本文關鍵詞：磁—機耦合多穩(wěn)態(tài)機構及其設計方法研究

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【摘要】：多穩(wěn)態(tài)機構具有結構簡單、閾值跳轉、響應迅速、準確定位和低能耗等特點,在光開關,閾值碰撞傳感器、機械存儲器、驅動器、機器人系統(tǒng)等領域具有廣泛的應用前景。利用空間合理分布的磁場與柔性支撐結構組合的方式衍生了一種新型多穩(wěn)態(tài)機構設計方法,按照永磁體的空間布置形式可分為：直線型永磁式多穩(wěn)態(tài)機構、平面型永磁式多穩(wěn)態(tài)機構和空間型永磁式多穩(wěn)態(tài)機構。綜合調研發(fā)現(xiàn),由于分析方法尚不完善,難以實現(xiàn)穩(wěn)態(tài)控制、行程及驅動載荷等方面的有效設計。 本文利用多永磁體組合產(chǎn)生的非線性跳轉特性,考慮機構運動過程中位形變化引起磁場的分布變化,提出基于磁-機耦合效應的多穩(wěn)態(tài)機構分析模型,并建立完整的多穩(wěn)態(tài)機構設計流程。因此,本文主要針對磁-機耦合模型的建立過程及多穩(wěn)態(tài)特性優(yōu)化這兩大關鍵問題展開研究工作： 第一,本文提出一種直線型永磁式多穩(wěn)態(tài)機構設計方法,分析雙平行梁大變形力學特性和多永磁體組合力學特性,考慮軸向伸縮量對磁場分布的影響,建立直線型永磁式多穩(wěn)態(tài)機構完整力平衡方程�；诹ζ胶夥匠虄�(yōu)化機構穩(wěn)態(tài)特性,分析了磁體個數(shù)、極化方向及布置方式與穩(wěn)態(tài)個數(shù)、行程及跳躍閾值載荷之間的耦合關系。 第二,基于偽剛體理論和磁荷模型理論,通過永磁體布局的優(yōu)化設計,建立了考慮磁機耦合效應的永磁式七穩(wěn)態(tài)機構設計與分析模型。建立了系統(tǒng)能量方程,從能量角度分析機構的七穩(wěn)態(tài)特性,并分析永磁體極化方向、動磁塊和定磁塊間距以及定磁塊之間間距等因素對穩(wěn)態(tài)特性的影響。研制了典型七穩(wěn)態(tài)機構樣件,實驗結果與模擬結果在誤差范圍內基本一致,從而驗證了所提出的設計方法的正確性。 第三,針對目前多穩(wěn)態(tài)機構跳躍方向取決于單胞機構布置方式的不足,本文提出一種基于磁環(huán)組合結構的萬向雙穩(wěn)態(tài)機構,建立了考慮端部轉角和位移影響的大變形萬向雙穩(wěn)態(tài)機構力學分析模型,并研制了實驗樣件,在誤差范圍內,模擬結果與實驗結果基本一致,從而有效驗證了所提出的設計模型的有效性。 論文提出的大行程磁機耦合多穩(wěn)態(tài)機構設計理論和方法,對于新型多穩(wěn)態(tài)機構的設計具有重要的理論指導意義。
【學位授予單位】：大連理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2013
【分類號】：TH112

【參考文獻】

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1 趙劍;賈建援;王洪喜;勾燕潔;;一種V形梁結構的雙穩(wěn)態(tài)慣性開關[J];航空學報;2008年05期

中國博士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

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

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本文編號：1211219