一种面向单向输入力的全柔顺正交位移放大机构的制作方法

本实用新型涉及一种面向单向输入力的全柔顺正交位移放大机构，属柔顺位移放大机构技术领域。

背景技术：

柔顺机构以其易实现高精度、微型化、无摩擦磨损、无需润滑、免装配等独特的优良性能在微纳操作、精密定位等尖端领域得到了广泛应用。柔顺机构常采用压电陶瓷驱动器驱动，其具有分辨率高、响应速度快、体积小等特点，但是其行程很小，一般只有几十到一百微米左右。为了增大柔顺机构的运动范围以及实现输入位移和输出位移的正交转换（即输入与输出方向相互垂直），通常会借助正交位移放大机构以实现输出位移的放大和传递。

现有的柔顺位移放大机构中，桥式位移放大机构是一种典型的能够实现位移正交转换的放大机构。但其仅在结构全对称且双向对称输入力的情况下才能实现正交位移转换，导致放大机构预紧和微型化困难。虽然还有其他的柔顺正交位移放大机构能够在单向输入力下实现正交位移转换，但其结构往往比较复杂且不够紧凑，需要利用多级放大构型。

技术实现要素：

本实用新型的目的是，为了克服现有技术中的缺点与不足，提供结构简单且紧凑的一种面向单向输入力的全柔顺正交位移放大机构。该柔顺正交位移放大机构上半部分采用三角放大原理进行位移放大，下半部分利用平行导向机构来消除输出端的寄生位移，更加适应工程应用中的需求。

本实用新型实现的技术方案如下：一种面向单向输入力的全柔顺正交位移放大机构，包括供输入力作用的刚性输入端、左上柔性簧片、左刚性输出端、左下双柔性簧片、刚性固定端、右下双柔性簧片、右刚性输出端和右上柔性簧片；所述刚性输入端、左上柔性簧片、左刚性输出端、左下双柔性簧片以及刚性固定端依次连接；所述刚性输入端、右上柔性簧片、右刚性输出端、右下双柔性簧片以及刚性固定端依次连接；所述右上柔性簧片、右刚性输出端、右下双柔性簧片与左上柔性簧片、左刚性输出端、左下双柔性簧片成镜像对称关系，且尺寸相同。

所述左上柔性簧片与右上柔性簧片尺寸相同，均为长方形片状结构；所述左下双柔性簧片与右下双柔性簧片尺寸相同，均为长方形片状结构。

所述左下双柔性簧片的两片柔性簧片相互平行并隔开一定距离；所述右下双柔性簧片的两片柔性簧片相互平行并隔开与左下双柔性簧片相同的距离；所述距离小于左刚性输出端或右刚性输出端与柔性簧片连接面的宽度。

所述的柔顺正交位移放大机构为左右对称结构，刚性输入端、左上柔性簧片和左刚性输出端构成左位移放大机构；刚性输入端、右上柔性簧片和右刚性输出端构成右位移放大机构。

所述的柔顺正交位移放大机构为左右对称结构，左刚性输出端、左下双柔性簧片以及刚性固定端构成左平行导向机构；右刚性输出端、右下双柔性簧片以及刚性固定端构成右平行导向机构。

所述左上柔性簧片向左与竖直方向成一定倾角α；右上柔性簧片向右与竖直方向成一定倾角α；所述倾角α＜90°；左下双柔性簧片与右下双柔性簧片与竖直方向平行放置；左下双柔性簧片要垂直于左刚性输出端和刚性固定端；右下双柔性簧片要垂直于右刚性输出端和刚性固定端。

所述刚性固定端的宽度大于左刚性输出端宽度和右刚性输出端宽度之和。

将所述刚性固定端用全约束固定，输入力沿着机构左右方向对称线竖直向上作用在刚性输入端上，六根柔性簧片会发生弹性变形，使左刚性输出端发生水平向右的位移，右刚性输出端发生水平向左的位移，且左右输出端的位移大于刚性输入端的位移。

