基于柔性铰链微位移放大机构的设计和分析.pdf

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1、HvdraulicsPneumatics＆Seals／NO．1．2011基于柔性铰链微位移放大机构的设计和分析王思民云霞陈军政(中国船舶重工集团公司上海船舶设备研究所，上海200031)摘要：针对三级电反馈射流管电液伺服阀第三级滑阀阀芯行程较小，位移传感器较难检测的问题，提出了应用于三级电反馈射流管电液伺服阀的柔性铰链微位移放大器。利用解析法和有限元法对柔性铰链微位移放大机构进行了静力学和动力学分析，计算出了放大机构的放大倍数和输入刚度；输出位移和负载成线性关系，负载越大位移损失越大；应力分析表明此放大机构的最大应力远小于材料的最大许用应力：并通过有限元对固有频率和振型的计算，

2、得出系统动力学参数。关键词：三级电反馈；射流管电液伺服阀；柔性铰链；微位移放大机构；有限元分析中图分类号：TH137．5文献标识码：A文章编号：1008—0813(2011)01—0017—04DesignandAnalysisonMicroDisplacementMagnifyingMechanismwithFlexibleHingesWANGSi-minYUNXiaCHENJun-zheng(ShanghaiMarineEquipmentResearchInstitute，Shanghai200031，China)Abstract：Becauseofthelessvalve

3、corejourneyofthird—stageelectricityfeed—backjetpipeservovalve，displacementsenorisdifficulttomeasure，microdisplacementmagnifyingmechanismisdesignedBasedontheanalysisandcomparison，thestaticsanddynamicsanalysiswascarriedonbyanalyticmethodandANSYSFEmethod，theinputstifnessandmagnifyingmultipleare

4、calculated，therewasalinearrelationshipbetweenoutputdisplacementandload，thebiggerloadis，thelargerdisplacementlossis，andthestressanalysisshowsthatthem~imumstressofmagnifyingmechanismismuchlessthanthem~imumallowablestressofmaterials．Theresonancefrequencyandvibrationmodesofthemechanismwereresult

5、edbyFEmethod．KeyWords：third—stageelectricityfeed—back；jetpipeservovalve；flexiblehinges；microdisplacementmagnifyingmechanism；finiteelementanalysisO引言用单轴圆弧形柔性铰链基于三角形放大原理来实现输出位移的放大和传递，同时提供机构运动所需的回弹随着工业技术的发展，目前越来越多的伺服系统拉力，消除了附加位移，实现了精密位移和定位，具有中要求使用高压、大流量、高响应的伺服阀。射流管伺运动平稳、无间隙、无摩擦及高精度的优点，可有效的服阀前置级

6、采用射流放大器，射流喷嘴大，喷嘴与接受解决三级电反馈射流管电液伺服阀第三级滑阀阀芯行孔之间的距离大，不易堵塞，抗污染能力强，在此基础程较小的问题。图1b为微位移放大机构的原理图．在上，提出了射流管力反馈两级阀作为前置级、功率级阀杆EF的中点H处施加一个微小位移8，经过放大机构芯位移电反馈的CSTD1型三级伺服阀，但由于其第三在输出S处产生一个位移，左右四连杆机构产生一个级滑阀阀芯行程只有十几微米，阀芯位移信号较难检转角0测，需对阀芯位移进行放大，以提高三级伺服阀的响应速度和控制精度，降低成本。柔性铰链是近年来发展起来的一种新型的传动、支撑机构，具有常规运动副无可比拟的运动平稳、

7、无需润滑、零迟滞、高精度、无装配误差等优点。能够满足位移放大，同时能够实现系统的精密定位【lJ。1柔性铰链位移放大机构的结构特征图1a是一种柔性铰链位移放大器的结构特征，采(a)(b)图1微位移放大机构三维Pm／E图和原理图收稿13期：2010—08—26因为整个机构是封闭的，刚性也有较大的提高，另作者简介：王思民(1981一)，助理工程师，主要从事流体传动与控制技术、伺服阀研究。外由于该机构的对称性，输入的位移同时通过左右两17液压气动与密~H2011年第l期个四连机构向输出S传递，理论上