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微动机构是一种能在一定范围内精确、微量地移动到给定位置或实现特定的进给运动的机构。 应用范围：在机电一体化产品中，它一般用于精确、微量地调节某些部件的相对位置。 例如： 在仪器的读数系统中，利用微动机构调整刻度尺的零位；在磨床中，用螺旋微动机构调整砂轮架的微量进给； 在医学领域中各种微型手术器械均采用微动机构。 对微动机构的基本要求 1)灵敏度高，最小移动量达到使用要求。 2)传动灵活、平稳，无空程与爬行，制动后能保持稳定的位置。 3)抗干扰能力强，快速响应性好。 4)良好的结构工艺性。 微动机构按执行件的运动原理不同分为： 机械式、电气—机械式、弹性变形式，热变形式、磁致伸缩式、压电式等多种形式。 (一)手动机械式  螺旋微动机构的最小微动量Smin(mm)为：  本文来自www.eadianqi.com 式中： —p为螺杆5的螺距(mm)； —Δφ为人手的灵敏度即人手轻微旋转手轮一下，手轮的最小转角(°)。 为提高螺旋微动机构的灵敏度，可增大手轮或减小螺距。但手轮太大，将使机构的空问体积增大，操作不灵便；若螺距太小，则加工困难，使用时易磨损。因此该机构的灵敏度不会太好。 (二)热变形式 该类机构利用电热元件作为动力源，靠电热元件通电后产生的热变形实现微小位移。   式中： —α为传动杆1材料的线膨胀系数(mm／oC)； —L为传动杆长度(mm)； —t1为加热后的温度(℃)； —t0为加热前的温度(℃)； —Δt为加热前后的温度差(℃)。 在理想情况下：运动件的移动量等于传动杆的伸长量ΔL。但因导轨副摩擦力性质、位移速度、运动件质量以及系统阻尼的影响，实际运动件的移动量与传动件的伸长量有一定差值，称之为运动误差ΔS(mm)。 本文来自www.eadianqi.com  式中： —C为考虑到摩擦阻力、位移速度和阻尼的系数； —E为传动杆材料的弹性模量(Pa)； —A为传动杆的截面积(m2)。 位移的相对误差为：  为减少微量位移的相对误差，应增加传动杆的弹性模量、线膨胀系数α和截面积A。因此作为传动杆的材料，其线膨胀系数和弹性模量要高。 微进给量的控制： 伸长：热变形微动机构可利用变压器、变阻器等来调节传动杆的加热速度，以实现对位移速度和微进给量的控制。 收缩：为了使传动杆恢复到原来的位置(或使运动件复位)，可利用压缩空气或乳化液流经传动杆的内腔使之冷却。 优点：热变形微动机构具有高刚度和无间隙的优点，并可通过控制加热电流来得到所需微量位移。 本文来自www.eadianqi.com 局限：由于热惯性以及冷却速度难以精确控制等原因，这种微动机构只适用于行程较短、频率不高的场合。 (三)磁致伸缩式 原理：该机构利用某些材料在磁场作用下具有改变尺寸的磁致伸缩效应，来实现微量位移。  在磁场作用下，伸缩棒的变形量ΔL(μm)为：  式中： —λ为材料磁致伸缩系数(μm／m)； —L为伸缩棒被磁化部分的长度(m)。 当伸缩棒变形时产生的力能克服运动件导轨副的摩擦时，运动件便产生位移。 其最小位ΔLmin (μm)为：  本文来自www.eadianqi.com 最大位移量ΔLmax(μm)为：  式中： —Ｆ0(N)为导轨副的静摩擦力； —Fd(N)为导轨副的动摩擦力； —K(N／μm)为伸缩棒的纵向刚度； —λs(μm／m)为磁饱和时伸缩棒的相对磁致伸缩系数。 磁致伸缩式微动机构的特征为： ①重复精度高，无间隙； ②度好，转动惯量小，工作稳定性好； ③结构简单、紧凑； 由于工程材料的磁致伸缩量有限，该机构所提供的位移量很小，如l00mm长的铁钴钒棒，磁致伸缩只能伸长7μm。因而该类机构适用于精确位移调整、切削刀具的磨损补偿、温度补偿及自动调节系统。 |