第一作者邢继春男，讲师，1983年4月生

旋转尺蠖压电电机钳位机构设计及动力学分析

邢继春，顾勇飞，李冲，许立忠

(燕山大学机械工程学院，河北秦皇岛0660045)

摘要：提出旋转尺蠖压电电机，该电机具有结构简单、定位精度高、输出力矩大、能实现微动压电电机大行程等优点。分析其驱动原理及关键部件钳位机构设计方案；考虑杠杆位移放大梁及长柔梁弯曲、扭转振动变形，建立钳位机构动力学模型，获得前8阶固有频率及模态函数；讨论钳位机构结构参数对固有频率影响规律，并实验验证理论分析的正确性。

关键词：尺蠖原理；压电电机；钳位机构；自由振动

基金项目：秦皇岛市科学技术研究与发展计划项目(201302A026);燕山大学青年教师自主研究计划课题(13LGB002)

收稿日期：2014-07-22修改稿收到日期：2014-10-11

中图分类号:TH113.1

文献标志码：A

DOI:10.13465/j.cnki.jvs.2015.20.025

Abstract:A rotary inchworm piezoelectric motor was presented. The driving principle of the motor and the configuration design of the clamping mechamisms were introduced. Considering the bending and torsion deformations of a lever amplifcation beam and a long flexible beam, the dynamic model of clamping mechamisms was established. The first eight natural frequencies and modal functions were given. The effects of structure parameters of clamp mechanisms on the natural frequencies were discussed. The test results illustrate the correctness of the theoretical analysis.

Clamp mechanisms design and dynamics analysis of rotary inchworm piezoelectric motor

XINGJi-chun,GUYong-fei,LIChong,XULi-zhong(Yanshan University, College of Mechanical Engineering, Qinhuangdao 066004, China)

Key words:inchworm principle; piezoelectric motor; clamp mechanism; free vibration

超精密驱动与控制技术正向智能化、集成化、多样化、微型化方向发展[1]。而利用压电材料逆压电效应的压电精密驱动器以具有定位精度高、输出力大、响应速度快、结构形状多样化，设计灵活、结构简单、易于微型化、直接驱动、能耗低、发热少、无需润滑维护、可用于真空、不受磁场影响等优点在众多超精密驱动器中脱颖而出[2]。

尺蠖压电电机具有大行程，且与高精度高分辨率兼容较好，能克服惯性冲击式压电电机输出力矩小缺点，已成功用于精密驱动领域。因现有尺蠖压电电机中大多为直线型微位移驱动器[3]，将尺蠖压电驱动机理用于精密旋转驱动技术实例较少，因而限制其在微动精密控制领域的应用[4-6]。……