Diseño y Optimización de un Actuador Piezoeléctrico de Deslizamiento por Stick-Slip con Cumplimiento Distribuido
Autores: Ye, Tingting; Feng, Zhao; Li, Yangmin
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Diseño y Optimización de un Actuador Piezoeléctrico de Deslizamiento por Stick-Slip con Cumplimiento Distribuido
Categoría
Tecnología de Equipos y Accesorios
Subcategoría
Diseño de equipos y herramientas
Palabras clave
Sistemas de control de movimiento de alta precisión
Actuadores piezoeléctricos de stick-slip
Mecanismos conformables
Rendimiento dinámico
Requisitos de carga
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 20
Citaciones: Sin citaciones
Con la creciente demanda de sistemas de control de movimiento de alta precisión, se imponen altas velocidades operativas y capacidades de carga con actuadores piezoeléctricos de stick-slip basados en mecanismos flexibles, sin embargo, su rendimiento a menudo se ve limitado por el tamaño del paso y la velocidad de movimiento. En este artículo, se propone un nuevo actuador piezoeléctrico de stick-slip que presenta vigas de flexión y un pie de conducción trapezoidal para un alto rendimiento dinámico y requisitos de carga. La estructura trapezoidal consiste en un pie de conducción trapezoidal para diferenciar la fricción en las fases de stick y slip, cuatro vigas de flexión para la alta frecuencia resonante debido a la compliance distribuida y la alta capacidad de carga debido a la geometría estructural, y una varilla rígida para la transmisión de movimiento. En primer lugar, se describe en detalle el diseño del mecanismo y el principio de funcionamiento. Luego, se predicen sus rendimientos dominantes a través de análisis de elementos finitos, incluyendo el tamaño del paso y la primera frecuencia natural. Sobre esta base, se optimizan los parámetros estructurales mediante el algoritmo genético. Como resultado, se puede obtener un desplazamiento hacia adelante en la fase de stick de 4.8 m a través de simulaciones de FEA, donde se puede observar que la primera frecuencia natural es de 627 Hz.
Descripción
Con la creciente demanda de sistemas de control de movimiento de alta precisión, se imponen altas velocidades operativas y capacidades de carga con actuadores piezoeléctricos de stick-slip basados en mecanismos flexibles, sin embargo, su rendimiento a menudo se ve limitado por el tamaño del paso y la velocidad de movimiento. En este artículo, se propone un nuevo actuador piezoeléctrico de stick-slip que presenta vigas de flexión y un pie de conducción trapezoidal para un alto rendimiento dinámico y requisitos de carga. La estructura trapezoidal consiste en un pie de conducción trapezoidal para diferenciar la fricción en las fases de stick y slip, cuatro vigas de flexión para la alta frecuencia resonante debido a la compliance distribuida y la alta capacidad de carga debido a la geometría estructural, y una varilla rígida para la transmisión de movimiento. En primer lugar, se describe en detalle el diseño del mecanismo y el principio de funcionamiento. Luego, se predicen sus rendimientos dominantes a través de análisis de elementos finitos, incluyendo el tamaño del paso y la primera frecuencia natural. Sobre esta base, se optimizan los parámetros estructurales mediante el algoritmo genético. Como resultado, se puede obtener un desplazamiento hacia adelante en la fase de stick de 4.8 m a través de simulaciones de FEA, donde se puede observar que la primera frecuencia natural es de 627 Hz.