具有零刚度特性的常力微动平台设计、建模与性能分析

发布时间：2023-03-07 19:22

　　常力机构广泛应用于振动保护、隔振缓冲、静力平衡和重力补偿等领域,为了满足精密工程领域对常力的需求,使其更好的应用于微操作、微定位等精密工程领域,避免过大的接触力对一些微小零件尤其是易损物体造成损伤和破坏,基于柔顺机构设计具有零刚度特性的常力微动平台具有重要的理论和实际意义。本文采用正负刚度组合原理设计了三种一维常力平台和一种二维常力平台,并对一维常力平台进行了性能优化和结构改善,主要内容如下:针对传统常力机构存在的运动副间隙、装配误差和摩擦磨损等问题,采用正负刚度组合原理设计了一种基于柔顺机构的常力微动平台。平台是利用直梁正刚度和双稳态梁屈曲行为产生负刚度实现其零刚度特性。平台由对称的直梁、双稳态梁和刚性连接块组成,直梁和双稳态梁通过连接块并联连接。采用伪刚体法和椭圆积分法相结合的建模方法,建立反映常力平台力学性能的理论模型。通过与有限元分析结果进行比较,分析结果表示所建立的模型能准确反映常力微动平台的力学性能。基于所建立的力学模型,提出一种提高平台常力运动范围和承载能力的优化设计方法。制作样机对该平台力学性能进行实验测试,实验结果表明,平台能在输出位移范围为[0.6-1.7]mm内保...

【文章页数】：89 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 常力机构概念及分类
        1.2.2 常力机构结构设计
        1.2.3 常力机构理论建模
    1.3 主要研究内容
第二章 具有常力特性的微动平台设计与优化
    2.1 引言
    2.2 常力微动平台结构设计
    2.3 常力平台理论建模
        2.3.1 柔性直梁的刚度模型
        2.3.2 双稳态梁的刚度模型
    2.4 理论模型验证
        2.4.1 柔性直梁理论模型验证
        2.4.2 双稳态梁理论模型验证
        2.4.3 常力平台理论模型验证
    2.5 灵敏度分析
    2.6 常力微动平台优化设计
    2.7 实验验证
    2.8 结论
第三章 基于正负刚度匹配的常力微动平台设计与分析
    3.1 引言
    3.2 设计原理
    3.3 线性正刚度结构设计
        3.3.1 Z型梁结构
        3.3.2 Z型梁结构力学模型
        3.3.3 梯形结构
        3.3.4 梯形结构力学模型
    3.4 常力微动平台设计
    3.5 三种常力平台比较分析
    3.6 实验验证
    3.7 结论
第四章 具有多常力范围的平台设计与分析
    4.1 引言
    4.2 设计原理
    4.3 正刚度结构设计与建模
    4.4 常力不可调平台设计
        4.4.1 结构设计
        4.4.2 验证分析
    4.5 常力可调平台设计
        4.5.1 结构设计
        4.5.2 验证分析
    4.6 连续多行程常力平台
        4.6.1 结构设计
        4.6.2 验证分析
    4.7 实验测试
    4.8 结论
第五章 二维常力微动平台的设计
    5.1 引言
    5.2 二维常力平台结构设计
    5.3 二维常力平台刚度模型
    5.4 二维常力平台性能分析
        5.4.1 耦合性能分析
        5.4.2 常力性能分析
    5.5 实验验证
    5.6 结论
第六章 结论与展望
    6.1 主要工作及结论
    6.2 创新点
    6.3 研究展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间的研究成果



本文编号：3757743