用于壓電驅(qū)動器位移放大的柔性鉸鏈放大機構(gòu)研究

鄭麗云+沈劍英+王鵬飛+戚佳成+朱成

摘 要：壓電微位移驅(qū)動器在精密微位移應用場合具有許多優(yōu)點，但它的輸出位移較小。為了放大它的輸出位移，研究人員提出各種不同種類的放大機構(gòu)，放大倍數(shù)是衡量放大機構(gòu)性能的主要指標。文章主要介紹了常用的杠桿式柔性鉸鏈機構(gòu)Scott-Russell機構(gòu)和橋式柔性鉸鏈機構(gòu)三種放大機構(gòu)的放大倍數(shù)的計算方法。

關鍵詞：壓電驅(qū)動器；微位移；柔性鉸鏈放大機構(gòu)

中圖分類號：TH703 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）07-0021-03

Abstract： The piezoelectric micro-displacement actuator has many advantages in the application of precise micro-displacement， but its output displacement is small. In order to amplify its output displacement， researchers put forward a variety of amplification mechanisms， as the magnification is the main index to measure the performance of the amplification mechanism. This paper mainly introduces the calculation methods of magnification of three kinds of amplifying mechanisms， i.e.， commonly-used lever-type flexure hinge mechanism， Scott-Russell mechanism and bridge-type flexure hinge mechanism.

Keywords： piezoelectric actuator； microdisplacement； flexure hinge amplifier

引言

由于壓電陶瓷具有逆壓電效應，當其在兩級施加外電壓時，壓電陶瓷會沿極化方向產(chǎn)生微變形，利用這個特性可以制成微位移驅(qū)動器。壓電微位移驅(qū)動器具有許多突出優(yōu)點，它可在電壓控制下獲得較高的位移分辨率，同時，具有頻度響應高、動態(tài)反應快、承載大、良好的機械靜壓力特性，其結(jié)構(gòu)簡單及受外力干擾小。

正因為上述優(yōu)點，壓電微位移驅(qū)動器經(jīng)常被應用于精密微位移定位平臺。但是，壓電驅(qū)動器的輸出位移很小，在需要更大位移的應用場合，經(jīng)常借助柔性鉸鏈機構(gòu)來放大它的輸出位移。用于放大壓電驅(qū)動器微位移的柔性鉸鏈放大機構(gòu)主要有：杠桿式柔性鉸鏈機構(gòu)、Scott-Russell機構(gòu)和橋式柔性鉸鏈機構(gòu)，其它還有Moonie-type機構(gòu)、rainbow-type機構(gòu)和菱形機構(gòu)等。

4 結(jié)束語

由于壓電微位移驅(qū)動器輸出位移偏小的缺點，采用柔性鉸鏈機構(gòu)放大機構(gòu)是普遍的措施。由于橋式柔性鉸鏈機構(gòu)本身具有的優(yōu)點，研究人員越來越重視橋式柔性鉸鏈機構(gòu)的研究，將會有更多的結(jié)構(gòu)及相應的設計方法出現(xiàn)。

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