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全柔性机构与MEMS 被引量：78
1
作者 于靖军 宗光华 毕树生 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 2001年第1期1-5,共5页
柔性机构是一种新型机构。首先描述了柔性机构和全柔性机构的概念及特点 ,论述了它们与MEMS之间的关系。然后详细介绍了全柔性机构在 MEMS领域内包括微装配、微操作等应用背景下的状况及前景。最后就对全柔性机构研究中的几个关键技术... 柔性机构是一种新型机构。首先描述了柔性机构和全柔性机构的概念及特点 ,论述了它们与MEMS之间的关系。然后详细介绍了全柔性机构在 MEMS领域内包括微装配、微操作等应用背景下的状况及前景。最后就对全柔性机构研究中的几个关键技术问题如机构的分析、设计及加工 ,柔性铰链的选择与设计 ,驱动器的选择及设计等进行了探讨。 展开更多
关键词 柔性机构 全柔性机构 柔性铰链 微型机电系统 MEMS
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单轴柔性铰链设计方法研究 被引量：62
2
作者 李玉和 李庆祥 +1 位作者 陈璐云 白立芬 《清华大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第2期172-174,共3页
针对微机电系统中常用单轴柔性铰链机构原始理论设计的复杂性 ,提出了简洁而准确的单轴柔性铰链设计计算方法。从基础理论出发推导出了柔性铰链刚度及转角设计公式 ,分析了柔性铰链设计中结构参数与性能的关系。通过一种压电驱动微动工... 针对微机电系统中常用单轴柔性铰链机构原始理论设计的复杂性 ,提出了简洁而准确的单轴柔性铰链设计计算方法。从基础理论出发推导出了柔性铰链刚度及转角设计公式 ,分析了柔性铰链设计中结构参数与性能的关系。通过一种压电驱动微动工作台设计实例分析了单轴柔性铰链机构在微机电系统中的应用。实践证明了该方法的简便。 展开更多
关键词 柔性铰链 微机电系统 计算机辅助设计 刚度 转角 机械传动 可逆弹性支撑结构
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柔性铰链的计算和分析 被引量：56
3
作者 吴鹰飞 周兆英 《机械设计与研究》 CSCD 2002年第3期29-30,共2页
针对常用的直圆柔性铰链进行力学分析,与迄令一直沿用由J.M.PAROS给出的柔性铰链绕z轴的转动刚度(柔度)计算公式相比,提出了更为简洁、精确的转动刚度计算公式,使其有利于柔性铰链的设计和分析。对直圆柔性铰链所能承受的最大力矩和最... 针对常用的直圆柔性铰链进行力学分析,与迄令一直沿用由J.M.PAROS给出的柔性铰链绕z轴的转动刚度(柔度)计算公式相比,提出了更为简洁、精确的转动刚度计算公式,使其有利于柔性铰链的设计和分析。对直圆柔性铰链所能承受的最大力矩和最大角位移进行了分析,给出了它们在不考虑应力集中影响下的计算公式。讨论了直圆柔性铰链各个参数对其性能的影响。为柔性铰链在精密定位系统中的应用提供了一定的理论基础。 展开更多
关键词 柔性铰链 直圆柔性铰链 精密定位
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快速反射镜两轴柔性支承设计 被引量：39
4
作者 鲁亚飞 范大鹏 +2 位作者 范世珣 张智永 周擎坤 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第12期2574-2582,共9页
提出了基于集中柔度的柔性铰链单元的柔性支承结构,研究了这种柔性支承静动态特性的设计过程和设计方法。首先,从快速反射镜的工作机理出发,分析了系统对柔性支承的特性要求;然后,结合现有两种柔性支承结构的特点,提出基于集中柔度的柔... 提出了基于集中柔度的柔性铰链单元的柔性支承结构,研究了这种柔性支承静动态特性的设计过程和设计方法。首先,从快速反射镜的工作机理出发,分析了系统对柔性支承的特性要求;然后,结合现有两种柔性支承结构的特点,提出基于集中柔度的柔性铰链单元的柔性支承设计;在分析单个柔性铰链刚度特性的基础上,研究了两轴柔性支承的设计方法;最后,以通光口径为Φ90 mm、行程为±2 mrad、工作带宽为300 Hz的两轴快速反射镜为例,进行了两轴柔性支承的设计和特性计算。基于dSPACE半实物仿真系统建立了两轴柔性支承特性实验,对柔性支承的转动刚度进行测试,并对由设计的柔性支承组成的快速反射镜系统的控制性能进行分析。实验结果显示:设计的快速反射镜系统的一阶机械响应频率为78 Hz,闭环控制带宽为340 Hz,满足设计要求,表明基于集中柔度的柔性铰链单元的柔性支承可以满足行程若干mrad,工作带宽数百Hz的两轴快速反射镜的应用需求,且具有加工工艺性好,转动中心稳定等优点。 展开更多
