Prestatievergelijking van micro-positioneringsplatforms met drie graads voor perfecte circulaire, 1

Abstract:

Deze studie richt zich op het analyseren van de invloed van verschillende flexibele scharniervormen op de prestaties van een micro-positioneringsplatform. De statische en dynamische kenmerken van platforms met perfecte cirkel, ellips, rechte hoek en driehoekige flexibele scharnieren worden vergeleken met behulp van eindige elementen software ANSYS. De volgende conclusies zijn getrokken uit de analyse: verschillende platforms vertonen verschillende niveaus van flexibiliteit, waarbij het rechthoekige scharnierplatform het meest flexibele is en het driehoekige scharnierplatform het minst flexibel is. De perfecte cirkel en ellips flexibele scharnieren hebben een vergelijkbare flexibiliteit. De scharniervorm heeft aanzienlijk invloed op de bewegingsprestaties van het platform, waarbij het flexibele scharnierplatform voor de juiste hoek een kleinere rotatiehoek heeft in vergelijking met andere platforms. Er zijn verschillen in verplaatsingsgevoeligheid tussen de verschillende scharnierplatforms, waarbij het cirkelvormige scharnierplatform in alle richtingen een hogere gevoeligheid vertoont. De flexibele scharniervorm beïnvloedt ook de natuurlijke frequentie van het platform, waarbij het rechthoekige scharnierplatform de kleinste natuurlijke frequentie heeft en het driehoekige scharnierplatform het grootste heeft. De perfecte cirkel en ellips flexibele scharnieren vertonen vergelijkbare flexibiliteit in termen van natuurlijke frequentie. Gezien de prestaties van verschillende flexibele scharnierplatforms, vertoont het circulaire scharnierplatform betere algehele prestaties.

Positionering van micro-nano-level-werkbanken spelen een cruciale rol op verschillende gebieden zoals precisiebewerking, precisiemeting, engineering van micro-elektronica, bio-engineering, nanowetenschap en technologie. Deze platforms vereisen de nauwkeurigheid van de positionering van micro-nano-nano, uitstekende stabiliteit, stijfheid en snelle respons. Concurrerende mechanismen, die flexibele scharnieren gebruiken in plaats van traditionele kinematische paren, zijn naar voren gekomen als een nieuw type transmissiestructuur. Ze maken gebruik van elastische vervorming van flexibele scharnieren om beweging en kracht over te dragen en bieden voordelen zoals geen mechanische wrijving, geen kloof, hoge bewegingsgevoeligheid en eenvoudige verwerking. Conform mechanismen zijn met name geschikt voor transmissiemechanismen op het gebied van precisiepositionering. Het conforme mechanisme werkt nauw samen met het parallelle mechanisme, dat de voor- en nadelen van het conforme mechanisme versterkt en aanvult. De combinatie van de twee kan voldoen aan de vereisten voor precisie -werking en -positionering, waaronder een hoge bewegingsresolutie, snelle respons en klein formaat. De parallelle structuur is compacter en neemt minder ruimte in vergelijking met de seriestructuur. Concluderend bieden compatibele parallelle mechanismen voordelen zoals hoge precisie, hoge stijfheid, compacte structuur, goede symmetrie, hoge snelheid, grote zelfgewicht belasting en goede dynamische prestaties. Aangezien het micro-positioneringsplatform afhankelijk is van de vervorming van flexibele scharnieren, speelt de keuze van scharniervorm een ​​cruciale rol in zijn prestaties. Deze studie is bedoeld om vier verschillende 3-RRR-compatibele parallelle mechanismen te ontwerpen met flexibele scharnieren en hun statische en dynamische kenmerken te vergelijken met behulp van eindige elementanalysesoftware. De resultaten van deze analyse bieden inzichten in de selectie van de flexibele scharniervorm voor conforme parallelle mechanismen.