复合型柔性铰链机构特性及其应用研究 被引量：16

1

作者 王姝歆 陈国平 +1 位作者 周建华 颜景平 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第z1期91-97,共7页

复合型柔性铰链是目前在精密机械中广泛应用的一种新型铰链形式,可作为全柔性和部分柔性机构,应用于存储释放能量以及高频振动等场合。本文概括了复合型柔性铰链的特点,对直梁型、圆弧型和复合型柔性铰链作了分析比较,并采用自由度计算... 复合型柔性铰链是目前在精密机械中广泛应用的一种新型铰链形式,可作为全柔性和部分柔性机构,应用于存储释放能量以及高频振动等场合。本文概括了复合型柔性铰链的特点,对直梁型、圆弧型和复合型柔性铰链作了分析比较,并采用自由度计算公式,对刚性机构、基于复合型柔性铰链的部分柔性机构和全柔性机构进行了自由度分析,以探讨它们的机构能力和可控性。最后介绍了复合型柔性铰链在微机器人的应用,包括仿生扑翼机构的研制和实验。 展开更多

关键词 新型柔性铰链 复合型柔性铰链机构 自由度 微机器人

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基于应力刚化效应的动态特性可调微动平台设计新方法 被引量：9

2

作者 杨志军 白有盾 +3 位作者 陈新 王梦 高健 杨海东 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第23期153-159,共7页

针对现有基于柔性铰链的微动平台动态特性受材料特性、设计制造等误差影响,难以满足精密微动平台对动态响应(特别是可变频率操作)的高要求,基于应力刚化效应,提出了动态特性可调的微动平台设计新方法,推导预应力作用下一端固定一端导向... 针对现有基于柔性铰链的微动平台动态特性受材料特性、设计制造等误差影响,难以满足精密微动平台对动态响应(特别是可变频率操作)的高要求,基于应力刚化效应,提出了动态特性可调的微动平台设计新方法,推导预应力作用下一端固定一端导向梁的等效刚度和质量公式;基于对称布置假设,建立含有弹片式柔性铰链(下面简称弹片)组数(离散变量)和截面尺寸(连续变量)的离散连续变量复合优化模型,释放承载刚度约束,获得截面尺寸含有弹片组数变量的精确解系列,分析了给定预应力下不同弹片组数微动平台的承载刚度和频率调节范围,从而通过承载刚度约束和频率调节范围要求确定弹片组数。通过数值算例,验证了推导计算模型求解精度和所提设计方法的应用有效性。计算结果表明,与有限元分析结果相比,本模型的计算结果相对误差小于2%,实现了给定工作刚度、频率和承载刚度约束的微动平台最优结构设计。所提方法实现了刚度和频率大范围的调整,不但降低了加工精度要求,还为动态特性自适应匹配的智能微动平台提供一种实现途径。 展开更多

关键词 微动平台 柔性铰链 柔顺机构 应力刚化 智能平台

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集成位置/力传感器的桥式压电微夹持器 被引量：7

3

作者 杨依领 傅雷 +2 位作者 田埂 娄军强 魏燕定 《机器人》 EI CSCD 北大核心 2015年第6期655-662,共8页

针对微操作和微装配任务中起着至关重要作用的微夹持器的设计问题,考虑其对大行程、平动夹持和集成位置/夹持力检测的要求,采用桥式放大机构和平形四边形机构,设计了一种柔顺压电微夹持器.根据机械原理和柔顺机构学,推导了微夹持器的理... 针对微操作和微装配任务中起着至关重要作用的微夹持器的设计问题,考虑其对大行程、平动夹持和集成位置/夹持力检测的要求,采用桥式放大机构和平形四边形机构,设计了一种柔顺压电微夹持器.根据机械原理和柔顺机构学,推导了微夹持器的理论放大倍数、固有频率和输出耦合比.然后通过ANSYS软件,对微夹持器的放大倍数、固有频率和输出耦合比进行了仿真,最后建立了实验测控系统来验证该微夹持器的性能.实验结果表明:该微夹持器的夹持范围为0.345μm^328.2μm,放大倍数为16.4,固有频率为157.5 Hz,ANSYS仿真与实验测得的放大倍数和固有频率的相对误差分别为17.7%和12.9%,实验结果验证了理论模型和有限元仿真的正确性,实现了大行程、平动夹持和集成位置/力传感器的设计目标. 展开更多

