六杆柔顺机构的伪刚体模型

设计了一种六杆柔顺机构,建立了该机构的伪刚体模型,伪刚体模型显示该机构由两个柔顺滑块机构串联而成.根据伪刚体模型对该六杆柔顺机构进行了变形分析,推导出六杆柔顺机构伪刚体模型的力-位移关系的一般理论计算公式,进而得到该机构实例的分析结果.用ANSYS软件对该设计实例进行了力-位移关系的有限元仿真分析,同时加工制造出该设计实例的实物模型并进行了实验测量.对理论计算结果、仿真分析结果和实际测量结果进行了比较,三种方法所得结果基本一致,表明了理论公式的推导与分析是正确的,仿真建模分析也是正确的,并且该实例的设计是可行的,达到了设计目的.     

高平行度双稳态夹持机构设计与分析

采用刚体代替综合法设计了一个以高平行度的双四边形机构为提升平台的平面折展柔顺机构,克服了单平行四边形提升机构的缺点,提高了提升平台与地面的平行度。设计了一个双稳态夹持机构,通过限制夹持机构滑块的位移控制加持力的大小,以稳态二为工作状态保证加持力的稳定。最后通过辅助机构将两机构组合在一起,使一个驱动能够同时完成提升和夹持两个动作。建立了该机构的伪刚体模型,分析了该机构输入力矩与转角和位移之间的关系,并通过实例的理论计算和有限元仿真分析,验证了伪刚体模型的正确性和机构设计的实用性。     

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.     

多层LEMs性能与结构参数的关系

建立一多层LEMs柔顺机构的一般伪刚体模型.基于LET铰链等效弹簧刚度模型,推导出LEMs输入载荷和输出角位移的一般理论计算公式.分析了影响机构角位移输出的主要结构参数,以及相同载荷下这些参数对角位移输出的影响趋势.根据分析结果,对机构实例的结构尺寸参数设计了一组初始值.通过实例的理论计算与有限元仿真,分析得到机构的LET外铰链扭转片段长度和宽度尺寸变化对角位移和误差的不同影响效果.     

微/纳传动平台沿坐标轴运动分析的键合图法

采用柔顺机构学、材料力学、伪刚体法、卡氏定理及键合图基本理论,结合6自由度微/纳传动平台的工作原理,建立了桥式放大机构及微/纳传动平台的伪刚体模型及该平台沿坐标轴移动的键合图模型,推导了桥式放大机构的输出刚度方程、平台移动的特征方程及状态方程.通过Matlab/Simulink求解仿真分析,获得了该平台沿坐标轴移动的位移仿真曲线及柔性铰链角位移仿真曲线.应用Ansys13.0,对该平台进行了运动仿真分析,搭建了实验平台,进行了试验测量,并对Smulink仿真值、有限元分析值及实验值进行了对比分析,其结果变化规律基本一致,验证了利用键合图方法分析微/纳传动平台移动特性的正确性及可行性,为全柔性机构的研究提供了新的有效的方法.     

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LEMs提升机构设计与分析

设计了基于平面折展扭转铰链(LET)和长铰链的双层平面折展机构(LEMs)提升机构,给出了设计结构,推导了长铰链的等效扭转刚度计算公式,建立了机构的伪刚体模型,并利用虚功原理推导了机构输入力与输出转角的关系式,计算了提升高度.对设计实例进行了理论计算和有限元仿真分析,得到机构提升高度的理论值及仿真值,其相对误差都在3%以内.利用聚丙烯材料按照设计尺寸制作了该双层LEMs提升机构,在滑块位移相同的情况下,机构提升高度的实测值和仿真值基本一致.     

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.      

柔顺杆大变形分析的A-T-S方法

柔顺机构是一种新型机构,其中杆状柔顺机构占据了很大的比重。对大变形杆状柔顺机构的设计和分析,关系到整个柔顺机构的设计成功率。将链式算法和二分法应用于柔顺杆分析中,依据角度等量递变原则对柔顺杆进行分段,每一段的相对转角相等而长度不等,运用一个刚杆和一个扭簧连接来近似替代此小段,进而依据力的平移定理推出了相邻两段之间的长度关系,据此计算传统柔顺杆各部分受力后的变形、位移、转角,并根据所得结果推导出柔顺杆各部分应变能分布情况,从而为柔顺杆大变形分析提供了一种新的方法。经过与传统椭圆积分进行对比,验证了此方法的可行性。     

基于ADAMS牛头刨床六杆机构的运动学计算和仿真

目的 建立牛头刨床工作原理的平面六杆机构模型,在此基础上对六杆机构在工作过程中关键点的位移、速度、加速度、角速度、角加速度进行理论分析计算,建立滑块运动的数学模型.方法 利用ADAMS软件对牛头刨床六杆机构进行仿真分析.结果 通过仿真结果,可以清楚直观地了解六杆机构在工作过程中各组成部分的运动特性曲线.结论 仿真和计算为设计人员对牛头刨床的设计和改进提供一定的参考.     

