机床与液压

作者：索超，陈振亚，薄瑞峰，闫首君，王思聪，赵威震，白宇鑫，杨尚进

单位：中北大学机械工程学院；恶劣环境下智能装备技术山西省重点实验室；中北大学机械工程学院；恶劣环境下智能装备技术山西省重点实验室；中北大学机械工程学院；恶劣环境下智能装备技术山西省重点实验室；中北大学机械工程学院；恶劣环境下智能装备技术山西省重点实验室；中北大学机械工程学院；恶劣环境下智能装备技术山西省重点实验室；中北大学机械工程学院；恶劣环境下智能装备技术山西省重点实验室；中北大学机械工程学院；恶劣环境下智能装备技术山西省重点实验室；山西航天清华装备有限责任公司

关键词：复合位移放大机构;压电驱动;弧形杠杆机构

基金：国家科技重大专项子课题（2024XX01）；国家自然科学基金青年科学基金项目（52005456）；中央引导地方科技发展专项（YDZJSX2022A032）；军科委基础加强项目(20XX-JCJQ-ZD-XXX-XX)；山西省自然科学基金面上项目（202303021221109）；中北大学研究生科技立项（20242013）

针对压电陶瓷堆栈作为驱动元件时存在输出位移微小的局限，设计一种由柔性机构与弧形杠杆机构级联而成的复合位移放大机构。通过理论分析推导各级机构的放大倍数模型，得到关键结构参数对放大性能的影响规律，并求得柔性机构、弧形杠杆机构、复合位移放大机构的理论放大倍数分别为10.28、1.62、16.65。利用ANSYS软件对放大机构进行静力学分析与模态分析，仿真结果表明：在所选用的压电陶瓷堆栈输出最大位移情况下，放大机构最大应力低于材料许用值，仿真放大倍数为14.85，与理论值相差10.8%；一阶振型的稳定性、应力分布及抗共振能力更优。最后，通过试制样件并进行位移放大性能测试，结果显示：放大机构实际放大倍数为13.95，最大输出位移0.464 7 mm，弧形杠杆最大输出角度为2.18°。该机构适用于机械制造、光学工程、生物医疗等领域的大行程位移调控与微小角度精密调节场合。

来源：2026年第8期

《机床与液压》期刊编辑部

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