柔顺机构微位移放大器作为微纳制造和精密加工行业中的重要设备,广泛应用于高端医疗、国防军工、航空航天等领域。由于其结构微小,在服役期内会因为各类因素影响出现结构失效和性能衰减问题。针对这个问题,本文考虑对其结构进行优化以提高各项性能指标。将某型号柔性微位移放大器作为研究对象,对原始结构的各项性能指标进行分析,然后结合形状优化、尺寸优化、稳健优化三个方面来对其结构进行优化,旨在稳健的提高各项性能指标。主要研究工作如下:(1)对柔性微位移放大器进行优化设计,首先需要分析其工作原理以及确定原始结构在工作载荷作用下各项性能指标的基准值,本文通过三维软件建模和有限元软件模拟仿真的方式代替真实实验获取各项性能指标值。为后续优化设计提供参考标准。(2)针对柔性微位移放大器选用单一铰链结构进行设计能否发挥最佳性能的问题进行研究。结合形状优化思想,首先结合结构拆分思想将结构整体拆分为柔性铰链和刚性梁。将柔性铰链视为可替换件,将刚性梁结构参数作为固定值,然后选取3种具有代表性的柔性铰链进行多铰链组合设计,基于正交试验得出多铰链组合的柔性微位移放大器结构模型,并对各模型进行有限元仿真分析获取各项指标值。引入应力放大倍数比指标来评价各模型的优劣,最后通过极差分析选取最佳铰链组合模型,为后续刚性梁参数优化设计提供依据。(3)针对柔性微位移放大器原始刚性梁结构能否发挥最佳性能的问题进行研究。结合尺寸优化思想,以多铰链组合设计结果为基础,首先选取响应面代理模型拟合各项性能指标与刚性梁结构参数之间函数的关系。然后基于质量损失函数将多目标优化问题整合成单目标归一化问题,最后建立柔性微位移放大器结构优化设计模型求解,获取整体质量损失最小条件下最佳性能指标。(4)针对结合结构拆分思想的双重优化设计结果可能存在不稳健以及各项性能指标之间优化程度难以权衡的问题进行研究。首先通过博弈论整合熵权法和模糊层次分析法对各项性能指标进行组合赋权,然后使用双响应面法拟合刚性梁结构参数与各项性能指标的均值和标准差函数并建立加权稳健优化模型求解,最后将优化结果在选定的误差区间进行均值与标准差检验,验证稳健优化效果,实现对柔性微位移放大器结构的稳健优化。