تحلیل ارتعاشاتی مکانیزم منعطف موازی برای کاربرد در میکروسکوپ نیروی اتمی

یکی از چالش های جدید در مهندسی مکانیک ایجاد و کنترل جابجایی ها در تجهیزات اندازه گیری و ساخت با دقت نانومتری است. مکانیزم های منعطف یکی از سیستم هایی هستند که به منظور ایجاد جابجایی با دقت نانومتری به کار گرفته می شوند. در این پژوهش، تحلیل ارتعاشاتی یک مکانیزم منعطف با قابلیت ایجاد جابجایی نانومتری مورد توجه قرار گرفته است. این مکانیزم منعطف دارای دو درجه آزادی می باشد و به منظور کاربرد در میکروسکوپ نیروی اتمی و به صورت موازی طراحی شده است. برای عملگر این نوع مکانیزم ها نیز معمولا از قطعات پیزوالکتریک استفاده می شود. هدف طراحی، بدست آوردن ضریب تقویت و فرکانس طبیعی اول بالا می باشد. ابعاد کلی مکانیزم 161×161×11.5 میلی متر و ابعاد استیج داخلی آن 40×40×6.5 میلیمتر و جنس مکانیزم از آلومینیوم 7075 می باشد. طراحی مکانیزم در نرم افزار سالیدورک و شبیه سازی، بهینه سازی و تحلیل ارتعاشاتی آن در نرمافزار کامسول انجام شده است. هدف از بهین هسازی بدست آوردن بالاترین فرکانسطبیعی اول با شرط تامین جابجایی 125 میکرومتر بوده است. ضریب تقویت مکانیزم و فرکانس اول مکانیزم در دو راستا پس از بهینه سازی، 7 و 260 هرتز و خطا نیزکمتر از 0.4 درصد به دست آمده است. در ادامه ویژگی های ارتعاشاتی مکانیزم مانند فرکانس های طبیعی، تابع تبدیل، پهنای باند و پاسخ فرکانسی استخراج می شود.

Keywords:

مکانیزم منعطف , جابجایی نانومتری , تقویت کننده , فرکانس طبیعی اول , شبیه سازی المان محدود , ضریب تقویت مکانیزم