一种微位移放大机构的设计与仿真

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1、一种微位移放大机构的设计与仿真第26卷第12期2009年12月机械设计JOURNALOFMACHINEDESIGNVo1.26Dec.No.1220o9种微位移放大机构的设计与仿真张建瓴，陈万银，可欣荣，魏徳仙，洪添胜(1.华南农业大学南方农业机械与装备关键技术省部共建教育部重点实验室，广东广州510642;2.广州建兴光电科技(广州)有限公司，广东广州510663)摘要: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

2、和有限元仿真结果之间存在一定的差异.关键词:柔性铰链;压电驱动器；微位移放大机构;有限元仿真中阁分类号:TH123文献标识码:A文章编号J001—2354(2009)12—0009—04在微机电系统，精密加工与精密测量，纳米科学与技术等领域中，压电陶瓷驱动器是一种很受欢迎的驱动器，它具冇结构紧凑，运动分辨率高，输出力大，能量转换效率高，无机械损耗，无磁场，无污染，响应快等优点，己被广泛用于设计一些超精密定位系统.但压电陶瓷驱动器的一个很大缺点是其输出位移范围较小，即使是层叠式的压电陶瓷驱动器一般也只有几微米至几十微米的输出位移，在实际应用屮，常常需要将压电陶瓷驱动器的输出位移进行放大.柔性铰链

3、是一种新型的传动结构形式，它是利用结构薄弱部分的弹性微小角变形来完成类似铰链的运动传递，具有体积小，加工简单方便，无机械摩擦，无间隙，运动灵敏度高和响应快捷等优点J.柔性铰链由于其特殊的结构，特别适宜用作精密定位领域的传动机构，如在精密定位领域常常采用柔性铰链单元来设计制作微位移放大机构，并与压电陶瓷驱动器等一起应用于对运动行程耍求较大的场合J.文中首先分析了差式杠杆的位移放大原理，并据此设计了种新型结构的微位移放大机构，计算了该放大机构的位移放大倍数和刚度.该机构只有刚性好，位移放大倍数高等特点.最后通过ANSYS有限元方法对微位移放大机构进行了仿真计算，分析对比了不同柔性铰链参数下放大机构

4、刚度计算的理论值和有限元仿真结果.1位移放人原理利用柔性铰链结构对压电陶瓷驱动器的输出位移进行适当的放大有多种方法和原理，如利用杠杆原理，压杆失稳原理及特殊机构等.其中，利用杠杆原理的位移放大机构刚性好，结构简单，效率高，它的最大优点是能够在原理上使运动输[11[2][3][4][5]

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