| طراحی و بهینه‌سازی یک مکانیزم یکپارچه‌ی سری برای کاربرد در میکروسکوپ نیروی اتمی |
| کد مقاله : 1061-ISAV |
| نویسندگان: |
|
مریم مهنما *، عرفان شاخصی، مهران خانلقی، رضا رحمن، محمد بیگ‌زاده دانشکده مهندسی مکانیک، پردیس دانشکده‌های فنی، دانشگاه تهران، تهران، ایران |
| چکیده مقاله: |
| در این مقاله یک مکانیزمِ سری و منعطفِ دو درجه آزادی با عملگر پیزوالکتریک برای کاربرد در پلتفرم پوینده‌ی میکروسکوپ نیروی اتمی طراحی شده است. مشخصه‌های اصلی در این نوع مکانیزم‌ها، فرکانس طبیعی و بازه‌ی حرکتی است. حالت مطلوب آن است که با طراحی و تعیین ابعاد مکانیزم این دو مقدار را به بیش‌ترین عدد ممکن رساند تا میکروسکوپ نیروی اتمی بالاترین میزان چابکی و محدوده‌ی عملکرد را دارا باشد؛ اما نکته حائز اهمیت آن است که این دو پارامتر رابطه‌ی عکس با یکدیگر دارند. به بیانی دیگر، با افزایش فرکانس طبیعی، بازه‌ی حرکتی مکانیزم کاهش می‌یابد؛ بنابراین در طراحی و تعیین مشخصه‌های مکانیزم باید تلاش کرد به نقطه‌ی بهینه دست یافت. در این پژوهش، مکانیزم جدیدی طراحی شده است. سپس با تغییر پارامترهای ابعادی، دید مناسبی از حساسیت دو پارامتر اصلی مکانیزم بر مشخصه‌های طراحی بدست آمد که در بهبود طراحی مورد استفاده قرار گرفت. در ادامه با استفاده از روش مونت کارلو در نرم‌افزار اجزا محدود کامسول نقطه‌ی بهینه با اعمال محدودیت‌ها و هدف اصلی (افزایش فرکانس طبیعی و بازه‌ی حرکتی در دو راستا) بدست آمد. در نهایت مکانیزمی طراحی شده است که ضریب تقویت جابه‌جایی آن در دو راستای X و Y، به ترتیب 4/1 و 5/12 است. به عبارتی دیگر، اگر فرض شود عملگر پیزوالکتریک مورد استفاده 31 میکرومتر افزایش طول داشته باشد، جایگاه نمونه در دو راستای X و Y به ترتیب 127/1 و 158/72 میکرومتر جابه‌جا خواهد شد. همچنین فرکانس طبیعی اول این مکانیزم نیز در نرم‌افزار کامسول برابر با 180/72 هرتز بدست آمد. |
| کلیدواژه ها: |
| مکانیزم منعطف، عملگر پیزوالکتریک، میکروسکوپ نیروی اتمی، فرکانس طبیعی، بازه‌ی حرکتی، روش اجزا محدود |
| وضعیت : مقاله برای ارائه شفاهی پذیرفته شده است |