基于三角位移放大机构的压电制动器研究

《基于三角位移放大机构的压电制动器研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。

1、基于三角位移放大机构的压电制动器研究姚俊飞陈超陈海鹏南京航空航天大学机械结构力学及控制国家重点实验室提出了一种应用于压电制动器的微位移放大机构，该机构以叠层压电陶瓷为驱动元件，通过基于三角形放大原理的柔性铰链放大机构，放大叠层压电陶瓷的输出位移。分析了放大机构的运动及放大机理，建立了制动系统的力学模型，并利用ANSYS软件建立机构有限元模型进行仿真，在试制样机上对其输出特性进行了实验。实验测试结果表明，该机构对叠层压电陶瓷输出位移的放大倍数为3.2倍，与有限元仿真得到的放大倍数4倍相近，一阶阎有频率为1814Hz，最大输出力为44.IN（150V电压下），且该机构线性良

2、好、分辨率高、迟滞效应较关键词：压电制动器;微位移放大机构;三角形放大;迟滞效应;力学模型;基金：W家自然科学基金资助项H（51575259）ResearchonthePiezoelectricBrakeBasedontheTriangleDisplacementAmplificationMechanismYAOJunfeiCHENChaoCHENHaipengStateKeyLaboratoryofMechanicsandControlofMechanicalStructures，NanjingUniversityofAeronauticsandAstronautic

3、s;Abstract：Amicrodisplacementmagnifyingmechanismforthepiezoelectricbrakeispresentedinthispaper.Takingthelaminatedpiezoelectricceramicasdriversofamplifier,thedisplacementofpiezoelectricmultilayeractuatorisamplifiedwiththeflexurehingeamplifierbasedontheprinciplesoftriangleamplification.The

4、motionandamplificationmechanismoftheamplifyingmechanismarcanalyzed,andthemechanicalmodelofthebrakingsystemisestablished.ThefiniteelementmodelofthemechanismissimulatedbyANSYSsoftware,andtheoutputcharacteristicistestedontheprototype.Theexperimentalresultsshowthatthemechanismcanamplifytheou

5、tputdisplacementofthelaminatedpiezoelectricceramicto3-2times,whichiscloseto4timesbythefiniteelementsimulation.Thefirstordernaturalfrequencyis1814Hz,themaximumoutputforceis44.1N(under150Vvoltage),andthemechanismhasgoodlinearity，highresolution,smallhysteresiseffect.Keyword：piezoelectricbra

6、ke;microdisplacementmagnifyingmechanism;triangleamplification;hysteresiseffect;mechanicalmodel;0引言在机械传动屮，摩擦式离合制动器是必不可少的机构，其利用运动之间的摩擦力传递扭矩和运动，这类装置的工作特点是耍尽可能多地输出制动力矩，同时使用尽可能小的驱动功率、消耗较少的能量且产生不大的位移。在工业制动器和汽车制动器领域通常需要较大的力矩，对精度和功耗等要求无特定要求，故而多采用电磁、液压、气动等方式作动器来驱动制动部件运动而实现抱紧，形成制动力（矩）。由于电磁作动的机理所致，

7、带来了系统较复杂、有电磁干扰、难以微小化和控制的缺点，使其在一些耍求对制动效果实现精确控制的场合难以得到应用。如在航天器的精密轴系里，不仅对制动系统的尺寸、质量和功耗提出了更高要求，对传动力实现高分辨率的控制、轴的转速实现无级调控，还要求制动系统具有良好的电磁兼容性，这都是传统制动器难以满足的［1-3］。压电式制动器是利用压电陶瓷的逆压电效应Ill实现电能到机械能转换的新型动力输出装置，能在体积、质量和输出力之间达到良好平衡，丑无电磁兼容的问题。叠层压电陶瓷采用机械串联、电学并联的方式，实现了机械上的位移放大，同时具有电压低，输出力大，响