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二维微动平台柔性机构动力学建模与分析

刘昊 赖磊捷

刘昊, 赖磊捷. 二维微动平台柔性机构动力学建模与分析[J]. 上海工程技术大学学报, 2023, 37(2): 179-183. doi: 10.12299/jsues.22-0274
引用本文: 刘昊, 赖磊捷. 二维微动平台柔性机构动力学建模与分析[J]. 上海工程技术大学学报, 2023, 37(2): 179-183. doi: 10.12299/jsues.22-0274
LIU Hao, LAI Leijie. Dynamic modeling and analysis of flexure mechanism in two-dimensional micro motion stage[J]. Journal of Shanghai University of Engineering Science, 2023, 37(2): 179-183. doi: 10.12299/jsues.22-0274
Citation: LIU Hao, LAI Leijie. Dynamic modeling and analysis of flexure mechanism in two-dimensional micro motion stage[J]. Journal of Shanghai University of Engineering Science, 2023, 37(2): 179-183. doi: 10.12299/jsues.22-0274

二维微动平台柔性机构动力学建模与分析

doi: 10.12299/jsues.22-0274
基金项目: 上海市自然科学基金项目资助(21ZR1426000)
详细信息
    作者简介:

    刘昊:刘 昊(1998−),男,在读硕士,研究方向为微定位技术. E-mail:673571721@qq.com

    通讯作者:

    赖磊捷(1984−),男,副教授,博士,研究方向为微纳米制造. E-mail:lailj@sues.edu.cn

  • 中图分类号: TH112

Dynamic modeling and analysis of flexure mechanism in two-dimensional micro motion stage

  • 摘要: 提出一种基于并联柔性机构的两自由度平动解耦并联微动平台. 平台采用复合双平行四杆柔性机构模块,采用结构对称约束消除轴间耦合和寄生位移的产生,实现XY方向的平动. 采用刚度矩阵法对该并联柔性机构进行理论分析,根据观察法建立微动工作台的整体刚度矩阵,得到系统的运动微分方程,推导出系统各阶固有频率. 采用有限元分析法对微动工作台进行模态分析,得到微动工作台的固有频率和振型. 经过理论分析、有限元计算和试验测试,并对结果进行对比,结果的一致性说明理论分析的正确性和刚度矩阵分析的有效性.
  • 图  1  柔性铰链连接两刚体

    Figure  1.  Flexure hinge connecting two rigid bodies

    图  2  二自由度平动并联柔性机构示意图

    Figure  2.  Schematic diagram of two degree of freedom translational parallel flexure mechanism

    图  3  直板柔性铰链平面模型图

    Figure  3.  Plane model of straight plate flexure hinge

    图  4  不同方向上的模态

    Figure  4.  Modes in different directions

    图  5  二维柔性机构微定位平台

    Figure  5.  Micropositioning stage of two-dimensional flexure mechanism

    图  6  XY方向的固有频率

    Figure  6.  Natural frequency in X and Y direction

    表  1  固有频率计算结果对比

    Table  1.   Comparison of natural frequency calculation results

    模型X方向模态/HzY方向模态/Hz扭转频率/Hz
    刚度矩阵模型55.40255.402215.54
    有限元模型54.61954.636208.97
    误差/%1.4341.4023.144
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2022-09-13
  • 刊出日期:  2023-06-20

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