2．2基于COSMOSWorks的支桿有限元分析
   
    動平臺的運動范圍是由超磁致伸縮作動器的伸縮量決定，從而獲得納米級的高精度運動．為了使動平臺具有較好的動態特性和較高的固有頻率，利用有限元分析軟件COSMOSWorks對支桿模型進行頻率分析．COSMOSXpress僅支持對固態單實體零件的分析，不支持對裝配體、表面模型或多實體零件的分析．COSMOSWorks使用SRAC公司開發的當今世上最快的有限元分析算法--快速有限元算法(FFE)，能夠提供分析廣泛的分析工具去檢驗和分析復雜零件和裝配體，包含COSMOSXpress在內的更多高級分析功能．
   
    支桿由超磁致伸縮材料做成的作動器及兩端的柔性球鉸構成，用SolidWorks建立三維模型，如圖5所示，整個支桿模型用空間梁單元來模擬．
   

    建立了有限元分析模型后，通過COS：MOSWorks分析支桿的固有頻率和振型，頻率數設置為5.前5階固有頻率見表一。
   
    3 整體剛度分析和安全校核
   
    3．1整體設計與裝配
   
    并聯微動機構的運動副是材料為尼龍，尺寸為t=1mm，r=3 mm的柔性球鉸；磁致伸縮驅動器的最大行程為45ηm，最大輸出力為1 800 N，取每支桿上下端鉸鏈中心桿長L為85mm；取上平臺直徑為120 mm，厚度為5 mm，下平臺直徑為200 mm．運用SolidWorks建立三維模型后進行裝配．
   
    并聯微動機構主要由上下平臺、彈性支桿、柔性鉸鏈組成．將下平臺作為整個機構的固定參考件，插入柔性鉸鏈、彈性支桿及上平臺時，均將其定義為相對于固定參考件的活動零件．除"同軸"、"重合"、"相切"等基本操作外，還利用SolidWorks中的"干涉檢查"這一工具對6根支桿進行干涉檢查．
   
    3．2 基于SolidWorks的整體有限元分析
   
    并聯微動機構希望其工作空間滿足以下要求：X軸最大行程≥士0．04 mm；Y軸最大行程≥±0．04 mm；Z軸最大行程≥±0．015 mm機構在受到桿件驅動，鉸鏈傳動后產生相應的變化，要確定這些變化對工作可靠性產生的影響，必須設定一個安全系數來界定．考慮零件的材料、工作的實際情況等因素，要求安全系數大于2．
   

    采用COSMOSworks進行整體剛度分析和安全校核．有限元分析程序將整個模型視為一個網狀物，這個網是由離散的相互連接在一起的單元構成的．精確的有限元結果很大程度上依賴于網格的質量．對于需要精確計算的局部位置，采用加密網格可以得到比較好的結果．柔性鉸鏈的最小厚度處容易發生應力集中及疲勞折斷，在網格劃分時對此處進行細分，整體有限元模型如圖6所示．
    
    COSMOSworks除了以圖解的形式表達有限元結果，還可以將結果以數值的形式表示．動平臺的運動結果如表2所示，同時還可計算出對應的剛度和安全系數．
   

    由分析結果可知，X軸最大運動范圍為±0．054 mm；Y軸最大運動范圍為±0．057 mm；Z軸最大運動范圍為±0．017mm，均達到設計指標．并聯微動機構的法向剛度遠大于切向剛度，法向安全系數足夠大，雖然切向安全系數接近安全下限，整體工作在安全系數規定的范圍內．
   

    4 結論
   
    在并聯微動機構的設計中，采用柔性鉸鏈來實現無摩擦無間隙的傳動，以6個支撐桿件的移動副作為輸入，采用磁致伸縮作動器作為支撐桿，同時作為驅動元件．借助SolidWorks虛擬三維設計及裝配技術，能提高設計效率，縮短設計周期．運用其內嵌的COSMOSXpress和COSMOSWorks有限元分析處理模塊對零部件和裝配體進行分析，得到各種有用的參數，指導設計改進．