| 3-UPU柔顺并联机构构型拓扑优化设计与实验测试 |
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| 引用本文： | 焦凡苇,梁海龙.3-UPU柔顺并联机构构型拓扑优化设计与实验测试[J].包装工程,2019,40(5):187-195. |
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| 作者姓名： | 焦凡苇 梁海龙 |
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| 作者单位： | 中北大学朔州校区 能源与机械工程管理部,朔州,036000;中北大学朔州校区 能源与机械工程管理部,朔州,036000 |
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| 摘 要： | 目的为了设计出具有x,y和z方向纯平动的微纳级精密定位装置。方法首先,运用旋量与逆螺旋理验证所设计的传统3-UPU并联机构运动特性;采用封闭矢量映射原理构建3-UPU并联机构的微分Jacobian,实现各关节与动平台的空间映射关系。然后,定义优化问题的目标函数为结构刚度,约束函数为体积比,运动特性条件为微分Jacobian构造3-UPU柔顺并联机构的SIMP模型,并运用优化算法计算。最后,基于Ossmooth对优化构型进行CAD模型的提取,完成运动特性的力学仿真分析,此外,通过3D打印制造处理后的CAD模型,并完成运动特性的实验测试。结果仿真可得,优化后的构型柔度值从58.324 mm/N下降到25.993 mm/N;一阶固有频率从964.64 Hz提高到1362.26 Hz;沿x,y和z方向的微运动特性分别达到2.488,6.512,9.185μm;3-UPU柔顺并联机构优化构型的微运动特性与理论解处于同一微米级,并运用实验测试进行了验证。结论拓扑优化设计的构型具有微米级运动特性和微米定位精度,实验测试结果验证了该优化技术的可行性。
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| 关 键 词： | 旋量与逆螺旋理论 微分Jacobian矩阵 拓扑优化技术 实验测试 |
| 收稿时间： | 2018/10/29 0:00:00 |
| 修稿时间： | 2019/3/10 0:00:00 |
Topology Optimization Design and Experimental Test of 3-UPU Compliant Parallel Mechanism |
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| JIAO Fan-wei and LIANG Hai-long.Topology Optimization Design and Experimental Test of 3-UPU Compliant Parallel Mechanism[J].Packaging Engineering,2019,40(5):187-195. |
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| Authors: | JIAO Fan-wei and LIANG Hai-long |
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| Affiliation: | Department of Energy and Mechanical Engineering Management, Shuozhou Campus of the North University of China, Shuozhou 036000, China and Department of Energy and Mechanical Engineering Management, Shuozhou Campus of the North University of China, Shuozhou 036000, China |
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| Abstract: | |
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| Keywords: | wrench and reciprocal screw theory differential Jacobian matrix topology optimization technology experimental test |
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