关键词 快速反射镜 柔性支承 柔性铰链 特性设计
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快速反射镜关键技术研究 被引量：32
5
作者 徐新行 杨洪波 +1 位作者 王兵 高云国 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2013年第10期1095-1103,共9页
快速反射镜(FSM)凭借其高精度、高分辨力、快响应等优点,被广泛应用于天文望远镜、自适应光学、复合轴精密跟踪等领域。尽管国内外关于FSM的研究较多,但少有对其关键技术的系统总结。首先,介绍了国内外FSM的发展现状和研究热点,分析了FS... 快速反射镜(FSM)凭借其高精度、高分辨力、快响应等优点,被广泛应用于天文望远镜、自适应光学、复合轴精密跟踪等领域。尽管国内外关于FSM的研究较多,但少有对其关键技术的系统总结。首先,介绍了国内外FSM的发展现状和研究热点,分析了FSM的主要性能指标与各组成部分之间的关系。在延用FSM传统按支撑结构不同分类方式的同时,首次提出了按功能用途不同的分类方式,并针对各类FSM的结构特点和功能用途等进行了深入探讨;然后,在明确FSM结构组成的基础上,系统阐述了FSM系统中支撑铰链、工作镜体、驱动元件、测量元件和控制系统等关键技术,首次提出将柔性铰链分为四周分散式、中心集中式及四周分散与中心集中相结合式的分类方式,并分别对驱动元件、测量元件的排布方式进行了对比分析。最后,通过对FSM系统各关键技术的归纳总结,提出了FSM向大口径、大角度、高精度、高响应和高承载等方向发展的趋势。 展开更多
关键词 快速反射镜 柔性铰链 刚性支撑 响应速度
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具有柔性铰链的差式微位移放大机构 被引量：20
6
作者 吴博达 李军 +2 位作者 杨志刚 张春宏 程光明 《压电与声光》 CSCD 北大核心 1999年第2期96-99,103,共5页
阐述了差式微位移放大机构的基本设计原理，分析了机构中位移损失的原因。研制的放大机构具有较好的放大效果，而且机构的位移输出线性特性也较好。采用片状柔性铰链成功地解决了由于机构中的位移干涉造成的机构内部反力太大的问题。
关键词 压电驱动器 柔性铰链 微位移 差式 放大机构
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空间全柔性机构位置分析的刚度矩阵法 被引量：22
7
作者 于靖军 毕树生 宗光华 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第3期323-326,共4页
柔性机构是一种依靠构件元素的弹性变形传输所希望运动的机构 .具有集中柔度的全柔性机构是其中的一种类型 .由于空间全柔性机构中存在球副 ,使得目前通用的伪刚体模型法受到限制 ,为此提出了一种扩展伪刚体模型法 .并以 6 RSS并联全柔... 柔性机构是一种依靠构件元素的弹性变形传输所希望运动的机构 .具有集中柔度的全柔性机构是其中的一种类型 .由于空间全柔性机构中存在球副 ,使得目前通用的伪刚体模型法受到限制 ,为此提出了一种扩展伪刚体模型法 .并以 6 RSS并联全柔性机构为例对其位置解问题进行了分析 :首先利用结构分析中的位移法建立起柔性铰链的刚度模型 ,同时通过一系列坐标系的建立和转换 ,建立起机构的变形协调方程、位置闭环方程及静力平衡方程 ,进而求得机构的位置解 .该方法充分考虑了机构中弹性构件的变形 。 展开更多
关键词 运动学 刚度矩阵 机构 全柔性机构 柔性铰链 伪刚体模型
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一种纳米级二维微定位工作台的设计与分析 被引量：24
8
作者 孙立宁 马立 +1 位作者 荣伟彬 高燕 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第3期406-411,共6页
