基于柔性铰链的超磁致伸缩旋转驱动器角位移分析

为满足大行程高精度角位移的需求,以尺蠖式运动为工作原理,设计了基于柔性铰链的超磁致伸缩旋转驱动器,通过上、下钳紧机构和驱动机构的配合,实现转子的角位移累积输出。将柔性铰链简化成超静定梁进行受力分析,确定其等效刚度,采用有限元法对刚度进行了模拟验证,模拟值和计算值吻合,最大相对误差为1.78%,进行模态分析和强度校核;根据电压定律、磁阻理论、线性压磁模型和动力学理论建立了角位移模型,搭建实验系统进行了实验测试。计算和实验结果表明:在工作电压和频率范围内,建立的角位移模型能准确的反映旋转驱动器的角位移输出,最大误差为8.55μrad,最大相对误差为4.52%。旋转驱动器的最小和最大单步角位移分别为111.93μrad和351.71μrad,角位移输出稳定,最大相对误差为4.83%。