Comparação de desempenho de plataformas de micro-posicionamento de três graus de liberdade para circular perfeito, 1

Resumo:

Este estudo se concentra na análise da influência de diferentes formas flexíveis de dobradiça no desempenho de uma plataforma de micro-posicionamento. As características estáticas e dinâmicas das plataformas com círculo perfeito, elipse, ângulo reto e dobradiças flexíveis triangulares são comparadas usando o software de elementos finitos ANSYS. As seguintes conclusões são tiradas da análise: diferentes plataformas exibem níveis variados de flexibilidade, com a plataforma de dobradiça de ângulo direito sendo o mais flexível e a plataforma de dobradiça triangular é a menos flexível. O círculo perfeito e as dobradiças flexíveis de elipse têm flexibilidade semelhante. A forma de dobradiça afeta significativamente o desempenho do movimento da plataforma, com a plataforma flexível de dobradiça de ângulo reto com um ângulo de rotação menor em comparação com outras plataformas. Existem diferenças na sensibilidade do deslocamento entre as diferentes plataformas de dobradiça, com a plataforma de dobradiça circular exibindo maior sensibilidade em todas as direções. A forma flexível da dobradiça também influencia a frequência natural da plataforma, com a plataforma de dobradiça de ângulo direito com a menor frequência natural e a plataforma de dobradiça triangular com a maior. O círculo perfeito e as dobradiças flexíveis de elipse exibem flexibilidade semelhante em termos de frequência natural. Considerando o desempenho de diferentes plataformas flexíveis de dobradiça, a plataforma de dobradiça circular demonstra melhor desempenho geral.

As bancadas de trabalho de posicionamento em nível micro-nano desempenham um papel crucial em vários campos, como usinagem de precisão, medição de precisão, engenharia de microeletrônicos, bioengenharia, nanociência e tecnologia. Essas plataformas requerem precisão de posicionamento em nível micro-nano, excelente estabilidade, rigidez e resposta rápida. Os mecanismos compatíveis, que usam dobradiças flexíveis em vez de pares cinemáticos tradicionais, emergiram como um novo tipo de estrutura de transmissão. Eles utilizam deformação elástica de dobradiças flexíveis para transmitir movimento e força, oferecendo vantagens como sem atrito mecânico, sem lacuna, alta sensibilidade ao movimento e processamento simples. Os mecanismos compatíveis são particularmente adequados para mecanismos de transmissão no campo do posicionamento de precisão. O mecanismo compatível trabalha em estreita colaboração com o mecanismo paralelo, que fortalece e complementa as vantagens e desvantagens do mecanismo compatível. A combinação dos dois pode atender aos requisitos para operação e posicionamento de precisão, incluindo alta resolução de movimento, resposta rápida e tamanho pequeno. A estrutura paralela é mais compacta e ocupa menos espaço em comparação com a estrutura da série. Em conclusão, os mecanismos paralelos compatíveis oferecem vantagens como alta precisão, alta rigidez, estrutura compacta, boa simetria, alta velocidade, carga grande de peso próprio e bom desempenho dinâmico. Como a plataforma de micro-posicionamento depende da deformação de dobradiças flexíveis, a escolha da forma de dobradiça desempenha um papel crucial em seu desempenho. Este estudo tem como objetivo projetar quatro mecanismos paralelos de 3-RRR diferentes com dobradiças flexíveis e comparar suas características estáticas e dinâmicas usando o software de análise de elementos finitos. Os resultados desta análise fornecem informações sobre a seleção da forma flexível da dobradiça para mecanismos paralelos compatíveis.