研究开发了一种采用柔性铰链导向的二维光学调整微定位工作台,建立了工作台的简化模型,并利用结构力学理论推导出工作台沿x、y方向刚度及前二阶固有频率解析式。进行了微定位工作台固有频率及沿x、y方向刚度的试验测试,并结合解析方法... 研究开发了一种采用柔性铰链导向的二维光学调整微定位工作台,建立了工作台的简化模型,并利用结构力学理论推导出工作台沿x、y方向刚度及前二阶固有频率解析式。进行了微定位工作台固有频率及沿x、y方向刚度的试验测试,并结合解析方法和有限元方法对微定位工作台设计刚度及动力特性进行分析验证。有限元分析表明:当工作台的直角平板柔性铰链长度较小而铰链宽度较大时,其刚度、频率及驱动力较高,铰链根部应力集中也较严重。通过改变柔性铰链的特征参数,可达到控制和优化工作台固有频率、输出位移、应力分布及驱动力响应的目的,并提出了一种优选微定位工作台柔性铰链参数的简易方法。 展开更多
关键词 柔性铰链 纳米定位工作台 有限元分析
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纳米定位机构及其控制系统的研究 被引量：14
9
作者 王建林 《机械设计与研究》 CSCD 2001年第2期34-35,共2页
在纳米科学与技术领域 ,纳米定位技术是纳米测量和原子操作工程研究及走向产业化的前提条件和工作基础。本文设计了一种新颖的以柔性铰链为弹性导轨、压电陶瓷为驱动器的纳米定位机构 ,给出了其动力学模型 ,结合纳米传感器微位移检测装... 在纳米科学与技术领域 ,纳米定位技术是纳米测量和原子操作工程研究及走向产业化的前提条件和工作基础。本文设计了一种新颖的以柔性铰链为弹性导轨、压电陶瓷为驱动器的纳米定位机构 ,给出了其动力学模型 ,结合纳米传感器微位移检测装置和微机控制系统设计并研制了数字闭环控制的纳米定位系统。实验表明 :该纳米定位系统行程 10 μm ,定位精度优于± 0 .0 3μm ,定位分辨力 3nm ,最大定位时间 40ms。 展开更多
关键词 纳米定位机构 柔性铰链 压电陶瓷 控制系统
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典型柔性铰链柔度性能的计算与分析 被引量：24
10
作者 张志杰 袁怡宝 《工程力学》 EI CSCD 北大核心 2008年第4期106-110,共5页
以结构力学中卡氏第二定理为理论基础,通过引入恰当的积分变量,建立了计算一般单边柔性铰链柔度性能的统一数学模型,并用推导的解析式计算了单边直圆、单边抛物线和单边正割曲线形柔性铰链的柔度性能,利用有限元方法对柔性铰链的柔度解... 以结构力学中卡氏第二定理为理论基础,通过引入恰当的积分变量,建立了计算一般单边柔性铰链柔度性能的统一数学模型,并用推导的解析式计算了单边直圆、单边抛物线和单边正割曲线形柔性铰链的柔度性能,利用有限元方法对柔性铰链的柔度解析式进行校验,结果表明有限元与封闭形式近似解的相对误差小于9%,通过定义柔度比函数,分析了柔性铰链结构参数对其柔度性能的影响关系,并比较了这几种柔性铰链的柔度性能,为柔性铰链的工程设计提供了理论依据。 展开更多
关键词 机械传动机构 柔性铰链 卡氏定理 柔度 有限元
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平面三自由度微动工作台的输入耦合分析 被引量：23
11
作者 王华 张宪民 欧阳高飞 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第5期377-380,共4页
　　基于线性分析理论,建立了柔性铰链式平面三自由度精密定位平台的分析模型;提出了一种计算该类工作台输入耦合的线性求解方法,该方法具有求解简便和计算量小等优点;针对微动工作平台的特点建立了有限元分析模型,通过有限元仿真,验证... 　　基于线性分析理论,建立了柔性铰链式平面三自由度精密定位平台的分析模型;提出了一种计算该类工作台输入耦合的线性求解方法,该方法具有求解简便和计算量小等优点;针对微动工作平台的特点建立了有限元分析模型,通过有限元仿真,验证了线性法的正确性;讨论了有关参数对工作台输入耦合的影响程度,给出了对输入耦合有较大影响的设计参数。研究结果对设计低耦合输入微动工作平台具有指导意义。 展开更多
关键词 柔性铰链 微动工作台 输入耦合 有限元
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柔性铰链及其在精密并联机器人中的应用 被引量：20
12
作者 杜志江 董为 孙立宁 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第9期1469-1473,1478,共6页
在总结了柔性铰链及柔性铰链并联结构的概念、类型、特点的基础上,分析了该领域国内外的最新动态及其关键技术,提出了一种新颖的大行程柔性铰链结构,并以此为被动关节,构建了大行程柔性铰链并联机器人,并给出了测试结果.该系统可在立方... 在总结了柔性铰链及柔性铰链并联结构的概念、类型、特点的基础上,分析了该领域国内外的最新动态及其关键技术,提出了一种新颖的大行程柔性铰链结构,并以此为被动关节,构建了大行程柔性铰链并联机器人,并给出了测试结果.该系统可在立方厘米级的工作空间内达到亚微米级的运动精度. 展开更多
