尺蠖式直线微驱动器的设计

针对普通尺蠖式直线微驱动器运动速度低和输出力小等问题,基于柔顺机构设计了一种新型尺蠖式直线微驱动器。微驱动器由箝位机构、驱动机构和输出轴组成,其运动特点是驱动机构驱动箝位机构进行往复直线运动,箝位机构带动输出轴作直线运动。箝位机构和驱动机构均采用柔性杠杆结构,保证了微驱动器所需的箝位力与驱动力,并提高了其运动速度。采用伪刚体方法建立了驱动电压与箝位力、驱动机构输入位移与输出位移之间的关系,根据功能原理建立了输入力与驱动力之间的关系并制作了样机,搭建了实验测试系统进行性能测试,测试结果表明,驱动器最大箝位力为216.43N,最大驱动力为13.5N,在驱动电压120V,频率95Hz时,达到最大速度48.91mm/s。     

压电位移放大机构的力学解析模型及有限元分析

研究了压电位移放大机构的运动学和动力学建模问题。基于能量守恒原理和弹性梁弯曲理论推导了桥式位移放大机构的位移放大比等静力学解析模型;在此基础上,通过拉格朗日方程建立了桥式位移放大机构的固有频率解析模型。通过有限元计算验证和分析了提出的解析模型的可行性和优越性,并与国内外典型的位移放大比数学模型进行了比较。结果表明:由于本文提出的模型考虑了位移放大机构的拉伸和弯曲变形,并且摒弃了国内外普遍采用近似几何关系进行数学推导的思路,因此所建立的位移放大比解析模型精度更高;固有频率解析计算结果与有限元模态分析结果的相对误差约为5%。得到的结果显示:本文给出的建模方法以及位移放大比、固有频率等解析模型可为柔性机构的优化设计和研制提供依据和参考。     

基于正交设计的WLCSP柔性无铅焊点随机激励应力应变分析

对晶圆级芯片尺寸封装(wafer level chip scale package, WLCSP)柔性无铅焊点进行了随机振动应力应变有限元分析. 以1号柔性层厚度、2号柔性层厚度、上焊盘直径和下焊盘直径四个结构参数作为关键因素,采用正交表设计了16种不同结构参数组合的柔性焊点,获取了16组应力数据并进行了方差分析. 结果表明:焊点内最大应力应变随1号柔性层厚度和2号柔性层厚度的增加而减小;在置信度99%时,下焊盘直径和上焊盘直径对应力具有高度显著影响,在置信度95%时1号柔性层厚度和2号柔性层厚度对应力具有显著影响;各因素对应力影响排序为:下焊盘直径影响最大,其次是上焊盘直径,再次是1号柔性层厚度,最后是2号柔性层厚度.     

仿袋鼠柔性跳跃机器人的驱动力特性研究

依据袋鼠生物体的运动结构和跳跃运动特点，利用扭转弹簧模拟其关节柔性和肌肉的储能作用，提出仿袋鼠柔性跳跃机器人的伪刚体机构模型。应用凯恩法建立仿袋鼠跳跃机器人的动力学方程。基于MATLAB6．5，结合实例对机器人的运动和驱动力特性进行了仿真分析。分析结果表明：利用柔性机构可降低仿生跳跃机器人跳跃运动所需关节驱动力和能量消耗，同时也揭示了袋鼠跳跃运动快而耗能低的规律。     

一种外LET柔顺半铰的动力学建模与分析

对一种外LET柔顺半铰进行建模与动力学特性分析。采用斜率不连续的绝对节点坐标法（ANCF）建立了该柔顺半铰系统动力学方程;对外力作用下半铰中心线和外轮廓的运动变形进行仿真,与实验结果对比,证明了绝对节点坐标法对柔顺半铰动力学建模的有效性;进一步分析了半铰外形尺寸变化对其变形规律的影响。     

柔顺机构国内外研究现状分析

柔顺机构是利用构件自身的弹性变形来完成运动和力的传递与转换的新型机构,具有质量轻、摩擦小等众多优点,引起了国内外学者的广泛关注.对柔顺机构研究的几个方面进行了综述性分析:静力学及运动学分析、动力学的研究及机构的优化设计,并对这一新的研究领域的发展方向进行展望.     

自适应机翼的发展现状及其关键技术研究

综述了近二十年来国内外自适应机翼技术的研究现状以及该领域需要解决的关键技术,对未来这一技术的发展和应用进行了展望。     

Si衬底和Si-SiO_2-Si柔性衬底上的GaN生长

使用MBE方法在Si(111)衬底和Si SiO2 Si柔性衬底上生长了GaN外延层 ,并对在两种衬底上生长的样品进行了对比分析 .在柔性衬底上获得了无裂纹的外延层 ,其表面粗糙度为 0 6nm .研究了GaN外延层中的应力及其光学性质 ,光致发光测试结果表明柔性衬底上生长的外延层中应力和杂质浓度明显低于直接生长在Si衬底上的样品的值 .研究结果显示了所用柔性衬底有助于改善GaN外延膜的质量     

On the free vibration of sandwich panels with a transversely flexible and temperature-dependent core material – Part I: Mathematical formulation

The free vibration analysis of sandwich panels with a core that is flexible and compliant in the vertical direction and with temperature-dependent mechanical properties is presented in two parts. The first part presents the mathematical formulation while the second deals numerically with the effects of the degrading properties of the core on the free vibration response. The analysis is based on the high-order sandwich panel theory approach (HSAPT), and the equations of motions along with the appropriate boundary conditions are derived using the Hamilton’s principle. The study investigates the role of increasing temperature, through the degradation of the mechanical properties of the core, on the free vibration response of structural sandwich panels. The mathematical formulation uses two types of computational models. At first, following the HSAPT approach, the unknowns include the displacements of the face sheets as well as the shear stress in the core. Secondly, it is assumed that the through-thickness distributions of the vertical and horizontal core displacements can be represented as polynomials, following the results of the HSAPT static case, and the effect of the variable mechanical properties are implemented directly.     

Mechanical and geometric advantages in compliant mechanism optimization

This paper presents a focused examination of the mechanical and geometric advantages in compliant mechanisms and their ramifications in the design formulations of compliant mechanisms posed as a topology optimization problem. With a linear elastic structural analysis, we quantify mechanical (and geometric) advantage in terms of the stiffness elements of the mechanism’s structure. We then analyze the common formulations of compliant mechanism optimization and the role of the external springs added in the formulations. It is shown that the common formulations using mechanical (or geometric) advantage would directly emulate at best a rigid-body linkage to the true optimum design. As a result, the topology optimization generates point flexures in the resulting optimal mechanisms. A case study is investigated to demonstrate the resulting trends in the current formulations.