设计了一种基于压电陶瓷驱动的整体式柔顺精密定位平台．建立了柔性铰链的刚度矩阵，给出了平台的理论分析模型；利用模糊自整定PID控制算法对压电陶瓷驱动器进行了闭环控制，提高了驱动器的输出位移精度；提出了一种实验修正方法，提高了平台的定位精度．实验结果表明，平台具有亚微米级的定位精度以及良好的动态特性．

根据杠杆原理，使用结构紧凑的柔性导向支承机构，将压电驱动元件的伸长量传递到精密机床的进给系统上，进行精密进给。调节输入输出比可改变输出量大小及系统刚度。简述设计过程，提出了铰链的解析模型和有限元模型。测试结果表明柔性导向支承机构的静态刚度为5．5N／μm，自振频率为439Hz；微进给工作台行程为25μm，静态刚度约为200N／μm。

利用液压放大原理实现较好的输出性能,设计一种基于压电驱动的液压放大柔性盲文触点装置。说明盲文触点装置的结构及工作原理,并对液压放大单元进行理论分析及参数化设计。利用MATLAB仿真分析得出位移放大倍数与流体腔的直径和高度的关系,利用激光测微仪测量压电振子和柔性薄膜触点在不同驱动电压下的输出位移,试验与理论分析相吻合,验证了理论分析的正确性。最后对装置进行测试,结果表明:当流体腔直径为20 mm、腔高为3 mm、充水量为0.9 mL、共

针对直线式压电振动送料器设计与使用中出现的轨道匹配失效现象,设计试验样机对不同轨道及安装方式进行试验,采用两个激光位移传感器对轨道失效时不同位置的振动位移进行了测试,测试结果表明,轨道端点振幅大,中心位置振幅小,轨道两端点运动方向相反,即轨道在发生平移运动的同时也发生了转动。回转中心附近测试点位移为8.2μm,端点位移则可达到67.8μm。建立了无阻尼条件下轨道的平移与角运动的动力学方程,得到了轨道匹配有效的条件为端点角运动幅值分量小于平移运动幅值分量。理论分析结果表明减小轨道长度、振子安装角及支撑点的不对称度有助于解决轨道配合失效问题。

提出一种新型压电驱动单级电液伺服阀,其特点是可以提供比传统电磁式电液伺服阀更高的频宽与分辨率,而且结构紧凑、抗污染能力强.该阀采用大行程的压电叠堆(积层式压电驱动器)作为驱动元件直接驱动滑阀,通过基于弹性变形原理的弹性板机构,结合电阻应变式微位移传感器,实现机构及检测一体化.应用有限元法对弹性板机构进行分析优化,试制了直动式压电伺服阀样机并对样机进行了试验研究,得出该阀的频宽约为1 kHz.新型伺服阀可以应用于振动试验台、疲劳试验台及需要快速反应的流体控制系统中,提高系统的响应特性.

提出一种基于杠杆放大原理的直动式压电伺服阀。该阀采用大行程的压电叠堆作为驱动元件,经杠杆放大后的位移直接驱动功率级滑阀。采用解析法建立了阀芯运动机构的动力学模型,并对其进行了仿真分析。试制了杠杆放大型直动式压电伺服阀样机,并对样机的动态特性进行了试验测试。结果表明,该阀正向阶跃响应时间为0.54 ms,负向阶跃响应时间为1.08 ms,频宽约为1 kHz。新型伺服阀可以应用于振动试验台、疲劳试验台及需要快速反应的流体控制系统中,可提高系统的快速响应特性。

数字液压在节能、可靠性、控制性能等方面较传统液压控制方法有巨大优势，高速开关阀作为数字液压中的关键部件，其研究近年来得到重视。设计了一种新型压电驱动开关阀，采用基于三角放大原理的滚针结构，对压电材料的输出位移进行放大，用于阀芯驱动。由于位移放大机构会导致输出力相应减小，传动后的驱动力难以克服静态液压力，设计了等径分离的阀芯结构来平衡液压力。理论分析和仿真结果表明，压电放大机构满足设计阀芯行程要求，且阀芯结构能有效减少静态液压力，符合提出的期望参数。

为确定液体的可压缩性和气体含量对压电驱动器性能的影响分别在不同的传递介质和加载压力下研究了驱动器的输出速度和推力的变化规律。结果表明:以自来水为介质时驱动器的最佳加载压力是0.07MPa最大输出速度和推力为13.83mm/s66.4N是压力为0时的1.17倍和1.29倍。以纯净水为介质时驱动器的最佳加载压力是0.04MPa最大输出速度和推力为25.83mm/s92.6N是压力为0时的1.11倍和115倍;比采用自来水做介质时增长了1.87倍和1.39倍。加载合适压力后驱动器的输出速度、推力、步长增加且输出与电压(频率)的线性关系范围增大;系统中气体含量越少驱动器达到最佳输出所需加载的压力越小加载压力对驱动器的输出性能的影响越明显。

为了提高电液伺服阀的频率响应特性,采用响应速度快、输出力大、刚性好的积层式压电驱动器作为伺服阀的前置级电-机械转换器.采用杠杆放大的方式对压电驱动器的输出位移进行放大,保证足够的流量输出;采用直接驱动阀芯的方式增强了抗污染能力以及动态响应特性;功率级滑阀采用内置方式,用单个压电叠堆实现了滑阀的双向控制.试制了压电伺服阀的样机,并对样机进行了静、动态测试.得出该阀的频宽大于1.2 kHz,流量为5.7 L/m in,抗污染能力达到ISO 4406 18/15.

针对电液伺服阀电磁式前置级驱动器频响低的问题,提出了一种压电驱动型电液伺服阀前置级驱动器,该驱动器以压电叠堆(积层式压电微位移器)为驱动元件,通过基于三角形放大原理的柔性铰链放大机构,放大压电叠堆的输出位移.同时,设计、研制了实验装置,并在试制样机上对其静、动态特性进行了实验.研究表明,该驱动器具有线性良好、高分辨率、高频响等特点,由有限元分析得到的固有频率达到了1.201 kHz,实际测量的固有频率为1 kHz.