压电直接驱动式伺服阀

介绍了一种利用压电陶瓷直接驱动的压电伺服阀,其机械结构简单、抗干扰能力强,具有高于传统电磁式伺服阀的频宽和分辨率。应用有限元法分析了柔性铰链的结构特性,对压电叠堆的静、动态特性进行了理论分析,并制造了压电直接驱动式伺服阀样机,进行了静、动态性能测试。测试结果表明:该压电伺服阀可以满足现代精密高速控制系统的需要。     

尺蠖型压电旋转驱动器的静动态特性研究

提出一种以压电叠堆为动力转换元件基于尺蠖驱动机理的精密旋转驱动器方案,驱动器定子上的传动单元均采用直角柔性铰链,对柔性铰链力学特性进行了分析,并建立了柔性铰链空间力学模型.对驱动器工作原理进行了分析,采用MSC Patran/Nastran软件对机械结构进行了仿真分析;并对所开发的驱动器样机进行了实验测试.测试结果与理论分析结果基本相符,所开发的驱动器样机具有定位精度高(单步绝对误差率<2%),性能稳定、可靠等优点,可望在超精密加工、精密光学等领域得到应用.     

压电液压马达的性能分析与测试

为满足大行程、高输出力精密驱动与控制的需求,提出一种压电叠堆隔膜泵驱动的压电液压马达,建立了理论模型并进行了仿真分析.给出了刚度匹配时最佳面积比及最佳负载的确定方法.设计制作了试验样机,测试了半径比对其性能的影响规律.在工作频率为280 Hz时,半径比为0.8马达的输出功率是半径比为0.53马达输出功率的4.43倍,这说明选取合理的结构参数可有效地提高马达性能.理论分析结果表明,负载一定时,存在最佳的结构参数(刚性顶块与泵腔的半径比、泵腔与液压缸面积比)使马达速度及功率最大、最佳面积比随半径比增加而减小.结构参数一定时,速度随负载增加而降低、存在最佳负载使输出功率最大,且最佳负载随面积比及半径比增加而降低.     

压电驱动式高频电液伺服阀实验研究

为了提高电液伺服阀的频率响应特性,采用响应速度快、输出力大、刚性好的积层式压电驱动器作为伺服阀的前置级电-机械转换器.采用杠杆放大的方式对压电驱动器的输出位移进行放大,保证足够的流量输出;采用直接驱动阀芯的方式增强了抗污染能力以及动态响应特性;功率级滑阀采用内置方式,用单个压电叠堆实现了滑阀的双向控制.试制了压电伺服阀的样机,并对样机进行了静、动态测试.得出该阀的频宽大于1.2 kHz,流量为5.7 L/m in,抗污染能力达到ISO 4406 18/15.     

高精度压电步进直线驱动器

提出一种以压电叠堆为驱动动力源的新型精密直线驱动器方案。定子采用柔性铰链双侧对钳方式交替对动子起到钳位作用。对驱动器工作原理进行了分析研究,建立了机械系统的数学模型。采用MSC Patran/Nastran软件对机械结构进行了仿真分析,并对所开发的驱动器样机进行了实验测试。测试结果与理论分析结果基本相符,样机的运动速度可达1.52mm/m in、单步最小位移(运动分辨率)为3.35 nm。驱动器性能稳定可靠,可望在精密工程等相关领域得到应用。     

基于两种柔性铰链压电陶瓷柔顺微夹钳性能分析

柔顺微夹钳在微操作领域和微装配过程中与被夹持物直接接触,作为微操作和微装配系统中的末端微执行器,对实现微操作和微装配任务起重要的作用。设计一种基于直圆柔性铰链和簧片型等腰梯形柔性铰链的柔顺微夹钳机构,通过理论计算推导出等腰梯形柔性铰链的转动精度和转动刚度。采用压电陶瓷驱动方式,实现了位移的放大和夹爪位移的平行移动。建立了柔顺微夹钳的机械伪刚体模型,并利用伪刚体模型法建立了运动学模型,计算出位移放大倍数,得到了输入力、输入位移与输出位移的关系。通过有限元方法对系统建立的模型进行了仿真分析验证,结果表明理论计算结果与仿真结果一致。     

杠杆放大型直动式压电伺服阀动态特性

提出一种基于杠杆放大原理的直动式压电伺服阀。该阀采用大行程的压电叠堆作为驱动元件,经杠杆放大后的位移直接驱动功率级滑阀。采用解析法建立了阀芯运动机构的动力学模型,并对其进行了仿真分析。试制了杠杆放大型直动式压电伺服阀样机,并对样机的动态特性进行了试验测试。结果表明,该阀正向阶跃响应时间为0.54 ms,负向阶跃响应时间为1.08 ms,频宽约为1 kHz。新型伺服阀可以应用于振动试验台、疲劳试验台及需要快速反应的流体控制系统中,可提高系统的快速响应特性。     

