Prestandajämförelse av tre-graders mikropositioneringsplattformar för tre grader för perfekt cirkulär,

Mikro-nano-nivåpositionering av arbetsbänken spelar en avgörande roll inom precisionsbearbetning, precisionsmätning, mikroelektronikteknik, bioingenjör, nanovetenskap och teknikområden. Med sin ökande betydelse och omfattande applikationer har kraven för arbetsbänken när det gäller noggrannhet, stabilitet, styvhet och svar blivit mer krävande. Komplibla mekanismer, som använder flexibla gångjärn istället för traditionella kinematiska par, har dykt upp som en ny typ av överföringsstruktur för mikropositioneringsplattformar. Dessa mekanismer ger fördelar såsom ingen mekanisk friktion eller gap, hög rörelsekänslighet och enkelhet i bearbetning. Valet av flexibla gångjärn är avgörande för prestanda för kompatibla parallella mekanismer.

Abstrakt (original):

Sammanfattningen av den ursprungliga artikeln diskuterar jämförelse och analys av de statiska och dynamiska egenskaperna hos en tre-graders-av-fri-plattform med olika flexibla gångjärnsformer, inklusive perfekt cirkel, ellips, högervinkel och triangulära gångjärn. Det belyser skillnaderna i flexibilitet, rörelseprestanda, förskjutningskänslighet och naturlig frekvens mellan plattformarna. Den cirkulära gångjärnsplattformen har visat sig uppvisa bättre totalprestanda jämfört med andra gångjärnsformer.

Sammanfattning (utvidgad):

I denna utvidgade artikel syftar vi till att ytterligare diskutera påverkan av flexibel gångjärnform på prestanda för mikropositioneringsplattformar. Vi kommer att tillhandahålla en detaljerad analys av de statiska och dynamiska egenskaperna hos kompatibla parallella mekanismer som använder olika flexibla gångjärnsformer. Fokus kommer att ligga på den perfekta cirkeln, ellips, höger vinkeln och triangulära gångjärnsplattformar, jämföra deras flexibilitet, rörelseprestanda, förskjutningskänslighet och naturlig frekvens.

Den kompatibla mekanismen, med sina flexibla gångjärn, erbjuder ett lovande alternativ till traditionella kinematiska par. Det eliminerar mekanisk friktion och luckor, samtidigt som man ger en hög rörelsekänslighet och enkelhet i bearbetningen. Den parallella strukturen för kompatibla mekanismer förbättrar också deras precision och positioneringsfunktioner, vilket gör dem lämpliga för olika applikationer som kräver hög rörelsesupplösning, snabbt svar och kompakta mönster.

För att analysera påverkan av olika flexibla gångjärnsformer på prestanda för mikropositioneringsplattformar, designade och jämförde vi fyra olika 3-RRR-kompatibla parallella mekanismer. Dessa mekanismer är utrustade med flexibla gångjärn med olika former, inklusive perfekt cirkel, ellips, högervinkel och triangulär.

Med hjälp av ANSYS ANSYS Element Analys, utvärderade vi de statiska och dynamiska egenskaperna hos plattformarna. Analysen av flexibilitet, baserad på jämförelsen av efterlevnadsmatriser, avslöjade betydande skillnader mellan gångjärnsplattformarna. Den högervinkel gångjärnsplattformen visade den högsta flexibiliteten, medan den triangulära gångjärnsplattformen uppvisade den lägsta flexibiliteten. Den perfekta cirkeln och Ellipse -gångjärnsplattformarna visade liknande flexibilitet.

Vi undersökte också plattformarnas kinematiska prestanda genom att analysera de jakobiska matriserna. Medan alla fyra plattformarna uppnådde önskad rörelse, varierade deras prestanda i olika riktningar avsevärt. Detta indikerar att den flexibla gångjärnsformen har en betydande inverkan på rörelsesprestanda för de kompatibla parallella mekanismerna. Speciellt visade den högra vinkelledningsplattformen en mindre rotationsvinkel jämfört med de andra plattformarna.

Vidare genomförde vi känslighetsanalys för att studera påverkan av ingångsförskjutning på utgångsförskjutning. Analysen avslöjade skillnader i förskjutningskänslighet bland gångjärnsplattformarna i alla riktningar. Den cirkulära gångjärnsplattformen uppvisade högre känslighet i alla riktningar, vilket indikerar bättre totala prestanda.

Slutligen jämförde vi de naturliga frekvenserna för de fyra plattformarna. Den högra vinklade gångjärnsplattformen visade sig ha den minsta naturliga frekvensen, medan den triangulära gångjärnsplattformen hade den största. Den perfekta cirkeln och Ellipse -gångjärnsplattformarna visade liknande naturliga frekvenser.

Sammanfattningsvis belyser vår analys det betydande inflytandet av flexibel gångjärnform på prestanda för mikropositioneringsplattformar. Valet av gångjärnsform påverkar flexibilitet, rörelseprestanda, förskjutningskänslighet och naturlig frekvens för de kompatibla parallella mekanismerna. Baserat på våra resultat uppvisade den cirkulära gångjärnsplattformen överlägsen total prestanda jämfört med andra gångjärnsformer.

Referenser:

- Yue Yi, Gao Feng, Zhao Xian-Chao. "Förhållande mellan input-kraft, nyttolast, styvhet och förskjutning av en 3-DOF vinkelrätt parallell mikromanipulator." Journal of Mechanism and Machine Theory, 2010, 45 (4): 756-771.

-Teo Tat Joo, Chen I-Ming, Yang Gui-Lin. "En generisk approximationsmodell för att analysera stora onlineavböjningar av strålbaserade böjfogar." Precision Engineering, 2010, 34 (4): 607-618.

- Tian Y., Shirinzadeh B., Zhang D. "Design och optimering av Fan XYZ Parallel Micromanipulator med flexure -gångjärn." Journal of Intelligent & Robotic Systems, 2009, 55 (4): 377-402.

- Ki Woon Chae, Wook-Bae Kim, Young Hun Jeong. "En transparent polymer flexure-gångjärn nanopositioner, aktiverad av en piezoelektrisk stackmanöverdon." Journal of Nanotechnology, 2011, 22 (25): 250-256.

- Tian Y., Shirinzadeh B., Zhang D. "En flexure-baserad femstångsmekanism för mikro/nanomanipulation." Sensorer och ställdon A, 2009, 153 (1): 96-104.

-Zhang Xian-Min, Wang Hua, Hu Cun-Yin. "Elastisk dynamisk och inputjusteringsanalys av en piezoelektrisk keramik aktiverade 3-DOF-kompatibel Precision Micro-positioneringsstadium." Journal of Vibration Engineering, 2007, 20 (1): 9-14.

- Hu Junfeng, Zhang Xianmin. "Rörelsegenskaper och optimering av tre grader av frihetens precisionspositioneringsplattform." Optical Precision Engineering, 2012, 20 (12): 2686-2695.

- Lu ting, Cheng Weiming, Sun Linzhi. "Analys och jämförelse av positioneringsnoggrannhetsstandarder för precisionspositioneringsarbetsbänk." Mechanical Design and Manufacturing, 2007 (4): 141-143.