CN106921309B - 一种基于菱形环和杠杆原理的平面三级放大机构及方法 - Google Patents
一种基于菱形环和杠杆原理的平面三级放大机构及方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN106921309B CN106921309B CN201710241156.2A CN201710241156A CN106921309B CN 106921309 B CN106921309 B CN 106921309B CN 201710241156 A CN201710241156 A CN 201710241156A CN 106921309 B CN106921309 B CN 106921309B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- displacement
- lever
- diamond shape
- shape ring
- support arm
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 49
- 239000010432 diamond Substances 0.000 title claims abstract description 49
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 8
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims abstract description 69
- 230000003321 amplification Effects 0.000 claims abstract description 11
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 claims abstract description 11
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims abstract description 10
- NJPPVKZQTLUDBO-UHFFFAOYSA-N novaluron Chemical compound C1=C(Cl)C(OC(F)(F)C(OC(F)(F)F)F)=CC=C1NC(=O)NC(=O)C1=C(F)C=CC=C1F NJPPVKZQTLUDBO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- 238000004904 shortening Methods 0.000 claims description 9
- 230000008572 axis elongation Effects 0.000 claims description 4
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 229910052573 porcelain Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H02N2/00—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
- H02N2/02—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing linear motion, e.g. actuators; Linear positioners ; Linear motors
- H02N2/06—Drive circuits; Control arrangements or methods
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H02N2/00—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
- H02N2/02—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing linear motion, e.g. actuators; Linear positioners ; Linear motors
- H02N2/04—Constructional details
Landscapes
- Transmission Devices (AREA)
Abstract
本发明公开了一种基于菱形环和杠杆原理的平面三级放大机构及方法,该放大机构为一体设计,包括了底座,提供z方向输入位移的处于预压紧状态的压电陶瓷,菱形环,将菱形环的短轴与第一、第二杠杆连接在一起的第一、第二支撑臂和第一、第二柔性铰链,第一、第二杠杆短力臂末端与底座由第三、第四柔性铰链连接,长力臂末端与第三、第四支撑臂构成半菱形环的放大机构,半菱形环短轴为z方向放大位移输出端;菱形环位移放大级、杠杆位移放大级和半菱形环位移放大级使得本发明成为具有三级放大特点的平面放大机构,具有结构紧凑、简单,体积小,重量轻,放大倍数大的优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种位移放大器,具体涉及一种基于菱形环和杠杆原理的平面三级放大机构及方法。
