基于四杆机构单元的柔性铰链设计与尺寸优化

发布时间：2018-11-03 13:09

【摘要】：针对柔性铰链存在的转动角度小和径向漂移大等问题,进行了大转角和高精度柔性铰链设计。利用四杆机构中曲柄摇杆机构的转角放大特性,以固化的四杆机构为变形模块,通过摇杆的小变形实现铰链的大转角运动。柔性铰链中固化的四杆机构为超静定结构,基于超静定结构理论进行了柔性单元的受力分析,并建立了柔性铰链的刚度模型,实现柔性铰链的分析和设计。根据设计方案选取设计变量,基于理论推导得到刚度建立目标函数,根据性能和几何边界建立约束条件,利用遗传算法对柔性铰链尺寸进行优化,并通过ANSYS进行了特定尺寸下柔性铰链变形和应力分析,验证了优化结果的正确性。
[Abstract]:Aiming at the problems of small rotation angle and large radial drift of flexure hinge, the design of large rotation angle and high precision flexure hinge is carried out. Based on the angle magnification characteristic of crank and rocker mechanism in four-bar mechanism and the solidified four-bar mechanism as deformation module, the large angle motion of hinges is realized by small deformation of rocker rod. The four-bar mechanism solidified in the flexure hinge is a statically indeterminate structure. Based on the theory of statically indeterminate structure, the mechanical analysis of the flexible element is carried out, and the stiffness model of the flexure hinge is established to realize the analysis and design of the flexure hinge. The design variables are selected according to the design scheme, the objective function of stiffness is derived based on theoretical derivation, the constraint conditions are established according to the performance and geometric boundary, and the size of flexure hinge is optimized by genetic algorithm. The deformation and stress analysis of the flexure hinge under specific size is carried out by ANSYS, which verifies the correctness of the optimized results.
【作者单位】： 太原理工大学机械工程学院;
【基金】：国家自然科学基金(51505319) 太原理工大学校基金(2014TD040);太原理工大学人才引进基金(tyut-rc201448a)~~
【分类号】：TH122

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本文编号：2307877