柔性铰链微夹持机构的位移放大倍数计算

《西安交通大学学报》2004年第5期发表的《柔性铰链微夹持机构的研究》一文中，对所设计的柔性铰链微夹持机构进行了研究，由于理论计算中将柔性铰链视为理想铰链，导致计算的位移放大倍数与实验数据存在很大的出入实际上只需用材料力学的基本理论以及文献[1]给出的柔性铰链计算公式，即可准确地计算出该夹持机构的放大倍数，具体分析如下。     

单自由度微位移机构柔性铰链的研究

采用正交试验法安排单自由度微位移机构柔性铰链的结构设计参数,运用有限元分析方法,建立该微位移机构的三维实体模型进行仿真计算,取得单自由度微位移机构对应于载荷的位移和应力数据,通过逐步回归分析法建立该微位移机构的位移和应力的数学模型,从而定量地分析柔性铰链结构参数对该微位移机构性能参数的影响．同时,由样机实测得到测量数据,验证了最优回归方程(数学模型)的计算结果．     

微进给机构的柔性铰链设计与有限元分析

设计一套以音圈电机为驱动电机,柔性铰链为支承元件,碟形弹簧为减震机构的微进给机构.柔性铰链采用双平行四杆机构的结构形式,计算了柔性铰链在音圈电机峰值推力作用下的最大输出位移和最大应力值.通过有限元分析柔性铰链在不同推力作用下的应力、应变图,发现在音圈电机最大推力800 N作用下,柔性铰链的最大应变为224.67μm.分析结果证明,所设计的直圆形双平行四连杆柔性铰链能够满足微进给机构的往复进给行程要求.     

3-RRC全柔性机构中柔性铰链刚度矩阵建立

全柔性机构中柔性铰链单元刚度矩阵的建立是进行全柔性机构分析的基础．以3～RRC全柔性并联机构中出现的柔性铰链为例,介绍其结构型式并建立力学模型．采用差分法和复化抛物形求积方法分别得出了变截面柔性铰链单元上所受外力与端部变形之间的关系．通过矩阵位移法建立柔性铰链单元拉弯组合变形的刚度方程,并借助变形体内力分析和拉弯组合变形时单元刚度矩阵的特点,得出柔性铰链刚度矩阵的各个元素,为全柔性机构的运动学、动力学分析提供了方便．     

微定位器中柔性铰链结构的有限元分析及改进

微定位器是微机械系统精密加工、纳米技术的重要组成部分,柔性铰链结构则是微定位器的核心部件。利用有限元分析软件ANSYS,对两种常见铰链进行了分析,研究了其几何参数对结构的刚度、运动方向精度的影响;证明了在微动范围内,柔性铰链结构的刚度不随输出点的线位移的大小变化而变化,是常数,且刚度与结构的运动方向精度不成简单的线性关系。在此基础上,提出一种改进型柔性铰链结构,各项性能指标得到了改善。     

平面柔性铰链机构的柔度计算方法

作为一种高精度的微动机构, 柔性铰链机构已经在多个工业领域得到应用。该文针对平面柔性铰链机构, 对机构设计中柔度计算方法进行了研究。在分析了一般柔性铰链的柔度计算方法的基础上, 利用虚功原理, 推导出单个铰链的变形/受力相较于整个机构的变形/受力的关系; 利用矩阵分析方法, 结合串联机构和并联机构的单元与终端的变形/受力的互逆形式的传递规律, 分别获得了简洁的串并联柔性铰链机构的柔度计算公式。针对3种典型的串并联柔性铰链机构, 进行了柔度计算和不同机构参数与各方向柔度关系的分析, 并利用经典的有限元法进行了对比仿真实验。实验结果表明: 该方法的计算结果与有限元法最大相差7%, 平均相差3%。这表明该方法能够为平面柔性铰链机构的设计和结构优化提供参考。     

单轴柔性铰链设计方法研究

针对微机电系统中常用单轴柔性铰链机构原始理论设计的复杂性 ,提出了简洁而准确的单轴柔性铰链设计计算方法。从基础理论出发推导出了柔性铰链刚度及转角设计公式 ,分析了柔性铰链设计中结构参数与性能的关系。通过一种压电驱动微动工作台设计实例分析了单轴柔性铰链机构在微机电系统中的应用。实践证明了该方法的简便、可靠与实效性     

全柔性微位移放大机构性能与参数关系

基于长柔性杆设计了一种新的微位移放大机构结构形式,根据推导出的力-位移关系及放大比关系分析了机构主要性能与机构参数的关系.通过一组实例的理论计算与有限元仿真,分析得到该机构主要结构参数对机构性能的不同影响效果.     

