形补偿。 展开更多

关键词 光学形面补偿 巨磁致伸缩驱动器 集成设计 柔性放大机构 优化设计 有限元仿真 动力学建模 闭环控制

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大行程精密定位超磁致伸缩驱动器的设计与控制 被引量：20

10

作者 杨斌堂 徐彭有 +3 位作者 孟光 杨德华 许文秉 谭先涛 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第1期25-31,共7页

实现一种新型的固态智能材料驱动大行程精密驱动器的设计和控制。基于超磁致伸缩驱动原理和柔性铰链放大机构,采用非永磁和永磁偏置驱动器粗—精驱动组合设计,研制大行程精密超磁致伸缩组合驱动器。建立永磁偏置下的电磁、永磁复合磁场... 实现一种新型的固态智能材料驱动大行程精密驱动器的设计和控制。基于超磁致伸缩驱动原理和柔性铰链放大机构,采用非永磁和永磁偏置驱动器粗—精驱动组合设计,研制大行程精密超磁致伸缩组合驱动器。建立永磁偏置下的电磁、永磁复合磁场激励的驱动器位移控制系统传递函数模型,实现了粗、精分级精密定位控制方法。实现一套超磁致伸缩组合驱动器原型样机,并进行了精密定位驱动试验验证测试。试验结果证明系统模型的准确性和控制方法的有效性,样机驱动行程可达0.71 mm。并测得在温升负效应情况下,控制行程在0.6 mm范围内,所设计超磁致伸缩组合驱动器位移分辨率为±30 nm,驱动位移精度达±90 nm。研究成果可广泛用于基于固态智能材料驱动的大行程精密驱动装置的设计和实现。 展开更多

关键词 超磁致伸缩驱动器 大行程驱动器 组合驱动器 柔性铰链放大机构 前馈控制

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基于三角形和杠杆原理的柔性铰链放大机构 被引量：6

11

作者 唐刚 邹鹏君 +3 位作者 谢高杨 胡敏 徐斌 李志彪 《机械设计与研究》 CSCD 北大核心 2018年第3期46-49,共4页

为克服单一的杠杆铰链放大机构的弧形位移输出和三角形铰链放大机构放大倍数小等缺陷,设计了1种综合三角形铰链与杠杆铰链结构性能优点的放大机构,理论推导了放大机构的位移放大比公式,开展了有限元仿真和实验研究。实验测试表明：当所... 为克服单一的杠杆铰链放大机构的弧形位移输出和三角形铰链放大机构放大倍数小等缺陷,设计了1种综合三角形铰链与杠杆铰链结构性能优点的放大机构,理论推导了放大机构的位移放大比公式,开展了有限元仿真和实验研究。实验测试表明：当所采用的压电叠堆驱动装置驱动电压为80 V时,所设计的新型柔性铰链放大机构最大输出位移达85.36μm,放大倍数为4.5与理论值为5.40的放大倍数和有限元仿真为4.774的放大倍数相近,较理论值和仿真值误差率分别为16.67%和5.74%。新型放大机构具有较大的放大倍数和位移呈直线输出等优点。 展开更多

关键词 压电叠堆 三角形 杠杆 柔性铰链放大机构 对称性驱动

原文传递

基于传递矩阵法的柔性杠杆放大机构刚度分析 被引量：4

12

作者 郑洋洋 宫金良 张彦斐 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第4期849-856,共8页

刚度是影响柔性微动机构动态性能和定位精度的重要指标。将工程中的传递矩阵概念引入到刚度分析中,首先根据结构特点将柔性微动机构模块化并将各子单元视为柔性体,全面考虑其轴向、剪切和弯曲等变形,求解各子单元柔性体的传递矩阵,然后... 刚度是影响柔性微动机构动态性能和定位精度的重要指标。将工程中的传递矩阵概念引入到刚度分析中,首先根据结构特点将柔性微动机构模块化并将各子单元视为柔性体,全面考虑其轴向、剪切和弯曲等变形,求解各子单元柔性体的传递矩阵,然后通过传递矩阵将各子单元组合,最后根据力平衡建立柔性微动机构输入力和输出位移之间的关系模型。研究结果表明,传递矩阵法由于考虑了各单元的多维度真实变形,因此保证了结果的高精度。同时分析过程不需要求解刚柔单元变形协调方程,而且避免了微动机构全局坐标系的转换,减少了分析计算量。最后应用该方法建立了一种柔性杠杆放大微动机构的刚度模型,与有限元分析结果的对比误差小于6.4%,有效提高了分析精度,为参数设计提供了重要理论依据。 展开更多

