二维解耦微位移工作台的设计与有限元分析.pdfVIP

第 10期 机械设计 与制造 2014年 10月 Machinery Design Manufacture 67 二维解耦微位移工作台的设计与有限元分析 吴从焰，潘效龙，张晓峰，刘传桂 (合肥工业大学 机械与汽车工程学院，安徽 合肥 230009) 摘 要：微位移工作台在微机电系统、超精密加工和生物医学工程等领域有广泛的应用。设计了一种驱动器浮动的二维 解耦微位移工作台。工作台采用双层柔性铰链杆对称一体化结构，消除了 、y方向的耦合运动。推导了微位移工作台的 理论刚度。为了验证此微位移工作台能够满足设计要求，采用有限元方法进行分析计算，有限元计算得到的微位移工作 台刚度与微位移工作台的理论刚度吻合较好，并且通过有限元计算的结果验证了工作台在 、y方向的运动无耦合。 关键词：微位移工作台；驱动器浮动；柔性铰链 中图分类号：TH16；TH702 文献标识码 ：A 文章编号：1001—3997(2014)10—0067—02 DesignandFiniteElementAnalysisofTwo-Dimension DecouplingMicro-DisplacementWorktable WUCong-yan，PANXiao-long，ZHANGXiao-feng，LIUChuan-gui (SchoolofMechanicalandAutomotiveEngineering，HefeiUniversityofTechnology，AnhuiHefei230009，China) Abstract：Micro-displacementWOrktablehas extensiveapplication in micro-electro—me chanism system，ultra-precsioin machining，biome dicalengineeringnadotherfields．Akindoftwo-dimensiondecouplingmciro-dsiplacementworktbaelwith floatingactuatorsidesigned．Thsiworktbalell~e$double-layerflexiblehingessymmetryintegratoinstructure，andeliminates couplingmovelnentofX，Ydirectoin．Thetheorystiffnessofthsimciro-dsiplacementworktbalesideduced．Inordertotest andverifythsimciro-dsiplacementworktabelthatCna achivedesignrequirements，htefiniteeelmentanalyssimethodsi utilized．Thecalculatedresultsareingoodagreementwhhthededucedresults，andverifiesX，Ydirectionoftheworktbale whhoutcouplingmoveme nt． KeyW ords-M icro-DisplacementW orktable；FloatingActuator；FlexibleHinge 1引言 润滑、高位移分辨率等优点回。 工作台材料选用弹簧钢65Mn，其弹性模量为Z1lxlOMPa， 微位移技术是精密机械与精密仪器的关键技术之一，近年 来随着微电子技术 、宇航、生物工程等学科的发展而迅速地发展 材料的许用应力为432MPa，泊松比为0．288，工作台柔性铰链杆 起来。微位移工作台在微机电系统、扫描探测显微镜、超精密加 的设计参数为：柔性铰链圆弧半径r=2mm，铰链宽度t=