矩形柔性铰链式二维串联压电微动平台的设计【毕业设计】

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1、本科毕业论文（20届）矩形柔性铰链式二维串联压电微动平台的设计摘要【摘要】本论文设计一种基于矩形柔性铰链式二维串联由压电陶瓷驱动器驱动的微动平台。该微动平台采用柔性铰链支撑的串联式设计结构，该结构比并联式平台结构简单，相当于在一个交大的一维微动平台内部又切割出另一个相互垂直的较小一维微动27平台。而矩形柔性铰链较之圆弧型铰链具有更大的转动范围，并易于加工。本论文采用双柔性铰链平行四连杆结构，当平台受到驱动力时，将使所有相应的柔性铰链产生一定位置的偏转，使平台沿受力方向产生一定的位移。在确保加工和装配完全对称的情况下，该结构的对称性能使微动平台不会在产生垂直方向的耦合运动。本论文采用经验

2、公式设计了一个X，Y方向驱动范围都为30微米的二维微动平台。确定压电微动平台的材料、几何尺寸及矩形柔性铰链几何尺寸，并根据所确定的矩形柔性铰链与微动平台的几何尺寸以及所给定的微动平台的位移行程，计算出矩形柔性铰链的最大应力，并校核微动平台的强度;计算了微动平台的弹性恢复力、刚度，根据微动平台的弹性恢复力与刚度，确定压电陶瓷驱动器的参数：最大输出位移、最大驱动力、刚度，并选取相应的压电陶瓷驱动器。最后基于Pro/E、AutoCAD绘制了微动平台的三维造型图、装配图与零件图。【关键词】二维微动平台；串联式结构；矩形柔性铰链；压电陶瓷驱动器【ABSTRACT】Anovel2-DOFmicro

3、positionalstagedrivenbypiezoelectricactuator(PZT)isdesignedinthispaper.Itisbasedontheseriesstructureofrectangleflexurehinges.Thetandemstructureismorecompaction.Therectangleflexurehingesowngreaterrangeofrotationandareeasiertomachine,comparedwiththecircularflexurehinges.Inthispaper,wechoosethe27Pa

4、rallelfour-linkstructurewithdoubleflexurehinges.WhenthestageisdrivenbythePZT,alloftheflexurehingeswillhaveacertaindeflectiontomakethestagemovethesamedeflectioninthedrivendirection.InthetermofProcessingandassemblyincompletesymmetry,theSymmetryofthestructureprotectsthestagefromCoupledMotion.Inthis

5、paper,wedesigna2-DOFmicropositionalstagewhichownsarangeof30microninX;Ydirectionbasedtheempiricalformula.Wechoosethematerialandthesizeofthestage,thesizeofrectangleflexurehinges.WecalculatetheMaximumstressofrectangleflexurehingesandcheckthestrengthofthestage.Thenwecalculatetheelasticrestoringforce

6、andtherigidityofthestage.Basedonthose,wedeterminetheparametersofPZT:themaximumoutputdisplacement,themaximumdrivingforceandtherigidityofPZT.FinallywechoosethesuitablePZTanddrawthegraphpaperin2-Dand3-DbyPro/EandAutoCAD.【KEYWORDS】micropositionalstage;tandemstructure;rectangleflexurehinges;piezoelec

7、tricactuator目　录27摘要II目　录IV1绪论11.1微动平台意义11.2国内外研究现状11.3论文工作52二维微动平台初始构型设计62.1设计要求62.2平台传动原理62.3结构简化83设计计算103.1计算推导103.2外平台计算113.3内平台计算133.4压电陶瓷驱动器的选取154结构设计164.1平台铰链和载物面的设计164.2引线、预紧孔、盖板安装孔的设计175回顾和展望19参考文献20致谢22附录23271绪论1.1微