一种适用于宽频带和大推力的压电式振动台的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种适用于宽频带和大推力的压电式振动台，包括底座、台面、直线滑轨、压电陶瓷和拱桥形位移放大机构，拱桥形位移放大机构的两端的下侧面通过直线滑轨与底座可滑动连接，两个压电陶瓷分别设置在拱桥形位移放大机构的两端与底座的两端之间，两个压电陶瓷的第一端分别与底座的两端固定连接，两个压电陶瓷的第二端分别与拱桥形位移放大机构的两端端面固定连接。本发明通过压电陶瓷驱动拱桥形位移放大机构来放大和传递压电陶瓷的位移，产生宽频带和大推力的振动台，使拱桥形位移放大机构在保持较大的几何尺寸、高位移放大比和高刚度的同时，还具有较高的固有频率，确保了宽频、大推力振动的输出。
【专利说明】
一种适用于宽频带和大推力的压电式振动台
技术领域
[0001]本发明涉及力学环境与测量技术领域，尤其涉及一种适用于宽频带和大推力的压电式振动台。
【背景技术】
[0002]目前公知的振动试验装置主要有三种类型:机械式振动台、电磁式振动台和液压振动台，其中机械式振动台和液压振动台主要适用于中低频，液压振动台的推力较大；电磁式振动台的频率范围较宽，激振力也较大。但这些振动模拟试验装置的体积和重量一般较大，而且激振机理较为复杂。
[0003]另外一类是压电振动台，由压电元件的压电效应产生的激振力驱动台面，其工作频率可以达到数千赫兹，而且激振简单、重量和体积小，尤其适用于对振动台重量和体积限制严格的场合。但压电振动台的激振力小，低频时的加速度值小。而且压电陶瓷属于脆性材料，不能承受拉力和弯矩，因此不能直接采用压电陶瓷来激振。目前，国内外普遍将压电陶瓷封装在柔性机构中来实现精密驱动，但主要集中在精密定位平台的应用方面，这些公知的发明创造虽然能够满足精密定位平台的应用需求，但是输出位移仍然较小，而且系统的固有频率很低，不能直接用于中高频的振动输出。
【发明内容】
[0004]本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种适用于宽频带和大推力的压电式振动台。
[0005]本发明通过以下技术方案来实现上述目的:
[0006]—种适用于宽频带和大推力的压电式振动台，包括底座、台面、直线滑轨、压电陶瓷和拱桥形位移放大机构，所述拱桥形位移放大机构的两端的下侧面通过所述直线滑轨与所述底座可滑动连接，两个所述压电陶瓷分别设置在所述拱桥形位移放大机构的两端与所述底座的两端之间，两个所述压电陶瓷的第一端分别与所述底座的两端固定连接，两个所述压电陶瓷的第二端分别与所述拱桥形位移放大机构的两端端面固定连接，所述台面通过螺栓与所述拱桥形位移放大机构的顶端固定连接。
[0007]具体地，所述底座和所述台面均为刚性材料，所述台面所在的平面与所述底座所在的平面平行设置。
[0008]具体地，所述拱桥形位移放大机构包括两个刚性输入端、两个柔性臂和刚性上端面，两个所述柔性臂的第一端分别与两个所述刚性输入端连接，两个所述柔性臂的第二端均与所述刚性上端面固定连接，两个所述刚性输入端的底面与所述直线滑轨可滑动连接，两个所述压电陶瓷的第二端分别与两个所述刚性输入端的外侧面固定连接，所述刚性上端面通过所述螺栓与所述台面固定连接。
[0009]具体地，两个所述柔性臂均倾斜设置，且沿所述刚性上端面的中轴线对称设置，所述柔性臂为弹簧钢或铝合金材料。
[0010]具体地，所述压电陶瓷为堆叠型压电陶瓷或封装型压电陶瓷。
[0011]本发明的有益效果在于:
[0012]本发明一种适用于宽频带和大推力的压电式振动台通过压电陶瓷驱动拱桥形位移放大机构来放大和传递压电陶瓷的位移，进而产生宽频带和大推力的振动台，使拱桥形位移放大机构在保持较大的几何尺寸、高位移放大比和高刚度的同时，还具有较高的固有频率，确保了宽频、大推力振动的输出。
【附图说明】
[0013]图1是本发明所述一种适用于宽频带和大推力的压电式振动台的结构示意图；
[0014]图2是本发明所述一种适用于宽频带和大推力的压电式振动台的主视图；
[0015]图3是本发明所述拱桥形位移放大机构的结构示意图；
[0016]图4是本发明所述一种适用于宽频带和大推力的压电式振动台的一个实施例的结构示意图。
[0017]图中:1_底座，2-直线滑轨，3-压电陶瓷，4-台面，5-螺栓，6-拱桥形位移放大机构，7-柔性臂，8-刚性输入端，9-刚性上端面。
【具体实施方式】
[0018]下面结合附图对本发明作进一步说明:
