ارائه وبررسی تحلیلی یک مکانیزم بدون مفصل برای بزرگ نمایی جابجایی یک محرک پیزوالکتریک
محورهای موضوعی : انتقال ارتعاشات
امیر رضا عسکری
1
(دانشجوی کارشناسی ارشد مهندسی مکانیک گرایش طراحی کاربردی، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران)
عبدالرحیم عسکری
2
(استادیار گروه فیزیک دانشگاه تربیت معلم سبزوار، دانشگاه تربیت معلم سبزوار، سبزوار، ایران)
کلید واژه: مکانیزم‌های با مفصل خمیده, آمپلی فایر مکانیکی, روش شبه صلب در تحلیل مکانیزم‌های با مفاصل خمیده,
چکیده مقاله :
مکانیزم های بدون مفصل(انعطاف پذیر) جابجایی، نیرو و انرژی را با استفاده از مفاصل خمیده به جای مفاصل لولایی ساده انتقال می دهند. کاهش هزینه های ساخت، افزایش دقت این نوع مکانیزم ها، عدم وجود خطاهای ناشی از لقی و نبودن مشکلات سایش مفاصل و ارتعاشات ناشی از حرکات آن ها از جمله مزایای این نوع مکانیزم هاست. در این مقاله برای تحلیل این نوع مکانیزم ها از مدل شبه صلب استفاده شده است. در ادامه با معرفی و بررسی چند مکانیزم بزرگ نمایی مکانیکی که برای افزایش جابجایی محرک های پیزوالکتریک به کار برده شده اند، مدلی جدید نیز ارائه و تحلیل شده است. این مدل جدید نسبت بزرگ نمایی بالایی را در ابعادی فشرده به دست می دهد که نسبت به مدل های پیشین بسیار مناسب است. فرکانس طبیعی بالای این مدل و نیز عدم وجود حرکات عرضی از جمله مزایای این مدل نسبت به مدل های معرفی شده،است. در ادامه با بررسی حل تحلیلی و مشخص نمودن پارامترهای طراحی برای بهترین شرایط کاری مدل شبه صلب بهینه ارائه شده است. همچنین با استفاده از تحلیل اجزای محدود و مقایسه نتایج آن با حل تحلیلی اثر تغییر پارامترهای گوناگون روی عمل کرد این مکانیزم مشخص گردیده و در انتها مکانیزمی بهینه ارائه شده است.
Mechanisms with flexible joints transfer displacement, force and energy by using flexure hinges instead of Simple hinge joints. Reduction of manufacturing costs, increasing the accuracy of these mechanisms, absence of error caused by being loose and lack of joint wear and vibration problems resulting from their movements are among the advantages of these types of mechanisms. In this article for analyzing these mechanisms, a quasi-rigid model was used. Then, by introducing and evaluating a number of mechanical magnification mechanisms which were used to increase the movement of piezoelectric actuator, a new model is also provided and analyzed. This new model offers a high ratio in compact dimensions that is pretty good compared to previous models. The natural frequency of the model and the lack of lateral movements are among advantages of this model compared to the models introduced. We will review and determine the design parameters for the analytical solution for the optimal work condition of the quasi-rigid mode. Also, by using finite element analysis and comparison of its results with analytical solutions, the effect of various parameters on the performance of this mechanism have been identified and at the end an optimal mechanism is offered.