具有单拐点大变形梁的柔顺机构伪刚体模型

为了分析柔顺机构中具有单拐点的大变形梁,基于伪刚体模型原理,提出一种用于模拟具有单拐点大变形梁的柔顺机构4R伪刚体模型.以伪刚体模型拐点位置误差最小为目标函数,运用优化方法得到模型的最优特征半径系数,应用线性回归方法得出模型的刚度系数.数值计算结果说明:提出的模型能够很好地模拟具有单拐点的柔顺杆末端及拐点位置.     

柔顺机构PR伪刚体模型

基于伪刚体模型的原理,综合考虑柔顺机构中柔性构件的横向变形和轴向变形的影响,提出了带移动副的伪刚体新模型.用移动副和转动副分别描述构件的轴向位移和横向位移,建立了柔顺机构的PR伪刚体模型.通过三维搜索得出了模型的最优特征半径系数,应用线性回归方法得到了模型的刚度系数.通过数值模拟将新的伪刚体模型与1R、2R伪刚体模型以及柔顺杆进行对比,证明了PR模型的优越性.     

含柔性铰链柔顺机构的驱动性能分析

以含柔性铰链的平面柔顺曲柄连杆机构为研究对象,建立伪刚体模型.通过对伪刚体模型进行动力学分析,推导出一种新的含柔性铰链的平面柔顺机构驱动力矩的计算方法.算式表明,平面柔顺机构的驱动特性与机构中柔性铰链之间存在着内在关系.根据算例分析结果可知,含柔性铰链的柔顺机构的最大驱动力矩可通过改变柔性铰链的刚度和柔性铰链未发生变形时机构的初始位置来减小.计算了当柔性铰链的刚度及初始位置达到最优时最大驱动力矩的缩减比,为平面柔顺机构的优化设计提供了依据.     

空间三自由度柔顺并联机构设计与仿真分析

刚体替换法是柔顺机构设计重要方法之一。基于刚体替换理论,选取合适的空间机构构型,选用合适的柔性铰链替换刚性运动副,依据KutzbachGrubler理论计算空间并联机构自由度,进而设计了一种三自由度柔顺并联机构微动平台。利用ANSYSWorkbench有限元分析软件对柔性支链和微动平台进行位移和应力分析,并得到动平台输出端节点位移数据,验证了三自由度柔顺并联机构的运动精度满足设计要求。通过分析获得的参数为多自由度柔顺并联机构优化提供了参考,同时可为多自由度柔顺并联机构设计提供借鉴。     

基于柔顺机构的扑翼飞行机器人研究

介绍了扑翼机器人的研究现状,给出了一种基于柔顺机构的新型扑翼飞行机器人的设计方案.建立了机构的伪刚体模型并进行分析.用ANSYS有限元分析软件建立机构模型,并对机构的运动进行了数值模拟,对数值模拟结果和理论结果进行了对比分析.     

基于两种柔性铰链压电陶瓷柔顺微夹钳性能分析

柔顺微夹钳在微操作领域和微装配过程中与被夹持物直接接触,作为微操作和微装配系统中的末端微执行器,对实现微操作和微装配任务起重要的作用。设计一种基于直圆柔性铰链和簧片型等腰梯形柔性铰链的柔顺微夹钳机构,通过理论计算推导出等腰梯形柔性铰链的转动精度和转动刚度。采用压电陶瓷驱动方式,实现了位移的放大和夹爪位移的平行移动。建立了柔顺微夹钳的机械伪刚体模型,并利用伪刚体模型法建立了运动学模型,计算出位移放大倍数,得到了输入力、输入位移与输出位移的关系。通过有限元方法对系统建立的模型进行了仿真分析验证,结果表明理论计算结果与仿真结果一致。     

一种新型张拉整体并联机构刚度及动力学分析

为了提高精密机械手的操作柔顺性,提出了一种四棱柱型六自由度张拉整体并联机构模型,由4条刚性驱动支链、2条绳索驱动支链和2条弹簧支链组成。建立了机构的运动学模型,推导了机构动平台角速度、角加速度与欧拉角之间的转化关系;根据螺旋理论建立了机构的静态平衡方程,从而进一步推导出机构的刚度矩阵表达式,并得到矩阵数值解;运用虚功原理建立了机构的伪刚体动力学方程。最后,对机构的速度、加速度、动力学方程进行数值计算、仿真,验证了上述数学模型的正确性,为该机构动力学特性的深入分析和控制策略的研究提供了理论参考。     

平面五杆柔顺并联机构的多稳态特征分析

以平面五杆柔顺并联机构为研究对象,从机构位形的对称性出发寻找机构的稳态特性.针对五杆机构存在两个柔顺关节的情况进行分析,研究其多稳态特征.将五杆机构简化成伪刚体模型,通过势能和图形的几何关系,推导出角度的对称关系.在五杆机构的分析过程中,发现并利用图形的对称性,来寻找稳态位置.证明了当两个柔顺关节中有一个为驱动关节时,机构可以通过对称角或对称位形来找稳态位置,并寻找到一种平面五杆三稳态机构.     

串联多闭链二自由度变幅机构的动力学建模

变幅机构是工程机械的关键部件.不同于单自由度变幅机构,本文设计了一种两组液压缸驱动的二自由度变幅机构以提高变幅性能.为了建立该机构的动力学模型,首先,提出层次化方法推导出雅可比矩阵和海森矩阵,继而得到运动学方程.然后,考虑驱动器将该机构拆分成6个刚体,并采用牛顿欧拉法求得动力学方程,基于动力学模型对变幅过程进行仿真分析...     

