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一種精密平臺的柔性鉸鏈設計和有限元驗證

2021-2-23

精(jing)密(mi)平臺(tai)(tai)是(shi)一(yi)種能(neng)夠提供微位(wei)移的(de)(de)(de)工(gong)作平臺(tai)(tai),柔(rou)(rou)性(xing)鉸(jiao)鏈作為傳動機(ji)構(gou),在精(jing)密(mi)平臺(tai)(tai)設(she)(she)計中應用。柔(rou)(rou)性(xing)鉸(jiao)鏈是(shi)決定(ding)平臺(tai)(tai)性(xing)能(neng)的(de)(de)(de)關鍵,柔(rou)(rou)性(xing)鉸(jiao)鏈的(de)(de)(de)結(jie)構(gou)形式和(he)尺寸參數影響著(zhu)定(ding)位(wei)精(jing)度(du)的(de)(de)(de)低。設(she)(she)計了一(yi)種疊加支鏈形式的(de)(de)(de)柔(rou)(rou)性(xing)鉸(jiao)鏈結(jie)構(gou),推導了基于該柔(rou)(rou)性(xing)鉸(jiao)鏈的(de)(de)(de)二維(wei)精(jing)密(mi)平臺(tai)(tai)的(de)(de)(de)工(gong)作剛(gang)(gang)度(du)、耦(ou)合剛(gang)(gang)度(du)、耦(ou)合系數、鉸(jiao)鏈應力等性(xing)能(neng)指標的(de)(de)(de)解析公(gong)式,并采用了有(you)限元軟件對性(xing)能(neng)指標進(jin)行了驗(yan)證。仿真表明,兩者具有(you)良好的(de)(de)(de)一(yi)致性(xing),為應用于精(jing)密(mi)平臺(tai)(tai)的(de)(de)(de)柔(rou)(rou)性(xing)鉸(jiao)鏈設(she)(she)計提供參考。


  隨著納(na)米(mi)技術(shu)的(de)(de)興起及(ji)快(kuai)速發(fa)展,精密平(ping)(ping)臺這(zhe)種能(neng)夠提(ti)供定(ding)(ding)位精度的(de)(de)微位移工(gong)作臺,應(ying)用(yong)于精密檢測、加工(gong)以及(ji)微操(cao)作系(xi)統當(dang)中。精密平(ping)(ping)臺由傳(chuan)動裝置和(he)傳(chuan)動機構(gou)(gou)兩部分組成。傳(chuan)動裝置采用(yong)壓(ya)電陶瓷(ci)傳(chuan)動器(PZT),PZT控制簡單(dan),且分辨(bian)率(lv),響應(ying)速度快(kuai)。傳(chuan)動機構(gou)(gou)采用(yong)柔性(xing)(xing)鉸鏈,利用(yong)金屬薄弱(ruo)環節的(de)(de)可恢復彈性(xing)(xing)變形(xing)(xing),是一種分辨(bian)率(lv)的(de)(de)傳(chuan)動機構(gou)(gou)。柔性(xing)(xing)鉸鏈的(de)(de)結構(gou)(gou)形(xing)(xing)式和(he)尺寸參(can)數直(zhi)接(jie)決定(ding)(ding)了精密平(ping)(ping)臺的(de)(de)工(gong)作性(xing)(xing)能(neng),并(bing)且對平(ping)(ping)臺的(de)(de)應(ying)力(li)和(he)耦合位移產(chan)生較(jiao)大(da)影響。

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