柔顺机构的稳健优化设计

发布时间：2017-05-14 16:01

  本文关键词：柔顺机构的稳健优化设计，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：柔顺机构是利用自身的柔性元件实现所需功能的一种机构，由于此机构中用柔性关节代替传统刚性机构中的运动副，因而柔顺机构具有零件少、体积小、无需润滑、无磨损等优点。目前，柔顺机构已广泛应用于微机电系统(MEMS)、仿生、航空航天等领域，但是在工程实际中由于存在制造、装配、环境等不确定性因素带来的误差，柔顺机构的性能将会受到一定影响。因此本文在充分利用柔顺设计理论和稳健设计思想的基础上，在结构设计时将随机因素考虑在内对柔顺机构的优化设计展开探索研究。主要内容如下： 1.首先采用伪刚体模型对柔顺机构进行建模的方法对柔顺滑块机构进行了位移和驱动力矩分析，然后利用虚功原理对伪刚体模型中的力与变形关系进行了求解，得出一般四杆机构中的参数关系表达式，最后以杨氏双稳态机构为例求出机构力矩随输入角度的变化，并且根据力矩是势能的一阶导数的关系可得到此杨氏双稳态机构的两个稳定位置。 2．以柔顺恒力机构、杨氏双稳态机构为本文设计对象，分别建立了两者的确定性优化模型和稳健优化模型，利用粒子群优化算法和蒙特卡洛(Monte Carlo)模拟方法求解出的机构来进一步得到输出力、势能、方差等输出特性，，通过对不确定因素影响下的两种设计机构进行结果对比，验证了本文设计方法的有效性。
【关键词】：柔顺机构 稳健设计 不确定因素 伪刚体模型
【学位授予单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TH112
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 第一章 绪论7-19
• 1.1 论文研究背景及意义7-8
• 1.2 柔顺机构概述8-13
• 1.2.1 柔顺机构的组成8-11
• 1.2.2 柔顺机构自由度计算11-12
• 1.2.3 柔顺机构的应用及挑战12-13
• 1.3 稳健设计概述13-15
• 1.4 柔顺机构稳健优化设计研究现状15-16
• 1.5 本文研究主要内容16-19
• 第二章 柔顺机构设计及稳健设计关键技术19-35
• 2.1 引言19
• 2.2 伪刚体模型法19-25
• 2.2.1 伪刚体模型的建立19-21
• 2.2.2 伪刚体相关参数的确定21-22
• 2.2.3 伪刚体模型法求解柔顺滑块机构22-25
• 2.3 虚功原理25-29
• 2.3.1 虚功原理介绍25-26
• 2.3.2 虚功原理应用举例26-29
• 2.4 基于随机模型的稳健优化设计29-31
• 2.4.1 随机模型法简介29-31
• 2.4.2 稳健设计模型求解31
• 2.5 粒子群优化算法31-33
• 2.5.1 粒子群优化算法原理31-32
• 2.5.2 粒子群优化算法操作步骤32-33
• 2.6 本章小结33-35
• 第三章 柔顺恒力机构的稳健优化设计35-45
• 3.1 引言35
• 3.2 柔顺恒力机构结构分析35-38
• 3.3 柔顺恒力机构稳健优化设计实例38-40
• 3.3.1 确定性优化设计模型38
• 3.3.2 稳健优化设计模型38-40
• 3.4 计算结果分析40-43
• 3.5 本章小结43-45
• 第四章 杨氏双稳态机构稳健优化设计45-59
• 4.1 引言45
• 4.2 杨氏双稳态机构稳定性分析45-48
• 4.2.1 能量计算45-46
• 4.2.2 四杆机构位置分析46-47
• 4.2.3 稳定性分析47-48
• 4.3 杨氏双稳态机构稳健优化设计实例48-51
• 4.3.1 确定性优化设计48
• 4.3.2 稳健优化设计48-51
• 4.4 计算结果分析51-57
• 4.5 本章小结57-59
• 第五章 总结与展望59-61
• 5.1 工作总结59-60
• 5.2 展望60-61
• 致谢61-63
• 参考文献63-67

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 陈知泰,余跃庆,杜兆才;柔顺机构自由度的一种简化计算方法[J];北京工业大学学报;2005年03期

2 陈立周,于晓红,翁海珊;基于随机优化的工程稳健设计[J];北京科技大学学报;1999年01期

3 谢先海,罗锋武,廖道训;柔顺机构自由度的一种计算方法[J];华中理工大学学报;2000年02期

4 李团结,曹炎,李世俊,周小勇;平面双稳态柔性微机构的优化设计[J];机械科学与技术;2004年06期

5 陈知泰;;基于疲劳强度的柔性曲柄滑块机构优化设计[J];机械设计;2009年01期

6 陈贵敏;李端玲;;平面柔顺机构的自由度[J];机械工程学报;2010年13期

7 吴卓;刘青;;柔性铰链四杆机构变形分析及仿真[J];科学技术与工程;2011年01期

8 黄磊;;粒子群优化算法综述[J];机械工程与自动化;2010年05期

9 谢先海,廖道训;基于均匀化方法的柔顺机构的设计[J];中国机械工程;2003年11期

10 李海燕,张宪民,彭惠青;柔顺机构的疲劳可靠性优化设计[J];中国机械工程;2004年23期

  本文关键词：柔顺机构的稳健优化设计，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：365579