一种新型柔性铰链的转动刚度推导与验证

设计了一种基于圆弧型薄板结构的柔性铰链,以力学与微积分相关理论为基础,给出了该结构转动刚度近似计算公式的推导过程,并用Matlab绘制了曲板内径等3个关键参数对其转动刚度的影响程度曲线,然后依靠有限元软件Ansys给出了转动刚度的仿真计算公式.最后对实体样件进行了刚度测试,验证了其解析模型和仿真模型的准确性.     

柔性铰链转动刚度分析与验证

针对直圆形柔性铰链进行分析,在分析比较通过理论公式和有限元软件计算柔性铰链转动刚度方法的基础上,设计柔性铰链转动刚度测试实验,对计算结果进行实验验证。提出了柔性铰链转动刚度设计的一般思路、方法和应注意问题。     

三种形状柔性铰链转动刚度的计算与分析

本文针对3种形状的柔性铰链进行力学分析，推导出它们各自绕z轴的转动刚度计算公式；通过计算、比较和分析得出柔性铰链中外形、几何尺寸等设计参数对转动刚度的影响程度。根据分析结果确定3种形状柔性铰链各自的微制造工艺及适用场合，为MEMS中柔性铰链的设计与应用提供一定的依据。     

柔性铰链转动刚度计算公式的推导

柔性铰链作为无摩擦的支点有着成千上万的应用，以力学的基本公式和微积分为基础，给出了一般柔性铰链转动刚度计算公式的推导过程。在此基础上，得出了常用的直圆柔性铰链的设计计算公式，计算公式是精确的推导结果，且在表达上较迄今沿用的Paros给出的柔性铰链精确设计计算公式来得简洁，有利于柔性铰链及其机构的计算和分析。当直圆柔性铰链的切割半径与最小厚度相当时，Paros给出的简化公式存在一定的误差，这里的计算公式尤其适用于该类直圆柔性铰链。     

片状精密柔性铰链的转动刚度测量

为了解决薄片类复杂结构柔性铰链转动刚度精密测量问题,研究了一种基于力传感器和自准直仪的测量方法。采用ANSYS有限元软件对六种不同厚度的柔性铰链进行数值分析,并搭建试验系统进行实际测量。结果表明,计算结果与测量结果基本吻合,多次重复测量的最大标准差为1. 6480(N·m/rad)。该方法一致性好、测量效率高,为薄片精密机械零件转动刚度测量与验收提供了一种有效方法。     

箝位机构柔性铰链的转动刚度计算及其设计参数选择研究

柔性铰链由于其特殊的性能在精密机械及微纳米等技术领域有着广泛的应用。为较好满足蠕动式微进给工作台箝位机构响应快速、定位准确的工作要求,设计轴对称型柔性铰链,并依据材料力学理论给出其转动刚度的理论分析和计算方法;根据材料力学理论和结构分析给出针对该结构柔性铰链的尺寸参数设计方法,综合分析认为壁厚是影响其工作性能的最主要的参数。     

一种双螺旋柔性传动机构刚度的有限元分析

柔性传动结构在微创手术器械中有着越来越多的应用,由于其结构的复杂性,很多时候难以通过理论计算分析结构的力学性能。提出了一种双螺旋柔性传动结构,利用有限元软件ABAQUS对双螺旋结构建立了有限元模型,并分析了核直径、螺距、壁厚百分比及槽底半径对双螺旋结构扭转刚度的影响。结果表明,随着核直径、螺距、壁厚和槽底半径的增大扭转刚度增大,且在其他参数不变的情况下,扭转刚度随着壁厚百分比基本呈线性变化,这在双螺旋结构的设计中具有重要指导意义。     

大转角柔性铰链的结构设计及转动刚度研究

为满足航天可展结构需要,提出了一种大转角柔性铰链,其转动角度可达180°。借助几何运动学理论,进行了大转角柔性铰链的结构设计;并对柔性体的尺寸、啮合曲面轮廓、转动刚度、储存能量等关键问题进行了理论分析。得出了柔性体最小长度、厚度与柔性体转动时的最小弯曲半径之间的关系;给出了啮合面的轮廓计算、铰链的转动刚度、柔性铰链储存能量的计算解析表达式。这一柔性铰链的提出及关键问题的解决为相关领域的研究应用提供了重要的参考。     

基于有限元分析的二轴柔性滚弯过程影响因素的研究

利用弹性介质对钣金件进行二轴柔性滚弯成形是一种先进的钣金制造工艺,将弹性介质(聚氨酯橡胶)的冲压优势和传统滚弯原理结合,成为钣金成形领域的一个新的发展方向。本文利用有限元软件MARC建立二轴柔性滚弯过程的有限元分析模型,成功的模拟了板料滚弯成形及回弹的加工过程,对工件滚弯成形过程的主要影响因素进行了分析,给出了压入深度、柔性层厚度、刚性滚轴半径、材料性能与回弹后曲率半径的关系。分析结果表明,有限元模拟对滚弯过程的工艺参数选取有着一定的指导意义。     

外凸圆弧柔性铰链的计算与分析

通过与有缺口的普通弓形柔性铰链进行对比,将外凸圆弧作为基本的柔性单元,引入柔性铰链,推导两种铰链的转动刚度公式,并计算了尺寸参数对转动刚度的影响,最后通过有限元计算了两种铰链对平行四边形机构的变形影响.结果表明,在外形尺寸与受力相同的情况下,外凸圆弧柔性铰链四边形机构的水平输出位移是弓形柔性铰链机构的3.9倍,在相同输出位移的情况下.外凸圆弧四边形机构受到的最大等效应力是弓形铰链的32%.     

