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1、精密仪器设计第四章作业1试分析图1中机构的特点分析机构原理并画出原理图；分析机构的主要优点？ 图1 微位移机构a）RR1R2R3图1.1 压电驱动微动台结构原理图机构原理：当压电晶体两端施加电压时，产生微位移，使得杠杆M1上的a点产生一绕支点b转动的微位移，在c点上使杠杆M2绕支点d转动并在e点处拉动工作台S作微量位移。杠杆M3的支点为f，工作台S由两个杠杆M2和M3上的e点和g点支持，原理简图为图1.1这样，压电晶体的微位移便经过杠杆M1和M2放大，其放大比例为RT=（1+R1R）（1+R3R2）优点：由于采用了柔性铰链，故无爬行、无间隙、无轴承噪声、不需要润滑、位移分辨精度高、而且在低频下
2、运行没有内热产生，且结构紧凑，适合各种超精密加工环境，特别是超真空等。b) 图1.2 单层X-Y弹性微动工作台结构原理图机构原理：它的原理简图见图1.2，他可简化为两个分别进行x、y向运动的平行四连杆机构。在工作台A、B两处安装两个电致伸缩微位移器，当在微位移器上施加电压时，由于四连杆受力而变形，获得两个方向的微位移x和y。优点：与（a）机构有相同的优点，而且可以在单层上实现两个方向的微动。c） 图1.3 三自由度微动工作台工作原理：原理简图如图1.3所示，整个微动工作台面由4个两端带有柔性铰链的柔性杠支撑，由3个筒状压电晶体驱动，压电器件安装在两端带有柔性铰链的支架上，支架分别固定在粗动台和
3、微动台上，只要控制3个压电器件上的外加电压，便可得到x,y=y1+y22,y1-y2L等3个微动自由度。主要优点与（a）相同d）XXi图1.4 弹性缩小微动台原理图工作原理：若弹簧A、B的刚度分别为KA、KB，输入位移为Xi，则微动台的位移X为x=xiKAKA+KB如果KBKA，则工作台的位移x相对于输入位移xi就被大大地缩小了。优点：结构简单e）图1.5 微动机构原理图工作原理：如图1.5所示，用了1/50缩小率的两极杠杆机构，缩小率可有如下公式计算得=y2y1y4y3应用此公式，可计算出（e）中第二个图中的缩小率为7.577.5+7.51562.5=147优点：能通改变杠杆的级数来改变位移
4、的缩小比，结构简单。2. 一个叠层体电致伸缩微位移器(如图2所示)，由n片厚度为t的PZT:La组成，电致伸缩系数为M，求这个微位移器所产生的总位移量D，并画出特性曲线。已知：n=65；t=0.3mm；M=5.510-16m2/V2；V=300伏。(提示：电致伸缩微位移器结构：机械串联，电压并联)图2 电致伸缩微位移器答：由于s=tt,D=nt=nst，又由于s=ME2,E=Vt,得D=nMV2t=10.725m特性曲线如下： 图2.1 电致伸缩位移器的特性曲线3细绳索悬吊式电磁控制微动工作台如图3所示，其中：初始最大间隙dmax510-3m；悬吊金属丝长度L=410-1m；空气导磁率00.6210-6H/m；N=80圈；I=2安；磁极截面积S取（510-3）（510-3）m2；弹簧为圆柱形螺旋弹簧，弹簧系数=(2.83102)kg/m。试求：微动工作台的位移量。图3 电磁驱动原理答：由电磁铁的吸引力等于弹簧的拉力B2S2=dgBNI0dmax得d=S0N2I22dmax2g=2.86m
