一种全柔顺微位移放大机构

摘要

本发明涉及一种全柔性微位移放大机构，其特征是：至少包括位移放大机构（1）、平行导向机构（2），位移放大机构（1）和平行导向机构（2）为左右对称结构，位移放大机构（1）对称的左右两端各包括三个刚性杆，左右两端三个刚性杆通过柔性铰链连接，左右两端上刚性杆分别与上导向块（11）左右柔性铰链连接，左右两端下刚性杆分别与下导向块(21)左右柔性铰链连接，位移放大机构（1）形成闭封的框体结构。它是一种结构简单、造价低廉、高精度、大行程的全柔性微位移放大机构，以便实现将微米级输入位移放大到毫米级输出位移，工作时整个机构全部受拉的状态避免了柔性铰链失稳，提高了整体结构侧向刚度和固有频率。

主权项

一种全柔顺微位移放大机构，其特征是：至少包括位移放大机构（1）、平行导向机构（2），位移放大机构（1）和平行导向机构（2）为左右对称结构，位移放大机构（1）对称的左右两端各包括四个刚性杆，左右两端四个刚性杆通过柔性铰链连接，左右两端上刚性杆分别与上导向块（11）左右位置通过柔性杆连接，左右两端下刚性杆分别与下导向块(21)左右柔性铰链连接，位移放大机构（1）形成闭封的框体结构；所述的位移放大机构（1）构成左右对称的框体结构，平行导向机构（2）在框体结构内；所述的平行导向机构（2）包括两组对称的柔性杆体和下导向块（21），两组对称的柔性杆体一左一右分布在下导向块（21）两侧，关于下导向块（21）左右对称；右柔性杆体包括第三柔性杆（231）、第四柔性杆（232）、第五柔性杆（233）、第六柔性杆（234）和第九刚性杆(221)，第三柔性杆（231）、第四柔性杆（232）、第五柔性杆（233）、第六柔性杆（234）从下到上并行分别与第九刚性杆（221）固结为一体，第三柔性杆（231）、第四柔性杆（232）、第五柔性杆（233）、第六柔性杆（234）等长等宽，第四柔性杆（232）和第五柔性杆（233）另一端分别与基础固定，第三柔性杆（231）和第六柔性杆（234）分别连接在下导向块（21）的上下右侧位置；左柔性杆体包括第七柔性杆（235）、第八柔性杆（236）、第九柔性杆（237）、第十柔性杆(238)和第十刚性杆(222)，第七柔性杆(235)、第八柔性杆(236)、第九柔性杆(237)、第十柔性杆(238)从下到上并行分别与第十刚性杆(222)固结为一体，第七柔性杆(235)、第八柔性杆(236)、第九柔性杆(237)、第十柔性杆(238)等长等宽，第八柔性杆(236)和第九柔性杆(237)另一端分别与基础固定，第七柔性杆(235)和第十柔性杆(238) 分别连接在下导向块(21)的上下左侧位置；所述的下导向块(21)为工字型，工字型下端一体式固结有四方体刚性块，刚性块下端一左一右分别一体式固结有第六柔性铰链(146)和第十二柔性铰链(152)，第六柔性铰链(146)和第十二柔性铰链(152)另一端分别连接第四刚性杆(124)和第八刚性杆(128)，第四刚性杆(124)和第八刚性杆（128）下端又分别连接第五柔性铰链（145）、第十一柔性铰链（151），第四刚性杆(124)和第八刚性杆（128）通过第五柔性铰链（145）、第十一柔性铰链（151）的另一端与第三刚性杆（123）和第七刚性杆（127）的端头固结为一体；所述的上导向块(11)为刚性块，第一柔性杆(131)和第二柔性杆(132)分别固结在刚性块下端左右位置，第一柔性杆（131）和第二柔性杆（132）另一端分别与第一刚性杆（121）、第五刚性杆（125）上端头连接，基础固定块分别通过第一柔性铰链(141)、第七柔性铰链(147)与第一刚性杆(121)、第五刚性杆(125)连接；工作过程为：位移放大机构（1）中，位移放大机构（1）的基本运动原理为二级杠杆放大结构，在上导向块（11）上有输入位移时，第一柔性杆（131）、第一柔性铰链（141）及其对称的第二柔性杆（132）和第五柔性铰链（145）发生弯曲变形，第一刚性杆（121）和第五刚性杆（125）发生平移和转动，实现输入位移的一级放大，第二柔性铰链（142）、第三柔性铰链（143）、第四柔性铰链（144）、第五柔性铰链（145）、第六柔性铰链（146）及其对称的第七柔性铰链（147）、第八柔性铰链（148）、第九柔性铰链（149）、第十柔性铰链（150）、第十一柔性铰链（151）发生弯曲变形，第二刚性杆（122）、第三刚性杆（123）、第四刚性杆（124）及其对称的第六刚性杆（126）、第七刚性杆（127）和第八刚性杆（128）发生平移和转动，实现输入位移的二级放大；平行导向机构（2）中，输出位移在下导向块（21）上输出，第九刚性杆（221）及其对称第十刚性杆（222）只发生平移，没有转动和变形，第三柔性杆（231）、第四柔性杆（232）、第五柔性杆（233）、第六柔性杆（234）及其对称的第七柔性杆（235）、第八柔性杆（236）、第九柔性杆（237）和第十柔性杆（238）发生弯曲变形，第九刚性杆（221）、第十刚性杆（222）、第三柔性杆（231）、第四柔性杆（232）、第五柔性杆（233）、第六柔性杆（234）、第七柔性杆（235）、第八柔性杆（236）、第九柔性杆（237）和第十柔性杆（238）增加了下导向块（21）的侧向刚度，使得下导向块（21）沿其导向方向产生向下的位移，而没有其他方向上的位移和转动；位移放大机构（1）将输入位移进行放大，平行导向机构（2）则增加了输出端的侧向刚度，共同实现整个机构的输出。