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柔性微位移放大机构的设计与动力性能仿真分析 总被引:1,自引:1,他引:0
为将压电陶瓷驱动器的输出位移进行放大,根据差式位移放大原理设计了一种新型柔性微位移放大机构。分析了直圆柔性铰链的结构参数对铰链刚度的影响。推导了该机构的位移放大倍数和最大应力的计算公式,并建立了柔性微位移放大机构的动力学模型,得到该机构的固有频率计算公式。利用有限元软件对其进行动力性能仿真分析,分析表明:该位移放大机构设计合理且处于稳定的工作状态。 相似文献
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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。 相似文献
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微位移放大机构常常用来扩大压电陶瓷致动器的行程范围。鉴于差动式微位移放大机构具有"小结构大倍数"的特点,设计了一种新型二级差动式杠杆微位移放大机构。应用矩阵表示法对其进行了运动静力学分析,在此基础之上,以柔性铰链的分布位置及其几何特征参数为优化变量,并以提高位移放大比和减小最大应力为目标函数建立一种双目标优化模型。机构经过优化设计后位移放大倍数高达48倍,并对其进行有限元仿真分析,计算结果为44倍,理论模型与有限元模型的误差小于10%。结果表明:提出的优化模型具有准确性和高效性,同样可适用于其他柔性铰链机构的优化设计。 相似文献
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针对传统机械式的微位移机构无法满足高精度的定位要求,而柔性铰链本身驱动又存在驱动位移小的问题,设计了基于柔性铰链的杠杆放大机构。利用有限元分析软件A N SY S W orkbench12对微位移机构进行静力学和动力学模态分析,通过理论计算和仿真结果对比,微位移机构的尺寸可以满足设计要求。 相似文献
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设计位移放大机构是扩大压电叠堆驱动器输出位移,进而提升精密定位平台和微纳操作末端执行器工作空间的常见策略之一。对于柔顺位移放大机构,如何提高位移增益并使输出位移达到预期方向是其研究热点之一。鉴于此,对柔顺正交二级杠杆位移放大机构进行了系统性设计与分析。首先,分析机构与压电叠堆驱动器的运动学特性要求,结合机构自由度分析与刚体替代法,对柔顺正交二级杠杆位移放大机构进行系统性结构设计;然后,考虑柔顺铰链中点漂移与杆件变形,运用矢量多边形、卡氏第二定理与静力平衡方程,对机构位移增益进行静力学建模;进而,基于蒙特卡洛方法,对机构尺寸参数进行全局敏感性分析;最终,利用有限元仿真,对机构运动学综合、位移增益建模以及敏感性分析结果的有效性进行验证,并基于敏感性分析和有限元仿真结果,进一步设计了机构尺寸参数的制造公差等级。所提出的机构位移增益建模与敏感性分析方法无需使用输入输出位移正交的条件,可以推广应用于一般的柔顺多级杠杆位移放大机构。 相似文献
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基于交叉簧片柔性铰链(简称‘交叉铰链’)设计了一种用于光束跟踪、精密指向和瞄准的同轴八铰微位移放大机构。该机构使用菱形构型,用交叉铰链作集中柔性元件,节点处交叉铰链两两同轴配合使用,以便保证运动的平稳输出。研究了机构的运动学以及力学性能,计算了微位移机构的行程放大比和灵敏度;根据交叉铰链的刚度模型,推导出微位移机构的理论刚度;最后,应用有限元软件对机构进行建模并对运动学、静力学以及动力学性能进行仿真。完成了样机的加工和测试,测试结果显示,机构放大比为1.905,理论与测试误差低于2.2%,结构刚度为18.21N/mm,误差低于0.32%,一阶频率为8.8Hz,误差低于5%。分析结果验证了本设计的可行性和有效性。该机构适用于空间高精度微位移领域。 相似文献
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Merrill FE Campos E Espinoza C Hogan G Hollander B Lopez J Mariam FG Morley D Morris CL Murray M Saunders A Schwartz C Thompson TN 《The Review of scientific instruments》2011,82(10):103709
This article describes the design and performance of a magnifying magnetic-lens system designed, built, and commissioned at the Los Alamos National Laboratory (LANL) for 800 MeV flash proton radiography. The technique of flash proton radiography has been developed at LANL to study material properties under dynamic loading conditions through the analysis of time sequences of proton radiographs. The requirements of this growing experimental program have resulted in the need for improvements in spatial radiographic resolution. To meet these needs, a new magnetic lens system, consisting of four permanent magnet quadrupoles, has been developed. This new lens system was designed to reduce the second order chromatic aberrations, the dominant source of image blur in 800 MeV proton radiography, as well as magnifying the image to reduce the blur contribution from the detector and camera systems. The recently commissioned lens system performed as designed, providing nearly a factor of three improvement in radiographic resolution. 相似文献
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