关键词 微夹持器 压电致动器 柔性铰链 桥式机构

原文传递

应用于压电叠堆泵的柔性铰链放大机构的设计和性能分析 被引量：4

4

作者 刘登云 杨志刚 +1 位作者 吴丽萍 程光明 《机械设计》 CSCD 北大核心 2007年第4期68-70,共3页

研制了一种应用于压电叠堆泵的柔性铰链放大机构,通过有限元方法分析了一些主要机构参数对柔性铰链放大机构输出位移的影响,并对其参数进行了优化设计。在此基础上加工制造了样机,并通过试验验证了其良好的位移放大性能和动态响应特性。

关键词 压电叠堆 柔性铰链 放大机构

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新型微步进旋转驱动器的设计与分析计算 被引量：3

5

作者 沈健 尹大亮 +1 位作者 朱仁胜 赵韩 《合肥工业大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2010年第5期641-643,共3页

文章介绍了一种新型微步进旋转驱动器,该驱动器核心元件采用螺旋原理,用定子内箝位的方式和均布薄壁柔性铰链微变形结构;根据分析和有限元计算,其核心元件——运动转换机构输出的角位移与轴向位移成线性关系,且施加载荷也与轴向位移成... 文章介绍了一种新型微步进旋转驱动器,该驱动器核心元件采用螺旋原理,用定子内箝位的方式和均布薄壁柔性铰链微变形结构;根据分析和有限元计算,其核心元件——运动转换机构输出的角位移与轴向位移成线性关系,且施加载荷也与轴向位移成线性关系,该驱动器在精密运动和定位、微操作、光学、生物及医学工程等领域将有较大的应用潜力。 展开更多

关键词 步进旋转 柔性铰链 微位移机构

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三自由度运动平台的设计与仿真 被引量：1

6

作者 张腾 张士军 孟繁勋 《机械设计与制造工程》 2022年第3期33-37,共5页

为了增加微位移定位平台的行程并提高其精度,设计了一种新型的微位移放大机构,并以此为基础设计了对称式三自由度微位移定位平台。对微位移放大机构的行程进行了理论分析,得到了微位移放大机构输入与输出位移的关系。三自由度微位移定... 为了增加微位移定位平台的行程并提高其精度,设计了一种新型的微位移放大机构,并以此为基础设计了对称式三自由度微位移定位平台。对微位移放大机构的行程进行了理论分析,得到了微位移放大机构输入与输出位移的关系。三自由度微位移定位平台沿x轴、y轴方向的位移范围均为-21.03~21.03μm,绕z轴的转角为-0.021°~0.021°,位移及旋转的精度分别为10 nm和3.6″,所提出的微位移定位平台的结构满足精密位移平台的运动要求。利用有限元分析软件对微位移放大机构输入与输出位移的关系及微位移定位平台的行程进行仿真分析,并与理论计算结果进行了比较,其偏差分别在10.9%、13.8%及1%以内,理论分析和仿真分析的结果比较一致。 展开更多

关键词 微位移定位平台 柔性铰链 杠杆机构 对称结构 仿真分析

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基于有限元的柔性铰链微位移机构研究 被引量：2

7

作者 刘庆纲 陈良泽 +3 位作者 梁君 刘美欧 孙庚 徐临燕 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2015年第7期985-988,共4页

针对传统压电陶瓷器件应用于微位移技术中难以实现高精度的问题,提出了一种柔性铰链微位移机构,对该机构的运动特性进行了理论分析,并利用有限元方法进行了仿真验证。研究了铰链间距及其关键几何参数对微位移机构性能的影响。结果表明:... 针对传统压电陶瓷器件应用于微位移技术中难以实现高精度的问题,提出了一种柔性铰链微位移机构,对该机构的运动特性进行了理论分析,并利用有限元方法进行了仿真验证。研究了铰链间距及其关键几何参数对微位移机构性能的影响。结果表明:有限元仿真结果和理论分析结果相一致,利用ANSYS仿真可以确定几何参数对微位移机构性能的影响,结合理论分析可以提高微位移机构的设计效率和准确性,避免纯粹理论计算在结构设计上缺少仿真分析支撑的问题。实验结果验证了本文设计的微位移机构应用于超精密加工中具有很高的精度。 展开更多

关键词 微位移机构 柔性铰链 有限元法 位移放大比

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精密直线压电驱动器的设计与研究 被引量：2

8

作者 连安志 曹蕾蕾 宋绪丁 《压电与声光》 CSCD 北大核心 2014年第6期921-924,共4页

针对现有直线驱动器精度及输出位移受限等问题,该文基于改进的尺蠖原理,以压电陶瓷堆为动力源设计了一种新型精密直线驱动器。首先介绍该驱动器的结构原理、运行过程及实现方式,然后对该驱动器所用压电陶瓷的特性进行分析,并采用ANSYS... 针对现有直线驱动器精度及输出位移受限等问题,该文基于改进的尺蠖原理,以压电陶瓷堆为动力源设计了一种新型精密直线驱动器。首先介绍该驱动器的结构原理、运行过程及实现方式,然后对该驱动器所用压电陶瓷的特性进行分析,并采用ANSYS对主要部件进行有限元分析。本驱动器采用特有柔性铰链结构和柔性箝位片设计结构,可实现双向移动和输出位移不受限,有效弥补了现有驱动器的一些不足,实用价值较高,有望在微驱动领域推广与应用。 展开更多

