空间3-DOF全柔性微动平台的设计与分析

本文设计了一种空间3-DOF全柔性微动平台并对其进行了有限元仿真分析.基于Kutzbach-Gr bler公式对机构的自由度进行了计算;采用桥式位移放大机构作为微位移的放大机构,使微动平台的运动空间进一步扩大,并对桥式微位移放大机构的放大比进行了理论计算与ANSYS有限元仿真分析,理论计算与仿真结果的误差为;对微动平台利用ANSYS workbench进行仿真分析,其误差为;研究结果为以后柔性微动平台的设计与制造起到了积极的指导作用.     

多维微传动平台设计及基于RPY角的运动特性分析

为了满足精密制造领域对于传动平台多自由度及大行程的要求,基于空间机构学,设计了由压电陶瓷驱动柔性铰链导向的六自由度微传动平台.针对压电陶瓷输出位移小的缺点,设计桥式机构对其输出位移进行放大,并利用线切割对传动平台进行一次性加工,得到具有大行程的一体式传动平台.通过齐次坐标变换得到了补充修正后的RPY(滚动-俯仰-偏转)角姿态描述方法,利用此方法分析传动平台的运动特性,通过虚功原理和坐标变换理论,建立了微传动平台的运动学模型,得到了压电陶瓷驱动位移与传动平台运动位移之间的映射关系,以及微传动平台6个方向的静态刚度及其变化规律.利用ANSYS12.0对传动平台进行有限元仿真,并搭建实验平台进行实验测试,实验结果与理论模型和仿真结果的对比分析验证了理论模型的正确性及平台结构的合理性.     

全柔性滑块机构的设计与分析

采用伪刚体模型法对全柔性滑块机构进行了变形分析,设计了一种微型全柔性滑块机构,并主要对其中的柔性移动副进行了设计与分析,给出了该设计实例柔性移动副的等效弹簧力,进而得到微型全柔性滑块机构伪刚体模型的分析结果. 同时用有限元方法对该实例进行了仿真分析,两种方法所得结果基本一致,表明了理论分析是正确的,该实例的设计是可行的.     

柔性电热镍微夹钳结构设计及加工测试研究

把柔性机构的设计方法--伪刚体法应用于柔性微夹钳的设计中,得到一种新结构形式的电热微夹钳,用UV-LIGA方法进行加工制作,并进行动态性能测试. 从对称的平面十杆刚性机构得到其伪刚体模型,对伪刚体模型进行优化并柔性化得到放大20倍的柔性微夹钳钳体,通过仿真验证了设计的正确性和可靠性. V形电热驱动器与柔性钳体集成到一起,形成柔性电热微夹钳. 用SU-8胶做电铸铸模,钛和二氧化硅做牺牲层,铜做种子层,在氨基磺酸镍电铸液中进行电铸,加工出最小特征尺寸10 μm,厚度30 μm的电热镍微夹钳. 最后对制作的微夹钳在0～1.5 V直流电压下进行动态测试,夹持端位移最大可达24 μm.     

面向高精度放大比的微动机构设计与实现

以一种微位移放大模块为研究对象,提出一种以高精度放大比为目标的参数设计方法. 根据伪刚体模型法建立各柔性单元的变形协调关系,利用拉格朗日能量守恒原理推导出系统能量与柔性单元位移的对应关系,在此基础上采用系统能量均布原则使得结构参数关联化,实现了微位移放大模块结构参数的层递式设计. 同时应用有限元ANSYS软件对微位移放大模块进行仿真分析,对比分析表明该理论计算方法与软件仿真结果偏差为6.25%,为面向高精度放大比的微动机构参数设计提供了理论依据.      

基于压电陶瓷的光学微扫描器及其有限元分析

研究基于压电陶瓷和柔性铰链的光学微扫描器及其放大机构的位移放大原理,分析单轴圆弧型柔性铰链性能,利用有限元方法对光学微扫描器的柔性铰链放大机构进行仿真.结果表明:柔性铰链的最小厚度值为圆弧半径的2倍时,微扫描器位移放大结构达到稳定位移,放大机构的放大率提高到压电陶瓷驱动位移的3.25倍,进一步验证了放大机构设计的合理性.     

大行程并联三自由度柔性微操作平台的设计

微纳操作技术结合了精密仪器技术、控制工程、计算机技术等科学,是一门综合性很强的技术,而微操作平台的设计与控制又是研究微纳操作技术的基础之一.本文基于杠杆放大机构设计了一种大工作空间的柔性并联三自由度微操作平台,即沿X/Y轴方向的移动和绕Z轴的转动,该平台主要有两个特点,一是平台的整体尺寸小;二是平台末端执行器的工作空间大,另外该设计还改进了堆叠压电陶瓷预紧装置的设计,有效的减少了压电陶瓷所受的剪切力;同时用3-PRR运动链来代替3-RRR运动链分析平台的工作空间.文章主要介绍了微操作平台的设计过程和平台的运动学分析,并建立了位置水平上的雅可比矩阵,最后得到了平台末端执行器的工作空间.     

新型3-DOF柔性并联微操作平台的研究

根据杠杆原理设计的新型二级杠杆放大器,在此基础上基于3-PRC并联机构提出一种具有空间解耦的新型三维移动并联柔性微位移放大机构.该机构由三个相同的支链采用正交的方式与动、静平台相连,以压电陶瓷作为驱动装置并内置在二级杠杆放大器中,能够使机构实现微纳米级的运动.通过理论计算和仿真分析对新型二级杠杆放大器和并联柔性微位移放大机构进行了研究,结果表明该机构具有良好的运动解耦性和较高的精度.     

