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。     

单轴柔性铰链转角刚度的计算机辅助计算

柔性铰链可以实现微小线位移和角位移,用途十分广泛.但是其转角刚度计算比较复杂.本文通过柔性铰链的受力简图推导出了单轴柔性铰链的转角刚度计算公式,并将之编制成BASIC语言程序,利用计算机就可以很轻松地计算出柔性铰链的转角刚度.     

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。     

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.     

大行程转动柔性铰链性能测试及实验

针对大行程柔性铰链铰链运动范围较大,转动误差相对较小,实现其转动精度的测量比较困难的问题,提出了一种间接测量大行程柔性铰链转动精度的方法.首先对柔性铰链转动精度的衡量指标进行定义和比较;然后选择合适的指标,提出间接测量该柔性铰链转动中心漂移量和刚度的方法.该方法利用工具显微镜测量铰链运动刚体上的两个特征点在转动过程中的坐标值,从而解算出柔性铰链在不同转角时转动中心点的位置.由此不仅得到了转动中心漂移的大小,还可以得到轴漂的方向.基于该方法搭建了实验平台并对实验误差进行了分析,分析显示其误差主要为特征点坐标的测量误差.实验结果与有限元仿真对比表明,测量结果的误差小于0.006 mm,基本满足对大行程柔性铰链精度测试的要求.     

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。     

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。     

双曲余弦柔性铰链的刚度推导

柔性铰链在科学技术领域有着广泛的应用,以力学基本公式和微积分为基础,推导出了双曲余弦柔性铰链的刚度计算公式.计算公式是精确的推导结果且表达较为简洁,有利于柔性铰链及其机构的计算和分析.     

基于工程数值模拟的柔性铰链单元刚度矩阵研究

在总结国内外研究现状的基础上,利用传统的Paros分析设计方法,首先建立了柔性部位呈圆弧形的柔性铰链中性面的曲率半径公式,接着利用坐标转换将其换为极坐标,获得了柔性铰链的转角刚度计算公式。其次,从材料力学理论出发,利用所建立的柔性铰链力学模型,结合工程数值模拟中的拉格朗日插值法、龙格—库塔法及其辛普森求积公式,得出了柔性铰链微小单元的变形与其端部所受载荷之间的数值关系。最后,利用位移法推导出了圆弧形柔性铰链的刚度矩阵表达式,并且用实际的计算例子验证了所建立刚度矩阵的正确性。     

扭转梁半独立悬架结构设计研究

针对A0和A级车常用的拖曳臂式扭转梁半独立悬架,论述了扭转梁半独立悬架开发设计流程及扭转梁的结构设计要点,主要涉及扭转梁剪切中心计算、扭转梁刚度计算和横梁截面结构参数设计等方面,可以有效地指导扭转梁半独立悬架的正向开发设计工作,有利于指导扭转梁的前期结构开发设计及其在设计过程中的改进工作。     

一种被动三自由度变刚度柔性基座设计

在一些大型航天器上,为扩大机械臂的工作空间,往往采用宏微臂组合的方式。当微臂工作时,宏臂相当于微臂的柔性基座。针对这种宏微臂串联组合方式,设计一种被动三自由度来模拟宏臂,用于微臂的地面试验。柔性基座实现了三自由度之间的耦合,且采用不同的原理实现了三自由度方向刚度的可调性。对柔性基座进行了刚度特性分析,得到了其变形角度的刚度阵,并对其刚度阵进行了分析。为柔性基座机械臂的动力学研究提供了实验平台。     

挠性接头刚度测量系统开发

针对挠性接头尺寸小、刚度小、易变形及不易装夹定位等特点，研制开发了一套精密测量系统。以LabVIEW为平台，并利用高精度扭矩传感器、高精度摆台和转台，自行研制开发了系统软件。在实际应用中达到了较高的测试精度。     

三角形柔性铰链的建模与分析

作为一种旋转单元,三角形柔性铰链可以组合为性能更加优良的柔性模块或柔性机构,如车轮形铰链、蝶形铰链等。建立准确的受力模型,分析其载荷—位移特性成为设计复杂铰链或机构的关键所在。基于近似的悬臂梁模型,建立三角形柔性铰链在同时受到弯矩、切向力和轴向力作用下精确的转角模型。得到未被近似的轴漂计算公式,并根据公式推导实用的轴漂模型。转角和轴漂模型都简洁地表征了载荷—位移关系,最后,通过有限元分析验证了所建立的模型的准确性。     

