压电致动的超精密柔性机构设计及应用

本书面向光学精密工程，以柔性铰链的结构参数作为具体研究对象，探讨了基于柔性铰链的柔性精密机构的结构优化设计方法，研究了压电精密致动器的设计方法与技术应用，设计了多自由度串联和并联精密定位平台。全书内容涉及柔性机构设计方法学、压电智能结构静力学、并联机构运动学、动力学等方法理论，主要包括绪论、压电陶瓷材料概述、柔性压电精密致动器基础理论、柔性铰链参数化设计方法、柔性正交式压电精密致动器、柔性杠杆式压电精密致动器、柔性菱形压电精密致动器、柔性精密运动平台、压电致动的3-DOF串联精密定位平台、压电致动的3-DOF并联精密定位平台和压电精密致动技术应用展望等主要内容。本书可作为压电材料、精密机械系统及并联机器人等方向的研究生、博士生、教科研人员及工程技术人员的参考书。

第1章绪论
1.1柔性精密机构概述
1.1.1柔性精密机构应用领域
1.1.2柔性精密机构主要性能指标
1.1.3柔性精密机构技术瓶颈
1.2柔性精密机构研究进展与应用现状
1.2.1研究进展
1.2.2应用现状
1.3本书主要内容
参考文献
第2章压电陶瓷材料概述
2.1压电陶瓷材料的应用
2.1.1压电式加速度传感器
2.1.2超声波传感器
2.1.3压电灵巧手
2.2压电陶瓷的基本性能参数
2.2.1介电常数
2.2.2压电常数
2.2.3弹性常数
2.2.4机械品质因数
2.2.5机电耦合系数
2.3压电方程及压电振子的振动模式
2.3.1压电方程
2.3.2压电振子的振动模式
2.4压电叠堆的结构与性能
2.4.1压电叠堆的结构
2.4.2压电叠堆的基本性能
2.5压电叠堆作动系统设计
2.5.1压电叠堆作动系统的动态特性
2.5.2压电叠堆作动系统的柔性设计
本章小结
参考文献
第3章柔性压电精密致动器基础理论
3.1压电致动器的概念、特点与分类
3.2压电致动器的发展、研究现状与应用
3.2.1压电致动器的发展
3.2.2压电致动器的研究现状
3.213压电致动器的应用
3.3压电致动器的振动状态
3.3.1共振
3.3.2非共振
3.3.3共振与非共振的比较
3.4多模式作动机理
3.4.1作动方式
3.4.2工作模式
本章小结
参考文献
第4章柔性铰链参数化设计方法
4.1柔性铰链参数化设计
4.1.1结构参数ε
4.1.2柔度参数λ
4.2深切口椭圆型柔性铰链
4.2.1转动刚度模型
4.2.2结构参数灵敏度分析
4.2.3刚度／柔度模型
4.3柔性铰链模糊优化设计
4.3.1模糊优化设计方法
4.3.2算例分析
4.4柔性机构参数化设计
4.4.1柔性机构模型
4.4.2柔性机构放大率计算
4.5基于柔性铰链参数的柔性机构优化设计
4.5.1柔性机构柔性铰链优化设计
4.5.2有限元仿真验证
4.5.3实验验证
本章小结
参考文献
第5章柔性正交式压电精密致动器
5.1柔性正交式压电致动器结构设计
5.1.1双足定子机构设计
5.1.2夹持预紧机构设计
5.2工作原理
5.3预紧机构的小型化优化设计
5.4实验研究
5.4.1实验平台
5.4.2双驱动足定子机构实验
5.4.3步进作动实验
5.4.4连续作动实验
本章小结
参考文献
第6章柔性杠杆式压电精密致动器
6.1柔性杠杆式压电致动器结构设计
6.1.1定子机构设计
6.1.2夹持预紧机构设计
6.2工作原理
6.3基于柔度特性的致动器结构优化设计
6.3.1杠杆式致动器位移放大模型
6.3.2基于柔性铰链的结构优化设计
6.3.3优化设计验证
6.4实验研究
6.4.1双驱动足布局对比实验
6.4.2步进作动实验
6.4.3连续作动实验
本章小结
参考文献
第7章柔性菱形压电精密致动器
7.1柔性菱形压电致动器结构设计
7.1.1定子机构设计
7.1.2夹持预紧机构设计
7.2工作原理
7.2.1作动原理
7.2.2作动模型
7.3基于多目标的致动器结构参数优化设计
7.3.1优化模型
7.3.2有限元优化设计
7.3.3优化设计验证
7.4实验研究
7.4.1步进作动实验
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