二级杠杆式微牛级微力发生机构

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二级杠杆式微牛级微力发生机构
王勇*, 刘荷亮, 刘铮时, 胡珊珊
合肥工业大学 机械工程学院, 安徽 合肥 230009
Design and functional analysis of a micro-Newton force generator
WANG Yong*, LIU He-liang, LIU Zheng-shi, HU Shan-shan
School of Mechanical Engineering, Hefei university of technology, Hefei 230009, China

摘要力传感器标定体系的标定现状,设计了一种二级杠杆式微力发生机构。首先,在比较常用的精度和性能的基础上,介绍了微力发生机构的工作原理。然后,在考虑杆件变形和中心挠度的基础上,不同水平杠杆和柔性铰链的力能传递,推导了二级杠杆式微力发生机构力缩小倍数的理论计算方法,并以减少力倍数为设计目标。,在此基础上,建立了微力产生机构的优化设计方法。。接着,进行了有限元仿真分析。,得到了不同输入力作用下的力响应特性。。最后,微力产生机构I的性能测试平台。。结果表明:,有限元分析、实验结果与理论力值之间的最大误差,实验非线性误差,0~500的实施 μN的微力加载。认为减力倍增器满足设计要求。,验证了采用该优化设计方法准确设计二级杠杆式力柔顺机构、提高微力加载精度的精度。
关键词
微牛级微力, 
柔性铰链, 
二级杠杆式微力发生机构, 
有限元分析, 
优化设计 
  
Abstract:A two-stage lever-type micro-force generator was designed to address the challenges in the calibration system of force sensor to provide accurate micro 荷载。 Initially, the working principle of the micro-force generator was introduced based on the performance comparison among general flexure 铰链。 Next, the force and energy transmissions were analyzed and a theoretical calculation method to evaluate the minification ratio K was deduced by taking into consideration the deformation of the lever and the offset of the flexure 铰链 旋转。 To accomplish the aim of achieving a certain minification ratio, the optimization design of the micro-force generator was 提出。 Moreover, the response characteristics under different input forces were obtained by performing finite element 模拟。 Subsequently, a test platform was fabricated to measure the power performance of the micro-force 发电机。 The results show that the largest error between the finite element analysis (FEA) and the theoretical analysis result is , whereas that between the experimental result and the theoretical analysis result is , the linearity is , and loading range of up to 500 μN is reached. The results also indicate that the minification ratio K meets the design requirements and verify the validity of applying the optimization method to design two-stage lever-type micro-force generator and improve the 精确 of micro-Newton 荷载。
Key words
micro-Newton force
   flexible hinge
   two-stage lever-type micro-force generator
   finite element analysis
   optimization design
  
收稿日期: 2010-02-06

    

基金资助:国家自然科学基金资助项目(,)
通讯作者:
王勇(1969-),男,安徽肥东人,2008年于合肥工业大学获得博士学位,现为合肥工业大学教授,博士生导师,主要研究方向为机械设计、传感及测试技术。E-mail:simenkouwang@   
 E-mail: simenkouwang@
作者简介: 刘荷亮(1993-),男,安徽安庆人,硕士研究生,主要研究方向为机械结构设计、传感器的功绩与标定。E-mail:liuhelianglhl@
引用本文:   
王勇, 刘荷亮, 刘铮时, 胡珊珊. 二级杠杆式微牛级微力发生机构[J]. 光学紧密工程, 2018, 26(10): 2527-2535.

WANG Yong, LIU He-liang, LIU Zheng-shi, HU Shan-shan. Design and functional analysis of a micro-Newton force 发电机。 Editorial Office of Optics and Precision Engineering, 2018, 26(10): 2527-2535.

链接文章  
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