含折叠梁型移动副的微定位平台刚度研究

介绍了一种基于压电陶瓷驱动器驱动的二维微定位平台。在结构上,定位平台采用多功能微驱动接口模块实现位移的增倍输出,采用折叠梁型弹性移动副实现平台的低阻力特性。因此,整体平台不但具有结构紧凑的特点,也达到了最大限度增大运动范围的目的。基于悬臂梁结构的单元刚度矩阵,推导了这种折叠梁型弹性移动副的刚度。将文中提出的新型二维微定位平台结构划分为6部分并分别建立了相应的刚度矩阵,根据具体的链接关系将6个子刚度矩阵联立获得微定位平台整体刚度的数学模型。最后给出了运算实例,验证了上述刚度分析方法的正确性。     

二自由度柔性铰链六杆机构的设计与分析

柔性机构应用越来越广泛,且在很多机械系统中能有效替代某些刚性机构,从而使整个机械系统达到刚柔并济的目的.在研究混合驱动机构和柔性四杆、五杆机构的基础上,对混合驱动六杆机构进行变型设计.首先利用虚功原理建立二自由度柔性铰链六杆机构的伪刚体模型,得出该机构的伪刚体模型的普遍公式.同时,建立了该机构的拟柔性模型,并得出了拟柔性模型的普遍公式.然后对二自由度柔性铰链六杆机构进行了仿真,得出相关数据,建立了相关转角之间的函数关系.并在普遍公式的基础上解出在施加不同载荷下的二自由度柔性铰链六杆机构驱动杆转角的理论值.最后对仿真值与理论值进行了对比分析,证明了理论推导过程的正确性.     

基于柔性铰链的柔性放大机构参数化设计

为了对柔性微位移放大机构进行优化设计,有必要对柔性铰链及柔性放大机构进行参数化分析与研究。提出了一个通用的结构参数ε,探讨了ε对不同柔性铰链柔度系数的影响规律,并横向比较了常用柔性铰链的柔度特性。另一方面,基于柔度特性的影响分析,提出了新的参数柔度比λ,重点分析了不同柔度比λ的柔性铰链主要输出位移形式的灵敏度。以实际的桥式柔性微位移放大机构为例,利用参数ε和λ实现了该柔性放大机构的参数化设计,并用有限元软件进行了仿真计算。实验测量结果表明,对基于柔性铰链的柔性微位移放大机构进行参数化设计,最终输出位移行程与有限元仿真设计的结果误差率为3.80%。基于柔性铰链的结构参数ε和柔度比λ对柔性放大机构进行参数化设计是可行且正确的,有利于这一类柔性放大机构的优化设计。     

基于柔性并联机构的变刚度夹持器设计分析

提出一种新型双夹爪变刚度夹持器,每个夹爪是一个由四根对称旋转柔性支链组成的变刚度柔性并联机构（VSFPM）。夹持器由两个电动机驱动,其中一个宏动电动机用于控制夹爪的开合运动,适应被抓取物体的几何尺寸;另一个微动电动机用于控制柔性支链的旋转角度,以调整夹爪在开合方向的刚度,实现变刚度柔顺抓取,提高对被抓取物体几何形状、材料属性的适应能力。基于刚度投影方法,分析了基于旋转支链柔性并联机构在夹持方向上的变刚度原理;应用基于伴随变换的刚度分析方法,求得了夹爪在任意旋转角度下的刚度模型;通过有限元仿真分析,验证了刚度模型的准确性。此外,有限元分析结果表明,提出的VSFPM机构具有较大的刚度调整范围（0.178~9.663 N/mm）,为变刚度柔性夹持器设计提供了新的思路和方法。     

微位移工作台柔性铰链参数分析和优化

针对微位移工作台柔性铰链影响参数的分析和优化。应用伪刚体理论,以能量法把模型简化为质量--弹簧系统,进行直圆铰链的固有频率公式推导。通过ANSYS有限元算例模拟仿真,研究各个参数对系统固有频率和刚度的影响,分析总结规律。并由设计要求初始模型尺寸,对影响因素进行参数优化并选择最优参数组合。