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工程设计学报
工程设计学报  2020, Vol. 27 Issue (4): 533-540    DOI: 10.3785/j.issn.1006-754X.2020.00.063
通用零部件设计     
基于二级杠杆机构的二自由度微定位平台设计与分析
李玄1, 周双武1, 路松2, 丁冰晓1
1.吉首大学 物理与机电工程学院， 湖南 吉首 416000
2.澳门大学 科技学院， 澳门 999078
Design and analysis of two-DOF micro-positioning platform based on two-level lever mechanism
LI Xuan1, ZHOU Shuang-wu1, LU Song2, DING Bing-xiao1
1.School of Physics and Electromechanical Engineering, Jishou University, Jishou 416000, China
2.Faculty of Science and Technology, University of Macau, Macau 999078, China
 全文: PDF(6113 KB)   HTML
摘要： 针对由压电陶瓷驱动的微定位平台工作行程不足的问题，设计了一种基于二级杠杆机构的二自由度微定位平台。考虑到不同柔性铰链的物理特性，通过差异化的铰链组合方式来优化新型二自由度微定位平台的性能，使其具有较快响应速度和大范围输出位移。基于拉格朗日定理，构建了新型二自由度微定位平台的刚度模型，并推导了其固有频率的解析表达式。有限元仿真结果表明，该二自由度微定位平台刚度模型的误差较小，验证了刚度建模方法的准确性和可靠性。研究结果可为柔性精密微定位平台的构型设计和建模分析提供一定的理论指导。
Abstract: Aiming at the problem of insufficient working stroke of the micro-positioning platform driven by piezoelectric actuator, a two-DOF（degree-of-freedom）micro-positioning platform based on the two-level lever mechanism is designed. In view of physical characteristics of different flexible hinges, the differentiated hinge assembly pattern was utilized to optimize the new two-DOF micro-positioning platform to make its response speed fast and output displacement range large. Based on the Lagrange’s theorem, the stiffness model and natural frequency analytical expression of the new two-DOF micro-positioning platform were derived. The finite element simulation results demonstrated that the error of stiffness model of the two-DOF micro-positioning platform was extremely small, which verified the accuracy and reliability of the stiffness modeling method. The research result can provide some theoretical guidance for the configuration design and modeling analysis of flexible precision micro-positioning platforms.
收稿日期: 2020-02-14 出版日期: 2020-08-28
:  TH 112  
基金资助: 湖湘高层次人才聚集工程-创新人才（2019RS1066）；湖南省教育厅科学研究项目（19C1520）
通讯作者: 丁冰晓（1989—），男，湖北仙桃人，讲师，博士，从事并联机器人、微定位技术以及先进运动控制等研究，E-mail:bingxding@hotmail.com，https://orcid.org/0000-0002-1655-5225     E-mail: bingxding@hotmail.com
作者简介: 李玄（2001—），男，湖南宁乡人，本科生，从事机械设计与制造及其自动化研究，E-mail:3124168656@qq.com。
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引用本文:

李玄, 周双武, 路松, 丁冰晓. 基于二级杠杆机构的二自由度微定位平台设计与分析[J]. 工程设计学报, 2020, 27(4): 533-540.

LI Xuan, ZHOU Shuang-wu, LU Song, DING Bing-xiao. Design and analysis of two-DOF micro-positioning platform based on two-level lever mechanism. Chinese Journal of Engineering Design, 2020, 27(4): 533-540.

链接本文:

https://www.zjujournals.com/gcsjxb/CN/10.3785/j.issn.1006-754X.2020.00.063    或    https://www.zjujournals.com/gcsjxb/CN/Y2020/V27/I4/533

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