柔性平行导向机构静动力学分析与优化设计研究

发布时间：2017-11-26 04:25

  本文关键词：柔性平行导向机构静动力学分析与优化设计研究

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【摘要】：现代科学技术的发展对于称量物体质量的精度提出了非常高的要求，同时基于目前市场要求，天平既要准确度、稳定性高，又要价格低廉。本文以性价比较高的电容式电子天平为基础进行研究。在该类天平中，传力机构——柔性平行导向机构的传递精度是影响仪器精度等级的重要因素，为了提高称重仪器的抗偏载能力和抗干扰能力，实现高精度高稳定性，本文针对柔性平行导向机构展开分析和优化，主要研究内容如下： （1）根据柔性平行导向机构建立其力学模型，，对其单个柔性梁进行研究，基于弹性力学建立了柔性梁的整体刚度方程。运用多重积分，采用等效方法得到了变截面梁单元的截面参数，并运用仿真分析软件得到了方法正确性的验证。因此建立了柔性梁各个方向上的柔度与尺寸参数之间的关系。 （2）根据称量过程中存在的侧向偏载和横向偏载，分别提出柔性平行导向机构的抗弯比和抗扭比，并根据刚度方程推导出尺寸参数与这两个比值之间的关系。按照拉格朗日方程建立柔性机构的动力学方程，得到柔性机构的等效质量和等效刚度，从而推导出了柔性机构一阶固有频率的表达式。借助Matlab软件进行数值计算，分析尺寸参数和抗弯比、抗扭比和固有频率之间的关系，明确了部分尺寸参数对抗偏载性能和频率的影响，得到了部分尺寸参数的敏感范围。 （3）将以上三项性能指标作为多目标优化的目标函数，将精密测量仪器的分度数要求作为约束条件，并设置设计变量的边界约束，采用多目标优化软件得到了一组非劣解集，选择全局最优值并对比优化前目标函数，验证了抗偏载能力和抗干扰能力确实有所提高，有助于提高测量仪器的准确度和稳定性。
【学位授予单位】：天津大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TH112

【引证文献】

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1 李巨韬;郭伟;彭巍;;微力测量系统中双平行四杆柔性机构抗偏载性能研究[J];机械设计;2016年10期

本文编号：1228553