椭圆弧柔性铰链刚度简化计算及优化设计
本文选题:椭圆弧柔性铰链 切入点:转动刚度 出处:《光学精密工程》2016年07期 论文类型:期刊论文
【摘要】:本文主要研究了椭圆弧柔性铰链刚度的优化设计方法。首无,针对椭圆弧柔性铰链刚度计算公式过于复杂的问题,采用幂函数非线性曲线拟合的方法,推导了椭圆弧柔性铰链刚度的近似理论计算公式。然后,基于近似理论计算公式,分析了柔性铰链的精度特性及工作时的最大应力;采用GlobalSearch全域优化指令和Fmincon局域优化指令对椭圆弧柔性铰链工作方向的最大刚度进行了优化设计。最后,采用有限元仿真和实验验证的方法证实近似理论计算公式的适用性和优化结果的可靠性。验证显示:实验结果与近似理论计算结果的相对误差小于5%,表明提出的方法不仅省去了繁杂的有限元模型建立以及计算和修改的过程,大大提高了设计效率;而且通过优化计算可以得到椭圆弧柔性铰链的最大刚度。
[Abstract]:In this paper, the optimal design method of Elliptic Arc flexure hinge stiffness is studied. For the problem that the calculation formula of Elliptic Arc flexure hinge stiffness is too complicated, the power function nonlinear curve fitting method is used. The approximate theoretical calculation formula for the stiffness of elliptical arc flexure hinge is derived. Then, based on the approximate theoretical calculation formula, the accuracy characteristics and the maximum stress of the flexure hinge are analyzed. The maximum stiffness of the working direction of elliptical arc flexure hinge is optimized by GlobalSearch global optimization instruction and Fmincon local optimization instruction. Finally, The applicability of the approximate theoretical formula and the reliability of the optimization results are verified by finite element simulation and experimental verification. The verification shows that the relative error between the experimental results and the approximate theoretical results is less than 5. The method not only eliminates the complicated process of finite element modeling, but also the calculation and modification. The design efficiency is greatly improved, and the maximum stiffness of elliptical arc flexure hinge can be obtained by optimal calculation.
【作者单位】: 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所;中国科学院大学;
【基金】:国家863高新技术发展资助(No.2011AA12A103) 中国地质调查局工作项目支持(No.1212011120227)
【分类号】:TH122
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,本文编号:1626754
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