机械设计与研究 ›› 2016, Vol. 32 ›› Issue (01): 18-23.doi: 10.13952/j.cnki.jofmdr.a3875

• 论文 • 上一篇    下一篇

2-DOF柔性微动平台的拓扑优化设计

由永升;崔玉国;孙庆龙;淳华;郑邵雍;   

  1. 宁波大学机械工程与力学学院;首信自动化信息技术有限公司;
  • 发布日期:2020-07-26

  • Published:2020-07-26

摘要: 采用拓扑优化方法在给定设计区域内寻求材料的最佳分布,以获得布局合理的2-DOF微动平台新构型。在考虑平台所受载荷的情况下,采用变密度法及连续体柔性结构互能与应变能的比值法,建立了平台单自由度方向上的拓扑优化目标函数,并基于线性加权法建立了2-DOF平台的多目标拓扑优化数学模型,通过对所建模型求解,得到了具有对称双圆弧柔性薄板式弹性单元体的2-DOF微动平台的新构型。对平台的静动态特性进行了有限元分析及实验测试,结果表明:在150 V驱动电压作用下,x、y方向的位移分别为16.7μm、15.46μm,位移耦合分别为0.47μm、0.50μm,x、y方向的固有频率均为1.725 k Hz,在20 N阶跃输入力作用下,x、y方向的响应时间均约为13 ms。

关键词: 微动平台, 并联柔性结构, 拓扑优化, 有限元分析, 特性测试

Key words: micro-positioning stage, flexure-based parallel structure, topology optimization, finite element analysis, characteristic test