Comparación de rendemento de plataformas de micro-posicionamento de tres graos de liberdade para a circular perfecta, 1

Abstracto:

Este estudo céntrase na análise da influencia de diferentes formas de bisagra flexible no rendemento dunha plataforma de micro-posicionamento. As características estáticas e dinámicas das plataformas con círculo perfecto, elipse, ángulo recto e bisagras flexibles triangulares compáranse mediante software de elementos finitos ANSYS. Da análise extraen as seguintes conclusións: diferentes plataformas presentan diferentes niveis de flexibilidade, sendo a plataforma de bisagra do ángulo dereito a máis flexible e a plataforma de bisagra triangular é a menos flexible. O círculo perfecto e as bisagras flexibles de elipse teñen unha flexibilidade similar. O formulario de bisagra afecta significativamente o rendemento de movemento da plataforma, coa plataforma de bisagra flexible do ángulo dereito cun ángulo de rotación menor en comparación con outras plataformas. Existen diferenzas na sensibilidade ao desprazamento entre as diferentes plataformas de bisagra, coa plataforma de bisagra circular que presenta maior sensibilidade en todas as direccións. A forma de bisagra flexible tamén inflúe na frecuencia natural da plataforma, coa plataforma de bisagras de ángulo dereito que ten a menor frecuencia natural e a plataforma de bisagra triangular que ten a maior. O círculo perfecto e as bisagras flexibles de elipse presentan unha flexibilidade similar en termos de frecuencia natural. Tendo en conta o rendemento de diferentes plataformas de bisagra flexible, a plataforma de bisagra circular demostra un mellor rendemento global.

Os bancos de traballo de posicionamento a nivel micro-nano xogan un papel crucial en diversos campos como mecanizado de precisión, medición de precisión, enxeñaría de microelectrónica, bioingeniería, nanociencia e tecnoloxía. Estas plataformas requiren precisión de posicionamento a nivel micro-nano, excelente estabilidade, rixidez e resposta rápida. Os mecanismos conformes, que usan bisagras flexibles en vez de pares cinemáticos tradicionais, xurdiron como un novo tipo de estrutura de transmisión. Utilizan a deformación elástica de bisagras flexibles para transmitir movemento e forza, ofrecendo vantaxes como sen fricción mecánica, sen fenda, sensibilidade de alta movemento e procesamento sinxelo. Os mecanismos conformes son especialmente adecuados para mecanismos de transmisión no campo do posicionamento de precisión. O mecanismo conforme funciona en estreita colaboración co mecanismo paralelo, que fortalece e complementa as vantaxes e os inconvenientes do mecanismo conforme. A combinación dos dous pode cumprir os requisitos para o funcionamento e o posicionamento de precisión, incluída a resolución de alta movemento, resposta rápida e pequeno tamaño. A estrutura paralela é máis compacta e ocupa menos espazo en comparación coa estrutura da serie. En conclusión, os mecanismos paralelos conformes ofrecen vantaxes como alta precisión, alta rixidez, estrutura compacta, boa simetría, alta velocidade, gran carga de auto-peso e bo rendemento dinámico. Dado que a plataforma de micro-posicionamento depende da deformación de bisagras flexibles, a elección da forma da bisagra xoga un papel crucial no seu rendemento. Este estudo pretende deseñar catro mecanismos paralelos compatibles con 3-RRR diferentes con bisagras flexibles e comparar as súas características estáticas e dinámicas mediante software de análise de elementos finitos. Os resultados desta análise proporcionan información sobre a selección da forma de bisagra flexible para mecanismos paralelos conformes.