1、毕业论文开题报告机械设计制造及其自动化基于有限元的双晶片式压电微夹钳的设计一、选题的背景与意义微夹钳具有钳指张合量与夹持力准确，控制系统简单，可靠性高的优点。高精端行业（如航空航天、生物技术等）中，传统的夹持装置难以满足其研发、生产需要，此时，微夹钳成了必需品。压电式微夹钳由于压电陶瓷执行器具有体积小、刚度大、不发热、无噪声等优点，可应用于微操作、微装配领域，其可以作为微操作机器人的手臂，具有高精确度的特征，可广泛的应用于各种高精端行业的产品生产过程中。压电式微夹钳按结构方式可分为柔性铰链式和双晶片式两种，柔性铰链式压电微夹钳夹持力大，而双晶片式压电微夹钳张合量大，但是目前这两种微夹钳都存在结
2、构复杂、电极线引出不方便等不足。在当今对微夹持技术高需求的情况下，设计结构简单、便于电极线引出的微夹钳，必能推动微夹钳技术的发展，为科技研发、产品生产的进步做出贡献。二、研究的基本内容与拟解决的主要问题21研究的基本内容利用压电陶瓷晶片，根据逆压电效应和悬臂梁理论，采用有限元分析法设计一种由压电陶瓷执行器驱动的、张合量为250M的双晶片式压电陶瓷微夹钳。并要求该微夹钳具有结构简单，便于电极线引出的优点。通过该设计，了解压电微夹钳的应用领域，掌握双晶片式压电微夹钳的设计过程，进而掌握零、部件的一般设计过程。2拟解决的主要问题1）设计压电微夹钳的结构，保证其结构简单，且便于电极线引出；2）根据设计
3、的结构，确定各零件的几何尺寸；3）基于所确定的微夹钳的几何尺寸，采用有限元分析法，确定微夹钳的张合量同驱动电压的关系、夹持力同张合量的关系以及最大夹持重量；三、研究的方法与技术路线在查阅国内外大量文献后，根据任务书要求，对微夹钳进行造型设计，根据结果设计微夹钳结构参数，然后在PRO/E中建模，并将模型调入有限元分析软件（）中进行有限元分析，结合解析法，得出微夹钳的张合量同驱动电压的关系、夹持力同张合量的关系以及最大夹持重量。其技术路线如下图所示四、研究的总体安排与进度第14周查阅文献，完成外文翻译、文献综述和开题报告；第56周确定压电微夹钳的材料、结构形式以及几何尺寸；第711周基于压电陶瓷双
4、晶片执行器，采用有限元分析法，确定微夹钳张合量同驱动电压的关系、夹持力同张合量的关系以及最大夹持重量；第12周绘制微夹钳的三维造型图、装配图与零件图；第13周撰写毕业论文。参考文献1孟中岩,曹长江等梯度功能压电陶瓷微夹钳的设计和操作原理J上海交通大学学报,2002,3656206232荣伟彬,谢晖,孙立宁,庄攀峰面向MEMS微装配的夹持器的设计和实验研究J机械设计与研究,2005,2143032,363陈海初,王振华,李满天,孙立宁两级位移放大微夹持器的研究J压电与声光,2005,2733003024雷志刚,黄心汉机器人压电陶瓷微操作手的设计J兵工自动化,2004,2322122,355于杰,
5、付建军基于微系统技术的一种新型夹具J航天制造技术,200261820设计微夹钳的结构确定微夹钳各部件的材料及尺寸使用三维软件进行建模有限元分析法和解析法得到所需结果，撰写论文6尹燕丽,陈海龚等毫米级微型机器人操作手的研制和操作特性J光学精密工程,2001,965315347王代华,杨群一种压电致动微夹钳及其开环位移特性J纳米技术与精密工程,2010147538陈海初压电陶瓷驱动球基微驱动器的动力学研究J光学精密工程,2007,1522482539蔡建华,黄心汉,吕遐东,王敏一种集成微力检测的压电式微夹钳J机器人,2006,281596410陈国良,黄心汉,王敏面向微装配的压电陶瓷微夹钳建模与控
6、制J高技术通讯,2006,16111134113811SKNAH,ZWZHONGAMICROGRIPPERUSINGPIEZOELECTRICBACTUATIONFORMICROOBJECTMANIPULATIONJSENSORSANDACTUATORS,2007,A13321822412DHKIM,BKIM,HKANGDEVELOPMENTOFAPIEZOELECTRICPOLYMERBASEDSENSORIZEDMICROGRIPPERFORMICROASSEMBLYANDMICROMANIPULATIONJMICROSYSTEMTECHNOLOGIES,2004,1027528013JC
7、ECIL,NGOBINATHDEVELOPMENTOFAVIRTUALANDPHYSICALWORKCELLTOASSEMBLEMICRODEVICESROBOTICSANDCOMPUTERINTEGRATEDMANUFACTURINGJ,2005,1143144114ZHELU,PETERCYCHEN,ANDWEILIN,FORCESENSINGANDCONTROLINMICROMANIPULATIONJAPPLICATIONSANDREVIEWS,2006,1163615MCCARROZZAY,AMENCIASSI,GTIEZZIANDPDARIOTHEDEVELOPMENTOFALIGAMICROFABRICATEDGRIPPERFORMICROMANIPULATIONTASKSJMICROMECHMICROENG1988,8141143