关键词 压电陶瓷堆 精密直线驱动器 柔性铰链 箝位机构 有限元分析

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用于薄膜残余应力检测的微指针放大机构 被引量：1

9

作者 童云华 王海 《安徽工程大学学报》 CAS 2012年第2期58-62,共5页

在MEMS器件中应用的各类薄膜材料在制备过程所产生的残余应力,对器件的性能和可靠性具有较大的影响.设计了一种用于残余应力在线检测的柔性铰链放大机构,并对柔性铰链的结构尺寸与放大机构的角变形和转动刚度的关系进行理论建模,利用FE... 在MEMS器件中应用的各类薄膜材料在制备过程所产生的残余应力,对器件的性能和可靠性具有较大的影响.设计了一种用于残余应力在线检测的柔性铰链放大机构,并对柔性铰链的结构尺寸与放大机构的角变形和转动刚度的关系进行理论建模,利用FEA软件对3种不同类型柔性铰链的转动刚度进行了数值仿真,为用于残余应力检测的微指针结构的放大机构的优化设计提供了前期研究基础. 展开更多

关键词 柔性铰链 薄膜 残余应力检测 放大机构中圈分类号:TB43

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自解耦二维微位移平台设计与分析

10

作者 张玉嘉 张剑 《机械工程师》 2021年第12期33-35,40,共4页

提出了一种以压电陶瓷驱动、以柔性铰链传动的自解耦二维微位移平台。该平台通过桥式机构放大输入位移,并基于双四杆平行四边形导向机构实现二自由度运动解耦。建立了柔性铰链的伪刚体模型,推导出柔性铰链弯曲刚度、平台输出刚度表达式... 提出了一种以压电陶瓷驱动、以柔性铰链传动的自解耦二维微位移平台。该平台通过桥式机构放大输入位移,并基于双四杆平行四边形导向机构实现二自由度运动解耦。建立了柔性铰链的伪刚体模型,推导出柔性铰链弯曲刚度、平台输出刚度表达式,通过能量法计算了平台一阶固有频率。经试验验证,平台工作行程为126.10μm×126.30μm,重复定位精度可达0.29μm,运动耦合率小于2.2%,一阶固有频率为1096.12 Hz。结果表明,文中的设计分析方法可靠,微位移平台性能表现较好,具有较高的实用意义。 展开更多

关键词 压电陶瓷 柔性铰链 桥式机构 双四杆平行四边形导向机构 运动解耦

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基于超磁致伸缩材料的快速制动执行器的设计

11

作者 徐爱群 洪灵 胡树根 《汽车工程》 EI CSCD 北大核心 2015年第11期1307-1313,1327,共8页

为有效解决制动执行器快速运动和高精度定位的矛盾,采用超磁致伸缩执行器来操纵制动机构,以提高制动系统的响应速度。在分析快速制动器的设计要求及其执行器的原理和可行性的基础上,进行了快速制动执行器总体方案设计和主要部件设计。... 为有效解决制动执行器快速运动和高精度定位的矛盾,采用超磁致伸缩执行器来操纵制动机构,以提高制动系统的响应速度。在分析快速制动器的设计要求及其执行器的原理和可行性的基础上,进行了快速制动执行器总体方案设计和主要部件设计。根据制动所需的位移量和制动力,给出了GMM棒的长度和直径计算方法。由压磁方程结合快速制动要求,建立了螺管线圈的匝数与励磁电流的乘积与执行器输出位移量的关系,避免了直接求解激励磁场强度的困难。与此同时还探讨了线圈匝数和电流选择的依据,推导了位移放大机构尺寸的计算公式。最后进行了实验验证,结果表明B-GMA的工作特性能满足快速制动的要求。 展开更多

关键词 快速制动执行器 超磁致伸缩材料 励磁线圈 柔性铰链 位移放大机构

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柔性铰链微位移机构在可调谐F-P滤波器中的应用研究

12

作者 王明明 张连清 +2 位作者 李营 张书练 李湘培 《光学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第3期409-411,共3页

