基于拓扑优化的微夹钳设计

采用以互能和应变能比值作为目标函数的柔性结构拓扑优化方法完成了微夹钳的概念设计.结合具体的夹持对象和工作环境,在微夹钳概念设计基础上确定了微夹钳的最终结构形式.采用有限元法分析了微夹钳的传动比与夹持力,并在万能工具显微镜下测量了微夹钳原型的传动比与夹持力.试验结果表明:当微夹钳钳口尺寸为0.45mm时,微夹钳的平均传动比为22.89,最大夹持力为356.16mN,并且钳口的位移和夹持力与压电陶瓷的输入位移有良好的线性关系,与有限元计算结果基本吻合.这表明连续体拓扑优化方法在微夹钳的设计中有着重要指导作用.     

锻造操作机夹钳平行升降机构运动学特性分析

对锻造操作机机械系统进行运动学特性分析,研究执行机构的运动规律,是实现操作机夹钳末端位置精确控制的前提。本文分析了某典型锻造操作机夹钳平行升降机构的机构特征及运动学特性,得到了夹钳末端随升降缸运动的变化规律以及夹钳平行升降动作的运动学逆解方程。结合锻造操作机具体结构参数对夹钳平行升降逆解近似公式的精度进行了分析,提出了采用高次方程近似公式的方法,并给出了二次方程近似公式,研究结果对于提高操作机夹钳末端的位置控制精度具有一定的理论价值。     

梯度功能压电陶瓷微夹钳的设计和操作原理

利用梯度功能压电执行器设计和制作了双悬臂梁结构的微夹钳 ,用作微型机器人操作系统的操作手 .该微夹钳整体尺寸为 1 5　 mm× 2　 mm× 2　 mm,质量为 1 2 0　 mg.建立了梯度功能压电陶瓷悬臂梁的双层复合梁模型 ,从该模型和压电本构方程出发 ,分析梯度功能压电陶瓷微夹钳的操作原理 .理论推导了该悬臂梁的微位移特性 ,由微夹钳的双悬臂梁结构 ,得到微夹钳的顶端张开量 .实际测量了梯度功能压电微夹钳的顶端张开量 ,其实际值与理论推导值有较好的一致性     

基于柔性铰链的压电微夹钳设计

面向微机电系统(MEMS)微装配设计了一种压电式微夹钳,该微夹钳基于柔性铰链设计,结构简单、紧凑,具有对称结构的两级位移放大机构,其驱动采用叠堆型压电陶瓷.重点对该微夹钳的张合缩放特性进行了理论分析,建立了电压与末端张合量输入输出模型.样机实验表明,驱动电压为140V时,该微夹钳具有约1 260μm的最大张合量,微操作实践表明:微夹钳能实现对不同形状尺寸大小从50~1 260μm范围的微小器件夹持操作.     

微型夹钳的最新研究

微型夹钳技术是微机电系统研究的重要内容，应用于微装配等领域，在微机电系统的研究及微型产品的研制开发中发挥着重要的作用。本文选取微型夹钳技术最新研究中有代表性的成果进行了回顾，对微型夹钳的结构材料、制作工艺和工作原理等进行了分析，介绍了微型夹钳的最新研究进展，慨括了研究特点及发展趋势。     

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.     

马鞍面件柔性夹钳多点拉形实验与数值模拟

为了扩展柔性夹钳在板材多点拉形中的应用,对马鞍面件进行了柔性夹钳多点拉形实验.实验结果显示,工件被夹持边缘且呈曲线性,验证了柔性夹持技术的可行性.通过标记圆法测量了各标记圆拉形前后的厚度和长度方向的直径;对马鞍面件柔性夹钳多点拉形过程进行数值模拟,通过模拟结果发现离散夹钳实现了柔性夹持,并且成形件的应力、拉伸应变和厚度分布均匀.实验值和模拟值的对比结果表明,各标记圆长度的拉伸率分布趋势一致,最大偏差为0.21％,而且各标记圆厚度减薄率的分布趋势也基本一致,最大减薄量偏差为0.02 mm,从而验证了数值模拟的正确性和柔性夹钳拉形机的实用性.     

自感知压电微夹钳研究

采用双晶片型压电悬臂梁制作一种双悬臂梁结构的微夹钳,可用于微操作系统中的微夹持器．在一般微操作系统中,需要外加微力传感器才能组成闭环控制系统,这必将影响夹钳的工作特性．为简化系统,借助于电荷提取电路提取压电双晶片上的电荷,并通过软件进行状态观测,可直接得到压电夹钳尖端上的夹持力,同时还能观测到夹钳尖端的位移,称其为自感知执行器．实验证明了上述自感知方法的有效性．     

基于光致形变材料的光驱动微夹钳

针对目前微夹钳存在的一些问题,提出了一种基于光致形变材料镧改性锆钛酸铅(PLZT)双晶片的光驱动微夹钳.首先对光微夹钳中的核心部件PLZT陶瓷的光致形变特性进行了研究,建立了PLZT陶瓷的新型光致伸缩模型;其次对PLZT双晶片式悬臂梁结构的驱动特性进行了分析;最后对柔性铰链放大结构进行了设计,并对其柔性铰链的承载能力进行了理论计算.计算结果表明,柔性铰链的承载能力满足使用要求,光微夹钳可实现远程光控而不受电磁干扰,可自主控制夹持与释放动作,其放大机构的放大倍数为24倍,且最大钳口距离可达3.880mm,基本满足大部分微型零件的操作需求,具有很好的通用性和适用性.     

