柔性铰链机构设计方法的研究进展

柔性机构历经20年的发展已成为现代机构学一个重要分支,并在精密工程、机器人等领域得到了广泛应用。虽然涌现了一系列柔性机构设计方法与理论,但柔性机构的设计问题仍面临着挑战。主要针对柔性机构在精微领域的应用,从方法和技术的角度全面地概述柔性机构的研究进展。从宏观上对当前几种主流的柔性机构分析与及设计方法(包括伪刚体模型法、结构矩阵法、约束设计法、旋量理论拓扑综合法、模块法、结构优化设计法等)进行总结与比较,按照柔性机构的设计流程详述柔性机构在单元建模、构型综合、机构分析以及尺度综合等方面的国内外研究进展,对柔性机构设计理论的发展进行展望。     

集中柔度全柔性机构拓扑优化设计研究

根据集中柔度全柔性机构特点,基于连续体拓扑优化技术,采用SIMP人工材料密度方法.以机构的刚度和柔度要求相结合的功能函数作为优化目标,建立集中柔度全柔性机构拓扑优化设计模型.采用优化准则法进行数值计算,并推导了迭代公式.通过所建立的优化模型设计出的机构拓扑图形具有"集中柔度"特征,为集中柔度全柔性机构的设计提供了基础.数值算例证明了研究方法的有效性.     

集中柔度全柔性机构变形分析及仿真

柔性铰链四杆机构在精密机械中的应用日益广泛.采用伪刚体模型法对具有集中柔度的全柔性铰链四杆机构进行了分析,利用MATLAB编写了外载荷与杆件转角关系的Newton迭代法程序.同时用有限元方法建立了全柔性铰链四杆机构模型,并用ANSYS进行了仿真.给出了两种方法的计算实例,对所得结果进行了讨论,分析了误差产生的原因.     

基于柔度比优化设计杠杆式柔性铰链放大机构

分析与研究了柔性铰链的柔度特性,用于柔性放大机构的优化设计。提出了一个通用的柔度比参数λ,探讨了具有不同柔度比λ的柔性铰链主要输出位移形式的灵敏度,分析了它对常用柔性铰链的柔度特性的影响规律。然后,以柔性铰链的柔度比λ为基本参数,在考虑柔性铰链转动中心偏移量的基础上,推导了二级杠杆式柔性铰链放大机构放大率的理论计算方法,并依据柔性铰链的柔度比特性提出了柔性放大机构的优化设计方法。开展了有限元仿真和实验研究。结果显示,优化后的柔性放大机构的放大率比优化前的放大率分别提高了0.234和0.23。实验表明,依据柔性铰链的柔度比λ对柔性放大机构进行优化设计能够有效地提高柔性放大机构的位移放大率与工作行程,进而提高放大机构的末端运动及定位精度。     

柔性机构简介

“柔性机构”是一种通过弹性变形而产生大量机械运动的易弯曲机构 ,它适用于微观领域。它无摩擦力 ,无后座冲力 ,且易于制造。与刚性机构相比 ,优点相当明显 ,并且比那些依赖弯曲能力的机构 (如单一支架、隔板 )有更广泛的用途。对一给定任务 ,柔性机构的配合是由机构的外型所决定的。特别是拓朴结构、尺寸和形状提供了按规定方式变形所需的能力。柔性机构的设计包括应用机构的拓朴结构、形状和尺寸。迄今为止 ,还未有一种系统方法能综合分析这里所讲的柔性机构。一些科学家尝试了各种手段来构造这种机构。     

混合型柔性铰链构型设计与柔度建模

通过将对称型柔性铰链进行分段和命名,提出一种基于柔性铰链基段和镜像段串联组合的混合型柔性铰链构型设计方法。基于卡式第二定理,将基段柔度建模转化成与其槽口形状函数有关的定积分问题。推导得到镜像段与其基段间的柔度映射和多段基段的柔度矩阵,进而构建出形式统一的两段混合型柔性铰链通用柔度和精度模型。选取圆锥曲线、矩形梁和棱台型基段类型,基于组合设计共获得96种新型混合型柔性铰链。结合具体算例和借助有限元验证理论模型的正确性,并对所设计和现有的柔性铰链构型性能统一进行评价分析。研究工作可为柔性铰链构型优选和特性评价提供理论指导。     

机械机构构型的设计方法

在我国科学技术不断进步和发展下,机械行业也取得了非常大的发展.不过在发展的同时,需要解决的问题也变的越来越多样化,对机构构型的要求也越来越高.为了更好的解决生产过程中遇到的问题,就需要不断的对机械机构构型的设计方法进行改进,从而促进机械行业的发展,提高机械构型的性能,提升机械产品的工作效率,节省能耗.基于此对机械结构构型的设计方法进行探讨.     