双层柔性铰链微小夹持器

本文详细介绍了双层柔性铰链微小夹持器的设计，制作和实验。在分析压电元件和双层柔性铰链的结构及性能之后，计算出位移放大倍数以及夹持器的张合量，该夹持器具有较宽的工作范围，高灵敏度和结构简单等特点，是一种新型的微小机械。     

柔性铰链四杆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,得出了外载荷与转角的一般计算公式。给出了计算实例,并与有限元软件ANSYS仿真结果进行了对比,误差在3%左右,验证了该分析方法的有效性。最后也得出了外载荷与危险点应力成正比的关系。     

双轴柔性铰链转动柔度的计算与分析

利用力学和微积分基本公式推导了双轴柔性铰链转动柔度的一般设计计算公式.在此基础上得到了常用的直圆双轴柔性铰链转动柔度的设计计算公式.利用该公式定量地分析了柔性铰链参数对转角柔度的影响.同时针对多个不同尺寸的直圆双轴柔性铰链,采用推出的公式、Paros公式和有限元法进行计算,三种计算方法的结果吻合很好.由此说明了推出的计算公式的正确性和简洁性.     

椭圆弹性铰链的设计

为了得到一个结构紧凑无摩擦、无磨损且高效率的微进给装置，分析了具有任意角度椭圆凹槽弹性铰链的特性，得到其在不同载荷作用下刚度的封闭解析解，并讨论了弹性铰链的刚度随椭圆长短轴之比ε变化时的情况．当ε由1变化到无穷大时，即由圆形凹槽的弹性铰链经过椭圆凹槽的弹性铰链变化到矩形凹槽的弹性铰链，弹性铰链的刚度逐渐减小．由此引起的应力集中也逐渐减小，但是其运动精度也随之降低．此外，还利用有限元的方法对弹性铰链的刚度和运动精度进行了校验．     

亚微米弹性微位移工作台系统的设计及其精度分析

精密微位移工作台系统是实现亚微米级定位精度的关键技术。文中推导出柔性铰 键在Ｒ≤ｔ条件下的理论设计公式，用该理论设计并研制了亚微米弹性微位移工作台及 其闭环控制系统，实验结果表明分辨率优于 ０．０１ μｍ，定位精度达±０．０３ｕｍ．满足亚 微米级定位精度的要求，从而证明了设计理论与实践相符。     

Al2O3陶瓷高温弯曲切口强度的研究

试验研究了温度对Al2O3陶瓷弯曲切口强度的的影响，结果表明：20－800℃之间，材料的弯曲强度和弯曲切口强度不仅没有降低，甚至略有升高，它们的分散性随着温度的升高而降低，但在950℃条件下，其弯曲强度和弯曲切口强度均显著降低，分析认为：该陶瓷材料在低于800℃时，采用室温弯曲强度进行高温强度设计是安全可行的，同时在高温条件下，弯曲切口强度也可以利用室温弯曲强度进行了预测，研究结果为先进结构陶瓷材料的高温强度设计提供了强度预测的新方法。     

柔性微抓取器的机构分析及设计优化

以实现对微小零件的装配为目标,通过对运用单轴柔性铰链位移放大机构的柔性微抓取器进行理论和有限元分析,指出柔性铰链的缺陷.在改进设计中提出并利用柔性梁替代柔性铰链作为抓取器的运动副.通过理论、有限元对改进后的柔性微抓取器进行分析,并通过实验证明了该抓取器的可行性.     

对钢筋混凝土受弯构件中最小配筋率的探讨

以分析钢筋混凝土受弯构件最小配筋率的影响因素为基础,认为应对我国现行规范规定的最小配筋率进行修正,并提出了修正的具体途径．     

钢筋混凝土压弯构件塑性铰的试验研究

本文进行了27根钢筋混凝土压弯构件的试验,研究了轴压比、剪跨比和配筋率对塑性铰性能的影响,提出了钢筋混凝土压弯构件截面屈服曲率、极限曲率、塑性铰转角和塑性铰等效长度的计算公式,计算结果与试验结果符合良好。     

聚丙烯/硅藻土复合材料弯曲载荷下界面应力分布的有限元模拟

应用ANSYS软件对硅藻土填充聚丙烯复合材料弯曲载荷下的界面应力分布进行有限元模拟。结果表明,PP树脂与硅藻土粒子之间界面区各方向的正应力、等效应力、以及XY方向上的剪切应力均于硅藻土粒子的极点处达到最大值,并沿界面朝赤道方向逐渐减小;而YZ方向上的剪切应力在粒子的极点附近为最小,然后逐渐增大,在距极点约30°处达到到最大值;随后又回落,于距极点约40°附近后,变化趋于平缓。     

运用局部有限差分法确定变截面梁最大挠度的位置

在工程实际中,通常使用有限差分法来确定变截面梁最大挠度及其所在位置,然而这种方法十分繁杂.提出了局部有限差分法,采用逐次减小差分区域和步长的方法,使计算精度层层递进,计算过程简单易行.