外文翻译利用曲臂3个自由度的相同并列式微型机械结构的实验设计.doc外文翻译利用曲臂3个自由度的相同并列式微型机械结构的实验设计.doc

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外文资料翻译1CRANKSHAFTTHREEDEGREESOFFREEDOMUSETHESAMEPARALLELMICROMECHANICALSTRUCTUREOFTHEEXPERIMENTALDESIGN利用曲臂3个自由度的相同并列式微型机械结构的实验设计ABSTRACTCRANKSHAFTINMECHANICALSTRUCTUREDESIGNOFTHESMALLGENERALHASBEENREPLACEDMECHANICALCONNECTIONANDEXTENSIVEUSEHOWEVER,THEWRONGMODELWILLBEREDUCEDCRANKSHAFTPRECISIONMECHANICALSTRUCTUREINTHISPAPER,INORDERTOGETTHECORRECTMODELCRANKSHAFTANDDESIGNOFA3DOFPLANARTHESAMETYPEOFMICROMECHANICALSTRUCTURETOTHATEND,ANINITIALANALYSISOFKINEMATICSINCLUDINGINVERSEKINEMATICS,INTERNALKINEMATICSANDCOORDINATIONOFTHEWORKOFAFIXEDMODELHASBEENRAISEDFIRSTOFALL,TAKEINTOACCOUNTAFREEDOMCRANKSHAFTCYCLETYPE,BUTFEMBASEDONTHESIMULATIONRESULTSISINCONSISTENTWITHTHEANALYSISOFTHERESULTSTHISISBECAUSESMALLAXIALDIRECTIONALONGTHECONNECTINGRODEXTENDEDTOHINDERTHEACCURACYOFTHEMECHANICALCONNECTIONTOADDRESSTHISPROBLEM,INCLUDINGANADDITIONALSPORTSBODIESSUCHASTHEPRISMCONNECTINGTHETWODEGREEOFFREEDOMMODELCRANKSHAFTHASALREADYBEGUNTOUSESOMEACCORDINGTOTHISMODEL,ENSURETHEACCURACYOFTHEMECHANICALSTRUCTURETHROUGHSIMULATIONANDTESTSHOWEDTHATTHEACCURACYOFTHISMODELISEFFECTIVETHISWORKEMPHASIZEDTHEMODELCRANKSHAFTCRANKSHAFTGUARANTEETHEACCURACYOFTHEMICROMECHANICALSTRUCTURETIEDTOTHEUSEOFGREATSIGNIFICANCE摘要曲臂在机械的微小结构设计中已经代替普通机械连接而广泛地使用。然而,错误的曲臂模型会降低机械结构的精密度。在这篇论文中,为了得到正确的曲臂模型而设计了一种平面3个自由度相同型式的微型机械结构。为此,一种初步的运动学分析包括逆运动学,内部运动学以及有关工作协调的分析固定模型已经被提出来了。首先,考虑到了1个自由度曲臂的循环类型,但是基于FEM的模拟结果却与分析的结果不一致。这是因为小轴沿着连杆方向延伸从而阻碍了机械的准确连接。为了解决这个问题,一种包括这种额外的运动机构作为三棱镜连接的2个自由度的曲臂模型已经开始部分地使用了。根据这种模型,确保了机械结构的精确性。通过模拟和试验显示了这种准确模型的有效性。这项工作强调了曲臂模型的准确性对保证曲臂在并列微型机械结构中的使用具有重要意义。外文资料翻译2Ⅰ、INTRODUCTIONⅠ、介绍MICROMECHANICALDEVICESINMANYAREASISAKEYANDESSENTIALTECHNIQUES,SUCHASSCANNINGELECTRONMICROSCOPY,XRAYLITHOGRAPHY,MASKALIGNMENTANDMICROMACHINERYRECENTLY,ALOTOFCRANKSHAFTONTHEUSEOFMICROMECHANICALSTRUCTUREOFTHEANALYSISANDEXPERIMENTALRESEARCHTHEMAJORITYOFPREVIOUSSTUDIESMORIYAMA1,2,SUCHASTANIGUCHI,TOMITA,ETC3,4,SUCHASRYU,CHANG,ETC5,6PENG,ETC,ETC1013ISTHEFREEDOMTOUSEANARMFORRECYCLINGCRANKSHAFT,THREEDEGREESOFFREEDOMFORCRANKSHAFTSPHERICALARM,ANDTHUSTHEPRODUCTIONMODELHOWEVER,SOMETIMESEVENASMALLTOTAL,WILLDOCRANKSHAFTLINEARMOTIONSOMERESEARCHERSBELIEVETHATTHEREISACRANKSHAFTADDITIONALDEGREEOFFREEDOMHOWEVER,THEYIGNOREDTHEMODELINTHEPROCESSOFEASYMOBILITY,BUTALSONOTTOMICROMECHANICALSTRUCTUREINTHECORRECTUSEOFTHEFIXEDMODELTHISLEDTOTHEFAILUREOFTHEIMPLEMENTATIONOFMICROSYSTEMSTHEREFORE,THEFOCUSOFTHISWORKWILLBEEASYMOBILITYISBASEDONTHEANALYSISOFTHEACCURACYOFMODELCRANKSHAFT微型机械装置在许多领域是一项关键且必不可少的技术,例如电子显微扫描,X射线石版印刷术,MASKALIGNMENT和微型机械。最近,出现了很多有关利用曲臂的微型机械结构的分析和实验研究。以前的大多数研究(MORIYAMA等1,TANIGUCHI等2,TOMITA等3,RYU等4,CHANG等5,PENG等6,等等1013)是使用1个自由度的曲臂作循环臂,3个自由度的曲臂作球形臂,并以此制作模型。然而,有时就算总量很小,曲臂也会做直线运动。一些研究者认为曲臂有一种额外的自由度。但是,他们忽略了模型程序中的易动性分析,而且也没有提出在微型机械结构中使用正确的固定模型。这就导致了微系统执行的失败。因此,这项工作的焦点将会是基于易动性分析的曲臂模型的准确性。INTRODUCTIONOFTHECAMPAIGNBECAUSEOFTHENUMBEROFINDEPENDENTVARIABLESWERECONSTRAINED,ANDTHESEINDEPENDENTVARIABLES,INORDERTOFINDTHERELEVANTLINKSBETWEENOBJECTSMUSTBECLEARLYDEFINEDABOVEFORMULACANBEADOPTED1TODESCRIBETHETYPEOFM,N,L,RESPECTIVELYFIJANDTHATMOVEMENT,FREEDOMOFSPACEOPERATIONS,THENUMBEROFLINKS,ASWELLASLINKINGOFTHENUMBEROFMOBILECONNECTIONSIFREEDOMEXERCISEALSOSHOWSTHATTHEMINIMUMFUNCTIONINGOFTHESYSTEMWHENMNBIGGERTHANTHESPORTBECOMEREDUNDANTSYSTEM外文资料翻译3运动性因独立变量的数目而被限制,而这些独立的变量为了寻找物体之间的相关联系必须明确说明。以上可以通过公式(1)来进行描述,式中M、N、L、J和FI分别表示运动性,操作空间自由度,连杆数目,连接物数目以及第I个连接物移动的自由度。运动性也表明了系统运转的最小值。当M比N大时,就成为冗余运动系统。FIGURE1SHOWSACRANKSHAFTHAVEFREEDOMOFTHETHREEMICROMECHANICALSTRUCTUREUSUALLY,THESESYSTEMSCANBECRANKSHAFTROTARYCONNECTOROFTHEMODELOUTLINEDINFIGURE2OFTHEMODELCRANKSHAFTIFALLCRANKSHAFTHAVEADEGREEOFFREEDOM,THENTHEMOVEMENTOFTHESYSTEMARETHREEDEGREESOFFREEDOMHOWEVER,INTHEPAST,BASEDONSUCHASSUMPTIONSARETHERESULTOFTHEFAILUREOFTHISMODELBECAUSEOFTHEINACCURACYOFCRANKSHAFTONTHEOTHERHAND,IFALLARECRANKSHAFTMODELOFTHEROTARYCONNECTORANDPRISMOFCONNECTIONS,THENTHECAMPAIGNSTRUCTUREREACHED12DEGREESOFFREEDOMEVENIFTHELIMITOFPROGRAMANALYSISANDTHEORETICALANALYSISWILLENABLETHETWODEGREEOFFREEDOMMODELCRANKSHAFTTHANONEDEGREEOFFREEDOMMODELCRANKSHAFTMOREACCURATERESULTS,BUTNEED12TOCONTROLTHEOPERATIONOFTHREEDEGREESOFFREEDOMRATHEREXPENSIVETHEREFORE,NOTONLYTHEDESIGNOFCRANKSHAFTTOCAMPAIGNSTRUCTURETOAMINIMUM,BUTALSOTOENSURETHATTHESTRUCTUREOFPRECISIONMACHINERYANDSUFFICIENTWORKINGSPACE图1显示了一个拥有曲臂的3个自由度的微型机械结构。