基础滑移隔震体系滑移位移谱研究

采用Matlab/Simulink分析了纯摩擦滑移隔震体系在地震作用下的动力响应,建立了滑移隔震结构的多自由度计算模型,并分别对比了滑移隔震体系的等代单自由度刚体模型、双自由度模型与多自由度模型的滑移位移谱、滑移量时程分析曲线.计算结果表明,双自由度模型与多自由度模型的动力响应比较接近;隔震层的最大滑移量只与摩擦系数和输入的地震波有关,而与结构的整体质量无关;当隔震层的摩擦系数小于0.1时,单自由度刚体模型的和多自由度体系的滑移位移谱拟合较好,从而验证了等代刚体结构确定的滑移位移谱模拟实际滑移隔震结构的合理性和可行性,为滑移隔震体系的推广建立了基础.     

柔顺机构频率特性分析

为了提高柔顺机构的操作精度和工作性能,需要对其频率特性进行研究.基于有限元方法,建立柔顺机构的动力学方程,得到系统各阶固有频率和模态.并在此基础上,给出了机构固有频率灵敏度的计算方法.算例结果表明,柔顺机构频率特性与各设计参数间存在着特有的内在关系,最后说明了该方法对柔顺机构频率特性分析的可行性和有效性.     

平面全柔性并联机构柔性铰链的优化分析

以减小全柔性并联机构中最大应力为目标,通过约束优化算法,并结合ANSYS仿真,研究了3-DOF 4 RRR过驱动并联机构中柔性铰链的优化问题.通过ANSYS建立了全柔性机构的有限元模型,并进行了力学性能分析,给出了机构的性能图谱;建立了全柔性机构中柔性铰链的参数优化模型,采用MATLAB对柔性铰链的最小铰链厚度t和铰链半径R进行优化,并通过ANSYS仿真对优化结果进行检验.检验结果证明,当输出位移一定时,对柔性铰链进行优化后的机构的最大应力比优化前的机构小.     

含拐点的柔顺机构动力学建模及分析

为分析含拐点的大变形柔性梁的动态响应,建立含拐点的柔顺杆的动力学模型,基于拉格朗日方程推导其动力学方程组,在MATLAB软件中求解出其转角随时间变化的特性曲线,并与ADAMS软件仿真所得角位移曲线进行比较.研究表明:含拐点柔顺机构的拐点关节依靠各杆间的动力学耦合运动,拐点关节的转角变化很大,这体现了含拐点的柔顺机构动力学模型与不含拐点的柔顺机构动力学模型的区别,柔顺机构动力学模型能精确地反映柔顺机构的运动和变形.     

柔性变胞机构的拓扑结构表示及构态变换分析

柔性变胞机构是变胞机构的一个新的研究方向,本文给出了柔性变胞机构的定义和柔性变胞机构的组成元素,并给出了柔性变胞机构的结构简图表示方法,提出了柔性变胞机构拓扑结构的邻接拓扑图和邻接矩阵的表示方法。对于柔性变胞机构的构态变换分析,本文提出了一种基于邻接矩阵的运算方法,并通过应用实例验证了该邻接矩阵运算方法对于柔性变胞机构构态变换分析是有效的和正确的。     

整体式柔性机构的多目标可靠性拓扑优化设计

在用多目标连续体拓扑优化方法设计整体式柔性机构时,将材料弹性模量和外载荷视为随机变量,因而作为目标函数的机构应变能和交互势能亦为随机变量．采用一次二阶矩可靠性理论中的Hasofer-Lind和Rackwitz-Fiessler方法,推导了应变能与交互势能双模式串联时的系统失效概率的迭代计算公式,建立了一个整体式柔性机构多目标可靠性拓扑优化设计对偶数学模型,采用序列凸规划理论中的对偶算法进行优化求解．以反向器柔性机构设计作为仿真算例,结果表明,随着可靠性约束指标的增大,拓扑优化设计结果趋向保守．     

微/纳米定位平台的桥式机构静、动态优化设计

为了解决桥式机构静态性能与动态性能相互制约问题,应用伪刚体模型法,建立桥式机构的静、动力学模型,分析表明:柔性板簧厚度越小、长度越长,桥式机构的静态性能越好,但动态性能就越差;动态性能主要受柔性板簧厚度影响,板簧长度对其影响不大.为了优化桥式机构的静、动态性能,建立该机构总性能的优化模型,并对柔性板簧厚度、长度等几何特征参数进行了优化设计.应用ANSYS,对优化前、后的机构进行了仿真分析,并对机构的静、动态性能进行了试验,结果表明:优化后机构的稳态时间减小为0.032s,比优化前ANSYS仿真缩短了80%,微位移输出减小了40.2%,优化后机构总性能达340.75mm·Hz,比优化前ANSYS仿真提高了74.53%.     

三自由度球面并联机器人机构的边角关系

用一种新方法解决球面并联机器人的运动学问题。首先使球面机构平面化，然后用类似于平面机构分析的方法导出一般三自由度球面并联机器人Stewart平台的位姿方程，进而导出类似于平面并联机构的输入输出速度方程。这种方法方便易学，便于实际应用。