低剛性結構之公差設計分析研究

Abstract

與定位解析度的要求下， 利用低剛性結構變形量在次微米等級的特性， 近期諸多機械設計已開始探討結合粗細兩種運動的機構， 以克服需長行程且高解析度的需求， 故亟需有系統地探討幾何與尺寸公差對於低剛性結構與機構精度的影響。本計畫延續計畫申請人前期在公差設計分析技術發展之成果， 系統化地探討幾何與尺寸公差對於低剛性結構--尤其在受力狀況下， 對其精度之影響， 據以發展低剛性結構之公差設計與分析方法，期能作為以低剛性結構為構件之精密機械設計分析之依據， 並配合前期所發展之公差標示與分析軟體為基礎， 發展結合公差分析與低剛性結構受力變形對於機械精度影響分析之軟體模組。計畫將分三年逐步探討並建立低剛性結構公差設計分析方法， 同時建構分析軟體。計畫第一年將發展以無因次(dimensionless)參數來表示低剛性結構之靜態與動態性能特性， 俾能推導出幾何與尺寸公差對結構性能之影響， 探討公差造成型態變化對低剛性基礎結構元件受力變形之影響， 並搭配有限元素分析以及實際實驗量測結果， 以驗證所發展方法之可行性與可靠度， 據以發展針對低剛性基礎結構元件結合公差與受力變形誤差分析之方法。第二年除根據第一年之研究成果發展低剛性基礎結構元件型態變化對受力變形影響之雛形軟體之外， 同時探討公差造成型態變化對低剛性複合結構受力變形之影響， 並針對低剛性複合結構進行有限元素分析以及實驗量測驗證所發展方法。第三年基於前兩年之研究成果， 針對低剛性複合結構發展結合公差與受力變形誤差分析之方法， 發展低剛性複合結構型態變化對受力變形， 作為機械精度設計工程分析工具。