基于柔性机构的大位移压电驱动非对称微夹钳设计

针对传统微夹钳输出位移小、夹持精度低的问题,设计一种大位移、高精度的三级放大非对称微夹钳.首先,完成微夹钳的结构设计,基于伪刚体模型计算出微夹钳理论放大倍数;其次对结构参数进行有限元优化,获取最优参数;最后通过有限元分析微夹钳性能.结果表明:设计的微夹钳工作空间占比大、反应灵敏、可平行夹持.在150 V最大电压下,无夹...     

基于压电驱动的柔性微夹钳设计及静态特性分析

设计了基于压电陶瓷驱动的两级放大柔性微夹钳机构,采用柔顺机构学、材料力学、卡氏定理,并结合微夹钳的工作原理,推导了桥式放大机构(BAM)的输入输出刚度及微夹钳机构的输入刚度方程,基于桥式机构理论位移增益,推导了微夹钳中桥式机构位移增益,进一步推导了微夹钳桥式—杠杆两级放大机构的位移增益.应用有限元分析软件Ansys 1...     

新型柔性非对称压电微夹钳设计

针对100～200μm的微管组件微装配的要求,设计并研究了一种基于柔性铰链的新型非对称柔性压电微夹钳.通过理论计算以及有限元分析微夹钳的夹持位移、夹持力以及夹持精度.利用压电驱动作为微夹钳的输入驱动,实验结果验证了理论计算以及有限元分析的正确性.非对称柔性压电微夹钳的位移放大比为4.55,与有限元分析结果和理论计算结果...     

基于铰链刚度的非对称压电微夹钳设计

对称微夹钳很容易因左右钳指受力不均匀破坏微夹持物;非对称微夹钳因寄生位移,左右钳指在y轴方向无法完全闭合.传统微夹钳采用外加平行四杆机构完成钳指平行夹持.针对以上问题,设计一种基于复合柔性铰链的非对称压电微夹钳,采用约束微夹钳输入、输出端方式,保证平行夹持同时大幅度降低寄生位移.首先,通过理论计算推导出微夹钳铰链刚度关...     

基于有限元分析的ICF靶半自动装配系统的微夹钳设计

根据惯性约束聚变(ICF)靶零件的特点,确定用于ICF靶半自动装配系统微夹钳的技术指标,并完成其结构设计.该微夹钳采用柔性铰链机构和压电陶瓷驱动,可根据需要更换不同形状和开口距离的夹口,以适应夹持不同靶零件.以压电陶瓷的2种极限参数为载荷,分析了微夹钳的张合量、应力分布、应变量,并采用非线性接触分析对夹持力和夹持效果进...     

叉指微加速度计的设计与闭环检测研究

设计了一种“叉指式”微机械加速度计和相应的闭环检测电路,介绍了此微加速度计的加工工艺,并使用Ansys软件进行了模态分析和机械分析,仿真结果跟理论计算相吻合。最后对该闭环微加速度计进行了测试,得到的测量线性度为2.5%,刻度因子为3V/g。     

空间主反射镜轻量化及柔性支撑设计与分析

由于空间主反射镜的质量直接影响到发射成本,所以对其进行轻量化显得尤为重要.采用将理论与有限元计算软件相结合的方式对一主反射镜进行了轻量化,并讨论了主反射镜的支撑方式、支撑半径大小及支撑数目.在空间工作环境下,主反射镜由于受到温变及微重力的影响会发生镜面变形,影响成像质量.为了改善成像质量,进一步探讨了柔性支撑的设计应用及其对主反射镜镜面变形的影响.并通过在仿真环境中对刚性支撑和柔性支撑下主反射镜的镜面变形进行了计算和对比,验证了柔性支撑的使用在改善空间成像系统成像质量上的重要作用.     

