Ytelses sammenligning av tre-grader-av-frihetsmikroposisjonsplattformer for perfekt sirkulær, 1

Abstrakt:

Denne studien fokuserer på å analysere påvirkningen av forskjellige fleksible hengselformer på ytelsen til en mikroposisjonsplattform. De statiske og dynamiske egenskapene til plattformer med perfekt sirkel, ellipse, rett vinkel og trekantede fleksible hengsler sammenlignes ved bruk av Finite Element -programvare ANSYS. Følgende konklusjoner trekkes fra analysen: Ulike plattformer viser varierende fleksibilitetsnivå, med riktig vinkel hengselplattform som den mest fleksible og den trekantede hengselplattformen er den minst fleksible. Den perfekte sirkelen og ellipse fleksible hengsler har lignende fleksibilitet. Hengselformen påvirker plattformens bevegelsesytelse betydelig, med riktig vinkel fleksibel hengselplattform som har en mindre rotasjonsvinkel sammenlignet med andre plattformer. Det er forskjeller i forskyvningsfølsomhet blant de forskjellige hengselplattformene, med den sirkulære hengselplattformen som viser høyere følsomhet i alle retninger. Den fleksible hengselformen påvirker også den naturlige frekvensen på plattformen, med riktig vinkel hengsplattform som har den minste naturlige frekvensen og den trekantede hengselplattformen som har den største. Den perfekte sirkelen og ellipse fleksible hengsler viser lignende fleksibilitet når det gjelder naturlig frekvens. Tatt i betraktning ytelsen til forskjellige fleksible hengselplattformer, viser den sirkulære hengselplattformen bedre generell ytelse.

Mikro-nano-nivå-posisjonering av arbeidsbenker spiller en avgjørende rolle i forskjellige felt som presisjonsmaskinering, presisjonsmåling, mikroelektronikkteknikk, bioingeniør, nanovitenskap og teknologi. Disse plattformene krever posisjoneringsnøyaktighet på mikro-nano-nivå, utmerket stabilitet, stivhet og rask respons. Overholdelsesmekanismer, som bruker fleksible hengsler i stedet for tradisjonelle kinematiske par, har dukket opp som en ny type overføringsstruktur. De bruker elastisk deformasjon av fleksible hengsler for å overføre bevegelse og kraft, og tilbyr fordeler som ingen mekanisk friksjon, ingen gap, høy bevegelsesfølsomhet og enkel prosessering. Sammendragsmekanismer er spesielt egnet for overføringsmekanismer innen presisjonsposisjonering. Den kompatible mekanismen fungerer tett med den parallelle mekanismen, som styrker og kompletterer fordelene og ulempene med den kompatible mekanismen. Kombinasjonen av de to kan oppfylle kravene til presisjonsdrift og posisjonering, inkludert høy bevegelsesoppløsning, rask respons og liten størrelse. Den parallelle strukturen er mer kompakt og tar mindre plass sammenlignet med seriestrukturen. Avslutningsvis gir kompatible parallelle mekanismer fordeler som høy presisjon, høy stivhet, kompakt struktur, god symmetri, høy hastighet, stor selvvektbelastning og god dynamisk ytelse. Siden mikroposisjonsplattformen er avhengig av deformasjonen av fleksible hengsler, spiller valget av hengselform en avgjørende rolle i ytelsen. Denne studien tar sikte på å designe fire forskjellige 3-RRR-kompatible parallelle mekanismer med fleksible hengsler og sammenligne deres statiske og dynamiske egenskaper ved bruk av Finite Element Analyse-programvare. Resultatene fra denne analysen gir innsikt i valg av den fleksible hengselformen for kompatible parallelle mekanismer.