关键词 柔性铰链 并联机器人 精密定位
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柔性平行导向机构的静刚度分析 被引量：12
13
作者 于靖军 毕树生 宗光华 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2003年第2期241-244,共4页
柔性机构是一种新型机构。作为一类最简单的柔性机构 ,柔性平行导向机构被广泛应用在精密定位场合。由于在精密操作中要求机构具有很高的定位精度 ,而机构的静刚度在很大程度上决定着这一指标。针对静刚度分析的重要作用以及目前对机构... 柔性机构是一种新型机构。作为一类最简单的柔性机构 ,柔性平行导向机构被广泛应用在精密定位场合。由于在精密操作中要求机构具有很高的定位精度 ,而机构的静刚度在很大程度上决定着这一指标。针对静刚度分析的重要作用以及目前对机构静刚度分析中存在的不足 ,采用结构分析中的柔度矩阵法建立了一种新的用来分析机构静刚度的理论模型。 展开更多
关键词 柔性机构 柔度矩阵 静刚度 柔性铰链
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光刻投影物镜中的透镜X-Y柔性微动调整机构 被引量：22
14
作者 赵磊 巩岩 赵阳 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第6期1425-1433,共9页
针对光刻投影物镜中透镜X-Y调整机构调整量程小、调整精度高的特点,提出了一种基于柔性铰链的X-Y微动调整机构,并将其应用在光刻投影物镜模型中进行了实验验证。首先,基于机构自由度和机构瞬心等概念介绍了该机构的工作原理。然后,用柔... 针对光刻投影物镜中透镜X-Y调整机构调整量程小、调整精度高的特点,提出了一种基于柔性铰链的X-Y微动调整机构,并将其应用在光刻投影物镜模型中进行了实验验证。首先,基于机构自由度和机构瞬心等概念介绍了该机构的工作原理。然后,用柔性铰链代替传统铰链完成了该机构的结构设计,并对该机构的运动方向刚度、位移输入-输出比以及固有频率和阵型等进行了仿真分析。分析结果表明:该机构X,Y方向的刚度值为1.99μm/N和1.96μm/N,X,Y方向的位移输入-输出比值分别为-2.5和-2.56,机构X,Y方向运动的原理误差分别为实际量的8.22%和6.68%。最后,将研制的X-Y微动调整机构用于光刻投影物镜验证模型中,给出了X-Y调整机构补偿前后的系统波像差。结果显示:模型补偿前后的系统波像差RMS分别为50.864nm和25.933nm。由此表明,本文设计的柔性微动调整机构补偿效果明显,能够满足光刻投影物镜高精度X-Y调整补偿要求。 展开更多
关键词 光刻物镜 柔性铰链 微动调整机构 系统波像差
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新型二维压电驱动微动工作台的设计分析 被引量：13
15
作者 刘品宽 曲东升 +1 位作者 王莉 孙立宁 《压电与声光》 CSCD 北大核心 2002年第1期31-34,共4页
研究开发了一种新型压电驱动二自由度纳米级微定位工作台。文章采用静力学理论对微动工作台的运动副进行了建模分析 ,推导出直角平行板柔性铰链的刚度计算表达式。采用有限元分析方法 ,对柔性铰链和微动工作台的静、动态力学特性数值分... 研究开发了一种新型压电驱动二自由度纳米级微定位工作台。文章采用静力学理论对微动工作台的运动副进行了建模分析 ,推导出直角平行板柔性铰链的刚度计算表达式。采用有限元分析方法 ,对柔性铰链和微动工作台的静、动态力学特性数值分析 ,并对微动工作台的模态频率进行了实验测试。理论分析。 展开更多
关键词 压电驱动 纳米级微定位 柔性铰链 有限元分析 设计 微动工作台
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同步辐射光束线中柔性铰链的研究 被引量：17
16
作者 傅翾 周仁魁 +2 位作者 周泗忠 夏绍建 郭治理 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 2001年第1期67-70,共4页
详细推导了直圆柔性铰链所受力矩和角偏移量及受力和线性位移之间的对应关系等运动方程 ;对直圆柔性铰链材料的选取、直圆柔性铰链参数的设计进行了分析 ;介绍了在同步辐射单色器中以直圆柔性铰链为基础投角、滚角、摆角调节结构。
关键词 柔性铰链 单色器 同步辐射 角偏移 光束线
