一种单自由度柔顺铰链的优化设计

发布时间：2020-12-10 06:28

　　柔性机构通过减少非柔性机构的零件数及装配环节,提高了机构的可靠性、精度及寿命等。在设计一种柔顺机构时,确定其尺寸参数从而实现最优的工作状态是十分重要的。本文应用了伪静态方法建立一种柔顺铰链的静动力学模型,以机构的刚度与固有频率为目标,通过改变机构的几何尺寸,得到了两种改进的模型。这两种模型分别适用于不同的工作模式,大范围运动与高速往复运动。本文利用有限元分析验证了两种理论模型的正确性。 

【文章来源】：锻压装备与制造技术. 2020年04期 第118-122页

【文章页数】：5 页

【部分图文】：

柔顺铰链模型

如图2所示，在局部坐标系下柔性梁单元有j、k两个节点，每个节点有沿着x、y方向移动和绕着z方向转动三个方向自由度。将梁单元在局部坐标系下所受力与位移用向量的形式表示：那么在局部坐标系下，节点力与位移的关系为：

当进行静力学分析时，令ω=0时，此时公式4中只有K0；当进行动力学分析时，应保留ω项，且保留的阶数越高，结果越准确，但是计算量也将增加。在柔性梁较短或结构的固有频率较低时，取ω的平方项就可以满足计算精度。这也解释了传统的动力学模型对结构的高阶频率预测误差较大的原因。假设参考坐标系为O-XY、jk梁单元在参考坐标系下的受力与位移为：


本文编号：2908238