关键词 柔性微动机构 传递矩阵 柔性杠杆放大机构 刚度 有限元

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基于GMA柔性换向放大机构的结构设计与优化 被引量：4

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作者 徐彬 王传礼 +1 位作者 喻曹丰 解甜 《机械传动》 北大核心 2019年第10期62-67,共6页

设计了一种以超磁致伸缩驱动器(GMA)为驱动单元,以杠杆式柔性铰链进行位移换向放大的微位移传递机构。根据弹性力学理论,在考虑柔性铰链转动中心偏移量的基础上,推导出柔性换向放大机构的放大比和固有频率表达式,运用Matlab软件优化分... 设计了一种以超磁致伸缩驱动器(GMA)为驱动单元,以杠杆式柔性铰链进行位移换向放大的微位移传递机构。根据弹性力学理论,在考虑柔性铰链转动中心偏移量的基础上,推导出柔性换向放大机构的放大比和固有频率表达式,运用Matlab软件优化分析柔性铰链的切割半径R和最小厚度t等几何参数,获得了柔性铰链几何参数的最优值,并对优化后的结果进行有限元分析,最后,将仿真结果与理论分析结果进行了对比。研究结果表明,理论分析与有限元分析验证了理论模型的正确性,实现了机构放大倍数高、位移换向呈直线输出的设计目标。 展开更多

关键词 柔性换向放大机构 柔性铰链 超磁致伸缩驱动器(GMA) 有限元分析 优化设计

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柔性位移放大机构拓扑优化设计研究 被引量：2

14

作者 任军 何广平 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2009年第2期154-158,共5页

基于连续体结构拓扑优化技术和SIMP人工材料密度方法,以机构的输出位移和输入位移之比作为优化目标,建立柔性位移放大机构的拓扑优化设计的数学模型,优化算法采用优化准则法,并推导了迭代公式,采用网格过滤法消除棋盘格和网格依赖现象... 基于连续体结构拓扑优化技术和SIMP人工材料密度方法,以机构的输出位移和输入位移之比作为优化目标,建立柔性位移放大机构的拓扑优化设计的数学模型,优化算法采用优化准则法,并推导了迭代公式,采用网格过滤法消除棋盘格和网格依赖现象。数值算例证明了研究方法的有效性。分析了不同优化参数对机构放大倍数的影响。对拓扑优化图形中的单点铰接问题给出了后处理方法。 展开更多

关键词 柔性位移放大机构 拓扑优化 优化准则法 集中柔度

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用于压电驱动器位移放大的柔性铰链放大机构研究 被引量：2

15

作者 郑丽云 沈剑英 +2 位作者 王鹏飞 戚佳成 朱成 《科技创新与应用》 2018年第7期21-22,24,共3页

压电微位移驱动器在精密微位移应用场合具有许多优点,但它的输出位移较小。为了放大它的输出位移,研究人员提出各种不同种类的放大机构,放大倍数是衡量放大机构性能的主要指标。文章主要介绍了常用的杠杆式柔性铰链机构Scott-Russell机... 压电微位移驱动器在精密微位移应用场合具有许多优点,但它的输出位移较小。为了放大它的输出位移,研究人员提出各种不同种类的放大机构,放大倍数是衡量放大机构性能的主要指标。文章主要介绍了常用的杠杆式柔性铰链机构Scott-Russell机构和桥式柔性铰链机构三种放大机构的放大倍数的计算方法。 展开更多

关键词 压电驱动器 微位移 柔性铰链放大机构

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新型十字交叉柔性铰链放大机构研究

16

作者 何忠波 席建敏 +2 位作者 李冬伟 李玉龙 崔旭 《军械工程学院学报》 2011年第2期31-35,共5页

分析了柔性铰链放大机构的基本工作原理、放大能力与位移损失。通过ANSYS软件对传统单片柔性铰链放大机构和笔者所设计的十字交叉柔性铰链放大机构进行对比,通过实验验证了仿真的正确性,说明笔者设计的十字交叉柔性铰链放大机构的优越性。

关键词 十字交叉柔性铰链放大机构 放大能力 位移损失

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