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基于有限元方法的柔性铰链式微夹持器优化设计 被引量：18
17
作者 杨国兴 张宪民 王华 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第10期1074-1078,共5页
设计了一种以柔性铰链为转动副的微夹持器。微夹持器采用压电陶瓷驱动,具有结构简单、加工方便、夹持范围大等优点。在设计过程中,采用有限元方法,推导了柔性铰链的刚度矩阵与一致质量矩阵,优化了微夹持器的结构尺寸。为了验证算法的正... 设计了一种以柔性铰链为转动副的微夹持器。微夹持器采用压电陶瓷驱动,具有结构简单、加工方便、夹持范围大等优点。在设计过程中,采用有限元方法,推导了柔性铰链的刚度矩阵与一致质量矩阵,优化了微夹持器的结构尺寸。为了验证算法的正确性,根据优化后的尺寸建立了几何模型,并利用ANSYS有限元分析软件对夹持器进行了静力学和动力学分析,分析结果与计算结果吻合较好,说明了算法的正确性。 展开更多
关键词 柔性铰链 压电陶瓷 微夹持器 有限元
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压电陶瓷驱动的超精密快刀伺服系统的设计与研制 被引量：20
18
作者 戴一帆 杨海宽 +2 位作者 王贵林 杨帆 吴宇列 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第22期2717-2721,共5页
以压电陶瓷和柔性铰链作为驱动平台,系统地研究了面向快速车削加工的刀具伺服装置的设计、运动建模与研制方法。测试结果表明,研制的快刀伺服装置定位误差为7.7nm,重复定位误差为4.4nm,线性度优于0.145%,运动距离为39.0μm时响应频率达... 以压电陶瓷和柔性铰链作为驱动平台,系统地研究了面向快速车削加工的刀具伺服装置的设计、运动建模与研制方法。测试结果表明,研制的快刀伺服装置定位误差为7.7nm,重复定位误差为4.4nm,线性度优于0.145%,运动距离为39.0μm时响应频率达到了218Hz,能够满足复杂面形零件或结构的超精密快速车削加工要求,为以后该快刀系统在实际加工中更广范围的应用研究打下了基础。 展开更多
关键词 快刀伺服 复杂面形 压电陶瓷 柔性铰链
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两级对称式柔性铰链位移放大机构的设计与分析 被引量：13
19
作者 周志平 王隆太 马志新 《机械设计与研究》 CSCD 北大核心 2006年第5期62-64,共3页
介绍一种新型柔性铰链位移放大机构;对该机构进行了应力分析和位移损失分析,建立了位移放大数学模型,并用有限元分析软件进行了试验验证;计算出位移放大机构所允许的最大输入位移,指出对称式位移放大机构存在着较大的内部约束反力,指出... 介绍一种新型柔性铰链位移放大机构;对该机构进行了应力分析和位移损失分析,建立了位移放大数学模型,并用有限元分析软件进行了试验验证;计算出位移放大机构所允许的最大输入位移,指出对称式位移放大机构存在着较大的内部约束反力,指出其位移损失与外部负载呈线性关系。 展开更多
关键词 柔性铰链 位移放大机构 位移损失
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柔性桥式微位移机构位移放大比特性研究 被引量：19
20
作者 叶果 李威 +2 位作者 王禹桥 杨雪锋 余凌 《机器人》 EI CSCD 北大核心 2011年第2期251-256,共6页
为了分析柔性桥式微位移放大机构的位移放大比特性,利用桥式微位移放大机构的结构全对称性,建立了微位移放大机构的1/4数学模型.采用矩阵法建立了其柔度矩阵,进而推导了桥式位移放大机构的输出位移公式及位移放大比公式.采用ANSYS 11.0... 为了分析柔性桥式微位移放大机构的位移放大比特性,利用桥式微位移放大机构的结构全对称性,建立了微位移放大机构的1/4数学模型.采用矩阵法建立了其柔度矩阵,进而推导了桥式位移放大机构的输出位移公式及位移放大比公式.采用ANSYS 11.0软件进行了有限元仿真,并与理论模型进行了分析比较.最后,设计加工了一个实验样件,对理论模型进行验证.结果表明:放大机构的位移放大比对柔性铰链间距最为敏感,随着柔性铰链间距的增大,位移放大比先急剧增大后缓慢减小,桥式微位移放大机构理论上可以达到40倍以上的位移放大比,但此时误差失真严重,因而位移放大比不宜设计过大. 展开更多
关键词 柔性铰链 桥式微位移机构 1/4模型 位移放大比 有限元仿真
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