在本实用新型技术方案中，输入力沿着机构左右方向对称线竖直向上作用在刚性输入端上，则可使左刚性输出端水平向右运动，右刚性输出端水平向左运动，从而实现正交位移转换，且机构增益大于1，并实现位移放大。因此本实用新型只需在单向输入力的条件下就可以实现柔顺机构的正交位移转换和位移放大（即正交位移放大），从而扩大其应用范围。

本实用新型的有益效果是，本实用新型可以在单向输入力的作用下实现正交位移放大，输出端比输入端位移大，且为单级位移放大机构，结构简单、紧凑，线切割加工方便，有利于灵活微操作的实现。

附图说明

图1是本实用新型单向输入力下的柔顺正交位移放大机构的平面结构示意图；

图2是本实用新型单向输入力下的柔顺正交位移放大机构的三维结构示意图；

图3是本实用新型在单向输入力作用下柔顺正交位移放大机构的形变示意图，图中实线为初始状态；虚线为变形后的状态；

图中，1为刚性输入端；2为左上柔性簧片；3为左刚性输出端；4为左下双柔性簧片；5为刚性固定端；6为右下双柔性簧片；7为右刚性输出端；8为右上柔性簧片。

具体实施方式

本实用新型的具体实施方式如图所示。

如图1-图3所示，本实施例一种面向单向输入力的柔顺正交位移放大机构，包括供输入力作用的刚性输入端1、左上柔性簧片2、左刚性输出端3、左下双柔性簧片4、刚性固定端5、右下双柔性簧片6、右刚性输出端7和右上柔性簧片8；上述构件依次连接成封闭的机构。

其中，刚性输入端1、左上柔性簧片2、左刚性输出端3、左下双柔性簧片4和刚性固定端5从上至下依次连接；刚性输入端1、右上柔性簧片8、右刚性输出端7、右下双柔性簧片6和刚性固定端5依次连接；右上柔性簧片8与刚性输入端1连接，右下柔性簧片6与刚性固定端5连接。

右上柔性簧片8、右刚性输出端7和右下柔性簧片6依次连接，与左上柔性簧片2、左刚性输出端3和左下双柔性簧片4成镜像对称关系，且尺寸相同。

左上柔性簧片2向左与竖直方向要成一定倾角α；右上柔性簧片8向右与竖直方向要成一定倾角α，其中倾角α不宜过大；左下双柔性簧片4与右下双柔性簧片6与竖直方向平行放置。左下双柔性簧片4要垂直于左刚性输出端3和刚性固定端5；右下双柔性簧片6要垂直于右刚性输出端7和刚性固定端5。

较佳地，左下双柔性簧片4与右下双柔性簧片6中的柔性簧片平行间距不宜过小。

该柔顺正交位移放大机构为左右对称结构，刚性输入端1、左上柔性簧片2和左刚性输出端3构成左位移放大机构；刚性输入端1、右上柔性簧片8和右刚性输出端7构成右位移放大机构。

该柔顺正交位移放大机构为左右对称结构，左刚性输出端3、左下双柔性簧片4以及刚性固定端5构成左平行导向机构；右刚性输出端7、右下双柔性簧片6以及刚性固定端5构成右平行导向机构（图1虚线框所示）。

将刚性固定端5用全约束固定，输入力沿着机构左右方向对称线竖直向上作用在刚性输入端上，柔顺正交位移放大机构会发生如图3所示的弹性形变（虚线表示变形后），由于平行导向机构的作用，使左刚性输出端3发生水平向右的位移，右刚性输出端7发生水平向左的位移，由于左柔性簧片2与右柔性簧片8与水平和竖直方向满足三角放大原理，则左刚性输出端3与右刚性输出端7的位移大于刚性输入端1的位移。

本实用新型的上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所做的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其他不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。