背景技术
目前压电材料具有响应速度快、输出力强、可靠性好等特点,在许多领域取得了广泛应用,但传统的单压电堆作动器能够产生的位移十分微小,需要放大机构对其产生的位移进行放大,才能更多更好的运用于实际。目前常见的大倍数位移放大器常为立体结构,体积大、使用场合受限,故急需要一种高放大倍数的平面放大机构。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足,提供一种平面结构的、高放大倍数的压电位移放大机构及方法,同时本发明具有结构简单紧凑、体积小、重量轻的特点。
为了达到上述目的,本发明采取的技术方案为:
一种基于菱形环和杠杆原理的平面三级放大机构,包括底座9,z方向放置且同方向极化的处于预压紧状态的压电陶瓷1,通电后,能够输入z方向上的微小位移;容纳压电陶瓷1的菱形环2;与菱形环2短轴相连的第一支撑臂3-1和第二支撑臂3-2,第一支撑臂3-1和第二支撑臂3-2另一端分别由第一柔性铰链4-1和第二柔性铰链4-2与第一杠杆6-1和第二杠杆6-2连接,其中第一支撑臂3-1与第一杠杆6-1、第二支撑臂3-2与第二杠杆6-2为垂直关系;第一杠杆6-1和第二杠杆6-2的短力臂末端分别由第三柔性铰链5-1和第四柔性铰链5-2与底座9连接,第一杠杆6-1和第二杠杆6-2的长力臂末端分别与第三支撑臂7-1和第四支撑臂7-2连接以及第三支撑臂7-1和第四支撑臂7-2连接放大位移输出端8构成半菱形环结构,位移输出端8为半菱形环结构的短边;所述平面三级放大机构为一体化设计,可以实现三级位移放大。
所述的一种基于菱形环和杠杆原理的平面三级放大机构实现三级位移放大的方法,通电后,压电陶瓷1产生z方向的一个微小位移,使菱形环2长轴伸长,短轴缩短,其中短轴缩短量大于长轴伸长量,此为第一级位移放大;菱形环2的短轴缩短量传递给第一支撑臂3-1和第二支撑臂3-2,通过第一柔性铰链4-1和第二柔性铰链4-2分别作用于第一杠杆6-1和第二杠杆6-2,于是第一杠杆6-1在x方向的作用力下,以第三柔性铰链5-1为支点绕动,其长力臂末端在x方向上的位移大于上一级短轴的输出位移,同样地,第二杠杆6-2在横向作用力下,以第四柔性铰链5-2为支点绕动,其长力臂末端在x方向上的位移大于上一级短轴的输出位移,由此,通过杠杆原理实现第二级位移放大;第一杠杆6-1和第二杠杆6-2的长力臂末端与第三支撑臂7-1和第四支撑臂7-2以及位移输出端8构成半菱形环结构,上一级的位移输入使得半菱形环结构的长轴缩短,则其短轴伸长即放大机构的位移输出端8输出位移,因为半菱形环结构的短轴伸长量大于长轴缩短量,故实现了位移的第三级放大。
和现有技术相比,本发明具有如下优点:
1、本发明通过位移放大机构的三级放大耦合设计,通电后压电陶瓷产生z方向上的微小位移,一次通过菱形环、杠杆、半菱形环的三级放大,在输出端输出z方向上的放大位移,实现了微小位移的高倍数放大。
2、本发明的平面位移放大机构,相比立体的位移放大机构,具有体积小、重量轻、结构简单的优点,适用于更多场合。
3、本发明的平面三级位移放大机构采取一体化设计,制造方便,加工简单。
附图说明
图1为本发明结构立体图。
图2为本发明主视图及杠杆的一对力臂的标注。
图3为(半)菱形环实现位移放大的示意图。
具体实施方式
以下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所示,本发明一种基于菱形环和杠杆原理的平面三级放大机构,包括底座9,z方向放置且同方向极化的处于预压紧状态的压电陶瓷1,通电后,可以输入z方向上的微小位移;容纳压电陶瓷1的菱形环2;与菱形环2短轴相连的第一支撑臂3-1和第二支撑臂3-2,第一支撑臂3-1和第二支撑臂3-2另一端分别由第一柔性铰链4-1和第二柔性铰链4-2与第一杠杆6-1和第二杠杆6-2连接,其中第一支撑臂3-1与第一杠杆6-1,第二支撑臂3-2与第二杠杆6-2为垂直关系;第一杠杆6-1和第二杠杆6-2的短力臂末端分别由第三柔性铰链5-1和第四柔性铰链5-2与底座9连接,第一杠杆6-1和第二杠杆6-2的长力臂末端分别与第三支撑臂7-1和第四支撑臂7-2构成半菱形环结构,半菱形环结构的短边即为放大位移的最终输出端8。本发明为一体化设计,可以实现三级位移放大。
本发明基于菱形环和杠杆原理的平面三级放大机构实现三级位移放大的方法:通电后,压电陶瓷1产生z方向的一个微小位移,使菱形环2长轴伸长,短轴缩短,其中短轴缩短量大于长轴伸长量,此为第一级位移放大;菱形环2的短轴缩短量传递给第一支撑臂3-1和第二支撑臂3-2,通过第一柔性铰链4-1和第二柔性铰链4-2分别作用于第一杠杆6-1和第二杠杆6-2,于是第一杠杆6-1在x方向的作用力下,以第三柔性铰链5-1为支点绕动,其长力臂末端在x方向上的位移大于上一级短轴的输出位移,同样地,第二杠杆6-2在横向作用力下,以第四柔性铰链5-2为支点绕动,其长力臂末端在x方向上的位移大于上一级短轴的输出位移,由此,通过杠杆原理实现第二级位移放大;第一杠杆6-1和第二杠杆6-2的长力臂末端与第三支撑臂7-1和第四支撑臂7-2以及位移输出端8构成半菱形环结构,上一级的位移输入使得半菱形环结构的长轴缩短,则其短轴伸长即放大机构的位移输出端8输出位移,因为半菱形环结构的短轴伸长量大于长轴缩短量,故实现了位移的第三级放大。
