柔順微夾鉗的設(shè)計(jì)及特性分析.pdf

1、微納米技術(shù)的迅速發(fā)展，對(duì)微細(xì)操作提出了更高的需求，進(jìn)而推動(dòng)了微操作機(jī)器人的廣泛研究，微操作機(jī)器人外形尺寸不必太小，但能夠?qū)崿F(xiàn)微米甚至納米級(jí)的精密運(yùn)動(dòng)及操作，在精密機(jī)械工程、微電子裝配、微細(xì)加工、生命科學(xué)、遺傳工程、光纖對(duì)接和微創(chuàng)手術(shù)等領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用。由壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)的柔順微夾鉗作為典型微操作系統(tǒng)的執(zhí)行末端，具有結(jié)構(gòu)緊湊、制造方便、易控制等特點(diǎn)，成為國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。因此，研究大位移輸出量、結(jié)構(gòu)緊湊、易控制的微夾鉗,對(duì)促進(jìn)我國(guó)高精尖技術(shù)

2、的發(fā)展具有深遠(yuǎn)意義。本文依托于重慶大學(xué)機(jī)械傳動(dòng)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室科研業(yè)務(wù)專(zhuān)項(xiàng)項(xiàng)目及上海市空間飛行器機(jī)構(gòu)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放課題，以易控制、大張合量的微夾鉗為設(shè)計(jì)目標(biāo)，創(chuàng)新設(shè)計(jì)了三級(jí)放大柔順微夾鉗，并針對(duì)該微夾鉗開(kāi)展了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、靜態(tài)分析、加工及試驗(yàn)等研究。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴應(yīng)用柔順機(jī)構(gòu)學(xué)、精密儀器設(shè)計(jì)、機(jī)械原理、卡氏第二定理及材料力學(xué)等基本理論，研究了柔順機(jī)構(gòu)的組成及工作原理，設(shè)計(jì)了三級(jí)放大的柔順微夾鉗，建立了橋式放大機(jī)構(gòu)輸入及輸出

3、剛度模型。⑵應(yīng)用偽剛體模型法、自由體圖解法、虛功原理等理論，建立了微/納傳動(dòng)平臺(tái)及微夾鉗的偽剛體模型，分析了杠桿及平行導(dǎo)向機(jī)構(gòu)受力情況，推導(dǎo)了杠桿-平行導(dǎo)向機(jī)構(gòu)剛度模型及其位移放大比，確定了夾持力與輸入力之間的關(guān)系。⑶應(yīng)用鍵合圖理論，綜合分析了柔順機(jī)構(gòu)中典型構(gòu)件的鍵合圖模型，揭示了微/納傳動(dòng)平臺(tái)及微夾鉗的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，研究了橋式放大機(jī)構(gòu)及平行導(dǎo)向機(jī)構(gòu)能量的傳遞，建立了平臺(tái)及微夾鉗的鍵合圖模型，推導(dǎo)了其特征方程，并在此基礎(chǔ)之上進(jìn)一步獲得了狀態(tài)