分析了由于反射镜倾斜导致的可调谐F-P(Fabry-Perot)滤波器失谐。设计了一种柔性铰链式微位移机构,由压电陶瓷驱动,采用平行四连杆机构进行传动导向。采用该机构驱动F-P腔镜扫描克服了直接使用压电陶瓷带来的腔镜倾斜问题。该机构已应... 分析了由于反射镜倾斜导致的可调谐F-P(Fabry-Perot)滤波器失谐。设计了一种柔性铰链式微位移机构,由压电陶瓷驱动,采用平行四连杆机构进行传动导向。采用该机构驱动F-P腔镜扫描克服了直接使用压电陶瓷带来的腔镜倾斜问题。该机构已应用于可调谐F-P滤波器中,输出信号多周期峰值幅度均匀,重复性好。 展开更多

关键词 可调谐F-P滤波器 柔性铰链 微位移机构 压电陶瓷致动器

原文传递

基于COMSOL的原位振动加载台驱动机构模态分析

13

作者 未永 《机械工程与自动化》 2019年第5期53-54,共2页

以原位振动加载台柔性铰链驱动机构为研究对象,采用SolidWorks软件进行建模,使用COMSOL Multiphysics软件对其进行模态分析,得到前6阶固有频率及对应的振型图,并对各阶振型进行了分析,分析结果表明:在原位振动加载台输入波形的频率范围... 以原位振动加载台柔性铰链驱动机构为研究对象,采用SolidWorks软件进行建模,使用COMSOL Multiphysics软件对其进行模态分析,得到前6阶固有频率及对应的振型图,并对各阶振型进行了分析,分析结果表明:在原位振动加载台输入波形的频率范围内不会发生共振,设计符合要求。 展开更多

关键词 柔性铰链 驱动机构 模态分析 COMSOL

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一种基于柔性铰链的三维振动装置的研究

14

作者 董厚孚 牛兴华 +1 位作者 王桂莲 吕秉锐 《天津理工大学学报》 2018年第5期1-5,共5页

基于光学功能元件的重要应用价值以及振动辅助加工在制备方面展现的巨大发展潜力,本文设计了一种三维振动装置,采用三运动轴彼此垂直独立的串联方案,选取了直梁型柔性铰链作为导向结构,压电驱动器为动力源,可以适应不同类型的振动加工要... 基于光学功能元件的重要应用价值以及振动辅助加工在制备方面展现的巨大发展潜力,本文设计了一种三维振动装置,采用三运动轴彼此垂直独立的串联方案,选取了直梁型柔性铰链作为导向结构,压电驱动器为动力源,可以适应不同类型的振动加工要求,并借助柔度矩阵法与有限元建模对柔性铰链机构进行了静力学分析计算与模态分析. 展开更多

关键词 柔性铰链机构 三维振动 柔度矩阵法 振动辅助加工

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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

15

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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一种微位移放大机构的设计与仿真 被引量：13

16

作者 张建瓴 陈万银 +2 位作者 可欣荣 魏德仙 洪添胜 《机械设计》 CSCD 北大核心 2009年第12期9-12,共4页

根据差式杠杆位移放大原理设计了一种新型微位移放大机构。计算和推导了该位移放大机构的位移放大倍数和静态刚度,分析了柔性铰链结构参数对微位移放大机构刚度的影响,并对理论计算结果和ANSYS仿真结果进行了对比。结果表明,理论计算值... 根据差式杠杆位移放大原理设计了一种新型微位移放大机构。计算和推导了该位移放大机构的位移放大倍数和静态刚度,分析了柔性铰链结构参数对微位移放大机构刚度的影响,并对理论计算结果和ANSYS仿真结果进行了对比。结果表明,理论计算值和有限元仿真结果之间存在一定的差异。 展开更多

关键词 柔性铰链 压电驱动器 微位移放大机构 有限元仿真

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一种新型微位移放大机构设计与特性分析 被引量：8

17

作者 李杨民 孟大帅 《天津理工大学学报》 2015年第5期5-9,共5页

基于柔性铰链的传导性,运用杠杆原理设计了一种全对称结构的二级微位移放大机构,该机构具有无附加方向上位移及运动精确等优点.建立了微位移放大机构的仿真模型和运动学模型,给出了工作原理;根据机构学原理推导出了机构位移放大比,运用A... 基于柔性铰链的传导性,运用杠杆原理设计了一种全对称结构的二级微位移放大机构,该机构具有无附加方向上位移及运动精确等优点.建立了微位移放大机构的仿真模型和运动学模型,给出了工作原理;根据机构学原理推导出了机构位移放大比,运用ANSYS13.0对该机构进行有限元仿真,得出了实际输出位移、放大比及该机构的固有频率.放大比误差为7.46%;误差分析主要原因为在理论模型中采取简化分析,忽略了柔性铰链伸长变形导致的中心偏移,并且假设了除去柔性铰链外,其他的部分全为刚性.本文研究为微位移放大机构的实际生产提供了理论依据. 展开更多