基于柔性铰链的热驱动微夹钳的实验和仿真分析

微执行器在整个微机电系统中直接面对其应用对象,需要满足定位精度高,稳定性好,响应速度快,控制方便的要求.柔性铰链以其特殊的性能广泛应用于操作执行器的设计应用中.以一种基于柔性铰链的电热驱动微夹钳为研究对象,通过实验和ANSYS有限元仿真分析对微夹钳的机械性能进行了分析,发现微夹钳端部的输出位移与输入电压基本呈线形关系.通过仿真分析探讨了柔性铰链结构尺寸变化对微夹钳性能的的影响.     

压电驱动微型振动平台的仿真分析

针对航天领域一些微型零件的测试要求,设计了一种以压电元件为驱动源,结合柔性铰链机构的微型振动平台,建立了微型振动平台的有限元模型,模拟几种常见的控制波形,对平台在多点激励下的动态特性进行了仿真分析。结果表明,可以通过计算机设计复杂控制波形,使平台变换姿态或按一定规律振动。该文的仿真分析为平台的进一步研制提供了重要的参考依据。     

柔性叉指电极折叠特性的仿真建模与试验研究

柔性叉指电极以其稳定性好、灵敏度高、制作方便等优点成为柔性电容传感器的重要研究方向,也逐渐在可穿戴领域得到应用及发展。在不同的触觉信号作用下,柔性叉指电极可产生不同的电容输出值,通过平面映射及保角变换法得到柔性叉指电极在不同折叠情况下的计算式。运用COMSOL Multiphysics有限元软件建立柔性叉指电极传感器的仿真模型,详细分析了折叠角度及折叠位置对传感特性的影响,并通过试验研究进一步验证仿真结果的可行性。仿真及试验结果表明:当折叠角度θ≤90°时,对电容输出信号的影响较大;而折叠位置对电容的影响相对有限。该研究成果对柔性叉指电极在智能可穿戴领域的应用具有创新性的参考价值,为柔性叉指电容传感器提供了更广阔的发展前景。     

基于柔性铰链的杠杆-平衡机构的运动特性分析与参数设计

基于微小力测量（mN级分辨力,N级测量范围）的柔性铰链杠杆-平衡机构,建立了此机构的运动数学模型,并利用有限元方法对该数学模型进行了验证。数学模型计算及有限元分析结果表明,减小柔性铰链的刚度、增大平行四杆机构的长度能增大被测力产生的位移,通过合理地选择铰链支点两侧的杠杆长度,能设计出所需的杠杆比及运动模型,从而为该机构的设计提供了理论依据。     

轻量型柔性下肢助力外骨骼的设计及性能实验

针对传统的外骨骼机器人存在的刚性结构、自重大、柔顺性差、穿戴舒适性差等问题,设计了一种轻量型柔性下肢助力外骨骼．该外骨骼通过鲍登绳装置和弹簧装置实现对踝关节的柔性助力,利用驱动系统的“单轮双槽”绕线盘实现单个电机对双腿的驱动,其稳定性通过有限元分析得以验证．在外骨骼的控制策略上,本文在电机系统的传统三环PID（比例－积分－微分）反馈控制的基础上,提出了基于电机转角和转速的PID控制策略和基于踝关节力矩的PID控制策略,通过Simulink和Simscape工具仿真验证了控制策略的可行性．最后,搭建了一台外骨骼样机并进行了性能实验,样机质量仅为3.095 kg,在本文设置的实验条件下,穿戴该外骨骼行走时人体代谢降低了15%,验证了该外骨骼设计的合理性,也表明该外骨骼相比传统外骨骼具有更好的助力效果．     

用于10-6N~10-5N微力测量的柔性铰链机构设计

在基于静电场原理的微纳力值测量系统中,力值的传递与转化机构起着至关重要的作用。选择平行四边形柔性铰链机构作为其弹性元件,以实现10-6N量级的力值测量。分析了柔性铰链的数学模型,研究了其静态与动态刚度;根据系统要求确定了柔性铰链的目标刚度,并采用有限元方法对其进行优化设计和模态分析;分析了加工精度对铰链刚度的影响。将该铰链用于微力测量系统中,通过实验给出了刚度测试结果和力值测量结果,实验表明,该平行四边形柔性铰链满足微力测量系统对10-6N量级的力值测量要求。     

