介绍了一种根据仿生学原理设计而成的由电致伸缩微位移器为驱动元件的大范围高精度的微动工作台，该工作台采用电致伸缩微位移器直接驱动的柔性铰链机构，使其既可以在小范围内实现高精度的微动，又可以实现大范围的宏动。同时还对工作台的特性进行了测试实验和分析。

设计了一种基于三角原理的精密柔性定位机构,机构由压电叠堆作为驱动元件,经由柔顺机构输出缩小的位移。进行了理论计算和有限元分析并在样机上进行了静态特性的实验,结果表明该柔顺机构可以实现预期的运动。

阐述了一种应用柔性铰链产生精密光学反射镜的弹性压弯机构的工作原理。应用经典力学方法对这种压弯机构进行了详细的力学分析，并将这种弹性压弯机构简化成平面钢架结构，用力法正则方程和梁的弯曲方程推导得出镜子的曲率与压弯机构参数及压弯驱动力之间的关系，即压弯机构驱动方程或镜子曲率方程。对影响镜子面形精度的弹性压弯机构参数进行分析，重点讨论了弹性压弯机构转动中心轴和镜子中性面不重合时对镜子面形精度的影响。分析了柔性铰链在这种弹性压弯机构中的作用及其对镜子面形精度的影响。并应用有限元数值计算方法对经典力学分析得出的压弯机构驱动方程进行验证，证实了经典力学分析的正确性。此压弯机构驱动方程可以作为这种弹性压弯机构设计的理论基础。

箝位机构的性能直接影响尺蠖驱动器的性能,为满足尺蠖驱动器箝位机构输出力大、响应速度快和结构紧凑的工作要求,设计了单切口柔性铰链桥式箝位机构.该柔性机构的设计必须综合考虑机构的静动态特性,为此,建立了该机构的理论模型,通过刚度和固有频率的试验测试以及有限元分析,发现结构紧凑的小尺寸桥式柔性机构的理论模型误差较大,很难建立简单精确的理论模型.因此,利用有限元法研究了该柔性机构各几何参数对其静动态特性的影响,并通过改变该柔性机构的几何参数,实现对该柔性机构的静动态特性进行优化,以达到设计要求.结果表明它是一种简单有效的桥式耦合柔性机构的优化设计方法.

提出了一种将压电叠堆驱动元件应用到精密旋转驱动器上的研究方案.在对驱动器机械结构及旋转运动工作原理进行分析的基础上,建立了以压电叠堆为驱动元件的旋转驱动数学模型,采用有限元分析软件对机械结构进行了分析,并从旋转运动分辨率、运动稳定性等方面对所设计加工的样机进行了实验研究.实验结果表明设计的结构具有分辨率高、行程大和运行稳定等优点,克服了目前精密驱动机构存在的位移最小分辨率和大行程共存性不好的问题.

以压电叠堆为驱动元件,设计了新型的步进型精密直线驱动器.驱动器由于设计了独特的双侧对称箝位结构,可以利用精调斜块准确调整箝位面与动子的配合间隙,同时采用整体加工的柔性结构,保证了工作的稳定性和准确性.应用有限元分析方法对步进型精密直线驱动器进行了力学分析,并进行了大量的试验研究.试验测试结果表明驱动器的分辨率达到40 nm、行程18 mm、驱动速度达到6mm/min,可牵引150 g的载荷.

电子产品高度集成化与高性能化发展,对超精表面及亚表面无损伤性要求越来越高.为实现纳米尺度分辨率、大视场表面损伤检测,利用原子力微悬臂探针设计了一种新型超精表面缺陷探测系统,采用柔性机构进行微悬臂探针俯仰与倾斜度微调,利用压电双晶片实现接触、非接触以及轻敲3种不同探测模式.系统特性实验表明该探测系统位移分辨率可达2 nm,共振频率90 Hz,满足超精表面缺陷检测系统性能要求.

压电叠堆具有响应快、分辨率高、输出力大以及输出位移较大等优点。利用压电叠堆作为驱动器，结合柔性铰链位移放大机构设计了流体泵样机。对压电叠堆泵样机进行了实验研究，分析了对泵输出性能和压力性能的影响因素，证明压电叠堆泵输出压力大，性能稳定。

为解决传统电磁换向阀耗能高的缺点，采用压电陶瓷来驱动水压换向阀。在文中提出了压电驱动水压液压换向阀的结构形式，设计了所需大输出位移的柔性铰链结构，对本柔性铰链进行了理论的位移损失分析，最终对不同负载力下柔性铰链输出位移进行了仿真。分析与仿真表明：本柔性铰链放大机构在负载力70N时，输入端位移为0．05mm时，输出位移为0．346mm，此时放大倍数为6．92。

针对三级电反馈射流管电液伺服阀第三级滑阀阀芯行程较小,位移传感器较难检测的问题,提出了应用于三级电反馈射流管电液伺服阀的柔性铰链微位移放大器,利用解析法和有限元法对柔性铰链微位移放大机构进行了静力学和动力学分析,计算出了放大机构的放大倍数和输入刚度;输出位移和负载成线性关系,负载越大位移损失越大;应力分析表明此放大机构的最大应力远小于材料的最大许用应力;并通过有限元对固有频率和振型的计算,得出系统动力学参数。