柔顺机构的2R伪刚体模型研究

发布时间：2020-10-13 06:25

　　 柔顺机构(Compliant Mechanisms)是一种利用机构构件自身的柔性变形来完成运动和力的传递及转换的新型机构。同传统刚性机构相比,柔顺机构在降低成本和提高性能方面有许多优点,它能减少零件数目,缩短装配时间,简化制造过程,降低了机构的摩擦、磨损和噪声。因此,柔顺机构引起了学者们的广泛兴趣,成为世界范围内新兴的研究领域。 在柔顺机构的研究过程中,柔顺杆件的大变形所带来的几何非线性导致柔顺机构的分析十分复杂,因此,建立适当的模型是研究柔顺机构的基础。经典的伪刚体模型(Pseudo-Rigid-Body Model,简称PRBM)能较准确地模拟柔顺杆的末端轨迹,但不能模拟柔顺杆的末端转角。本文针对现有伪刚体模型的不足,提出了两自由度伪刚体模型,在模型的建模、参数优化、特性分析等方面进行了研究,主要包括以下内容: 在伪刚体模型建模方面,经典的伪刚体模型是由两根刚性杆和一个扭簧组成的单自由度系统,简称1R伪刚体模型。本文提出了由三根刚性杆和两个扭簧组成的两自由度伪刚体模型,即2R伪刚体模型,推导出其运动学方程。通过与1R和3R模型的理论分析与数值比较,反映了2R模型在模拟柔顺杆件末端特征方面的优越性。 在模型参数优化方面,提出了能同时模拟柔顺杆件末端轨迹和末端转角的参数化近似方法,以此得到了两种载荷形式(力和力矩)下的2R伪刚体模型的特征半径系数,然后通过线性回归的方法得到了模型的刚度系数。针对同时受力和力矩的模型,采用限制刚度系数的方法得到了复合载荷形式的2R伪刚体模型参数。 在模型特性分析方面,推导了三种不同载荷作用下柔顺杆和不同自由度伪刚体模型的应变能表达式,以此为特性指标对不同自由度伪刚体模型储存应变能的能力进行了对比分析,得到了一些规律,对柔顺机构的动力学研究打下了基础。
【学位单位】：北京工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2010
【中图分类】：TH112
【部分图文】：

大大减少构件数目，从而也就减少装配成本的60%，所以也大大降低了产品的生之间没有联接，无间隙，可提高机构的运可提高机构的寿命；，无需润滑，可减少污染；大批量生产；自身具有回程反力；机械动力相匹配。构有着巨大的优势和潜力，所以从二十世纪学者们的广泛研究，一些研究成果也开始顺超越离合器，可以看出，柔顺超越离合器，从而减少了加工和装配时间，也就降低装置。两个铰链和复位弹簧被集成为一根用减少三分之二，且由于易损坏件被替换

安装在车轮上的柔顺超越离合器

顺自行车刹车装置(图中白色箭头处为 Electronic Mechanic System，简称它可以较大地提高MEMS中机械大大促进MEMS领域的发展。图不超过100um，用表面微加工方图1-4 微型柔顺双稳态开关
【引证文献】

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1 周擎坤;柔顺直线导向与缓冲机构设计问题研究[D];国防科学技术大学;2011年

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1 崔红微;柔性铰链式扭矩加载器的设计与研究[D];大连理工大学;2011年

2 罗维;二自由度柔性铰链连杆机构的设计方法与综合特性研究[D];中北大学;2012年

3 庞敬磊;多稳态柔顺机构综合方法的研究[D];北方工业大学;2012年

本文编号：2838853