筒节夹钳钳爪强度的有限元分析

筒节夹钳是冶金行业中的特种起重设备,夹钳夹持的可靠性及其本身的强度在设计中很关键,如果设计不当,将会导致在夹持物料过程中产生物料坠落等事故。由于作业场地的危险性较大,一旦出现事故,轻则砸坏设备、影响生产,重则机毁人亡。夹钳能否长时间安全可靠地作业变得很重要,尤其钳爪是连接筒节和钳臂的重要部件,因此对夹钳钳爪的强度进行有限元分析具有重要的意义。     

筒节夹钳钳臂强度的有限元分析

筒节夹钳在厂矿中用于搬运钢筒,由于钢筒质量大,夹钳夹持的可靠性及其本身的强度在设计中很关键,因此对夹钳的重要部件钳臂的研究具有重要的意义。利用有限元分析软件对钳臂进行静力学分析,得到了应力和位移的主要数据,确定了钳臂的最大应力小于材料许用应力,钳臂在工作过程中是安全可靠的。     

Z47—12A自动冷镦机夹钳抬起机构分析

本文对 Z47—12 A 自动冷镦机的夹钳抬起机构进行了分析,并提出了一种新的设计方法.     

闸调器检测试验台的结构设计和性能分析

检修拆解组装后的液压夹钳闸调器质量缺少过程监控手段。结合铁路相关规定和闸调器作业具体要求,提出闸调器组件的多个测试指标参数,设计液压夹钳闸调器检测试验台。此试验台可自动完成称重试验、闸调器拉伸复位试验,工作连续,减少闸调器装夹次数,提高闸调器试验效率。只需将闸调器放入滑动台的闸调器安装孔、选择测试程序即可完成设定试验,使用快捷方便,准确性高,可提高动车组用液压夹钳产品质量的可靠性。     

低压电缆路径探测方法探讨

该文总结了上海市电力公司“低压提升工程”中,奉贤供电公司380 V电力电缆设备路径普查的实践经验.在现场进行实际比较测试的基础上,找到了低压电缆带电路径定位的夹钳适用材料、适用频率和现场实用的新方法.该文指出,国内电网供电系统和居民区低压电力电缆设备当前治理的共同难点在于:主接线图缺失、路径图缺失、电缆接头位置图缺失.面对这种长期积累的设备治理欠账,超坡莫合金材料夹钳法是国内采用管线定位仪器,进行低压电境带电路径定位的最适用的方法;8.192 kHz,8.44 kHz,9.82 kHz,32.8 kHz,82 kHz,83 kHz是夹钳法验证筛选出的抗干扰有效频率.为了提高现场实测效率,“从已知到未知、从简单到复杂、从近到远”是验证后的现场执行指引方法.     

电力电缆的探测方法研究

比较系统的分析了地下电缆探测的基本原理和探测方法,包括夹钳法、直接法、感应法、无源探测法,重点介绍了非对称方波信号法在湖州地区的应用。     

夹钳起重机吊具热应力的研究

本文用有限差分法准确地计算了在工程技术问题中的温度场和热应力场,并以冶金夹钳起重机钳口吊牙为例,系统地论述了计算方法、测试技术及其结果与建议。     

微夹钳传动分析

以压电驱动式微夹钳为例进行微夹钳传动系分析，按传统的静力平衡和机构运动几何关系及柔性铰假设方法推导出其速比和转角简化计算公式，将该简化公式计算结果与实测结果比较表明，计算值与实测值相比误差较大，说明按这种传统方法推导出的简化计算公式是不适用的。因此，根据实测结果按曲线拟合方法给出修正的该简化计算公式，其计算结果与实测值相近。     

曲面件柔性拉伸成形时的过渡区

利用多夹钳式拉伸成形机能够实现夹持和拉伸成形的柔性化特点,对投影面为梯形的曲面件分别建立矩形板料和梯形板料夹持有限元模型,并进行了不同过渡区的矩形板料和梯形板料的数值模拟.结果表明,随着过渡区最大长度的减小,板料容易贴模,成形力减小,成形件的最大应变值减小,有效成形区应变、厚度分布更均匀,成形效果更好.对投影面为梯形的曲面件进行拉伸成形实验,实验结果与数值模拟结果吻合,验证了数值模拟的正确性.多夹钳式拉伸成形机能够根据模具形状合理设计过渡区形状,提高成形质量,节省材料,降低拉伸成形成本.     

基于二阶Krylov子空间投影法建立MEMS宏模型

利用宏模型对MEMS系统进行系统级仿真是求解MEMS耦合问题的有效方法。对大规模系统方程通过矩阵子空间投影实现自由度缩聚来建立宏模型的方法得到了广泛应用。常用的Krylov子空间法只能对状态空间描述的一阶系统进行降阶处理。本文介绍了二阶Krylov子空间理论,运用Arnold i算法直接对大规模二阶系统进行自由度缩聚来生成宏模型。将此方法与有限元数值分析结合对电热驱动微夹钳进行了宏建模。对电热微夹钳宏模型的仿真结果表明此方法建立的宏模型可以准确反应系统的动态行为,满足精度要求,同时极大地降低了计算复杂度,提高了计算速度。     

测量V型夹钳体的通用样板

自动锻压机产品结构中有一组V型夹钳体,属于关键部件,如图1所示.它们分别夹持不同直径的工件,但其基准尺寸h,L始终不变.