微位移执行器是实现高精度控制的关键装置,广泛应用于精密伺服系统、芯片生产以及超精密加工领域。针对传统微位移执行器结构复杂、输出力小、行程短等问题,提出基于帕斯卡原理的膜片式液压微位移执行器。首先,建立了复合载荷下执行器的力学模型,并采用逐次修正法推导了应力-应变的迭代求解式。其次,研究了执行器关键参数对执行器行程和应力的影响规律。在此基础上,建立了以材料强度和设计行程为约束的膜片式液压执行器的优化设计流程。最后,通过有限元仿真验证了执行器的驱动压力-位移特性、行程及负载能力。结果表明,执行器表现出良好的驱动压力-位移线性关系,此外其40μm/mm的伸长率远优于压电陶瓷。在4 MPa的驱动压力下,执行器可实现1 mm的行程,并提供最大10790 N的输出力,即使在外负载为5395 N时仍能保持0.5 mm的行程。

针对载流薄板振动式流体滤波器的不足,结合鼓式消声器的工作机理,顾及滤波器适应液压系统的高压、稳态大流量、低压缩性及耐腐蚀等工况要求,提出了一种仿生膜片式流体滤波器,分析其工作机理并建立动力学模型,初步确定膜片式流体滤波器结构参数。其后,仿真分析了其动态特性,试验验证了理论分析的正确性。结果表明,在滤波器工作基频处的插入损失接近20 dB,2倍频处的插入损失接近15 dB。同时基频在115~180 Hz范围内,压力脉动衰减达到15 dB以上,说明滤波具有一定的带宽,具有较好的工程应用价值。

该文以衰减液压系统压力脉动为研究对象,设计一种膜片式流体滤波器,对流体滤波器主容腔容积、共振腔容积、壳体壁厚等参数进行理论分析,并加工完成流体滤波器实验样机。依托液压振动测试实验平台,对滤波器性能进行实验测试。实验结果表明:膜片式流体滤波器可以对中、低频压力脉动进行衰减。