柔性压电式微位移机构在精密机床定位中的应用研究

研究、设计了一种柔性压电式微定位机构。此机构采用压电陶瓷作为微位移驱动器,柔性铰链为导向机构,对丝杠螺母传动的精密机床工作台的运动位置进行自动补偿,实现了超精密定位。文中对柔性铰链机构进行了合理的设计及参数分析,并应用于精密机床中进行定位精度测试。实测结果表明,采用柔性压电式微位移机对精密机床工作台二次精定位,可使工作台定位精度提高到0.01μm,可满足精密、超精密加工需要。     

基于ANSYS的差动式位移放大机构性能分析

柔性铰链具有无空回、无摩擦、无间隙、无噪声、无磨损、运动灵敏度高等特点.基于柔性铰链设计了一种针对超磁致驱动器的差动式位移放大机构,并采用有限元分析软件ANSYS对位移放大机构进行仿真分析.分析结果表明,位移放大机构的放大倍数较大,强度满足要求,动态特性较好.设计的位移放大机构对高精度、大行程输出的精密驱动器件的实现具有参考价值.     

倒圆角柔性铰链位移传动机构的设计和分析

为了减少单方向上的装配空间,设计一种倒圆角柔性铰链的位移传动机构,用于改变压电型直线促动器的力-位移方向。利用Matlab对倒圆角柔性铰链的刚度计算公式编程,分析各设计参数对刚度的影响程度。通过对固定端的柔性铰链的强度分析以及机构的传动要求,确定合理的设计几何参数,并基于ANSYS有限元分析对设计进行验证。结果表明：这种设计方法更加简洁、准确、快捷。为此类传动机构设计提供一定的依据。     

带整体开启阀的双腔串联压电薄膜泵

阐述了带整体开启阀的双腔串联压电薄膜泵的工作原理并给出结构设计。对整体开启阀的过流特性进行了理论推导,定性分析了影响其过流性能的因素,并用实验加以证明。对影响压电泵性能的因素,如腔体高度、阀的结构、阀的滞后性、空穴现象等进行了理论分析与实验测试,得出了其对压电泵输出性能的影响规律。所设计带整体开启阀的双腔串联压电薄膜泵样机具有自吸性,通过调整输入电压和频率可控制泵的流量与压力输出,工作性能稳定。在输入电压为200 V、工作频率为250 Hz左右时,最大输出流量和压力可分别达到950 mL/m in和75 kPa,自吸高度为0.285 m。     

基于压电堆的网壳振动智能控制研究

利用压电材料的压电效应机理,设计出一种压电主控作动杆件,分析其工作原理和设计方法.然后利用模糊智能控制进行仿真,将其应用于网壳结构振动智能控制分析中,结果表明压电主控作动杆可有效地减小结构的加速度和位移响应,为其在桁架结构中的应用打下良好的基础.     

新型限力输出保护功能柔性夹钳的设计与参数评估

柔性夹钳因具有微/纳精密操作能力,?常应用于微操作系统中,?但因抓爪无法提供恒定输出力或恒力范围小,?容易造成操作对象的损伤或脱落.根据放大模块与常力模块串联的结构形式,?设计了一种具有常力特性的柔性夹钳.基于伪刚体法,?建立放大模块中桥式机构与杠杆机构的刚度和放大率数学模型,?通过对倾斜导向梁进行分析,?得到常力模块...     

差动式三平动柔顺定位平台优化设计及分析

基于差动式杠杆原理设计了一种多级柔顺放大铰链,并通过正交方式装配一种具有三个平动自由度的微定位平台,形成的对称闭环结构具有抗冲击、无累计误差和较好的各向同性的特点。材料采用7075铝合金,堆栈式压电陶瓷作为驱动装置提供输入位移。结合路径搜索法和静力学矩阵法,得出了机构的静力平衡方程和几何变形方程;对结构参数进行了敏感性分析,以位移放大比为目标,对机构中敏感度较高的参数进行了优化;对装配体进行了有限元分析。结果表明,行程可以达到391.42 μm,放大倍数为13.05,平台具有较大的位移放大比和良好的定位精度。     

放大步幅的精密二维进给机构研究

放大步幅的二维进给机构是通过利用杠杆放大原理和双层嵌套式结构,设计柔性铰链结构加大2个方向压电陶瓷的行程范围、扩大进给的步幅,同时更好地减小响应时间.要达到这种要求需要合理地选择放大杠杆,对整体结构进行优化设计.     

空间两连杆柔性构件弯扭耦合振动主动控制

为了研究空间柔性结构的耦合振动，提出一种由柔性杆和柔性梁组成的两连杆柔性构件系统，对此柔性构件系统的弯扭耦合振动进行了研究，运用拉格朗日方程和假设模态法推导了此柔性系统的动力学方程．在柔性杆根部粘贴一只压电扭转驱动器抑制柔性杆的扭转振动，在柔性梁根部粘贴一只压电剪切驱动器抑制柔性梁的弯曲振动．采用一种基于Lyapunov稳定性的速度反馈控制策略进行了实验仿真研究．结果表明, 施控后的系统是稳定的，弯扭的各阶模态均能得到有效抑制，柔性梁末端的位移振动能得到显著衰减．