Prestandajämförelse av tre-graders mikropositioneringsplattformar för tre grader för perfekt cirkulär, 1

Abstrakt:

Denna studie fokuserar på att analysera påverkan av olika flexibla gångjärnsformer på prestanda för en mikropositioneringsplattform. De statiska och dynamiska egenskaperna hos plattformar med perfekt cirkel, ellips, höger vinkel och triangulära flexibla gångjärn jämförs med hjälp av ANSYS Finite Element Software. Följande slutsatser dras från analysen: Olika plattformar uppvisar olika nivåer av flexibilitet, där högervinklingplattformen är den mest flexibla och den triangulära gångjärnsplattformen är den minst flexibla. Den perfekta cirkeln och ellipsflexibla gångjärnen har liknande flexibilitet. Gångjärnsformen påverkar plattformens rörelsesprestanda avsevärt, med den rätta vinkeln flexibla gångjärnsplattformen med en mindre rotationsvinkel jämfört med andra plattformar. Det finns skillnader i förskjutningskänslighet mellan de olika gångjärnsplattformarna, med den cirkulära gångjärnsplattformen som uppvisar högre känslighet i alla riktningar. Den flexibla gångjärnsformen påverkar också plattformens naturliga frekvens, med den högra vinklade gångjärnsplattformen som har den minsta naturliga frekvensen och den triangulära gångjärnsplattformen som har den största. Den perfekta cirkeln och ellipsflexibla gångjärnen uppvisar liknande flexibilitet när det gäller naturlig frekvens. Med tanke på prestandan för olika flexibla gångjärnsplattformar visar den cirkulära gångjärnsplattformen bättre totala prestanda.

Mikro-nano-nivå positioneringsarbetsbänkar spelar en avgörande roll inom olika områden som precisionsbearbetning, precisionsmätning, mikroelektronikteknik, bioingenjör, nanovetenskap och teknik. Dessa plattformar kräver mikro-nano-nivå positioneringsnoggrannhet, utmärkt stabilitet, styvhet och snabbt svar. Komplibla mekanismer, som använder flexibla gångjärn istället för traditionella kinematiska par, har dykt upp som en ny typ av överföringsstruktur. De använder elastisk deformation av flexibla gångjärn för att överföra rörelse och kraft, och erbjuder fördelar som ingen mekanisk friktion, inget gap, hög rörelsekänslighet och enkel bearbetning. Komplibla mekanismer är särskilt lämpliga för transmissionsmekanismer inom området precisionspositionering. Den kompatibla mekanismen arbetar nära med den parallella mekanismen, som stärker och kompletterar fördelar och nackdelar med den kompatibla mekanismen. Kombinationen av de två kan uppfylla kraven för precision och positionering, inklusive hög rörelsesupplösning, snabb respons och liten storlek. Den parallella strukturen är mer kompakt och tar mindre utrymme jämfört med seriestrukturen. Sammanfattningsvis erbjuder kompatibla parallella mekanismer fördelar som hög precision, hög styvhet, kompakt struktur, god symmetri, hög hastighet, stor egenvikt och god dynamisk prestanda. Eftersom mikropositioneringsplattformen förlitar sig på deformationen av flexibla gångjärn, spelar valet av gångjärnsform en avgörande roll i dess prestanda. Denna studie syftar till att utforma fyra olika 3-RRR-kompatibla parallella mekanismer med flexibla gångjärn och jämföra deras statiska och dynamiska egenskaper med hjälp av programvara för begränsad elementanalys. Resultaten av denna analys ger insikter i valet av den flexibla gångjärnsformen för kompatibla parallella mekanismer.