随着当代科技蓬勃发展,以电磁力矩马达作为驱动器的传统伺服阀的频宽、响应速度、控制精度等性能难以提高。压电驱动器具有功率密度大、分辨率高、输出力大、工作频率高、响应速度快等特点。本文设计的电液伺服压电型前置驱动机构用压电驱动器代替电磁力矩马达作为电液伺服阀的电气-机械转换器,在压电型直动式电液伺服阀中作为前置驱动机构驱动阀芯,使电液伺服阀的响应速度、频宽、控制精度等性能得到进一步地提高。具体研究内容如下:首先,确定柔性铰链的类型与加工材料并通过理论推导得出柔性铰链的转角刚度公式。在最小截面厚度、圆弧切口半径、宽度等结构参数取值不同的条件下,采用MATLAB软件计算柔性铰链具体的转角刚度值。通过柔性铰链转角刚度与其结构参数的关系,确定结构参数取值范围。对杠杆微位移放大机构的放大原理进行理论分析,得出其理论放大倍数和输入、输出刚度,并确定了杠杆的合理截面参数。其次,对电液伺服阀压电型前置驱动机构进行静力学和动力学的分析。通过ANSYS软件对不同结构参数的柔性铰链杠杆放大机构进行静力学分析和模态分析,验证了其位移放大倍数,得其结构参数与其最大应力、一阶共振频率的关系。分析仿真结果,优选柔性铰链杠杆放大机构参数,并仿真分析其优化后的模型进行各阶模态的振型。通过理论推导,得出电液伺服阀压电型前置驱动机构的动力学方程,建立动力学模型,并用MATLAB软件对其进行动力学仿真分析,得到压电驱动器的刚度、等效质量及系统阻尼系对阶跃响应的影响规律。然后选择压电驱动器,设计楔形块调中机构、柔性铰链杠杆机构,电液伺服阀压电型前置驱动机构的整体结构。最后,制作样机并搭建电液伺服阀压电型前置驱动机构的实验平台,完成对其动态特性和静态特性的实验研究。在静态特性测试中:压电驱动器的迟滞特性使电液伺服阀前置驱动机构的输出位移存在滞环,但其位移放大倍数较为稳定,并且输出位移能够满足阀芯行程的需求;压电驱动器蠕变特性在一定程度上影响了驱动机构对阀芯运动的控制精度;测试得出电液伺服阀压电型前置驱动机构输出位移的分辨率达到0.1%,可使伺服阀具备高分辨率。在动态特性测试中:对压电驱动器输入高频电压信号时,其电容特性使功率放大器输出电压的幅值衰减,进而影响压电驱动器的输出位移与频宽;对电液伺服阀压电型前置驱动机构中的压电驱动器分别施加较大预紧力和较小预紧力,电液伺服阀压电型前置驱动机构发生谐振的电压频率不同,谐振频率点产生了偏移。对电液伺服阀压电型前置驱动机构输入正向阶跃电压信号和负向阶跃电压信号,其输出位移阶跃建立时间分别为0.42ms、0.84ms。回复弹簧对电液伺服阀压电型前置驱动机构的响应时间产生了影响。