基于伪刚体模型法的全柔性机构位置分析

柔性机构是一种依靠构件元素的弹性变形传输所希望运动的机构。具有集中柔度的全柔性机构是其中的一种类型，其特征是机构中传统形式的铰链全部被柔性铰链所代替。对它的研究，近年来也已成为一个热点。为探索这类全柔性机构的运动学问题，首先建立起柔性铰链变形刚度模型。在此基础上，提出了一种扩展的伪刚体模型法，很好地解决了机构的位置正、反解问题。     

柔性四杆机构的分析及MATLAB仿真

柔性铰链四杆机构在精密机械领域应用日益广泛,全柔性机构不能简单的用为刚体模型进行动力学分析。文章构建了柔性丝四杆机构的模型,并采用伪刚体模型法对集中柔度的四杆机构进行理论分析,得出了杆件转角与外作用力的普适性公式;对柔性铰链四杆机构的实例进行了计算分析,并用MATLAB软件对实例进行仿真分析,得出的结果误差为3%,验证了该理论方法的可行性;最后得出在弹性变形内外作用力与危险点应力成正比。     

柔性机构的研究现状及其在仿生领域的应用前景

柔性机构是一种依靠构件元素所具有的柔性来输出全部(或部分)运动或力的机构.由于柔性机构所具有结构紧凑、重量轻、无间隙、无摩擦等优点,使其微定位、MEMS等领域得到广泛的应用.本文介绍了柔性机构理论研究现状和其在实际中的应用情况,以及目前还存在的问题.最后,展望了柔性机构在仿生领域的应用前景.     

基于伪刚体模型的柔性铰链机构自由度分析

柔性机构经过20多年的发展,已成为现代机构学中的重要分支,并在精密工程、机器人等领域得到了广泛应用.柔性机构是一种利用材料的弹性变形来传递运动、力或能量的新型机构.由于柔性元素的引入,柔性机构中构件和运动副数目往往无法严格区分,导致其自由度和刚体机构的自由度不同,甚至带有一定的模糊性.基于伪刚体模型,给出了柔性机构的两...     

平面双稳态柔性机构的设计

讨论了平面双稳态的物理含义以及平面双稳态柔性机构的主要分析理论;在实例模型分析的基础上提出了允许设计者调整稳定平衡位置的强迫式双稳态柔性机构设计思想,并结合实例对这一设计思想进行了理论分析。结果表明,这可极大地提高机构工作时的精确性、稳定性、可靠性。     

平面3自由度并联微动工作台的运动学分析

讨论了一种平面3自由度柔性并联微动工作台的运动情况。首先建立了机构的两个闭合回路,简化了Y.Yong,T.Lu和D.Handley[3]提出的3条闭合回路的模型。再根据“伪刚体模型”法建立方程,从而得到各柔性铰链的旋转角度及机构的运动情况。最后根据齐次坐标变换得到机构运动输入与输出关系,有助于得到机构的运动空间和范围。     

集中式柔性机构动力学等效分析方法研究

基于伪刚体模型与功能守恒定律,建立了集中式柔性机构动力学等效分析方法。在忽略杆件弹性变形的基础上,借助Paros给出的圆弧形柔性铰链扭转刚度计算公式,形成集中式柔性机构的伪刚体模型;依据动能不变及功率不变的原则,将柔性机构的伪刚体模型进行等效处理,建立了集中式柔性机构动力学等效分析方法。采用该方法,分别对单自由度和双自由度柔性机构进行了动力学等效分析,并将获得的解析解与ANSYS软件获得的数值结果进行了对比,证实了本文提出的动力学等效分析方法是十分有效的,该方法为柔性机构的动态优化设计提供了有力工具。     

3-UPS/S并联机构运动学分析及机构优化设计

对3-UPS/S并联机构进行了运动学分析和静力学分析,得到了该机构的运动雅可比矩阵和静力学雅可比矩阵;采用离散的方法对该机构的工作空间进行了分析;对该机构进行了基于给定工作空间的尺寸参数优化,在优化的过程中考虑了机构的奇异性、关节约束和机构几何尺寸约束等条件.     

