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基于二級杠桿機構(gòu)的二自由度微定位平臺設(shè)計與分析

2020-09-29 02:55:40周雙武丁冰曉
工程設(shè)計學(xué)報 2020年4期
關(guān)鍵詞:方向分析

李 玄,周雙武,路 松,丁冰曉

(1.吉首大學(xué)物理與機電工程學(xué)院,湖南吉首416000;2.澳門大學(xué)科技學(xué)院,澳門999078)

隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展,針對微機電技術(shù)、微加工與制造技術(shù)、微操作技術(shù)和微裝配技術(shù)等的研究不斷深入,現(xiàn)已進入微米級、量子級時代[1]。在光纖對接、激光加工以及微電機系統(tǒng)開發(fā)等領(lǐng)域均需要使用高精度微定位平臺[2-5]。微定位平臺是微定位系統(tǒng)的執(zhí)行機構(gòu),主要由驅(qū)動部分和機械傳動部分組成,其定位精度直接決定了微定位系統(tǒng)的精度[6]。目前,微定位系統(tǒng)主要有壓電工作臺型、電熱微驅(qū)動工作臺型以及電磁驅(qū)動工作臺型等。其中,壓電陶瓷驅(qū)動器因具有分辨率高、驅(qū)動力大和動態(tài)特性好等優(yōu)點,成為了微定位領(lǐng)域應(yīng)用較為廣泛的驅(qū)動元件[7]。但是,壓電陶瓷驅(qū)動器的行程較小且往往伴隨多余的寄生運動,導(dǎo)致其驅(qū)動的微定位平臺在工程上的應(yīng)用受限。

為了解決這一問題,需借助放大機構(gòu)來補償壓電陶瓷驅(qū)動器的輸出位移[8],以擴大微定位平臺的工作空間。常采用的放大機構(gòu)有橋式放大機構(gòu)、Scoot-Russel機構(gòu)和杠桿機構(gòu)[9]。圍繞基于柔性結(jié)構(gòu)的放大機構(gòu)在微定位平臺中的應(yīng)用,國內(nèi)外學(xué)者做了很多研究[10-11]。例如:天津大學(xué)的李政設(shè)計了一種用音圈電機驅(qū)動的二自由度微定位平臺,其具有行程大、承載能力強、完全解耦等優(yōu)點[12];西安電子科技大學(xué)的王子毅設(shè)計了一種柔順精密二自由度定位平臺,并通過有限元仿真分析得到了該平臺的固有頻率以及對應(yīng)振型[13];……

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