圆柱螺旋弹簧刚度特性的有限元分析

介绍了一种利用通用有限元软件ANSYS求解圆柱螺旋弹簧刚度的计算方法.运用在Pro/E中建立的弹簧实体模型,通过Pro/E和ANSYS的转换接口,将弹簧实体模型导入ANSYS中得到了相应的有限元分析模型,对圆柱螺旋弹簧的刚度(垂直刚度、横向刚度、弯曲刚度)进行了有限元分析计算,得到了弹簧的刚度特性,并与理论分析计算结果...     

一种微位移放大机构的设计与仿真

根据差式杠杆位移放大原理设计了一种新型微位移放大机构.计算和推导了该位移放大机构的位移放大倍数和静态刚度,分析了柔性铰链结构参数对微位移放大机构刚度的影响,并对理论计算结果和ANSYS仿真结果进行了对比.结果表明,理论计算值和有限元仿真结果之间存在一定的差异.     

单边导角形柔性铰链的计算与性能分析

提出了一种单边导角形柔性铰链,以力学卡氏第二定理和微积分为理论基础,推导了单边导角形柔性铰链柔度和转动精度的闭环解析公式,利用有限元和实验的方法对柔性铰链的柔度公式进行校验。结果表明:有限元和实验方法与闭环解析式的结果基本一致。对单边导角形柔性铰链的性能进行分析,得出了结构参数对其柔度性能的影响关系,并通过与双边导角形柔性铰链比较,分析了单边导角形柔性铰链的转动能力、转动精度和对轴向载荷的影响,为柔性铰链在结构紧凑、大位移场合的工程应用提供了有价值的参考。     

基于ANSYS的减速器轴有限元强度分析

针对减速器低速轴出现的强度问题,采用传统计算和计算机仿真技术相结合的方法对轴进行强度对比分析。运用三维软件SolidWorks建立轴的实体模型,并将模型导入ANSYS中进行有限元分析。结果表明:传统计算和有限元分析得出的结果基本一致,满足轴的强度要求;通过对比分析可知,采用有限元分析技术不仅可以减轻工作量而且可以提高分析精度。     

压机框架有限元分析及试验验证

分析了某压机框架的结构特点,在合理简化的基础上,建立了有限元分析模型。对其进行了结构分析,获得了应力和应变的分布情况。分析表明,压机框架强度较弱的位置位于立柱和圆角处,强度和刚度满足要求。同时对有限元分析结果进行了试验验证,结果表明:分析值与测量值变化趋势一致,数据基本吻合,从而验证了压机框架强度和刚度分析正确,有限元建模方法合理。     

基于柔性铰链的二级放大微夹持器的研究

微夹持器是微装配系统的关键部件,设计了一种以柔性铰链为基础的二级位移放大机构的夹持器,该夹持器由压电陶瓷驱动。计算了夹持器的放大倍数和柔性铰链的节点应力,并对夹持器的最大张合量、放大倍数、夹持力和刚度进行有限元仿真分析。分析结果表明:夹持器的结构设计满足实际应用要求,对实现微小零件的自动装配有实际意义。     

动态载荷下的汽车驱动桥壳有限元分析

为研究驱动桥壳在动态载荷下的应力状况,建立了汽车垂向振动的4自由度动力学方程。应用机械振动理论求解出了汽车在路面不平度下的动态载荷;以汽车驱动桥为例,利用有限元方法,得到了动载作用下桥壳各点的应力分布及最大应力点的位置,并进行了驱动桥壳的变形计算。仿真结果表明,该研究对驱动桥的动态设计具有一定的参考和应用价值。     

基于有限元方法的一种新型人工肌肉驱动器设计

为了满足机器人驱动器速度输出范围宽、负载能力大、输出精度高等要求,提出了一种新型的人工肌肉驱动器.介绍了该机构的运行原理和实现方式,并对其主要部件进行了有限元分析和参数优化.其独特的柔性铰链结构及箝位中心调节装置使得该机构能够实现高速、大行程、大输出力且工作的稳定,具有较高的实用价值.该人工肌肉具有良好的驱动性能,为下一步物理样机的研制提供了很好的基础.     

新型柔性铰链式精密狭缝的结构原理及有限元分析

根据上海光源软X射线谱学显微光束线站高光谱分辨的要求,单色光出射狭缝设计采用柔性铰链式精密结构,利用柔性铰链的特性优点,可以实现狭缝开口仅为0～0.5 mm,而且可以精度很高地调节开口宽度.该设计实现了狭缝开口输出位移和输入驱动位移的比例关系.文中介绍了该狭缝结构的机械设计原理及所采用柔性铰链的设计方法,并通过有限元分析软件ANSYS对其进行建模分析,验证了其运动原理和机械强度的设计,确定狭缝能满足上海同步辐射装置的使用要求.