一種精密平臺的柔性鉸鏈設計和有限元驗證
精密平(ping)臺(tai)是(shi)一(yi)(yi)種能夠提(ti)供(gong)微(wei)位(wei)移的工作平(ping)臺(tai),柔(rou)性(xing)(xing)鉸鏈作為傳動機構(gou)(gou)(gou),在精密平(ping)臺(tai)設計中應(ying)(ying)用(yong)(yong)。柔(rou)性(xing)(xing)鉸鏈是(shi)決定平(ping)臺(tai)性(xing)(xing)能的關鍵,柔(rou)性(xing)(xing)鉸鏈的結(jie)構(gou)(gou)(gou)形(xing)式(shi)和尺寸參數(shu)影響著定位(wei)精度(du)的低。設計了(le)(le)一(yi)(yi)種疊加支鏈形(xing)式(shi)的柔(rou)性(xing)(xing)鉸鏈結(jie)構(gou)(gou)(gou),推(tui)導了(le)(le)基于該柔(rou)性(xing)(xing)鉸鏈的二維精密平(ping)臺(tai)的工作剛度(du)、耦(ou)合(he)剛度(du)、耦(ou)合(he)系數(shu)、鉸鏈應(ying)(ying)力等性(xing)(xing)能指標(biao)(biao)的解析公式(shi),并采用(yong)(yong)了(le)(le)有(you)限元軟件(jian)對(dui)性(xing)(xing)能指標(biao)(biao)進行了(le)(le)驗證。仿真表明,兩者具有(you)良(liang)好(hao)的一(yi)(yi)致性(xing)(xing),為應(ying)(ying)用(yong)(yong)于精密平(ping)臺(tai)的柔(rou)性(xing)(xing)鉸鏈設計提(ti)供(gong)參考。
隨著納米技術的興起及快速發展,精密平臺這種能夠提供定位精度的微位移工作臺,應用于精密檢測、加工以及微操作系統當中。精密平臺由傳動裝置和傳動機構兩部分組成。傳動裝置采用壓電陶瓷傳動器(PZT),PZT控制簡單,且分辨率,響應速度快。傳動機構采用柔性鉸鏈,利用金屬薄弱環節的可恢復彈性變形,是一種分辨率的傳動機構。柔性鉸鏈的結構形式和尺寸參數直接決定了精密平臺的工作性能,并且對平臺的應力和耦合位移產生較大影響。