为了分析基于柔性铰链的FBG(fiber Bragg grating)加速度计的力学传递关系和动态性能,建立了加速度计的传递矩阵法力学模型。柔性铰链主要考虑其变形而忽略质量影响,应用材料力学相关理论建立其传递矩阵。质量块主要考虑其刚体运动而忽略变形,应用理论力学相关理论建立其传递矩阵。通过分析计算,设计了一种灵敏度高于29pm/g,固有频率约为1950Hz的加速度计。测试结果表明该加速度计的灵敏度高于26pm/g,固有频率约为1850Hz。实验结果表明了所建模型的正确性。

针对目前研究的微夹钳夹持行程较小,不能满足大尺寸微小物体(427.8μm及以上)操作需求,设计了一种同时具备高位移放大率、大夹持行程和平动夹持等特点的新型柔性微夹钳,分别采用杠杆机构、Scott-Russell机构和平行四边形机构串联实现三级放大,有效弥补了压电作动器有限输出位移的不足。其中第三级所采用的平行四边形放大机构隔绝了寄生旋转运动,实现了微夹钳末端纯粹平移运动。随后使用伪刚体法建立了微夹钳运动学、静力学和动力学模型,对关键参数进行了优化,通过有限元仿真验证了微夹钳理论模型的正确性。最后采用线切割技术制作微夹钳样机进行实验测试,结果表明,该微夹钳最大夹持行程可达882.3μm,放大率高达24.5倍。

提出了一种以压电陶瓷驱动、以柔性铰链传动的自解耦二维微位移平台。该平台通过桥式机构放大输入位移,并基于双四杆平行四边形导向机构实现二自由度运动解耦。建立了柔性铰链的伪刚体模型,推导出柔性铰链弯曲刚度、平台输出刚度表达式,通过能量法计算了平台一阶固有频率。经试验验证,平台工作行程为126.10μm×126.30μm,重复定位精度可达0.29μm,运动耦合率小于2.2%,一阶固有频率为1096.12 Hz。结果表明,文中的设计分析方法可靠,微位移平台性能表现较好,具有较高的实用意义。

介绍了用于超微定位机构的被动隔振系统的研究，给出了超微定位机构和被动隔振系统的数学模型，并设计了被动隔振系统。该被动隔振系统对外介的低频振动干扰振效果良好。

为评价各种误差对微操作器精度的影响，以一体化超精密微操作器为研究对象，分析了加工误差、机构原理误差、测量误差、环境带来的误差以及驱动误差等造成微操作器精度降低的因素，建立了加工误差的偏微分方程解析模型，并用有限元仿真验证了加工误差模型的准确性。在详细分析误差源的基础上，提出了提高微操作器精度的措施。

在傅里叶变换光谱仪研制中,基于迈克尔逊干涉仪的动镜机构研制是技术难点之一,而柔性铰链机构则是动镜机构的核心部分。利用简单的平行两杆机构为基体进行复杂化设计,得出一种新型柔性铰链机构并对其进行原理分析,利用有限元分析软件Patran和Nastran对其进行模拟计算,并和传统的平行两杆机构理论计算结果进行分析比较。结果表明,新型柔性铰链机构不仅使动镜的垂直耦合位移量缩小到原来的1.4%,而且将动镜的运动自由度有效地降至一维,为后续研究者提供参考。

为了克服现有微夹钳夹持力和夹持范围不足的问题,以超磁致伸缩材料（GMM）为驱动源提出了一种新型的微夹钳.利用GMM棒在磁场变化时发生伸缩形变提供驱动力,并采用柔性铰链和杠杆机构对输出位移量进行放大,分析并优化磁回路以减小损耗.... 展开更多

研究开发了一种采用柔性铰链导向的二维光学调整微定位工作台，建立了工作台的简化模型，并利用结构力学理论推导出工作台沿x、Y方向刚度及前二阶固有频率解析式。进行了微定位工作台固有频率及沿x、Y方向刚度的试验测试，并结合解析方法和有限元方法对微定位工作台设计刚度及动力特性进行分析验证。有限元分析表明：当工作台的直角平板柔性铰链长度较小而铰链宽度较大时，其刚度、频率及驱动力较高，铰链根部应力集中也较严重。通过改变柔性铰链的特征参数，可达到控制和优化工作台固有频率、输出位移、应力分布及驱动力响应的目的，并提出了一种优选微定位工作台柔性铰链参数的简易方法。

针对变矩形截面梁扭转柔度难以解析求解问题,基于矩形截面梁扭转柔度公式及利用微分和积分思想,采用非线性曲线拟合方法得到了可用于推导变矩形截面梁闭式扭转柔度的设计公式,解决了变矩形截面梁扭转柔度不可积或可积情况下精度较低的问题,并用于解析推导椭圆型柔性铰链闭式扭转柔度公式.通过数值算例和有限元对闭式解析结果进行验证,并分析了结构参数对柔性铰链扭转柔度的影响,结果表明：闭式解与数值解结果一致,与有限元结果相比相对误差小于7.5%,且当铰链宽度和最小槽口厚度较小时对扭转柔度的影响较大,从而为变矩形截面柔性铰链受扭转力矩时的尺寸优化及结构设计奠定理论基础.

介绍了一种利用压电陶瓷直接驱动的压电伺服阀，其机械结构简单、抗干扰能力强，具有高于传统电磁式伺服阀的频宽和分辨率。应用有限元法分析了柔性铰链的结构特性，对压电叠堆的静、动态特性进行了理论分析，并制造了压电直接驱动式伺服阀样机，进行了静、动态性能测试。测试结果表明：该压电伺服阀可以满足现代精密高速控制系统的需要。