二自由度柔性鉸鏈連桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法與綜合特性研究.pdf_第1頁(yè)
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1、柔性機(jī)構(gòu)作為現(xiàn)代機(jī)構(gòu)學(xué)的一個(gè)重要分支,已成為很多學(xué)者研究的熱點(diǎn)。柔性機(jī)構(gòu)具有無(wú)摩擦、無(wú)間隙、噪聲小等諸多優(yōu)點(diǎn),能夠滿足現(xiàn)代機(jī)械的要求,這也使得柔性機(jī)構(gòu)在微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)、航空航天、生物醫(yī)學(xué)等眾多高科技領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。但柔性機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)理論和方法不夠成熟,還有待完善。目前,很多學(xué)者對(duì)柔性鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法、動(dòng)力學(xué)特性、優(yōu)化設(shè)計(jì)等方面進(jìn)行了較為深入的研究,但針對(duì)二自由度柔性鉸鏈連桿機(jī)構(gòu)的研究相對(duì)較少。而二自由度柔性鉸鏈連桿機(jī)構(gòu)是

2、研究三自由度柔性連桿機(jī)構(gòu)和其它空間柔性機(jī)構(gòu)的基礎(chǔ)。本文的研究成果將為進(jìn)一步研究其它更為復(fù)雜的柔性機(jī)構(gòu)提供理論支持。
  本文選擇以連桿作為結(jié)構(gòu)單元的二自由度柔性鉸鏈機(jī)構(gòu)作為主要的研究對(duì)象,重點(diǎn)研究該機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法、動(dòng)力學(xué)特性、可靠性和優(yōu)化設(shè)計(jì)。
  首先,柔性鉸鏈作為柔性機(jī)構(gòu)的四種基本組成元素之一,是柔性機(jī)構(gòu)最重要的組成部分,決定了整個(gè)柔性機(jī)構(gòu)的特殊性能。因此,本文分別對(duì)三種柔性鉸鏈的柔度、精度特性、切口附近的最大應(yīng)力進(jìn)行了

3、理論分析,得出了計(jì)算公式,并將對(duì)不同結(jié)構(gòu)參數(shù)代入到計(jì)算公式進(jìn)行求解。對(duì)精度特性和切口附近的最大應(yīng)力進(jìn)行了仿真實(shí)驗(yàn),得出了精度特性和切口附近的最大應(yīng)力隨柔性鉸鏈的結(jié)構(gòu)參數(shù)之間的變化規(guī)律,并將切口附近的最大應(yīng)力的理論分析值與仿真數(shù)據(jù)進(jìn)行了對(duì)比分析,證明了理論推導(dǎo)的準(zhǔn)確性。
  其次,本文對(duì)三種柔性連桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了研究,首次提出了二自由度柔性鉸鏈六桿機(jī)構(gòu)。三種連桿機(jī)構(gòu)的研究方法基本相同:先根據(jù)虛功原理建立柔性機(jī)構(gòu)的偽剛體模型,得

4、出設(shè)計(jì)的普遍公式;然后在偽剛體模型的基礎(chǔ)上建立擬柔性模型;最后對(duì)二自由度柔性鉸鏈六桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn),并將實(shí)驗(yàn)結(jié)果和理論計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比。
  再次,對(duì)柔性連桿機(jī)構(gòu)的綜合特性進(jìn)行了研究。進(jìn)行動(dòng)力學(xué)特性分析時(shí),研究了三種機(jī)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)特性,重點(diǎn)研究了二自由度柔性鉸鏈五桿機(jī)構(gòu),得出了固有頻率的計(jì)算方法。同時(shí)對(duì)該機(jī)構(gòu)進(jìn)行了仿真研究,得出了多階振型的固有頻率和幅頻特性。研究可靠性時(shí),先對(duì)基礎(chǔ)理論進(jìn)行了歸納和總結(jié),接著對(duì)二自由度柔性鉸鏈五桿機(jī)

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