基于杠杆放大原理的非对称微夹钳设计*

陈晓东, 邓子龙, 高兴军

(辽宁石油化工大学 机械工程学院,辽宁 抚顺 113001)

0 引 言

高精度定位系统在微装配、精密加工[1]、医疗机械[2]等领域存在着广泛应用,得到了研究者的广泛关注。开发高性能的微夹持器对高精度定位系统至关重要,可以执行许多微尺度的任务,从微装配过程到微创手术[3]。微夹钳作为微操作的末端机械手,与接触物直接接触,决定着微操作任务是否成功。

微装配系统中微夹钳的主要要求是能够以高精度和大行程来抓取不同形状和不规则的微物体[4]。在高精度方面,主要通过平行夹持和非对称夹持来完成,平行夹持相比于角夹持和真空吸取夹持可以夹取多种形状和不规则的微零件且能避免对薄壁易破损微零件造成应力集中[5]；非对称夹持相比于对称夹持可以避免左右钳指受力不均破坏微零件,夹持性能更加稳定。在扩大行程方面,主要通过微位移放大机构来完成。常用的放大机构有杠杆放大机构[6]和桥式放大机构[7]。杠杆放大机构结构简单实现,但位移放大比较小；桥式放大机构放大了倍率高,但只有在双向对称力作用下,才能实现基本稳定夹持。单一的杠杆放大机构和桥式放大机构称为单级放大机构。由多个单级放大机构组成的放大机构称为多级放大机构,多级放大机构可以进一步提高位移放大倍率,扩大夹持行程。Xu Q S等人[8]基于杠杆放大原理设计的单级非对称微夹钳结构简单,但实际放大比为4.14倍,位移放大倍率较低；……