為提高壓電微夾鉗的靈活性、降低其前端執(zhí)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)難度、節(jié)約系統(tǒng)成本，本文基于壓電雙晶片機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)了一種新型的四自由度壓電微夾鉗，對其靜態(tài)特性進(jìn)行了分析及測試，具體研究工作如下：首先，探索了四自由度壓電微夾鉗的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)并對其靜態(tài)特性進(jìn)行了分析。對壓電陶瓷晶片進(jìn)行了電極分割，在一個(gè)壓電雙晶片上同時(shí)產(chǎn)生兩組方向相反的橫向逆壓電效應(yīng)，使一個(gè)鉗指同時(shí)產(chǎn)生夾持方向和垂直于夾持方向的位移，從而使兩個(gè)鉗指具有四個(gè)自由度；基于第一類壓電方程和懸臂梁彎曲變形理論，獲得了鉗指沿夾持方向和垂直于夾持方向的輸出位移和夾持力同輸入電壓之間的關(guān)系，結(jié)果表明：在90V的驅(qū)動電壓下，鉗指沿夾持方向和垂直于夾持方向的最大位移分別為32.2μm、46.8μm，沿夾持方向和垂直于夾持方向的夾持力分別為137.0mN、199.3mN。其次，采用有限元方法分析了微夾鉗的靜動態(tài)特性�；贏NSYS壓電耦合場分析技術(shù)，對微夾鉗晶片的幾何尺寸進(jìn)行了優(yōu)化，優(yōu)化結(jié)果表明：鉗指沿夾持方向和垂直于夾持方向位移同長度的平方成正比，隨寬度增加而減小，同厚度成反比，夾持方向位移隨電極寬度增大而增大，垂直于夾持方向位移同電極寬度成正比；最終確定鉗指的... 

【文章來源】：寧波大學(xué)浙江省

【文章頁數(shù)】：62 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 研究背景與意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
    1.3 論文的主要工作
2 微夾鉗的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及靜態(tài)特性分析
    2.1 微夾鉗四自由度的實(shí)現(xiàn)原理
    2.2 微夾鉗的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
    2.3 微夾鉗的位移特性分析
        2.3.1 夾持方向位移同驅(qū)動電壓的關(guān)系
        2.3.2 垂直于夾持方向位移同驅(qū)動電壓的關(guān)系
    2.4 微夾鉗的輸出力特性分析
        2.4.1 夾持方向輸出力同驅(qū)動電壓的關(guān)系
        2.4.2 垂直于夾持方向輸出力同驅(qū)動電壓的關(guān)系
    2.5 本章小結(jié)
3 微夾鉗靜動態(tài)特性的有限元分析
    3.1 有限元分析模型
    3.2 鉗指尺寸優(yōu)化
        3.2.1 鉗指長度優(yōu)化
        3.2.2 鉗指寬度優(yōu)化
        3.2.3 鉗指厚度優(yōu)化
        3.2.4 電極寬度優(yōu)化
    3.3 輸出位移特性分析
    3.4 微夾鉗動態(tài)特性分析
        3.4.1 模態(tài)分析
        3.4.2 頻率響應(yīng)特性分析
        3.4.3 階躍響應(yīng)特性分析
    3.5 本章小結(jié)
4 微夾鉗靜動態(tài)特性的測試
    4.1 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)構(gòu)成
    4.2 鉗指位移特性測試
        4.2.1 夾持方向位移特性測試
        4.2.2 垂直于夾持方向位移特性測試
        4.2.3 夾持方向干涉位移測試
        4.2.4 垂直于夾持方向干涉位移測試
    4.3 階躍響應(yīng)特性測試
        4.3.1 夾持方向階躍響應(yīng)特性測試
        4.3.3 垂直于夾持方向階躍響應(yīng)特性測試
    4.4 測試系統(tǒng)噪聲的確定
    4.5 本章小結(jié)
5 結(jié)論與展望
    5.1 結(jié)論
    5.2 進(jìn)一步工作展望
參考文獻(xiàn)
在校期間研究成果
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]一種壓電致動微夾鉗及其開環(huán)位移特性[J]. 王代華,楊群.  納米技術(shù)與精密工程. 2010(01)
[2]集成微力檢測與反饋的雙晶片微夾持器[J]. 葉鑫,張之敬,孫媛,王強(qiáng).  兵工學(xué)報(bào). 2009(09)
[3]具有力感知功能的四臂式MEMS微夾持器研制[J]. 孫立寧,陳濤,邵兵,李昕欣.  光學(xué)精密工程. 2009(08)
[4]一種帶力傳感的微夾持器設(shè)計(jì)及試驗(yàn)[J]. 韓江義,游有鵬,王化明,朱劍英.  機(jī)器人. 2009(01)
[5]面向微機(jī)電系統(tǒng)組裝與封裝的微操作裝備關(guān)鍵技術(shù)[J]. 孫立寧,陳立國,榮偉彬,謝暉,劉延杰.  機(jī)械工程學(xué)報(bào). 2008(11)
[6]用于精密微裝配的全方位微小機(jī)器人[J]. 張蕊華,陳海初.  浙江大學(xué)學(xué)報(bào)(工學(xué)版). 2007(08)
[7]壓電雙晶片型2自由度精密驅(qū)動器的動態(tài)特性[J]. 張宏壯,程光明,曾平,楊志剛.  機(jī)械工程學(xué)報(bào). 2007(02)
[8]具備多操作手協(xié)調(diào)的微裝配機(jī)器人系統(tǒng)[J]. 呂遐東,黃心漢,蔡建華.  華中科技大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2006(11)
[9]面向微操作的組合式微夾持器[J]. 陳立國,榮偉彬,孫立寧.  哈爾濱工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào). 2006(06)
[10]基于有限元方法的柔性鉸鏈?zhǔn)轿A持器優(yōu)化設(shè)計(jì)[J]. 楊國興,張憲民,王華.  中國機(jī)械工程. 2006(10)

碩士論文
[1]單片柔順機(jī)構(gòu)微夾鉗的性能分析及控制技術(shù)的研究[D]. 董浩民.重慶大學(xué) 2011
[2]新型微夾鉗技術(shù)研究[D]. 蔡建華.華中科技大學(xué) 2006



本文編號：3627749