基于铰链刚度的非对称压电微夹钳设计

摘要

对称微夹钳很容易因左右钳指受力不均匀破坏微夹持物;非对称微夹钳因寄生位移,左右钳指在y轴方向无法完全闭合。传统微夹钳采用外加平行四杆机构完成钳指平行夹持。针对以上问题,设计一种基于复合柔性铰链的非对称压电微夹钳,采用约束微夹钳输入、输出端方式,保证平行夹持同时大幅度降低寄生位移。首先,通过理论计算推导出微夹钳铰链刚度关系和位移放大比;其次,通过有限元对模型尺寸进行优化并对模型性能进行仿真分析;最后,粘贴应变片并找出输入力与夹持力间关系。该微夹钳结构紧凑、反应灵敏、可平动、低寄生位移。在150 V最大电压下,无夹持物时,钳指最大输出位移为160. 97μm。夹持直径0. 18 mm,长8 mm微轴,输入力为3 N时,夹持力为1. 23 N,可夹持微轴。