机械机构构型的设计方法

在我国科学技术不断进步和发展下,机械行业也取得了非常大的发展。不过在发展的同时,需要解决的问题也变的越来越多样化,对机构构型的要求也越来越高。为了更好的解决生产过程中遇到的问题,就需要不断的对机械机构构型的设计方法进行改进,从而促进机械行业的发展,提高机械构型的性能,提升机械产品的工作效率,节省能耗。基于此对机械结构构型的设计方法进行探讨。     

刚性机构与柔性机构性质的探讨

简单介绍了柔性机构及其性质,分析和研究了由拓扑优化得到的力和位移反向器的典型模型,发现在模型构件为刚体条件下,模型的几何增益和机械增益能达到极大即力和位移的输出效率最大。以桁架机构的位移反向器作为基本模型,分析得到有关模型的几何增益的优化目标函数,对目标函数进行了数值优化计算,得到模型的尺寸参数,用结构力学的方法对得到的机构模型进行计算分析。     

典型柔性铰链转角柔度对比分析

柔性铰链结构广泛的应用于精密定位系统中,利用卡氏第二定律推导了柔性铰链的通用转角柔度计算公式。引入两个无量纲参数,通过将典型柔性铰链的柔性部位的边沿曲线表述为圆锥曲线形式,建立了含有共同参数的典型柔性铰链的转角柔度计算公式,采用有限元法对所建立的转角柔度公式进行了验证。在此基础之上,以圆形柔性铰链的转角柔度为基准,定义了转角柔度比函数,对比分析了典型柔性铰链的转角柔度特性,为确定大行程柔性机构设计时的基本变形单元提供了理论依据。     

UG18中参数化设计方法研究

分别讨论了UG中三种参数化设计方法以及各自的优缺点,并提供了设计实例。提出三种方法综合应用的设计思想。     

机械产品可靠性设计方法及其发展趋势的探讨

介绍了机械产品可靠性设计在国内外的现状及主要方法,并在此基础上探讨了机械产品可靠性设计的研究趋势和发展方向.     

基于疲劳强度的柔性曲柄滑块机构优化设计

基于伪刚体模型,以机构疲劳强度为优化目标函数,考虑各个随机变量的影响和各种约束条件的概率形式,建立了一种柔性曲柄滑块机构的优化设计模型.算例表明,该模型正确可靠,计算结果显示机构的结构尺寸和材料特性对疲劳强度影响较大.     

分纸吸嘴机构反求设计方法

针对印刷机飞达分纸吸嘴高速输纸时的抖动问题,提供了一套分纸吸嘴机构反求设计的方法。根据实测凸轮廓线离散坐标,利用样条插值法得到了实际廓线的解析方程;构建了分纸机构运动反求的数学模型,得到了从动件及分纸吸嘴的运动规律。分析表明：分纸吸嘴抖动的根本原因在于运动过程中加速度的剧变;通过反求设计,吸嘴的加速度峰值降低了84％,显著改善了吸嘴的运动性能。该方法可用于其它机构的运动分析和反求设计。     

基于均匀能密度准则的SKO法在结构优化中的应用

拓扑优化方法在结构设计的概念设计阶段是一种非常重要的方法,近年来一直是结构优化设计研究领域中的前沿课题和热点问题.研究结构优化仿生设计方法SKO法的原理及方法,以ANSYS为平台实现SKO法的软件操作,提出基于均匀能密度准则的SKO法,并对汽车发动机内罩进行拓扑优化,通过比较优化前后的数据证明,提出的方法正确、有效.     

Creation and integration mechanism of instrumentation flexible developing system

To solve many key technical problems during the development of modern instrumentation system integration and provide a new mode and fundamental technical equipment for the research and development (R&D) of modern instrumentation products, based on the concept of an instrumentation flexible developing system (IFDS), this paper discusses the creation and open flexible integration mechanism, perfects the integrated supporting environment and integrated system of the flexible interconnection, and constructs the new flexible integrated system. Based on the operation mechanism of the modern instrumentation developing system and the research and optimization of the rapid integration design method, the paper emphasizes the dynamic integrating method of multiple types of knowledge in a modern instrument R&D system, to effectively utilize the rich integrated resource and achieve rapid integration of the system. Applications show that the new IFDS can improve the integration level and efficiency of R&D of the modern instrumentation system, enforce the reliability of the system, shorten the R&D period, and reduce the development costs.     

Optimization of structural parameters for spatial flexible redundant manipulators with maximum ratio of load to mass

1Introduction Inrecentyears,therehasbeenawidespread interestinthelight weightmechanismsandma nipulatorswithflexiblemembersbecauseadvan tagesoverrigidbodysuchas:smalleractuators,lowerpowerrequirements,higheroperation speed,highloadtomassratioandmorecompact linkdesignetc.Thesehavebeendemonstrated byanumberofpaperspublishedinmanyareas concerningelasticmechanismsandflexiblema nipulators.Muchadvancementhasbeen made[13].Themostadvancementinflexiblemecha nismsandmanipulatorsconcentratedondynamic mode…     

基于准则的绿色设计方法研究

绿色设计和绿色产品将成为 2 1世纪制造业发展的主流。根据绿色产品的特性和有关设计实践 ,从材料、结构和管理方面提出了绿色设计的准则 ,并说明了这些准则的应用和解决准则之间冲突的原则及方法     

概念产品的空间构型设计方法

提出了运用定性矢量与螺旋表示相结合的方法来解决复杂机械系统在三维空间中的构型设计问题.以功能转换传递元为基础,在概念设计阶段应用抽象的图形式来表示每个单元,运用定性矢量给出单元的输入输出旋量表示和空间构型特征,通过推理计算得到满足要求的构型解空间,为机械系统的空间构型设计提供一种有效的方法.