本文關(guān)鍵詞：磁—機(jī)耦合多穩(wěn)態(tài)機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)方法研究

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【摘要】：多穩(wěn)態(tài)機(jī)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、閾值跳轉(zhuǎn)、響應(yīng)迅速、準(zhǔn)確定位和低能耗等特點(diǎn),在光開(kāi)關(guān),閾值碰撞傳感器、機(jī)械存儲(chǔ)器、驅(qū)動(dòng)器、機(jī)器人系統(tǒng)等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。利用空間合理分布的磁場(chǎng)與柔性支撐結(jié)構(gòu)組合的方式衍生了一種新型多穩(wěn)態(tài)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)方法,按照永磁體的空間布置形式可分為：直線(xiàn)型永磁式多穩(wěn)態(tài)機(jī)構(gòu)、平面型永磁式多穩(wěn)態(tài)機(jī)構(gòu)和空間型永磁式多穩(wěn)態(tài)機(jī)構(gòu)。綜合調(diào)研發(fā)現(xiàn),由于分析方法尚不完善,難以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)態(tài)控制、行程及驅(qū)動(dòng)載荷等方面的有效設(shè)計(jì)。 本文利用多永磁體組合產(chǎn)生的非線(xiàn)性跳轉(zhuǎn)特性,考慮機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中位形變化引起磁場(chǎng)的分布變化,提出基于磁-機(jī)耦合效應(yīng)的多穩(wěn)態(tài)機(jī)構(gòu)分析模型,并建立完整的多穩(wěn)態(tài)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)流程。因此,本文主要針對(duì)磁-機(jī)耦合模型的建立過(guò)程及多穩(wěn)態(tài)特性?xún)?yōu)化這兩大關(guān)鍵問(wèn)題展開(kāi)研究工作： 第一,本文提出一種直線(xiàn)型永磁式多穩(wěn)態(tài)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)方法,分析雙平行梁大變形力學(xué)特性和多永磁體組合力學(xué)特性,考慮軸向伸縮量對(duì)磁場(chǎng)分布的影響,建立直線(xiàn)型永磁式多穩(wěn)態(tài)機(jī)構(gòu)完整力平衡方程�；诹ζ胶夥匠虄�(yōu)化機(jī)構(gòu)穩(wěn)態(tài)特性,分析了磁體個(gè)數(shù)、極化方向及布置方式與穩(wěn)態(tài)個(gè)數(shù)、行程及跳躍閾值載荷之間的耦合關(guān)系。 第二,基于偽剛體理論和磁荷模型理論,通過(guò)永磁體布局的優(yōu)化設(shè)計(jì),建立了考慮磁機(jī)耦合效應(yīng)的永磁式七穩(wěn)態(tài)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)與分析模型。建立了系統(tǒng)能量方程,從能量角度分析機(jī)構(gòu)的七穩(wěn)態(tài)特性,并分析永磁體極化方向、動(dòng)磁塊和定磁塊間距以及定磁塊之間間距等因素對(duì)穩(wěn)態(tài)特性的影響。研制了典型七穩(wěn)態(tài)機(jī)構(gòu)樣件,實(shí)驗(yàn)結(jié)果與模擬結(jié)果在誤差范圍內(nèi)基本一致,從而驗(yàn)證了所提出的設(shè)計(jì)方法的正確性。 第三,針對(duì)目前多穩(wěn)態(tài)機(jī)構(gòu)跳躍方向取決于單胞機(jī)構(gòu)布置方式的不足,本文提出一種基于磁環(huán)組合結(jié)構(gòu)的萬(wàn)向雙穩(wěn)態(tài)機(jī)構(gòu),建立了考慮端部轉(zhuǎn)角和位移影響的大變形萬(wàn)向雙穩(wěn)態(tài)機(jī)構(gòu)力學(xué)分析模型,并研制了實(shí)驗(yàn)樣件,在誤差范圍內(nèi),模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果基本一致,從而有效驗(yàn)證了所提出的設(shè)計(jì)模型的有效性。 論文提出的大行程磁機(jī)耦合多穩(wěn)態(tài)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)理論和方法,對(duì)于新型多穩(wěn)態(tài)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)具有重要的理論指導(dǎo)意義。
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類(lèi)號(hào)】：TH112

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 趙劍;賈建援;王洪喜;勾燕潔;;一種V形梁結(jié)構(gòu)的雙穩(wěn)態(tài)慣性開(kāi)關(guān)[J];航空學(xué)報(bào);2008年05期

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 趙劍;基于雙穩(wěn)態(tài)特性的加速度開(kāi)關(guān)研究[D];西安電子科技大學(xué);2008年

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本文編號(hào)：1211219