【摘要】： 柔性機械是利用構(gòu)成機械的零部件的彈性變形來實現(xiàn)設(shè)計功能的一類機械。其特點是在柔性機械中存在較少的或者不存在剛性副和剛體。相應(yīng)的設(shè)計理念及方法與傳統(tǒng)的剛性機械設(shè)計方法有很大不同，至今未形成系統(tǒng)完整的設(shè)計方法。由于柔性機械具有許多剛性機械不具備的特性，它們在航空航天、微電子、生物醫(yī)學(xué)等等領(lǐng)域獲得廣泛應(yīng)用。因此，近年來在國際上，柔性機械設(shè)計方法的研究已經(jīng)成為機械設(shè)計理論領(lǐng)域的研究發(fā)展熱點之一。然而，國內(nèi)在此方面起步較晚。本論文將系統(tǒng)地研究柔性機械的設(shè)計方法，完成的主要工作以及取得的成果如下： 論文在總結(jié)現(xiàn)有的柔性機械設(shè)計理論和方法基礎(chǔ)之上，從梁的大變形方程表達式著手，分析了梁的大變形過程與結(jié)果。推導(dǎo)得到了基于數(shù)值方法的大變形結(jié)果計算表達式。建立了一系列的用于描述和設(shè)計柔性機械的簡化數(shù)學(xué)模型——偽剛體法。針對載荷的不同情況，計算出在具體設(shè)計中需要的各項參數(shù)，并結(jié)合實例給出了分析計算過程及結(jié)果。 在以上基礎(chǔ)上，應(yīng)用虛功原理，推導(dǎo)出柔性機械穩(wěn)態(tài)的條件。提出了含有一個特征鉸鏈和兩個特征鉸鏈的四連桿柔性機械、特征鉸鏈位置不同的曲柄滑塊柔性機械的雙穩(wěn)態(tài)分析過程。對于用于改變?nèi)嵝詸C械穩(wěn)態(tài)位置所施加力的確定進行了詳細的分析，并結(jié)合實例對載荷作用過程進行了計算。進一步提出了多穩(wěn)態(tài)柔性機械設(shè)計方法，給出了兩類不同型的柔性機械聯(lián)結(jié)設(shè)計得到多穩(wěn)態(tài)機械的設(shè)計方法和實例。提出了多穩(wěn)態(tài)間轉(zhuǎn)換所需力的計算方法。 在有限單元法及拓撲優(yōu)化設(shè)計方法的思想指導(dǎo)下，建立了針對平面分布式柔性機械拓撲結(jié)構(gòu)生成方法，和以剛度最大化為目標函數(shù)的優(yōu)化設(shè)計模型。并應(yīng)用MATLAB實現(xiàn)了各種不同約束條件下的剛度最大化構(gòu)架生成的程序和計算結(jié)果。論文還研究了柔度最大化的柔性機械的設(shè)計方法，編制了拓撲結(jié)構(gòu)優(yōu)化程序，解決了柔性機械單輸入單輸出設(shè)計問題。
【學(xué)位授予單位】：四川大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2003
【分類號】：TH122
【圖文】：

一一1.0000.87077736.333一一1.5550.87966628.777一一2.0000.88133323.222一一3.0000.86699916.000一一4.0000.85222211.999一一5.0000.8391119.777圖2.9是根據(jù)計算數(shù)據(jù)繪制的n一杏關(guān)系圖。為了得到n一杏的關(guān)系式，對表2一2數(shù)據(jù)應(yīng)用曲線擬合的最小二乘法〔，8]。關(guān)于最小二乘法的一般是:對給定的一組數(shù)據(jù)(x，，y，》=0，1，…，m)，要求在函數(shù)類尹=枷。，尹，，…，尹。}到一個函數(shù)y=S*(x)，使誤差平方和}}‘}};一藝毋一i[s·(x，)一討-萬=0，=0瑰菩[s(x，)一對其中:s(x)=aop。(x)+al少，(x)+…+a。汽(x)(n<m)

四川大學(xué)碩士學(xué)位論文圖4.1分布式柔性機械由圖4.1可以知道，分布式柔性機械并非像偽剛體法設(shè)計的柔性機械那樣還具有剛性副，它沒有剛性副，它整個是一體的，’因此相對于偽剛體法設(shè)計的帶有剛性副的機械易于制造〔24]。顯然，平面分布式柔性機械是由一塊平板去除不需要的材料后得到的。那么設(shè)計的主要任務(wù)就是在明確外在輸入作用以及輸圖4.2全柔性機械設(shè)計要求出作用的條件下確定設(shè)計區(qū)域需要去除的區(qū)域，如圖4.2所示。對于此類問題，比較成熟的做法是運用數(shù)值方法進行優(yōu)化。數(shù)值方法例如有限單元法、變分法、邊界元法、鏈式算法等等〔練’6，’71。優(yōu)化方法中采用約束優(yōu)化。在文中，用到有限單元法進行分布式柔性機械的約束優(yōu)化分析設(shè)計。下兩節(jié)對于本論文要用到的有限單元法以及約束優(yōu)化方法進行簡單論述。4.2設(shè)計區(qū)域的有限元建模由于本論文在解決分布式柔性機械設(shè)計的思想為將設(shè)計區(qū)域離散化

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前1條

1 王健,程耿東;具有應(yīng)力和厚度約束的平面彈性體結(jié)構(gòu)拓撲優(yōu)化設(shè)計[J];機械科學(xué)與技術(shù);2002年05期

本文編號：2731739