Prestatievergelijking van micro-positioneringsplatforms met drie graads voor perfecte circulaire,

De Positioning Workbench op micro-nano-level speelt een cruciale rol in precisiebewerking, precisiemeting, engineering van micro-elektronica, bio-engineering, nanowetenschap en technologievelden. Met zijn toenemende belang en brede toepassingen zijn de vereisten voor de werkbank in termen van nauwkeurigheid, stabiliteit, stijfheid en respons veeleisender geworden. Concurrerende mechanismen, die flexibele scharnieren gebruiken in plaats van traditionele kinematische paren, zijn naar voren gekomen als een nieuw type transmissiestructuur voor micro-positioneringsplatforms. Deze mechanismen bieden voordelen zoals geen mechanische wrijving of kloof, hoge bewegingsgevoeligheid en eenvoud van verwerking. De keuze van flexibele scharnieren is van cruciaal belang voor de prestaties van conforme parallelle mechanismen.

Samenvatting (origineel):

De samenvatting van het oorspronkelijke artikel bespreekt de vergelijking en analyse van de statische en dynamische kenmerken van een platform met drie graden van vrijheid met behulp van verschillende flexibele scharniervormen, waaronder perfecte cirkel, ellips, rechte hoek en driehoekige scharnieren. Het benadrukt de verschillen in flexibiliteit, bewegingsprestaties, verplaatsingsgevoeligheid en natuurlijke frequentie tussen de platforms. Het circulaire scharnierplatform blijkt dat het betere algehele prestaties vertoont in vergelijking met andere scharniervormen.

Samenvatting (uitgebreid):

In dit uitgebreide artikel willen we de invloed van flexibele scharniervorm verder bespreken op de prestaties van micro-positioneringsplatforms. We zullen een gedetailleerde analyse geven van de statische en dynamische kenmerken van conforme parallelle mechanismen met behulp van verschillende flexibele scharniervormen. De focus zal liggen op de perfecte cirkel-, ellips-, rechthoek- en driehoekige scharnierplatforms, waarbij hun flexibiliteit, bewegingsprestaties, verplaatsingsgevoeligheid en natuurlijke frequentie worden vergeleken.

Het conforme mechanisme, met zijn flexibele scharnieren, biedt een veelbelovend alternatief voor traditionele kinematische paren. Het elimineert mechanische wrijving en hiaten, terwijl het een hoog niveau van bewegingsgevoeligheid en eenvoud van verwerking biedt. De parallelle structuur van conforme mechanismen verbetert ook hun precisie -werking en positioneringsmogelijkheden, waardoor ze geschikt zijn voor verschillende toepassingen die een hoge bewegingsresolutie, snelle respons en compacte ontwerpen vereisen.

Om de invloed van verschillende flexibele scharniervormen op de prestaties van micro-positioneringsplatforms te analyseren, hebben we vier verschillende 3-RRR-compatibele parallelle mechanismen ontworpen en vergeleken. Deze mechanismen zijn uitgerust met flexibele scharnieren van verschillende vormen, waaronder perfecte cirkel, ellips, rechte hoek en driehoekig.

Met behulp van eindige elementanalysesoftware ANSYS, hebben we de statische en dynamische kenmerken van de platforms geëvalueerd. De analyse van flexibiliteit, gebaseerd op de vergelijking van nalevingsmatrices, onthulde significante verschillen tussen de scharnierplatforms. Het scharniersplatform voor de rechterkant toonde de hoogste flexibiliteit, terwijl het driehoekige scharnierplatform de laagste flexibiliteit vertoonde. De perfecte cirkel- en ellips -scharnierplatforms vertoonden vergelijkbare flexibiliteit.

We hebben ook de kinematische prestaties van de platforms onderzocht door de Jacobiaanse matrices te analyseren. Terwijl alle vier platforms de gewenste beweging bereikten, varieerden hun prestaties in verschillende richtingen aanzienlijk. Dit geeft aan dat de flexibele scharniervorm een ​​aanzienlijke invloed heeft op de bewegingsprestaties van de conforme parallelle mechanismen. Met name vertoonde het rechthoekige scharnierplatform een ​​kleinere rotatiehoek in vergelijking met de andere platforms.

Verder hebben we gevoeligheidsanalyse uitgevoerd om de invloed van inputverplaatsing op de verplaatsing van de uitvoer te bestuderen. De analyse onthulde verschillen in verplaatsingsgevoeligheid tussen de scharnierplatforms in alle richtingen. Het cirkelvormige scharnierplatform vertoonde een hogere gevoeligheid in alle richtingen, wat duidt op een betere algehele prestaties.

Ten slotte hebben we de natuurlijke frequenties van de vier platforms vergeleken. Het scharniersplatform voor de rechterkant bleek de kleinste natuurlijke frequentie te hebben, terwijl het driehoekige scharnierplatform het grootste had. De perfecte cirkel- en ellips -scharnierplatforms vertoonden vergelijkbare natuurlijke frequenties.

Samenvattend benadrukt onze analyse de significante invloed van flexibele scharniervorm op de prestaties van micro-positioneringsplatforms. De keuze van de scharniervorm beïnvloedt de flexibiliteit, bewegingsprestaties, verplaatsingsgevoeligheid en natuurlijke frequentie van de conforme parallelle mechanismen. Op basis van onze bevindingen vertoonde het circulaire scharnierplatform superieure algemene prestaties in vergelijking met andere scharniervormen.

Referenties:

- Yue Yi, Gao Feng, Zhao Xian-Chao. "Relatie tussen input-force, lading, stijfheid en verplaatsing van een 3-DOF loodrechte parallelle micro-manipulator." Journal of Mechanism and Machine Theory, 2010, 45 (4): 756-771.

-Teo Tat Joo, Chen I-Ming, Yang Gui-Lin. "Een generiek benaderingsmodel voor het analyseren van grote online deflecties van bundelgebaseerde buigverbindingen." Precision Engineering, 2010, 34 (4): 607-618.

- Tian Y., Shirinzadeh B., Zhang D. "Ontwerp en optimalisatie van ventilator XYZ Parallel Micromanipulator met buigingscharnieren." Journal of Intelligent & Robotic Systems, 2009, 55 (4): 377-402.

- Ki Woon Chae, Wook-Bae Kim, Young Hun Jeong. "Een transparante polymere buiging-scharnier-nanopositier, geactiveerd door een piëzo-elektrische stack-actuator." Journal of Nanotechnology, 2011, 22 (25): 250-256.

- Tian Y., Shirinzadeh B., Zhang D. "Een buiggebaseerd mechanisme van vijf bar voor micro/nanomanipulatie." Sensoren en actuators A, 2009, 153 (1): 96-104.

-Zhang Xian-min, Wang Hua, Hu Cun-Yin. "Elastische dynamische en inputafstemminganalyse van een piëzo-elektrisch keramiek dat 3-DOF conforme precisie micro-positioneringsfase wordt geactiveerd." Journal of Vibration Engineering, 2007, 20 (1): 9-14.

- Hu Junfeng, Zhang Xianmin. "Bewegingskenmerken en optimalisatieontwerp van een drie-graad-van-vrijheidspositioneringsplatform." Optical Precision Engineering, 2012, 20 (12): 2686-2695.

- lu ting, Cheng Weiming, Sun Linzhi. "Analyse en vergelijking van positioneringsnauwkeurigheidsnormen van Precision Positioning Workbench." Mechanisch ontwerp en productie, 2007 (4): 141-143.