关键词 叶型柔性铰链 微位移放大机构 杠杆原理 有限元仿真 模态

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直角切口柔性平行四杆机构的输出位移分析 被引量：5

18

作者 叶果 李威 +1 位作者 王禹桥 杨雪峰 《工程设计学报》 CSCD 北大核心 2009年第4期303-307,共5页

柔性铰链是目前被广泛用于微动机器人的主要部件之一.为了深入分析精密传动用柔性平行四杆机构的位移性能,利用材料力学弯曲变形理论的挠曲线近似微分方程,建立了计算直角切口柔性平行四杆机构输出位移的数学模型.设计了一个简单的柔性... 柔性铰链是目前被广泛用于微动机器人的主要部件之一.为了深入分析精密传动用柔性平行四杆机构的位移性能,利用材料力学弯曲变形理论的挠曲线近似微分方程,建立了计算直角切口柔性平行四杆机构输出位移的数学模型.设计了一个简单的柔性平行四杆机构模型,采用MATLAB7.0软件对其进行理论计算,并利用商用软件ANSYS10.0进行有限元分析.采用线切割的方法加工了一个样件,并进行了相关实验.最终结果表明:数学模型的理论值与有限元仿真值很接近,但与实际样件的实验值有一定的误差.通过误差分析,证实了存在这种误差的合理性,从而验证了所建数学模型具有较高的参考价值,可以作为柔性铰链平行四杆机构行程优化设计的指导理论. 展开更多

关键词 柔性铰链 柔性平行四杆机构 输出位移 有限元分析

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三自由度精密定位工作台的设计与仿真 被引量：3

19

作者 张建瓴 陈万银 +2 位作者 可欣荣 魏德仙 洪添胜 《现代制造工程》 CSCD 北大核心 2009年第3期39-42,共4页

研究设计一种以压电陶瓷为驱动器,柔性铰链机构为导轨的精密定位工作台。分析和计算柔性铰链微位移放大机构的位移放大倍数和静态刚度,建立精密定位工作台的输入输出方程,确定微定位工作台各自由度的变形量与压电陶瓷驱动器伸缩量之间... 研究设计一种以压电陶瓷为驱动器,柔性铰链机构为导轨的精密定位工作台。分析和计算柔性铰链微位移放大机构的位移放大倍数和静态刚度,建立精密定位工作台的输入输出方程,确定微定位工作台各自由度的变形量与压电陶瓷驱动器伸缩量之间的关系。最后使用ANSYS软件对微定位工作台的运动进行仿真,给出微动平台的运动范围。 展开更多

关键词 柔性铰链 微动工作台 压电陶瓷驱动器 微位移放大机构

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一种新型柔性双轴微夹钳的设计与分析

20

作者 王玉 吴志刚 +1 位作者 陈敏 蔡浩聪 《机械设计》 CSCD 北大核心 2023年第4期81-87,共7页

针对传统的微夹钳在复杂的微操作中只能沿单轴进行夹持操作的不足,文中设计了一种柔性铰链的双轴微夹钳,结构简单又紧凑,该微夹钳由一个压电陶瓷驱动器驱动,实现夹持和旋转两种操作。采用非对称结构设计,实现左边完成向前旋转动作,右边... 针对传统的微夹钳在复杂的微操作中只能沿单轴进行夹持操作的不足,文中设计了一种柔性铰链的双轴微夹钳,结构简单又紧凑,该微夹钳由一个压电陶瓷驱动器驱动,实现夹持和旋转两种操作。采用非对称结构设计,实现左边完成向前旋转动作,右边完成夹持动作。通过左右两边两级放大机构结构设计不同,实现位移放大和运动传递。为实现抓取和搓动功能的解耦,对两部分的运动导向机构进行了正交设计。采用伪刚体法建立了机构的伪刚体模型,建立了机构的运动学和动力学模型,包括运动机构放大比、输入刚度和机构的固有频率。通过有限元分析方法验证了微夹钳的性能模型的准确性。仿真试验结果表明,左侧机构的放大比为8.01,右侧放大比为8.56,最大输出位移可达171.36μm。所设计的微夹钳具有良好的抓取和搓动的性能,可实现高精度的抓取和释放操作。 展开更多

关键词 压电微夹钳 柔性铰链 双轴放大机构 伪刚体模型 有限元仿真

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