本文關(guān)鍵詞：柔性微傳動機(jī)構(gòu)特性分析及評價

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【摘要】：柔性微傳動機(jī)構(gòu)是基于柔性鉸鏈的彈性變形來實(shí)現(xiàn)微量運(yùn)動傳遞和轉(zhuǎn)化的，區(qū)別于傳統(tǒng)的剛性機(jī)構(gòu)體，柔性微傳動機(jī)構(gòu)具有傳動無間隙、無摩擦、無噪聲和免潤滑、免裝配等突出優(yōu)點(diǎn)，在精密機(jī)械、精密測量、航空航天和生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域具有巨大的應(yīng)用前景，已成為時下關(guān)注和研究的熱點(diǎn)。因此，開展柔性微傳動機(jī)構(gòu)的分析和評價方面的研究，對提升我國高精密工業(yè)技術(shù)水平具有積極推動作用。 本文依托于重慶大學(xué)機(jī)械傳動國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室自主開發(fā)項(xiàng)目和訪問學(xué)者基金，圍繞柔性微傳動機(jī)構(gòu)的分析和評價開展了機(jī)構(gòu)構(gòu)成特性分析、運(yùn)動學(xué)分析、靜剛度分析、誤差分析、實(shí)驗(yàn)以及系統(tǒng)評價等研究。本文主要的研究工作如下： ①應(yīng)用彈性力學(xué)、柔性機(jī)構(gòu)學(xué)和機(jī)械原理的基本理論，系統(tǒng)地分析了柔性機(jī)構(gòu)基本構(gòu)成要素的特性和特點(diǎn)：推導(dǎo)了圓角板簧式柔性鉸鏈的空間柔度矩陣；給出了橋式放大機(jī)構(gòu)的精確位移放大比解析式；構(gòu)建了位移解耦和力解耦的平行導(dǎo)向機(jī)構(gòu)�；趥蝿傮w理論和系統(tǒng)模塊法，搭建了五自由度的柔性微傳動平臺，推導(dǎo)了其位移解耦的運(yùn)動學(xué)正、逆解。 ②基于鉸鏈的柔度矩陣，運(yùn)用空間位姿坐標(biāo)轉(zhuǎn)換法，，建立了整體柔性平臺的空間柔度矩陣；分析了橋式機(jī)構(gòu)單橋臂的輸入柔度和位移輸出特性，討論了系統(tǒng)關(guān)鍵參數(shù)對平臺主柔度的影響，揭示了結(jié)構(gòu)參數(shù)對機(jī)構(gòu)功能設(shè)計(jì)和動態(tài)特性的影響規(guī)律。 ③系統(tǒng)的分析了影響平臺傳動精度的誤差源特性，給出了壓電陶瓷在恒力和變力作用下的形變解析式；基于能量法原理對柔性鉸鏈的偽剛體模型精度進(jìn)行了回轉(zhuǎn)軸誤差補(bǔ)償；歸納了影響柔性機(jī)構(gòu)精度的主要加工誤差類型，提出了可以誤差預(yù)估的柔度矩陣法；利用矢量微分法建立了平臺包含驅(qū)動誤差、鉸鏈誤差和加工制造誤差的整體誤差模型，分析了主要結(jié)構(gòu)參數(shù)誤差對平臺精度的影響，揭示了各誤差對平臺定位性能的影響規(guī)律。 ④確立了評價柔性機(jī)構(gòu)的性能指標(biāo)，結(jié)合仿真和實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了平臺理論分析的正確性，得到了平臺工作空間、承載能力、定位精度、重復(fù)定位精度、位移分辨率、動態(tài)響應(yīng)和模態(tài)等各項(xiàng)性能參數(shù)；基于分析和評價結(jié)論，給出了平臺的優(yōu)化設(shè)計(jì)策略。
【關(guān)鍵詞】：柔性機(jī)構(gòu) 柔性鉸鏈 剛度 誤差分析 評價
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TH112
【目錄】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 1 緒論8-14
• 1.1 研究背景及意義8-10
• 1.2 柔性機(jī)構(gòu)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-13
• 1.2.1 柔性構(gòu)成的研究現(xiàn)狀10-11
• 1.2.2 機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)分析和評價方法的研究現(xiàn)狀11-13
• 1.3 本論文的主要研究內(nèi)容13
• 1.4 本章小結(jié)13-14
• 2 柔性微傳動機(jī)構(gòu)的構(gòu)成分析14-36
• 2.1 柔性鉸鏈分析14-21
• 2.1.1 鉸鏈空間柔度矩陣推導(dǎo)與分析14-19
• 2.1.2 鉸鏈應(yīng)力分析與材料選擇19-21
• 2.2 放大機(jī)構(gòu)分析21-25
• 2.3 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)分析25-30
• 2.4 柔性平臺的構(gòu)型組合30-31
• 2.5 柔性平臺基本運(yùn)動學(xué)分析31-34
• 2.6 本章小結(jié)34-36
• 3 柔性微傳動平臺的靜剛度分析36-50
• 3.1 柔性單元柔度矩陣的坐標(biāo)變換36-38
• 3.2 平臺柔度矩陣法建模38-45
• 3.2.1 平臺結(jié)構(gòu)分析38-39
• 3.2.2 單橋臂的輸入柔度求解與特性分析39-41
• 3.2.3 平臺柔度矩陣的推導(dǎo)41-45
• 3.3 平臺柔度的理論與仿真分析45-49
• 3.4 本章小結(jié)49-50
• 4 柔性微傳動平臺的誤差分析50-70
• 4.1 柔性平臺的誤差源分析50-59
• 4.1.1 驅(qū)動元件的誤差分析51-52
• 4.1.2 柔性鉸鏈的誤差分析52-59
• 4.2 基于矢量法的柔性平臺誤差模型的建立59-63
• 4.2.1 空間三自由度機(jī)構(gòu)的誤差建模59-61
• 4.2.2 平面二自由度機(jī)構(gòu)的誤差建模61-62
• 4.2.3 柔性平臺誤差建模62-63
• 4.3 平臺誤差分析63-67
• 4.4 本章小結(jié)67-70
• 5 柔性微傳動平臺的評價70-88
• 5.1 平臺評價指標(biāo)70-71
• 5.2 平臺評價的實(shí)驗(yàn)裝備和方法71
• 5.3 平臺的靜態(tài)性能評價71-78
• 5.3.1 平臺自由度及工作空間71-73
• 5.3.2 平臺承載特性73-74
• 5.3.3 平臺定位精度74-78
• 5.4 平臺的動態(tài)性能評價78-86
• 5.4.1 平臺位移分辨率78-79
• 5.4.2 平臺動態(tài)響應(yīng)79-80
• 5.4.3 平臺模態(tài)80-86
• 5.5 平臺總性能參數(shù)86-87
• 5.6 平臺的設(shè)計(jì)優(yōu)化策略87
• 5.7 本章小結(jié)87-88
• 6 結(jié)論與展望88-90
• 6.1 全文總結(jié)88-89
• 6.2 后續(xù)工作與展望89-90
• 致謝90-92
• 參考文獻(xiàn)92-96
• 附錄96
• A. 作者在攻讀學(xué)位期間發(fā)表的論文目錄96
• B. 作者在攻讀學(xué)位期間參加的科研項(xiàng)目目錄96

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：512511