基于小型化理念的微夹钳设计与分析

综合考虑紧凑性、平行夹持、高放大倍数、小型化,设计一种由半菱形放大机构、平行四杆机构组成的二级放大机构.首先,依据能量法计算出理论放大比以及输入输出变量之间的关系;其次,进行有限元分析,对模型进行有限元性能分析;微夹钳输入位移与输出位移之间基本呈线性关系.理论计算数值与仿真分析数值之间的误差为9.2％,最大输出位移为4...     

柔性继承机制的设计与实现

继承是面向对象程序设计方法中的重要特征之一。在分析了传统继承机制不足的基础上,将类比理论引入面向对象,提出了一种新的继承机制－－柔性继承机制。该机制在面向对象程序设计中增加了相似类、相似属性和相似方法的类比应定义及类比分析和推导方法,同时支持子类关系和类比关系,从而可增加灵活而有效地对已有软件进行复用。最后,介绍了支持柔性继承机制的语言ND＿Polya及其支撑系统的设计和实现。     

MSC Nastran与传动CAE分析相结合的商用车桥主减总成轻量化设计

采用MSC Nastran与传动CAE分析相结合的全新技术,对某商用车桥主减总成进行轻量化设计.使用子结构法从MSC Nastran中提取差壳、减壳和桥壳等壳体的刚度矩阵与节点位置信息,在传动CAE分析软件中建立整桥仿真分析模型并进行柔性分析,即可得到考虑差壳、减壳和桥壳等壳体实际刚度的锥齿轮安全因数,将分析得到的数据作为边界条件导入有限元模型中,为差壳、减壳等壳体的轻量化仿真分析提供新的思路,使减重达到15%且满足强度要求.     

JE-Java芯片中取指部件的设计和性能分析

首先介绍了JE－Java芯片中取指部件的设计,为了选择合适的指令预取策略和参数,需要对其进行性能分析。利用理论分析和模拟两种方法对其进行性能分析,对指令预取策略和参数的选择提出了合理的建议,并与实际测试结果进行了比较。     

基于有限元方法的3-PPSR大长径比柔性并联机器人刚度模型分析

为实现较大工作空间的运动,设计了一种大长径比的3-PPSR结构的微操作柔性并联机器人.该机器人由压电马达驱动,采用大长径比柔性铰链连接,柔性铰链的变形范围在毫米级,适用于要求大变形的场合,同时具有结构简单、无奇异、无间隙、运动精度高等特点.由于系统的刚度直接影响系统的运动精度、承载负荷等性能,针对大长径比柔性铰链特点,运用有限元方法,建立了柔性铰链的数学模型,并采用整体刚度的方法,结合机构协调方程和力平衡方程,得到系统的柔性刚度模型.最后,采用ANSYS比较了所建理论刚度模型结果与有限元模型分析的结果.分析结果表明,理论刚度模型合理,符合机构的运动特征.     

海底柔性管道的抗内压分析和设计

针对浅水经济型海底柔性管道结构,建立其三维有限元数值模型,考虑金属铠装层之间的连接和接触,给出在内压作用下的各层构件力学性能的数值模拟结果.通过结果分析和相关参数调整发现各层的最大承压力不能进行线性叠加,其内压承担比例与各层结构的径向刚度有关.因此,可以通过合理分配径向刚度使各层结构同时达到屈服状态,从而充分利用材料并实现最优化结构设计.     

全柔性铰链平面并联微动机器人的有限元分析

介绍了并联机器人的特点及其应用,对全柔性铰链平面并联机器人建立了刚性模型,并采用闭环线型原理建立理论运动学线性模型（Jacobian矩阵）,用ANSYS软件对其进行有限元分析,得到有限元运动学模型（Jacobian矩阵值）,讨论两者关系,发现有限元模型比理论模型要精确.