CN1253252C - 一类全柔性三自由度微型激振台 - Google Patents
一类全柔性三自由度微型激振台 Download PDFInfo
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Abstract
一类全柔性三自由度微激振台装置，三平移的微激振台装置主体机构是微型全柔性三平移并联机构。由三个柔性支路和二个平台组成三平移并联机构，整体式柔性转动副，平行四边形组成柔性移动副，且在三支路的θ1、θ2、θ3位置处有三个压电陶瓷驱动源，通过控制不同驱动源的运动实现一维、二维或三维的平移方向的微区域的激振。
Description
所属技术领域
本发明涉及机械构件，特指利用全柔性的三自由度并联机构加压电陶瓷驱动源的一类全柔性三自由度微型激振台，可应用于微小型机械的振动测试等领域。
背景技术
微型卫星、微发动机、微型机器人、微操作台、微定位装置等微型机械，普遍是结构尺寸小、精度高，刚度差，加工与测量十分困难，同时，它们装配后的整体性能测试更加困难。由于这些微机械的静态、动态诸多特性直接影响它的性能，所以，有关微型机械的性能测试方法和设备引起人们的极大关注。传统的激振装置大都只能适用于尺寸比较大的机械的振动测试中，精确度不高。机械的小型化特别是微型化的发展已经成为必然趋势，而微小型机械的相关的振动问题又是影响其性能的主要问题之一，对其振动测试用的微型激振装置却未见有相关专利介绍。因而工程中急需解决微小型机械振动测试用的微型激振台(器)问题。
发明内容
本发明的目的是要提供一类可实现空间三自由度的全柔性微型激振台，其能够有效地由单层的机构实现一维、二维、三维的微尺寸范围内的平移或转动激振，来满足微小型机械振动测试用的微型激振平台问题。
本发明采用的技术方案是：
由三个柔性支路和二个平台组成三平移并联机构，其特征在于每个支路由柔性转动副、柔性移动副加相应构件组成柔性支路。
在三个柔性支路的相关柔性运动副处采用压电陶瓷作为驱动源来驱动全柔性并联机构，实现所需的一维、二维或三维的平移微振动，为微小型机械相关性能测试提供微激振源。通过控制压电陶瓷驱动源的输入电压的规律来满足所需微激振规律。
本发明的优点在于：
(1)柔性运动副代替普通三平移并联机构传统运动副，形成全新的全柔性微型三平移并联机构，将全柔性的三平移并联机构作为微激振台的主体机构。
(2)将全柔性的三自由度微并联机构与压电陶瓷驱动器结合起来形成微激振台，可解决目前微激振台急需问题。
(3)全柔性微并联机构的每支路均可整体加工，消除了普通的加工误差带来的影响，运动副内无间隙，免于装配，大大减少了传统运动副多个零件组成的工艺复杂性，易于微型化。
(4)微激振台运动精度非常高，移动范围小，响应十分迅速，线性特性强，易于控制，特别适于作为微小型机械的微区域精确激振。
附图说明
图1本发明实施例1的并联机构原理图
图2图1中并联机构支路中的柔性转动副(R副)结构示意图
图3图1中并联机构支路中的柔性移动副(P副)结构示意图
图4本发明实施例2的并联机构原理图A1、B1、C1、A2、B2、C2、A3、B3、C3----柔性转动副(R副)，D1、D2、D3---柔性移动副(P副---柔性平行四边形机构[4R])，θ1、θ2、θ3----压电陶瓷驱动源位置，M、N---柔性转动副的构件，E、F、G、H---柔性移动副的构件
具体实施方式
如图1所示，实施例1为全柔性三平移微激振台，其主体的三平移并联机构，由结构相同(相似)的1、2、3三支路加二平台(下平台为静平台，上平台为动平台)组成的三平移并联机构。1、2、3三支路均由三个柔性转动副和一柔性移动副组成。其中1支路与2、3支路垂直，2支路与3支路平行。每条支路中的移动副D1或D2或D3处(为P副)是一平行四边形机构(4R机构)，平行四边形机构中的转动副的方向分别与其同支路中的A1、B1、C1或A2、B2、C2或A3、B3、C3处的三转动副的方向相垂直，每条支路上的三个转动副，例如A1、B1、C1处的三转动副，的方向相互平行。
本发明将三支路中所有普通运动副以柔性运动副代替，形成全新的全柔性微型三平移并联机构。柔性运动副是一种靠材料的弹性变形来实现期望的运动输出运动的运动副，可整体制造，具有很多优点。如图2所示，M与N两构件做成一整体，中间段两边切去半圆，使之变的很薄，靠此段材料的弹性变形来实现M与N两构件的相对转动，即相当于传统的转动副。如图3所示，将E、F、G、H四构件通过四个柔性转动副连接，靠a、b、c、d处柔性转动副的弹性变形实现E构件与H构件间的相对移动，即是用柔性平行四边形机构来替代传统移动副。由此种三平移并联机构的运动解耦性知道，当三个主动件处于图1所示θ1、θ2、θ3位置时，若其中部分或全部主动件运动，机构可实现除三平移运动外的单维、二维的平移运动。因而若在三个相应柔性运动副处(图1所示θ1、θ2、θ3位置)施加三个压电陶瓷驱动源，通过控制三个驱动源的运动，从而可实现一维、二维、三维的平移振动，达到所需激振的目的。
如图4所示的全柔性三自由度微型激振台，所有传统运动副也以柔性运动副替代，形成全柔性微型并联机构，在运动副P1、P2、P3处施加以压电陶瓷驱动源，亦可实现微区域范围内的三自由度的转动激振，形成另一种三自由度微激振台。
Claims (2)
1.一类全柔性三自由度微型激振台，其特征在于主体机构是三个支路和二个平台组成全柔性三平移并联机构，每个支路由柔性转动副或柔性移动副经构件组成全柔性支路。
2.根据权利要求1所述的一类全柔性三自由度微型激振台，其特征在于三个柔性支路的一个、二个或全部主动柔性运动副处采用压电陶瓷作为驱动源。
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