定常力输出柔性滑块机构的优化综合

定常力输出机构就是在一定的输入范围内输出一恒定力的机构。本文首先利用虚功原理建立了实现定常力输出柔性滑块机构中力与位移间的关系式 ,进而提出了当考虑和不考虑零件中的应力时柔性滑块机构的优化综合方法 ,最后给出了优化综合实例以证明该方法的正确性     

3-PRPR柔性并联机构的工作空间分析

介绍了一类新颖的空间柔性并联机构,基于"伪刚体模型"理论建立其运动学逆解模型.通过选择合适的压电陶瓷驱动器、弹性铰链和材料,确定由压电陶瓷驱动范围及各位置上柔性铰链允许转角范围所限定的约束条件,进行了相应的工作空间分析,给出了机构可迭工作空间的可视化描述.利用有限元方法考察了所设计柔性并联机构的性能,仿真试验验证了所建运动学模型的正确性.     

柔顺机构中大变形柔性梁的2自由度伪刚体模型

针对柔顺机构中的大变形柔性梁,提出了一种新的伪刚体模型,即"两自由度伪刚体模型"。通过对模型末端倾角的进行参数化近似得出了模型最优特征半径系数,然后应用线性回归方法得到了模型的刚度系数。该模型能精确模拟柔顺机构中大变形柔性梁的变形轨迹和变形角度。最后通过末端轨迹的对比说明了该模型的优越性。     

面向电容式传感器线性度标定的柔性微动机构设计

针对光学精密工程中位移检测问题,研制了一种电容式位移传感器线性度标定装置。阐明了标定装置的组成和标定方法的原理,该装置采用运动轴、测量轴和传感轴三轴共线的设计方案,从测量原理上降低了阿贝误差。基于伪刚体模型和拉格朗日方程建立了机构位移、刚度、强度和固有频率的理论模型,为机构优化设计提供理论依据。计算和仿真结果表明理论模型和有限元分析误差分别为3.764%、3.908%、14.842%和2.666%。试验结果表明行程测试值与理论值、有限元计算值的误差分别为9.254%和13.524%,刚度测试值与理论值、有限元计算值的误差分别为8.472%和11.914%。标定后传感器测试线性度由0.057 48%提高至0.004 39%,测试精度改善明显,能够满足光学精密位移测试需求。表明所搭建的标定装置有效,且建立的机构理论模型和分析方法可信。     

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.     

对称3-PRR并联机构的运动学分析与仿真

以对称3-PRR平面并联机构为研究对象,通过矢量分析建立了3-PRR并联机构的运动学模型。采用坐标变换法建立了机构的运动学方程,并对机构的位置正逆解进行了理论求解和Matlab求解,在理论求解机构位置正解时使用了半角公式法。运用Pro/E的Mechanism模块对机构进行了运动学仿真,并将动平台中心点的仿真轨迹与规划的路径进行了比较,验证了建模方法的正确性及机构的可行性。     

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.     

大行程柔性铰链Hexapod机构参数优化设计

大行程柔性铰链Hexapod机构的性能很大程度上取决于柔性铰链的性能。同样构型的柔性铰链,行程越大其离轴刚度越低,从而导致大行程全柔性铰链Hexapod机构整体的静刚度和精度下降。讨论了Hexapod机构运动学逆解的求解,包括每个支链的伸缩的长度以及每个铰链的转动角度的求解。在此基础上讨论了大行程全柔性铰链Hexapod机构参数优化设计,使得满足动平台运动空间要求的前提下各个铰链的行程要求最小,并针对设计中的大行程柔性铰链Hexapod机构进行了参数优化设计。     

平面3-PRR非对称并联机构动力学分析

对一种平面三自由度非对称并联机构(3-PRR并联机构)进行运动学分析,基于虚功原理和该机构的运动学模型建立机构的动力学模型,并通过数值仿真,求解动力学模型,得到系统驱动力的变化规律。结果表明,机构在一个周期内两次穿越奇异位形,对机构的动态特性影响很大,因此系统设计阶段,应进一步对机构尺寸进行优化。研究对进一步分析3-PRR并联机构的运动稳定性、机构优化设计和系统控制等实际工程应用提供了理论基础。     

柔性机构拓扑优化设计研究

介绍了柔性机构拓扑设计现状,讨论了柔性拓扑优化设计模型的建立,非线性求解技术和伴随矩阵敏度分析技术,并给出简单的算例说明算法的可行性.最后指出了机构拓扑优化设计的发展方向、需要解决的问题以及可能解决的方案等.