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。     

一种柔顺5杆机构的运动原理分析

利用柔顺结构和压电叠层元件的优点,在分析常见柔顺机构的基础上,提出一种压电驱动的柔顺5杆机构。研究该机构各部件的位移输出特性,得到5杆机构顶端的椭圆运动轨迹方程;通过搭建振动位移测试系统,测得该5杆机构顶端的振动位移曲线,验证该柔顺5杆机构可用于精密位移致动器的设计。     

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.     

应用刚体位移矩阵解平面四杆机构五位置综合

刚体位移矩阵由Suh和Radcliffe提出.本文以刚体位移矩阵为理论基础,推演平面四杆机构刚体导引新的设计计算公式,将原来须解非线性方程组的问题简化为只要求解一个非线性方程.应用运动倒置法,该设计计算公式可推广应用于平面四杆机构再现函数.文中附有BASIC程序,并各举一例分别阐明刚体导引和再现函数两类设计课题.     

一种三自由度并联机构刚度分析及仿真

以一种三自由度并联机构2-TPR&SPR为研究对象,对其刚度进行分析.首先利用螺旋理论的方法得到该并联机构的全Jacobian矩阵,在此基础上,考察机构外力、外力矩对支链驱动力及约束力的映射关系.随后利用力与位移的对偶关系,推导出机构的刚度矩阵,最后通过一组数值仿真实例,验证刚度分析的正确性.     

二自由度球面定点并联五杆机构的运动学分析

以刚体空间运动学为基础,借助欧拉角法与球面解析几何方法建立由平行四杆驱动的二自由度球面定点五杆机构运动学模型,并对其运动学特性进行分析;运用三维CAD软件对运动过程进行仿真,将理论计算与仿真结果进行对比.结果表明,所建立的二自由度球面定点五杆机构运动学模型准确有效.     

齿轮四杆刚体导引机构的尺度综合及运动仿真

分析了齿轮四杆机构连杆转角与连架杆摆角函数之间的内在联系，建立了机构连架杆摆角函数的数值图谱；通过模糊识别方法从建立的数值图谱中找出能够近似实现给定刚体导引的多组机构基本尺寸型，根据推导出的理论公式算出机构的各个实际参数。所给出的齿轮四杆刚体导引机构的尺度综合算例和运动仿真表明该方法是可行且有效的。     

柔性机械手设计与夹取力动态特性仿真分析

设计了一种以驱动位移控制进行夹取力控制的柔性机械手,基于有限元软件ABAQUS及动力学仿真软件ADAMS,建立了柔性机械手的动力学模型.以不同尺寸的草莓为夹取目标物,对柔性机械手夹取过程进行动力学仿真分析,得到了夹取力随驱动位移量的增加呈线性增加的变化规律,同时获得了驱动速度与瞬时接触夹取力的关系曲线.在此基础上,对柔性机械手样机进行实验分析,结果表明:通过控制驱动位移量及速度进给,机械手能够实现对目标物草莓的无损夹取.该柔性机械手基于柔顺机构特性,无需复杂的传感反馈系统,即可实现对浆果类易损果实的快速抓取,为农业自动化收获机器人末端装置设计提供了一个新思路.     

柔性结构微夹持器的分析及优化

针对压电陶瓷输出行程有限和微夹持器末端不易实现平行输出的问题,设计一种具有二级位移放大机构和位移导向机构的微夹持器.基于伪刚体模型推导微夹持器的放大倍率、输入刚度和固有频率的理论模型,并通过有限元分析验证理论模型的正确性.探讨各结构参数对放大倍率和固有频率的影响.基于统一目标函数法,以提高微夹持器的放大倍率和固有频率为...     

基于阿苏尔杆组的混合驱动机构动力学建模分析

通过对定轴转动的刚体构件、II级杆组和RR-RR-RR型III级杆组进行动力学分析,建立了一种新的机构动力学分析计算模型,根据模型对混合驱动机构进行拆分,并对得到的相应杆组模块进行计算.最后,运用该计算模型对一种混合驱动九杆机构进行实例分析,得到常速电机和伺服电机的平衡力矩,证实此建模计算分析方法可用于简化混合驱动机构动力学参数的计算.