非对称压电惯性驱动器是利用非对称夹持结构产生非对称刚度实现驱动器定向运动。为使非对称压电惯性驱动器能在谐振状态下稳定工作,提高驱动器输出性能,首次提出利用非对称材料夹持来实现非对称刚度,进而构造基于非对称材料夹持的直线压电惯性驱动器。对非对称材料夹持下压电振子进行理论建模、COMSOL仿真分析和试验测试,证明了利用非对称材料夹持产生非对称惯性冲击力的可行性;设计制作了非对称材料夹持式直线压电惯性驱动器,并对该样机进行试验测试。结果表明,该驱动器在谐振与非谐振状态下均能实现较稳定的运动输出,并且具有良好的驱动能力,但也存在摩擦力无法调节和回退的问题且分辨率欠佳。为了实现摩擦力可调和减小回退,提出将磁流变液摩擦控制和压电惯性驱动相结合,采用两端固支形式以提高分辨率,设计制作了两端固支非对称夹持式直线压电惯性驱动器,并通过理论建模、仿真分析和试验测试对其进行研究分析。试验结果表明,该驱动器能够通过改变磁场强度实现摩擦力的连续可调,从而达到控制回退的目的。本文主要研究内容如下:1.非对称材料夹持下压电振子研究首先,对非对称材料夹持下压电振子驱动原理进行了分析,通过理论建模和COMSOL仿真对压电振子展开研究。仿真和理论计算结果表明,在非对称材料夹持下压电振子向上与向下振动的端部位移幅值差异明显,这证明了利用非对称材料夹持实现非对称刚度驱动是可行的;其次,在不同夹持块材料配合关系下,对压电振子的振幅进行了探究,结果表明,当夹持块材料的弹性模量比值在一定范围内时,振子端部位移幅值的差值随着弹性模量比值的增大而增大;最后,为了探讨COMSOL仿真结果出现的二次谐波分量,对非对称材料夹持下压电振子进行了试验测试,结果表明,这种二次谐波分量是不可避免的,实际工作中客观存在这种振荡,说明COMSOL仿真结果相较于动力学模型更准确,更接近实际情况。2.非对称材料夹持式直线压电惯性驱动器研究设计制作了非对称材料夹持式直线压电惯性驱动器,搭建了试验测试系统,对驱动器样机进行了性能试验。结果表明,该驱动器样机的一阶谐振频率为13Hz,工作电压为15V～45V;在钢、铜作为夹持块材料时,驱动器样机具有最佳的稳定性和重复性,无载荷分辨率为2.0μm,在非谐振、谐振状态的最大承载能力和功耗分别为40g、90g,1.31m W、3.31m W。试验结果证明了所提出的驱动器具有结构紧凑、功耗低、在非谐振和谐振状态都具有良好稳定性等优点。3.两端固支非对称夹持式直线压电惯性驱动器研究为了实现摩擦力可调和减小回退,提出将磁流变液摩擦控制和压电惯性驱动相结合,采用压电振子两端固定支撑非对称夹持结构,设计制作了两端固支非对称夹持式直线压电惯性驱动器,建立了驱动器动力学模型,利用Matlab/Simulink进行仿真分析;搭建了试验测试系统,对驱动器样机进行了性能试验。试验结果表明,所提出的驱动器在方波激励信号为25V,7Hz,磁场强度为19.5mT时,回退率为0.92,步距分辨率为0.1μm;当磁场强度调节为8.4mT时,回退率为0,步距分辨率为2.53μm,仿真计算结果与试验结果有较好的一致性。试验结果证明了在引入磁流变液摩擦控制单元且压电双晶片采用两端固支之后,所提出的驱动器能够实现摩擦力连续可调,回退现象得到有效控制且分辨率有效提高。