CN104037319B - 一种半菱形结构的压电位移放大机构 - Google Patents

一种半菱形结构的压电位移放大机构 Download PDF

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Abstract

一种半菱形结构的压电位移放大机构，包括底座，通过第一柔性铰链和第二柔性铰链与底座两端连接的一体化设计的外部位移放大机构，放置在底座上、并通过第三柔性铰链和第四柔性铰链固定在外部位移放大机构内底部的压电堆放置结构以及置于其内部的始终处于受压状态的压电堆；外部位移放大机构包括分别以第一柔性铰链和第二柔性铰链为支点的第一杠杆和第二杠杆，第一杠杆和第二杠杆的另一端为一体化设计的半菱形结构，半菱形结构的长轴两端分别与第一杠杆和第二杠杆连接，以实现位移两级放大，在半菱形结构的顶端为方形力输出平台，压电堆的极化方向与第一杠杆和第二杠杆垂直；本发明同时具有结构简单，体积小，重量轻的特点。

Description

一种半菱形结构的压电位移放大机构
技术领域
本发明是一种微位移放大机构，具体涉及一种半菱形结构的压电位移放大机构。
背景技术
作动器作为主动控制系统的重要环节，在工业生产及日常生活中有极其广泛的应用。随着主动控制技术的发展，对作动器的要求越来越高。传统的单压电堆作动器往往由于单压电堆输出位移有限，因而只能输出较小位移。
发明内容
为解决上述现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种半菱形结构的压电位移放大机构，同时具有结构简单，体积小，重量轻的特点。
为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：
一种半菱形结构的压电位移放大机构，包括底座1，通过第一柔性铰链2和第二柔性铰链3与底座1两端连接的一体化设计的外部位移放大机构4，放置在底座1上、并通过第三柔性铰链5和第四柔性铰链6固定在外部位移放大机构4内底部的压电堆放置结构7以及设置在压电堆放置结构7内部的始终处于受压状态的压电堆8；所述外部位移放大机构4包括分别以第一柔性铰链2和第二柔性铰链3为支点的第一杠杆9和第二杠杆10，所述第一杠杆9和第二杠杆10的另一端为一体化设计的半菱形结构11，所述半菱形结构11的长轴两端分别与第一杠杆9和第二杠杆10连接，以实现位移两级放大，在所述半菱形结构11的顶端为一体化设计的方形力输出平台12，所述压电堆8的极化方向与第一杠杆9和第二杠杆10垂直。
在底座1开有方便所述压电位移放大机构固定的两个圆孔13。
和现有技术相比，本发明具有如下优点：
1、本发明通过外部位移放大机构的两级放大相耦合设计，通电后压电堆端部沿X方向产生位移，该位移经过杠杆结构可在X方向的位移被放大并输出位移，X方向的位移又被传递到半菱形移放大机构上加以放大，并可在Z方向输出。这样Z方向的位移相比X方向被放大了两次，因此在Z方向上具有较大的位移输出。
2、本发明外部位移放大机构采取一体化设计，且本发明压电堆放置在外部位移放大机构内部，结构简单、制造方便、可靠性高，体积小。
附图说明
图1为本发明整体结构立体图。
图2为本发明整体结构主视图。
图3为本发明柔性铰链的局部放大图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
如图1、图2和图3所示，本发明一种半菱形结构的压电位移放大机构，包括底座1，通过第一柔性铰链2和第二柔性铰链3与底座1两端连接的一体化设计的外部位移放大机构4，放置在底座1上、并通过第三柔性铰链5和第四柔性铰链6固定在外部位移放大机构4内底部的压电堆放置结构7以及设置在压电堆放置结构7内部的处于受压状态的压电堆8；所述外部位移放大机构4包括分别以第一柔性铰链2和第二柔性铰链3为支点的第一杠杆9和第二杠杆10，所述第一杠杆9和第二杠杆10的另一端为一体化设计的半菱形结构11，所述半菱形结构11的长轴两端分别与第一杠杆9和第二杠杆10连接，以实现位移两级放大，在所述半菱形结构11的顶端为一体化设计的方形力输出平台12，所述压电堆8的极化方向与第一杠杆9和第二杠杆10垂直。
作为本发明的优选实施方式，在底座1开有方便所述压电位移放大机构固定的两个圆孔13。
本发明的工作原理为：压电堆8通电后长度增加，通过第三柔性铰链5和第四柔性铰链6作用于第一杠杆9和第二杠杆10上，给第一杠杆9和第二杠杆10一定的位移输入，第一杠杆9和第二杠杆10基于第一柔性铰链2和第二柔性铰链3处为支点产生位移变形，外部移放大机构4在第一杠杆9和第二杠杆10与半菱形结构11连接处沿X方向输出位移，其放大量相比压电堆8沿X轴方向输入位移按倍数放大。通过杠杆结构放大的位移通过刚性连接，将放大了的位移传递到半菱形结构11，使半菱形结构11沿长轴方向被拉长，半菱形结构11长轴被拉长将导致半菱形结构短轴的长度减小，其减小量相比半菱形结构长轴被拉神的长度按倍数放大，短轴的位移变化相当于Z轴上的位移输出。这样首先通过杠杆结构在X方向对位移进行了一次放大，Z方向上的位移通过半菱形结构又被放大了一次。

Claims (2)

1.一种半菱形结构的压电位移放大机构，其特征在于：包括底座(1)，通过第一柔性铰链(2)和第二柔性铰链(3)与底座(1)两端连接的一体化设计的外部位移放大机构(4)，放置在底座(1)上、并通过第三柔性铰链(5)和第四柔性铰链(6)固定在外部位移放大机构(4)内底部的压电堆放置结构(7)以及设置在压电堆放置结构(7)内部的处于受压状态的压电堆(8)；所述外部位移放大机构(4)包括分别以第一柔性铰链(2)和第二柔性铰链(3)为支点的第一杠杆(9)和第二杠杆(10)，所述第一杠杆(9)和第二杠杆(10)的另一端为一体化设计的半菱形结构(11)，所述半菱形结构(11)的长轴两端分别与第一杠杆(9)和第二杠杆(10)连接，以实现位移两级放大，在所述半菱形结构(11)的顶端为一体化设计的方形力输出平台(12)，所述压电堆(8)的极化方向与第一杠杆(9)和第二杠杆(10)垂直。
2.根据权利要求1所述的一种半菱形结构的压电位移放大机构，其特征在于：在底座(1)开有方便所述压电位移放大机构固定的两个圆孔(13)。
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