本文關(guān)鍵詞：基于兩種柔順單元柔順機(jī)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)研究與仿真

  更多相關(guān)文章： 柔順機(jī)構(gòu) 柔順鉸鏈單元 柔順桿單元 偽剛體模型 動(dòng)力學(xué) 仿真

【摘要】：隨著現(xiàn)代機(jī)構(gòu)學(xué)的發(fā)展，柔順機(jī)構(gòu)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，在醫(yī)療中的微創(chuàng)手術(shù)、通信中的微開關(guān)技術(shù)以及在精密定位、精密和超精密制造、精密操作、微機(jī)電系統(tǒng)（MEMS）中都具有廣泛的應(yīng)用。目前，柔順機(jī)構(gòu)研究的熱點(diǎn)包括：柔順機(jī)構(gòu)的靜力學(xué)與運(yùn)動(dòng)學(xué)分析；柔順機(jī)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)研究；柔順機(jī)構(gòu)的拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)。其中，柔順機(jī)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)研究相對(duì)較少，柔順機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與研究通常是很復(fù)雜的，雖然應(yīng)用領(lǐng)域很廣，但是柔順機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)通常只是為了滿足需求的任務(wù)要求，對(duì)于柔順機(jī)構(gòu)本身動(dòng)力學(xué)特性都沒有做深入的研究。 本文以柔順鉸鏈單元與柔順桿單元兩種基本柔順單元為研究對(duì)象，主要研究了由兩種柔順單元構(gòu)成的三類柔順機(jī)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)研究方法。 本文首先以柔順鉸鏈單元為研究對(duì)象，研究了三種柔順鉸鏈的彎曲剛度與拉伸（壓縮）剛度的計(jì)算方法，且利用有限元軟件進(jìn)行了仿真實(shí)驗(yàn)，理論分析值與仿真數(shù)據(jù)進(jìn)行了對(duì)比分析，證明了理論推導(dǎo)的準(zhǔn)確性，，也證明該理論推導(dǎo)結(jié)果可用于柔順機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)研究之中。隨后，利用梁的純彎曲理論研究了三種柔順鉸鏈的正應(yīng)力、剪應(yīng)力分布情況，得到了三種柔順鉸鏈在受彎矩情況下的最大正應(yīng)力、最大剪應(yīng)力的發(fā)生位置與大小，為柔順鉸鏈的設(shè)計(jì)提供理論支持。 其次，利用偽剛體模型法建立了兩種約束方式柔順桿的偽剛體模型，并研究了兩種約束下柔順桿的動(dòng)能與勢(shì)能，主要進(jìn)行了動(dòng)能公式的推導(dǎo)以及動(dòng)能當(dāng)量系數(shù)的數(shù)值擬合，從而簡(jiǎn)化了柔順桿動(dòng)能的計(jì)算公式，為含柔順桿柔順機(jī)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)研究提供了基礎(chǔ)。 基于兩種柔順單元的理論研究結(jié)果，本文研究了由兩種基本柔順單元構(gòu)成的三類柔順機(jī)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)研究方法。研究了一種含柔順鉸鏈的柔順五連桿滑塊機(jī)構(gòu)，利用偽剛體模型法對(duì)其進(jìn)行了靜力學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)分析，隨后利用動(dòng)力學(xué)仿真軟件進(jìn)行了動(dòng)力學(xué)仿真，得到了鉸接點(diǎn)處的受力情況以及扭轉(zhuǎn)彈簧的變形與受力情況。仿真實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)可以為柔順機(jī)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供理論支持；含柔順桿柔順機(jī)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)分析通常很復(fù)雜，本文利用偽剛體模型法對(duì)一種平行-導(dǎo)向柔順桿柔順機(jī)構(gòu)進(jìn)行了動(dòng)力學(xué)建模。對(duì)于大變形的全柔順桿柔順機(jī)構(gòu)，本文介紹了ANSYS有限元非線性技術(shù)，并舉例進(jìn)行了仿真實(shí)驗(yàn)。同時(shí)，針對(duì)該類型柔順機(jī)構(gòu)提出了一種新的設(shè)計(jì)方法，從而可以提高全柔順桿柔順機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與研究效率；最后，研究了一種混合柔順單元柔順五連桿機(jī)構(gòu)，利用偽剛體模型法對(duì)該機(jī)構(gòu)進(jìn)行了動(dòng)力學(xué)建模，并進(jìn)行了動(dòng)力學(xué)特性分析，研究了各參數(shù)對(duì)系統(tǒng)固有頻率的影響且對(duì)該機(jī)構(gòu)進(jìn)行了有限元仿真，得到了該柔順機(jī)構(gòu)的模態(tài)振型圖以及應(yīng)力分布圖，為該機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)提供了理論支持。
【關(guān)鍵詞】：柔順機(jī)構(gòu) 柔順鉸鏈單元 柔順桿單元 偽剛體模型 動(dòng)力學(xué) 仿真
【學(xué)位授予單位】：中北大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：TH112
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-10
• 1 緒論10-20
• 1.1 研究背景及意義10-11
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-16
• 1.2.1 柔順機(jī)構(gòu)的靜力學(xué)研究12-13
• 1.2.2 柔順機(jī)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)研究13-14
• 1.2.3 柔順機(jī)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)14-15
• 1.2.4 基本柔順單元的研究15-16
• 1.3 本文主要研究?jī)?nèi)容16-19
• 1.4 本章小結(jié)19-20
• 2 柔順鉸鏈的設(shè)計(jì)與分析20-39
• 2.1 橢圓形柔順鉸鏈的設(shè)計(jì)與分析21-27
• 2.2 弓形柔順鉸鏈的設(shè)計(jì)與分析27-30
• 2.3 倒圓角形柔順鉸鏈的設(shè)計(jì)與分析30-35
• 2.4 柔順鉸鏈的力學(xué)特性35-38
• 2.5 本章小結(jié)38-39
• 3 柔順桿單元的設(shè)計(jì)與分析39-49
• 3.1 固定-自由柔順桿受彎矩情況下的動(dòng)能與勢(shì)能39-44
• 3.2 固定-導(dǎo)向柔順桿受彎矩情況下的動(dòng)能與勢(shì)能44-48
• 3.3 本章小結(jié)48-49
• 4 含柔順鉸鏈的五連桿滑塊機(jī)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)研究與仿真49-66
• 4.1 柔順五連桿滑塊機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)及靜力學(xué)分析51-54
• 4.2 柔順五連桿滑塊機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)模型的建立54-57
• 4.3 柔順五連桿滑塊機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)分析57-61
• 4.4 柔順五連桿滑塊機(jī)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)仿真61-65
• 4.5 本章小結(jié)65-66
• 5 含柔順桿柔順機(jī)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)研究與仿真66-83
• 5.1 平行導(dǎo)向柔順機(jī)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)建模67-69
• 5.2 全柔順桿柔順機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)69-82
• 5.2.1 全柔順桿柔順機(jī)構(gòu)的幾何非線性分析與仿真69-74
• 5.2.2 一種全柔順桿柔順機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法74-79
• 5.2.3 全柔順桿柔順機(jī)構(gòu)幾何非線性分析及拓?fù)鋬?yōu)化79-82
• 5.3 本章小結(jié)82-83
• 6 混合柔順單元柔順五連桿機(jī)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)研究與仿真83-92
• 6.1 柔順五連桿機(jī)構(gòu)模型的建立83-84
• 6.2 柔順五連桿機(jī)構(gòu)偽剛體模型的建立84-85
• 6.3 柔順五桿機(jī)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)特性分析85-88
• 6.4 柔順五桿機(jī)構(gòu)的有限元仿真88-91
• 6.5 本章小結(jié)91-92
• 7 總結(jié)與展望92-94
• 參考文獻(xiàn)94-99
• 攻讀碩士期間發(fā)表的論文及所取得的研究成果99-100
• 致謝100

