本文關(guān)鍵詞：基于仿生學(xué)的免裝配柔性夾鉗設(shè)計方法研究

  更多相關(guān)文章： 免裝配設(shè)計 柔性夾鉗 拓?fù)鋬?yōu)化 變密度法 經(jīng)驗法 柔性鉸鏈

【摘要】：免裝配設(shè)計具有簡化結(jié)構(gòu)、減小體積和質(zhì)量、無需裝配等諸多優(yōu)點，具有廣闊的發(fā)展前景。3D打印技術(shù)的興起為免裝配設(shè)計帶來了新的發(fā)展機(jī)遇，免裝配設(shè)計理論與方法研究顯得更為迫切。本文提出了免裝配柔性機(jī)構(gòu)的型綜合方法，研究了基于變密度法的柔性機(jī)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化技術(shù)，利用基于拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)優(yōu)化的免裝配設(shè)計方法和基于剛性機(jī)構(gòu)柔性化的免裝配設(shè)計方法對柔性夾鉗進(jìn)行了免裝配設(shè)計。論文的主要研究內(nèi)容如下： （1）對柔性機(jī)構(gòu)的型綜合方法進(jìn)行了研究。針對運動副、運動鏈及機(jī)構(gòu)進(jìn)行了免裝配設(shè)計。按照剛性運動副的五級劃分，，將每一級的剛性運動副轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的柔性鉸鏈。在此基礎(chǔ)上提出了兩種免裝配柔性機(jī)構(gòu)型綜合方法。 （2）研究了變密度法拓?fù)鋬?yōu)化技術(shù)。建立了拓?fù)鋬?yōu)化模型，采用了SIMP法、RAMP法和“四舍五入”法三種變密度法拓?fù)鋬?yōu)化方法對算例模型進(jìn)行了求解，比較了三種方法的優(yōu)缺點，為二維柔性夾鉗的設(shè)計提供了理論依據(jù)。 （3）設(shè)計了一種二維免裝配柔性夾鉗。采用變密度法對二維柔性夾鉗進(jìn)行了拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計，然后用經(jīng)驗法重構(gòu)模型并進(jìn)行了力學(xué)性能分析，驗證了柔性夾鉗設(shè)計結(jié)果的有效性。對重要參數(shù)進(jìn)行了分析，說明了將免裝配設(shè)計與拓?fù)鋬?yōu)化結(jié)合起來是切實可行的。 （4）設(shè)計了一種三維免裝配柔性夾鉗。采用滑塊搖桿機(jī)構(gòu)為原型，計算了各桿件尺寸及位置，采用經(jīng)驗法將機(jī)構(gòu)中的運動副轉(zhuǎn)化為柔性鉸鏈。對三維柔性夾鉗的模型進(jìn)行了力學(xué)性能仿真和運動過程分析，研究結(jié)果表明本文所提出的三維免裝配機(jī)構(gòu)設(shè)計的思路是切實可行的。 論文結(jié)合免裝配設(shè)計與拓?fù)鋬?yōu)化技術(shù)，提出了二維及三維柔性夾鉗的設(shè)計方法，并分析了設(shè)計中的重要參數(shù)和影響因素。研究對于免裝配柔性產(chǎn)品的設(shè)計具有一定的理論和實際指導(dǎo)意義。
【關(guān)鍵詞】：免裝配設(shè)計 柔性夾鉗 拓?fù)鋬?yōu)化 變密度法 經(jīng)驗法 柔性鉸鏈
【學(xué)位授予單位】：武漢科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TG75
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-18
• 1.1 前言9-10
• 1.2 論文的研究目的及意義10-11
• 1.3 免裝配設(shè)計的研究現(xiàn)狀及發(fā)展11-13
• 1.3.1 免裝配設(shè)計與仿生學(xué)11-12
• 1.3.2 免裝配設(shè)計與柔性鉸鏈12-13
• 1.3.3 免裝配設(shè)計與拓?fù)鋬?yōu)化13
• 1.4 免裝配柔性夾鉗研究現(xiàn)狀13-16
• 1.5 論文主要研究內(nèi)容及技術(shù)路線16-18
• 第2章 柔性機(jī)構(gòu)的型綜合研究18-27
• 2.1 現(xiàn)有免裝配設(shè)計相關(guān)型綜合簡介18
• 2.2 基于柔性鉸鏈的型綜合18-26
• 2.2.1 柔性運動副18-22
• 2.2.2 柔性運動鏈22-23
• 2.2.3 柔性機(jī)構(gòu)23-25
• 2.2.4 柔性機(jī)構(gòu)的型綜合25-26
• 2.3 本章小結(jié)26-27
• 第3章 免裝配柔性機(jī)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化研究分析方法27-42
• 3.1 拓?fù)鋬?yōu)化方法介紹27
• 3.2 變密度法27-30
• 3.3 拓?fù)鋬?yōu)化法30-33
• 3.3.1 Kuhn-Tucker 條件的基本原理30-31
• 3.3.2 基于變密度法的優(yōu)化準(zhǔn)則31-33
• 3.4 三種拓?fù)鋬?yōu)化方法的比較33-41
• 3.4.1 SIMP 模型的拓?fù)鋬?yōu)化33-36
• 3.4.2 RAMP 模型的拓?fù)鋬?yōu)化36-38
• 3.4.3 “四舍五入”模型的拓?fù)鋬?yōu)化38-41
• 3.5 本章小結(jié)41-42
• 第4章 二維柔性夾鉗設(shè)計與分析42-54
• 4.1 二維柔性夾鉗的設(shè)計流程42-43
• 4.2 二維柔性夾鉗的設(shè)計43-47
• 4.2.1 二維柔性夾鉗的模型建立43-44
• 4.2.2 柔性夾鉗的拓?fù)鋬?yōu)化模型與求解步驟44
• 4.2.3 優(yōu)化結(jié)果分析與柔性化處理44-46
• 4.2.4 柔性夾鉗的模型重構(gòu)46-47
• 4.3 二維柔性夾鉗的力學(xué)仿真47-48
• 4.4 主要計算參數(shù)的影響分析48-51
• 4.4.1 單元格類型對計算結(jié)果的影響48-50
• 4.4.2 體積分?jǐn)?shù)對計算結(jié)果的影響50-51
• 4.5 二維柔性夾鉗的實物制作51-53
• 4.6 本章小結(jié)53-54
• 第5章 三維柔性夾鉗設(shè)計與分析54-62
• 5.1 三維柔性夾鉗的概述54-55
• 5.2 三維柔性夾鉗的機(jī)構(gòu)設(shè)計55-57
• 5.3 三維柔性夾鉗的模型建立57-58
• 5.4 三維柔性夾鉗的力學(xué)性能仿真58-61
• 5.4.1 三維柔性夾鉗鉗口夾持過程仿真計算58-60
• 5.4.2 三維柔性夾鉗鉗口松開過程仿真計算60-61
• 5.5 本章小結(jié)61-62
• 第6章 結(jié)論與展望62-64
• 6.1 主要結(jié)論62-63
• 6.2 后續(xù)工作展望63-64
• 致謝64-65
• 參考文獻(xiàn)65-70
• 附錄1 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及專利70-71
• 附錄2 攻讀碩士學(xué)位期間參加的科研項目71

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：744559