(半)菱形环的位移放大原理如图3所示,短轴的缩短或伸长位移与长轴的伸长或缩短位移之比等于菱形环长短轴长度a和b之比,即(半)菱形环的放大倍数与边长无关,而只与长短轴的长度有关,且短轴的位移变化量大于长轴的位移变化量。杠杆放大位移如图2所示,放大倍数与两力臂的长度L1和L2之比有关,放大倍数具体应为(L1/L2+1)。
Claims (2)
1.一种基于菱形环和杠杆原理的平面三级放大机构,其特征在于:包括底座(9),z方向放置且同方向极化的处于预压紧状态的压电陶瓷(1),通电后,能够输入z方向的微小位移;容纳压电陶瓷(1)的菱形环(2);与菱形环(2)短轴相连的第一支撑臂(3-1)和第二支撑臂(3-2),第一支撑臂(3-1)和第二支撑臂(3-2)另一端分别由第一柔性铰链(4-1)和第二柔性铰链(4-2)与第一杠杆(6-1)和第二杠杆(6-2)连接,其中第一支撑臂(3-1)和第二支撑臂(3-2)与第一杠杆(6-1)和第二杠杆(6-2)为垂直关系;第一杠杆(6-1)和第二杠杆(6-2)的短力臂末端分别由第三柔性铰链(5-1)和第四柔性铰链(5-2)与底座(9)连接,第一杠杆(6-1)和第二杠杆(6-2)的长力臂末端分别与第三支撑臂(7-1)和第四支撑臂(7-2)连接以及第三支撑臂(7-1)和第四支撑臂(7-2)连接放大位移输出端(8)构成半菱形环结构,位移输出端(8)为半菱形环结构的短边;所述平面三级放大机构为一体化设计,能够实现三级位移放大。
2.权利要求1所述的一种基于菱形环和杠杆原理的平面三级放大机构实现三级位移放大的方法,其特征在于:通电后,压电陶瓷(1)产生z方向的一个微小位移,使菱形环(2)长轴伸长,短轴缩短,其中短轴缩短量大于长轴伸长量,此为第一级位移放大;菱形环(2)的短轴缩短量传递给第一支撑臂(3-1)和第二支撑臂(3-2),通过第一柔性铰链(4-1)和第二柔性铰链(4-2)分别作用于第一杠杆(6-1)和第二杠杆(6-2),于是第一杠杆(6-1)在x方向的作用力下,以第三柔性铰链(5-1)为支点绕动,其长力臂末端在x方向上的位移大于上一级短轴的输出位移,同样地,第二杠杆(6-2)在横向作用力下,以第四柔性铰链(5-2)为支点绕动,其长力臂末端在x方向上的位移大于上一级短轴的输出位移,由此,通过杠杆原理实现第二级位移放大;第一杠杆(6-1)和第二杠杆(6-2)的长力臂末端与第三支撑臂(7-1)和第四支撑臂(7-2)以及位移输出端(8)构成半菱形环结构,上一级的位移输入使得半菱形环结构的长轴缩短,则其短轴伸长即放大机构的位移输出端(8)输出位移,因为半菱形环结构的短轴伸长量大于长轴缩短量,故实现了位移的第三级放大。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201710241156.2A CN106921309B (zh) | 2017-04-13 | 2017-04-13 | 一种基于菱形环和杠杆原理的平面三级放大机构及方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201710241156.2A CN106921309B (zh) | 2017-04-13 | 2017-04-13 | 一种基于菱形环和杠杆原理的平面三级放大机构及方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN106921309A CN106921309A (zh) | 2017-07-04 |
CN106921309B true CN106921309B (zh) | 2018-08-28 |
Family
ID=59567345
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201710241156.2A Expired - Fee Related CN106921309B (zh) | 2017-04-13 | 2017-04-13 | 一种基于菱形环和杠杆原理的平面三级放大机构及方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN106921309B (zh) |
Families Citing this family (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108551274A (zh) * | 2018-05-17 | 2018-09-18 | 吉林大学 | 三维双桥式柔性铰链放大器 |
CN108680093B (zh) * | 2018-06-20 | 2023-09-01 | 中国科学院西安光学精密机械研究所 | 一种光学调焦机构中调焦距离测量装置及测量方法 |
CN110143278B (zh) * | 2018-10-09 | 2022-03-15 | 宁波大学 | 柔性压电纤维驱动的仿生扑翼机器人 |
CN109713937A (zh) * | 2018-11-22 | 2019-05-03 | 南京航空航天大学 | 一种基于单轴椭圆形柔性铰链的微位移放大器 |
CN109756150B (zh) * | 2019-03-06 | 2020-04-17 | 华南农业大学 | 一种复合位移放大型压电致动器 |