平面3-RRR全柔性机器人的微运动学分析

讨论了一种并联平面3-RRR全柔性机器人机构的微运动学。首先建立了机构的“伪刚体模型”，利用铰链位移法对机构进行了微运动学分析，最后进行了数值验证。     

一种新型微位移放大机构设计与特性分析

基于柔性铰链的传导性,运用杠杆原理设计了一种全对称结构的二级微位移放大机构,该机构具有无附加方向上位移及运动精确等优点.建立了微位移放大机构的仿真模型和运动学模型,给出了工作原理;根据机构学原理推导出了机构位移放大比,运用ANSYS13.0对该机构进行有限元仿真,得出了实际输出位移、放大比及该机构的固有频率.放大比误差为7.46%;误差分析主要原因为在理论模型中采取简化分析,忽略了柔性铰链伸长变形导致的中心偏移,并且假设了除去柔性铰链外,其他的部分全为刚性.本文研究为微位移放大机构的实际生产提供了理论依据.     

基于双弹性腔的左心循环系统的建模与仿真

揭示循环系统的生理病理机制,建立左心与动脉系统耦合的动力学电路模型.用状态变量分析法建立左心循环电路模型的数学模型,利用Matlab/Simulink工具对这一数学模型进行建模仿真,并用图形用户接口(GUI)界面进行参数输入.最终得到左心室容积、左心室压力、左心房压、主动脉压和主动脉血流的时间曲线,主要的特征数据和波形曲线与实际的生理情况相符.     

弯管机工程CAD中的转换计算及图像模拟

推导了ＣＮＣ弯管机上由ＸＹＺ坐标到ＰＲＢ坐标的转换计算公式，建立了弯管机加工过程图形模拟的计算模型，并编制了相应软件。     

基于功率键合图的跳汰机交流液压系统建模与仿真

以圆形跳汰机交流液压系统为对象,建立了单相交流液压工作单元负载升程和回程工况下的功率键合图模型,推导了系统状态方程,并结合实际参数利用MATLAB/Simulink工具箱对其进行了仿真模拟,得到了工作液压缸负载速度和工作压力动态特性曲线,为交流液压系统优化设计和性能评估提供了一种新途径.     

电液比例径向柱塞泵负载敏感变量控制特性的仿真

分析了电液比例控制负载敏感变量径向柱塞泵的工作原理 ,利用功率键合图建立了变量控制系统的数学方程式 ,以Matlab下的Simulink建立出系统各元件的仿真模型 .针对泵的变量实验结果得到的曲线 ,应用Simulink进行仿真 .通过对该系统的仿真 ,可以清楚地观察到泵的变量控制系统的工作过程和变化状态 ,为各种控制系统的设计提供了简单、方便、实用的计算机辅助设计方法 .     

基于Simulink的USB数据传输库的实现

Simulink 是一个强大的系统建模、仿真和分析的图形化工具包,提供了大量的模块,方便用户快速的建立动态的模型.而且利用 MATLAB的RTW能直接将Simulink所建立的模型生成优化的、可移植的代码,并根据目标配置自动生成多种环境下的不同程序.这个功能可以使得设计人员从编写嵌入式软件代码的繁复工作中解脱出来,将主要精力集中在系统设计上.然而Simulink 嵌入式目标模块库中的DSP与PC的通讯接口模块过于简单,速率较低,不能满足大数据量的要求.作者在Simulink上开发了USB数据传输库,能通过RTW生成特定硬件平台的执行代码.实例表明,该模块成功有效,可以极其方便的应用在各种需要与目标实时通讯的场合.     

可视化过程控制实时仿真系统设计与开发

针对复杂工业过程建模与仿真设计的特点和要求,设计并实现了一套面向典型过程控制的集组态、仿真和监控一体化的可视化实时仿真系统.系统结构主要包括前台用户操作、中间数据通信和后台仿真计算3部分,采用面向对象和模块化的设计思想,通过VC++编程,将组态界面和原理界面与Simulink仿真模型整合在一起,实现了工艺流程组态图和原理图的可视化、仿真计算、曲线显示和与外部PLC实时通信等功能,可供控制系统的生产过程模拟、半实物实时仿真、参数设置以及工艺流程学习等过程使用.测试表明,所设计的系统操作简单,界面美观,通用性强,易于二次开发.     

液压并联机器人的键图建模

键图是一种能够统一处理多能量范畴工程系统的有效方法，该文针对液压驱动并联机器人提出了一种新颖的全系统键图仿真模型。基于牛顿-欧拉法建立运动平台的键图模型，根据伺服阀和液压缸的流量方程及力平衡方程建立阀控缸作动器的键图模型，按照因果关系规则将二者集成为全系统的键图模型。实例仿真表明该模型较真实地反映了系统的动态特性，可用于液压并联机器人的动力学分析和控制系统设计。     

一种3-RPS并联平台机构偏转能力的分析

基于3-RPS并联机构的位置反解,在考虑杆长、运动副转角及杆间干涉等约束的情况下,利用搜索法求得了机构动平台相对于定平台运动的姿态工作空间(即偏转能力),研究了动平台姿态工作空间与垂直于定平台的Z向移动位置空间的关系,并分析了机构主要结构参数对动平台偏转能力的影响.     

基于Stewart机床的一种新结构

该文在分析目前虚拟轴机床研究和开发现状的基础上，提出一种新结构的虚拟轴机床，对其结构特点和性能进行论述，并对其工作空间，平台偏转角，精度和力特性问题作分析。应用达朗贝尔原理和虚位移原理，分析机床机构的动力学问题，并建立动力学方程；应用修改的Gauss-Seidel迭代法，考虑活动平台作水平圆周运动情况，解出了动力学方程的数值解，并绘制了机构的滑块仿真曲线。