通常,在这些系统中曲臂可以作旋转连接物的模型。在图2中描画了曲臂的模型。如果所有的曲臂都有1个自由度,那么系统的运动性就有3个自由度。然而,以前一些基于这种假设的结果都是失败的,这是因为曲臂模型的不准确性。另一方面,如果所有的曲臂模型都有旋转连接物和三棱镜连接物,那么系统的运动结构就达到12个自由度。即使限定结构程序分析和理论分析能够使2个自由度的曲臂模型比1个自由度的曲臂模型有更准确的结果,但需12个运转结构来控制3个自由度比较昂贵。因此,曲臂的设计不仅要将运动结构减至最少,而且还要确保机械结构的精密度及充分的工作空间。INTHISPAPER,WEDESIGNEDTWOTYPESOFCRANKSHAFTTHEFIRSTTYPEUSEDONLYARELATIVEDEGREEOFFREEDOMTOPRODUCETHICKERNECKPARTS,ASSHOWNINFIGURE2,THISSHOWSTHATTHETHICKNESSOFTHEHINGETHESECONDTYPEISUSEDTOPRODUCETWODOFRELATIVELYTHINNECKPARTSTHEREFORE,THESECONDCRANKSHAFTISAFREEDOMWITHTHE外文资料翻译4ROTARYCONNECTORANDAFREEDOMCONNECTEDTOTHEPRISMPRODUCTIONMODELIFTHESYSTEMOFEACHCHAINARETWODEGREESOFFREEDOMBYAHINGEANDATWODEGREEOFFREEDOMOFTHEHINGE,THENTHECAMPAIGNSTRUCTUREIS6THEREFORE,THISCRANKSHAFTTHROUGHSIXOPERATINGSTRUCTURETOOPERATE在这篇论文中,我们设计了两种类型的曲臂。第一种类型只用了1个自由度来制作相对较厚的颈下部分,如图2所示,这部分显示了铰链的厚度。第二种类型是用了2个自由度来制作相对较薄的颈下部分。因此,第二种曲臂是以拥有1个自由度的旋转连接和1个自由度的三棱镜连接来制作模型的。如果系统的每一个链条都是由一个2个自由度的铰链和两个1个自由度的铰链组成,那么系统的运动结构就是6。所以说,这种曲臂可以通过6个运转结构来操作。PAPERSCONTENTINTHENEXTTHEREWILLBEFURTHERDEVELOPMENTTHESECONDPARTDESCRIBESTHESTRUCTUREOFTHESYSTEMKINEMATICANALYSISANDTHREECAMPAIGNSCAMPAIGNSTRUCTUREANDSIXFIXEDSTRUCTURALSYSTEMANALYSISMODELRESPECTIVELYINTHETHIRDANDFOURTHPARTOFADEMONSTRATIONPARTVDESCRIBESTHETWOCOMPARATIVEFREEDOMANDFREEDOMOFACRANKSHAFTPRECISIONSIMULATIONRESULTS,BUTALSOEMBODIESTHESIXRECOMMENDEDBYTHEMOVEMENTOFTHESYSTEMSBENEFITSCORRECTTHEEFFECTIVENESSOFTHISMODELCANBEREFLECTEDTHROUGHEXPERIMENTS论文中接下来的内容将有进一步的发展。第二部分描述了系统的构造。运动学分析和3个运动结构及6个运动结构系统的分析固定模型分别在第三和第四部分进行演示。第五部分描述了比较2个自由度和1个自由度的曲臂精密性模拟结果,同时也体现了所推荐的6个运动结构系统的优点。这种正确模型的有效性通过实验可以体现。Ⅱ、THESYSTEMSTRUCTUREⅡ、系统构造THETEXTOFTHEPROPOSEDTHREEDOFTIEDINTHESAMEMECHANICALSTRUCTUREISAWORKINGPLATFORMANDCOMPOSEDOFTHREECHAINS,EACHCHAINHASTHREECRANKSHAFT,ASSHOWNINFIGURE1THISMECHANICALLINKINTHEUSEOFALLTHECRANKSHAFT,ANDALLARECONNECTEDTHROUGHTHEPRESSUREOFTHEMOVEMENTANDOPERATIONFACTORSFEBRUARY2CHAINOFTHREEINTERVALSBETWEEN120THISSYMMETRICALSTRUCTUREREDUCEDDUETOTEMPERATUREDIFFERENCESANDTHEIMPACTOFTEMPERATUREIMBALANCEEACHCHAINCONNECTINGTHEFIRSTANDTHETHIRDAREATTHEBOTTOMWITHTHEMACHINESCONNECTEDTOA
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