CN110912447B (zh) * | 2019-04-08 | 2023-01-31 | 浙江师范大学 | 一种基于爬行原理的压电旋转驱动平台 |
CN110104608A (zh) * | 2019-05-14 | 2019-08-09 | 天津大学 | 基于立体桥式机构的大行程高精度的单自由度微定位平台 |
CN110415757A (zh) * | 2019-07-25 | 2019-11-05 | 天津大学 | 基于u形铰链和螺旋铰链的xyz三自由度微定位平台 |
CN110829884B (zh) * | 2019-10-15 | 2021-02-19 | 华南农业大学 | 一种复合型动静耦合压电致动器及其驱动方法 |
CN110912445B (zh) * | 2019-11-18 | 2022-05-13 | 沈阳工业大学 | 具有四级放大功能的超磁致伸缩精密微位移致动器 |
CN111006722B (zh) * | 2019-12-23 | 2021-07-02 | 西安工业大学 | 基于压电和挠曲电材料的止推抗扭传感作动器 |
CN118054692A (zh) * | 2024-04-16 | 2024-05-17 | 华东交通大学 | 一种结构紧凑型高位移放大比的柔顺机构 |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6246157B1 (en) * | 1999-08-23 | 2001-06-12 | Rockwell Science Center Llc | Push-pull high force piezoelectric linear motor |
CN2586290Y (zh) * | 2002-11-18 | 2003-11-12 | 哈尔滨工业大学博实精密测控有限责任公司 | 垂直方向微位移驱动装置 |
CN103001531B (zh) * | 2012-11-20 | 2014-05-28 | 西安交通大学 | 单压电堆大位移作动器 |
CN205195593U (zh) * | 2015-12-07 | 2016-04-27 | 天津大学 | 一种一体式微纳双夹持器 |
-
2017
- 2017-04-13 CN CN201710241156.2A patent/CN106921309B/zh not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN106921309A (zh) | 2017-07-04 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN106921309B (zh) | 一种基于菱形环和杠杆原理的平面三级放大机构及方法 | |
CN104440817B (zh) | 一种空间三维微位移精密定位装置 | |
CN108453492A (zh) | 一种用于微纳刻划的大行程压入机构 | |
CN204836096U (zh) | 一种压电加速度传感器的电荷放大器 | |
CN103001531B (zh) | 单压电堆大位移作动器 | |
CN104565191A (zh) | 基于行星减速器驱动摆动双智能柔性梁装置 | |
CN109176420A (zh) | 一种中置移动关节式柔性解耦精密定位结构 | |
CN110323965B (zh) | 一种全柔性铰链微位移放大机构 | |
CN206340653U (zh) | 6GHz‑18GHz超宽带4路功分器 | |
CN103170966A (zh) | 一种全柔顺微位移放大机构 | |
CN104037319B (zh) | 一种半菱形结构的压电位移放大机构 | |
CN106159079B (zh) | 一种提高压电柔性机构输出位移和固有频率的结构 | |
CN202889289U (zh) | 减少级联放大电路直流偏移电压的布局结构 | |
CN207883320U (zh) | 一种基于压电陶瓷驱动的二维微定位平台 | |
CN206051540U (zh) | 微纳加工设备及其定位装置 | |
CN106059516A (zh) | 轨对轨运算放大电路及adc转换器、dcdc变换器和功率放大器 | |
CN206743199U (zh) | 一种高功率音频功率放大器 | |
CN202008597U (zh) | 一种外设部件互连标准接口的多功能采集控制装置 | |
CN204437169U (zh) | 基于行星减速器驱动摆动双智能柔性梁装置 | |
CN208738787U (zh) | 一种钢结构侧壁支架 | |
CN201323555Y (zh) | 信号预放大器电路 | |
CN106711075B (zh) | 一种晶圆级芯片封装对位XYθ纳米补偿装置 | |
CN203278753U (zh) | 具有三路合路二次对消功能的高效率放大器 | |
CN100358168C (zh) | S型压电微位移放大机构 | |
CN206524500U (zh) | 通用扩展板和扩展电路 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20180828 Termination date: 20210413 |
|
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |