Prestationssammenligning af tre-graders freedom mikropositioneringsplatforme til perfekt cirkulær,

Mikro-nano-niveau-positionering af arbejdsbenken spiller en afgørende rolle i præcisionsbearbejdning, præcisionsmåling, mikroelektronik-teknik, bioingeniør, nanovidenskab og teknologifelter. Med sin stigende betydning og omfattende applikationer er kravene til arbejdsbenken med hensyn til nøjagtighed, stabilitet, stivhed og respons blevet mere krævende. Imidlertid er der fremstået som en ny type transmissionsstruktur til mikro-positioneringsplatforme i stedet for traditionelle kinematiske par, der er fremstået som en ny type transmissionsstruktur til mikro-positioneringsplatforme i stedet for traditionelle kinematiske par. Disse mekanismer tilvejebringer fordele såsom ingen mekanisk friktion eller mellemrum, følsomhed med høj bevægelse og enkelhed i behandlingen. Valget af fleksible hængsler er kritisk for ydelsen af ​​kompatible parallelle mekanismer.

Abstract (original):

Abstraktet af den originale artikel diskuterer sammenligning og analyse af de statiske og dynamiske egenskaber ved en tre-graders frihedsplatform ved hjælp af forskellige fleksible hængselsformer, herunder Perfect Circle, Ellipse, Right-Angle og Triangular Hinges. Det fremhæver forskellene i fleksibilitet, bevægelsesydelse, forskydningsfølsomhed og naturlig frekvens blandt platformene. Det konstateres, at den cirkulære hængselplatform udviser bedre samlet ydelse sammenlignet med andre hængselsformer.

Abstract (udvidet):

I denne udvidede artikel sigter vi mod yderligere at diskutere indflydelsen af ​​fleksibel hængselform på ydelsen af ​​mikro-positioneringsplatforme. Vi vil tilvejebringe en detaljeret analyse af de statiske og dynamiske egenskaber ved kompatible parallelle mekanismer, der anvender forskellige fleksible hængselformer. Fokus vil være på Perfect Circle, Ellipse, Right Angle og Triangular Hængsel Platforme, hvilket sammenligner deres fleksibilitet, bevægelsesydelse, forskydningsfølsomhed og naturlig frekvens.

Den kompatible mekanisme med sine fleksible hængsler tilbyder et lovende alternativ til traditionelle kinematiske par. Det eliminerer mekanisk friktion og huller, mens det giver et højt niveau af bevægelsesfølsomhed og enkelhed i behandlingen. Den parallelle struktur af kompatible mekanismer forbedrer også deres præcisionsdrift og positioneringsfunktioner, hvilket gør dem velegnede til forskellige anvendelser, der kræver opløsning af høj bevægelse, hurtig respons og kompakte design.

For at analysere påvirkningen af ​​forskellige fleksible hængselsformer på ydelsen af ​​mikro-positioneringsplatforme designet og sammenlignede vi fire forskellige 3-RRR-kompatible parallelle mekanismer. Disse mekanismer er udstyret med fleksible hængsler af forskellige former, herunder perfekt cirkel, ellipse, højre-vinkel og trekantet.

Ved hjælp af endelig elementanalysesoftware ANSYS evaluerede vi de statiske og dynamiske egenskaber ved platformene. Analysen af ​​fleksibilitet, baseret på sammenligningen af ​​overholdelsesmatrixer, afslørede signifikante forskelle mellem hængselsplatforme. Den højrevinklede hængselplatform demonstrerede den højeste fleksibilitet, mens den trekantede hængselplatform udviste den laveste fleksibilitet. Den perfekte cirkel- og ellipse -hængselplatforme udviste lignende fleksibilitet.

Vi undersøgte også platformernes kinematiske ydeevne ved at analysere de jakobiske matrixer. Mens alle fire platforme opnåede den ønskede bevægelse, varierede deres præstation i forskellige retninger betydeligt. Dette indikerer, at den fleksible hængselform har en betydelig indflydelse på bevægelsesydelsen for de kompatible parallelle mekanismer. Navnlig viste den højre vinkel hængsel platform en mindre rotationsvinkel sammenlignet med de andre platforme.

Desuden udførte vi følsomhedsanalyse for at undersøge påvirkningen af ​​inputfortrængning på udgangsforskydning. Analysen afslørede forskelle i forskydningsfølsomhed blandt hængselsplatformene i alle retninger. Den cirkulære hængselplatform udviste højere følsomhed i alle retninger, hvilket indikerer bedre samlet ydelse.

Endelig sammenlignede vi de naturlige frekvenser på de fire platforme. Det viste sig, at den højre vinkel hængselplatform havde den mindste naturlige frekvens, mens den trekantede hængselplatform havde den største. Den perfekte cirkel- og ellipse -hængselplatforme udviste lignende naturlige frekvenser.

Sammenfattende fremhæver vores analyse den betydelige indflydelse af fleksibel hængselform på ydelsen af ​​mikro-positioneringsplatforme. Valget af hængselsform påvirker fleksibiliteten, bevægelsesresultatet, forskydningsfølsomheden og den naturlige frekvens af de kompatible parallelle mekanismer. Baseret på vores fund udviste den cirkulære hængselplatform overlegen samlet præstation sammenlignet med andre hængselsformer.

Referencer:

- Yue Yi, Gao Feng, Zhao Xian-Chao. "Forholdet mellem input-force, nyttelast, stivhed og forskydning af en 3-DOF vinkelret parallel mikro-manipulator." Journal of Mechanism and Machine Theory, 2010, 45 (4): 756-771.

-Teo Tat Joo, Chen I-Ming, Yang Gui-Lin. "En generisk tilnærmelsesmodel til analyse af store online afbøjninger af strålebaserede bøjningsfuger." Precision Engineering, 2010, 34 (4): 607-618.

- Tian Y., Shirinzadeh B., Zhang D. "Design og optimering af fan XYZ parallel mikromanipulator med bøjningshænger." Journal of Intelligent & Robotic Systems, 2009, 55 (4): 377-402.

- Ki Woon Chae, Wook-Bae Kim, Young Hun Jeong. "En gennemsigtig polymere bøjning-hashing nanopositioner, aktiveres af en piezoelektrisk stakaktuator." Journal of Nanotechnology, 2011, 22 (25): 250-256.

- Tian Y., Shirinzadeh B., Zhang D. "En bøjningsbaseret fem-bar mekanisme til mikro/nanomanipulation." Sensorer og aktuatorer A, 2009, 153 (1): 96-104.

-Zhang Xian-min, Wang Hua, Hu Cun-Yin. "Elastisk dynamisk og input-indstillingsanalyse af en piezoelektrisk keramik aktiverede 3-DOF-kompatibelt præcisionsmikropositioneringstrin." Journal of Vibration Engineering, 2007, 20 (1): 9-14.

- Hu Junfeng, Zhang Xianmin. "Bevægelsesegenskaber og optimeringsdesign af tre-graders friheds-præcisionspositioneringsplatform." Optical Precision Engineering, 2012, 20 (12): 2686-2695.

- Lu Ting, Cheng Weiming, Sun Linzhi. "Analyse og sammenligning af positioneringsnøjagtighedsstandarder for præcisionspositionering af arbejdsbænk." Mekanisk design og fremstilling, 2007 (4): 141-143.