[0019]如图1和图2所示，本发明一种适用于宽频带和大推力的压电式振动台，包括底座
1、台面4、直线滑轨2、压电陶瓷3和拱桥形位移放大机构6，拱桥形位移放大机构6的两端的下侧面通过直线滑轨2与底座I可滑动连接，两个压电陶瓷3分别设置在拱桥形位移放大机构6的两端与底座I的两端之间，两个压电陶瓷3的第一端分别与底座I的两端固定连接，两个压电陶瓷3的第二端分别与拱桥形位移放大机构6的两端端面固定连接，台面4通过螺栓5与拱桥形位移放大机构6的顶端固定连接，底座I和台面4均为刚性材料，台面4所在的平面与底座I所在的平面平行设置。
[0020]如图3所示，拱桥形位移放大机构6包括两个刚性输入端8、两个柔性臂7和刚性上端面9，两个柔性臂7的第一端分别与两个刚性输入端8连接，两个柔性臂7的第二端均与刚性上端面9固定连接，两个刚性输入端8的底面与直线滑轨2可滑动连接，两个压电陶瓷3的第二端分别与两个刚性输入端8的外侧面固定连接，刚性上端面9通过螺栓与台面4固定连接，两个柔性臂7均倾斜设置，且沿刚性上端面9的中轴线对称设置，柔性臂7为弹簧钢或铝合金材料，压电陶瓷3为堆叠型压电陶瓷3或封装型压电陶瓷3。
[0021]压电陶瓷3产生横向的振动位移，压电陶瓷3推动刚性输入端8沿直线滑轨2滑动，两个刚性输入端8之间的距离发生改变，从而使两个柔性臂7之间的倾斜角度发生改变，使得刚性上端面9的高度发生改变，产生位移，从而使得与刚性上端面9连接的台面4，产生高频振动。
[0022]提供另外一个实施例
[0023]可只包含一个压电陶瓷3，即拱桥形位移放大机构6的第一端与底座I的第一端固定连接，拱桥形位移放大机构6的第二端通过压电陶瓷3和直线滑轨2与底座I的第二端连接。
[0024]如图4所示，为了提高整个振动台的负载能力，将多个相同的拱桥形位移放大机构6和压电陶瓷3按照一定的布局方式并联，使多个拱桥形位移放大机构6的刚性上端面9均通过螺栓与台面4连接，多个拱桥形位移放大机构6的两端均通过压电陶瓷3和直线滑轨2与底座I连接。
[0025]本发明的技术方案不限于上述具体实施例的限制，凡是根据本发明的技术方案做出的技术变形，均落入本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种适用于宽频带和大推力的压电式振动台，其特征在于:包括底座、台面、直线滑轨、压电陶瓷和拱桥形位移放大机构，所述拱桥形位移放大机构的两端的下侧面通过所述直线滑轨与所述底座可滑动连接，两个所述压电陶瓷分别设置在所述拱桥形位移放大机构的两端与所述底座的两端之间，两个所述压电陶瓷的第一端分别与所述底座的两端固定连接，两个所述压电陶瓷的第二端分别与所述拱桥形位移放大机构的两端端面固定连接，所述台面通过螺栓与所述拱桥形位移放大机构的顶端固定连接。2.根据权利要求1所述的一种适用于宽频带和大推力的压电式振动台，其特征在于:所述底座和所述台面均为刚性材料，所述台面所在的平面与所述底座所在的平面平行设置。3.根据权利要求1所述的一种适用于宽频带和大推力的压电式振动台，其特征在于:所述拱桥形位移放大机构包括两个刚性输入端、两个柔性臂和刚性上端面，两个所述柔性臂的第一端分别与两个所述刚性输入端连接，两个所述柔性臂的第二端均与所述刚性上端面固定连接，两个所述刚性输入端的底面与所述直线滑轨可滑动连接，两个所述压电陶瓷的第二端分别与两个所述刚性输入端的外侧面固定连接，所述刚性上端面通过所述螺栓与所述台面固定连接。4.根据权利要求3所述的一种适用于宽频带和大推力的压电式振动台，其特征在于:两个所述柔性臂均倾斜设置，且沿所述刚性上端面的中轴线对称设置，所述柔性臂为弹簧钢或铝合金材料。5.根据权利要求1所述的一种适用于宽频带和大推力的压电式振动台，其特征在于:所述压电陶瓷为堆叠型压电陶瓷或封装型压电陶瓷。
【文档编号】G01M7/02GK106092475SQ201610382431
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年6月1日 公开号201610382431.8, CN 106092475 A, CN 106092475A, CN 201610382431, CN-A-106092475, CN106092475 A, CN106092475A, CN201610382431, CN201610382431.8
【发明人】凌明祥, 李思忠, 刘谦, 严侠, 王宇飞
【申请人】中国工程物理研究院总体工程研究所