柔性三角梁约束微纳测头的变刚度特性分析

针对目前多数微纳测头约束支撑机构刚度不可调的问题,基于柔性三角梁约束支撑原理,构造一种具有变刚度特性的新型微纳测头结构。利用压电叠堆器驱动柔顺机构以控制约束支撑梁所受轴向力,进一步调节梁的支撑刚度以及约束支撑机构的整体刚度。应用最小势能原理分别建立约束支撑机构的垂直刚度和横向刚度的理论模型,并利用有限元分析法获得支撑刚度随压电叠堆器输出轴向压力的刚度曲线。对比支撑刚度理论值和仿真值大小,结果表明建立的理论刚度模型正确。研究揭示了该新型微纳测头的变刚度机理,为其实际应用过程中的变刚度控制奠定了重要的理论基础。

变刚度悬丝支撑微纳测头的结构参数优化与动态特性分析

构造了一种基于悬丝约束支撑的变刚度微纳测头。利用压电装置驱动柔性机构变形,改变悬丝所受的轴向张紧力及横向刚度,进而改变测头约束支撑机构的整体刚度。通过正交试验法优化测头的各项结构参数,确定最优尺寸。基于有限元方法,仿真验证测头的各向同性、灵敏度、固有频率及瞬态响应等性能。通过仿真得到测头刚度关于悬丝轴向伸长量的变化曲线,结果表明测头具有一定的变刚度性能。提出的变刚度测头丰富了现有测头的结构形式,研究成果对该类型结构形式的测头的实际应用奠定了前期基础。

新型微纳测头刚度模型及变刚度特性分析

微纳测头是精密测量机的关键部件,其刚度特性直接影响坐标测量机的整体性能。基于压杆失稳原理,构造一种具有变刚度特性的新型微纳测头。利用压电装置驱动柔性机构变形以改变柔性支撑梁的轴向受力和横向刚度,从而改变约束支撑机构的整体刚度。综合考虑测头的刚度特性、结构稳定性和解耦性等因素,构造出基于十字交叉型悬臂梁支撑的变刚度微纳测头。利用最小势能原理构建微纳测头约束支撑机构的刚度模型,基于模型获得所需压电驱动力大小。通过有限元仿真得到测头刚度随压电驱动力变化的曲线。对比刚度理论计算值与仿真值,分别得到微纳测头约束支撑机构的轴向刚度及横向刚度的平均相对误差。仿真结果表明,建立的刚度理论模型具有较高的准确性。研究结果为该新型微纳测头的变刚度控制奠定了理论基础。

一种变刚度微纳测头的参数设计与分析

针对目前多数测头约束支撑机构刚度固定问题,构造了一种三梁型变刚度微纳测头。利用压电叠堆驱动器对约束梁固定端施加轴向载荷以改变其支撑刚度,进而改变测头整体刚度。变刚度测头的应用可以减小接触力,提高稳定性,提升工艺可行性和动态响应等性能,且理论上能够达到各向同性刚度,研究结果为该类型变刚度微纳测头奠定了重要的前期基础。