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 韓林,廖啟征,梁崇高;輸入輸出為柔順桿的四桿機(jī)構(gòu)靜力逆分析[J];北京郵電大學(xué)學(xué)報(bào);1998年01期

2 于會(huì)濤;孫洪;馬培蓀;;基于偽剛體模型法的柔順機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)特性研究[J];傳動(dòng)技術(shù);2006年04期

3 張志杰;袁怡寶;;典型柔性鉸鏈柔度性能的計(jì)算與分析[J];工程力學(xué);2008年04期

4 謝先海,羅鋒武,廖道訓(xùn);柔順機(jī)構(gòu)自由度的一種計(jì)算方法[J];華中理工大學(xué)學(xué)報(bào);2000年02期

5 馬履中,沈鈺;變自由度機(jī)構(gòu)分析及應(yīng)用[J];江蘇理工大學(xué)學(xué)報(bào);1997年03期

6 劉少芳,張憲民,陳永健;基于均勻化方法的柔順機(jī)構(gòu)的拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)[J];機(jī)械設(shè)計(jì)與研究;2004年06期

7 王華偉;余躍慶;王雯靜;蘇麗穎;;平行導(dǎo)向柔順機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)建模及其頻率特性分析[J];機(jī)械設(shè)計(jì)與研究;2008年02期

8 王雯靜;余躍慶;;含大變形柔順桿的柔順機(jī)構(gòu)應(yīng)變分析[J];機(jī)械設(shè)計(jì)與研究;2009年03期

9 陳知泰;;柔順鉸鏈的精度特性分析[J];機(jī)械設(shè)計(jì)與研究;2009年04期

10 馮忠磊;余躍慶;王雯靜;;柔順機(jī)構(gòu)中大變形柔性梁的2自由度偽剛體模型[J];機(jī)械設(shè)計(jì)與研究;2010年03期

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

1 張建銳;大變形柔順仿生足的剛度特性研究[D];燕山大學(xué);2009年

本文編號(hào)：689548