X形柔性铰链等效刚度分析及结构特性研究

基于抗压双片段柔性铰链,设计了4片段X形柔性铰链,并对其结构特性进行了研究.X形柔性铰链中的主要变形片段为弯扭耦合片段,分别运用微分法和基于抗压双片段柔性铰链等效刚度算法分析了其弯扭耦合等效刚度,推导出了X形柔性铰链的等效刚度理论计算公式.设计了几组不同尺寸的X形柔性铰链实例,分别利用2种方法对这些实例进行了计算,并在ABAQUS软件中进行了仿真分析,3种分析方法结果表明了理论计算公式和仿真模型的正确性.最后,通过对不同尺寸的X形柔性铰链结构特性的分析,得到了铰链设计时应该尽量避免的结构参数范围.     

新型混合柔性铰链的设计计算与参数优化

为满足微纳驱动技术快速发展对大柔度柔性铰链的迫切需求,在传统对称切口柔性铰链的基础上,提出了一类基于摆线和椭圆混合切口的新型混合柔性铰链及其优化设计方法.首先,根据材料力学悬臂梁弯曲变形和拉伸变形理论,推导了转动柔度和拉伸柔度的计算公式,考虑弯曲变形的应力集中现象,推导了最大应力的计算公式,通过有限元仿真验证了计算公式的正确性.然后,讨论了结构参数对转动柔度、拉伸柔度和最大应力的影响,研究表明,转动柔度和拉伸柔度随参数的变化具有一致性,都与弹性模量、宽度和最小厚度成正比,与拱高参数成反比;最大应力随宽度、最小厚度和拱高参数的增大而减小.最后,以结构参数为优化设计变量,以柔度比为优化目标函数,考虑几何约束、强度约束和外部载荷,建立了新型混合柔性铰链的优化设计模型,并通过实例分析,验证了新型混合柔性铰链的优越性及优化设计方法的有效性.     

一种新型微位移放大机构设计与特性分析

基于柔性铰链的传导性,运用杠杆原理设计了一种全对称结构的二级微位移放大机构,该机构具有无附加方向上位移及运动精确等优点.建立了微位移放大机构的仿真模型和运动学模型,给出了工作原理;根据机构学原理推导出了机构位移放大比,运用ANSYS13.0对该机构进行有限元仿真,得出了实际输出位移、放大比及该机构的固有频率.放大比误差为7.46%;误差分析主要原因为在理论模型中采取简化分析,忽略了柔性铰链伸长变形导致的中心偏移,并且假设了除去柔性铰链外,其他的部分全为刚性.本文研究为微位移放大机构的实际生产提供了理论依据.     

一种大转角柔性铰链的设计与分析

针对单自由度转动柔性铰链设计方法不完善和转角不足的问题,基于自由度约束拓扑(FACT)理论,提出了杆、板约束下柔性铰链的设计思路,并以此为基础设计了一种大转角柔性铰链。基于约束空间、交点和交距的概念,依据约束所在位置的不同,对杆约束条件下的单自由度转动柔性铰链进行了分类,并提出了杆约束的添加思路,此思路可应用于杆约束条件下柔性铰链的设计;基于板约束和杆约束的相互关系,考虑板约束位置和变形形式对柔性铰链的不同影响,对板约束条件下的单自由度转动柔性铰链进行了分类,给出了板约束的添加思路,并且应用于弯曲相交柔性铰链和扭转不相交柔性铰链的设计。通过对这2种铰链的串联组合,得到了一种大转角单自由度转动柔性铰链。有限元仿真分析结果表明,当安全系数为12时,该柔性铰链的转角可达到±20°,径向平移刚度为43.20N/m。该柔性铰链具有较大的转角和平移刚度,经过对比分析,可知其转角优于现有柔性铰链。     

三种柔性虎克铰的比较与分析

提出了使用簧片柔性单元构成的3种大行程柔性虎克铰,详细介绍了它们各自的结构特点;利用伪刚体模型分别分析了3种柔性虎克铰在纯扭矩驱动下铰链的变形特性;在设定的参数条件下对各虎克铰进行了理论计算,并与有限元分析结果相比较.研究表明:3种柔性虎克铰基本符合虎克铰的转动特性,能够提供较大的二维转动行程;伪刚体模型的计算结果与非...     

3-RRC全柔性机构中柔性铰链刚度矩阵建立

全柔性机构中柔性铰链单元刚度矩阵的建立是进行全柔性机构分析的基础．以3～RRC全柔性并联机构中出现的柔性铰链为例，介绍其结构型式并建立力学模型．采用差分法和复化抛物形求积方法分别得出了变截面柔性铰链单元上所受外力与端部变形之间的关系．通过矩阵位移法建立柔性铰链单元拉弯组合变形的刚度方程，并借助变形体内力分析和拉弯组合变形时单元刚度矩阵的特点，得出柔性铰链刚度矩阵的各个元素，为全柔性机构的运动学、动力学分析提供了方便．     

计及铰链间隙的机械臂动力学建模与仿真

工程中的机械多体系统都存在铰链间隙问题,铰链间隙使系统的约束条件、自由度数目和拓扑结构发生变化.根据Hertz接触定律和Coulomb摩擦定律,建立了含间隙平面旋转铰的力学模型;采用几何变形约束法和模态缩聚技术描述了柔性机械臂的非线性变形;同时考虑两个旋转铰的间隙特性和柔性臂的弹性,最终采用Kane方程建立了含铰链间隙的刚-柔机械臂系统的动力学模型.以Mathematica软件为编程工具.对含两个铰链间隙的双刚性臂系统进行了仿真计算,得到了更加真实的动力学响应.     

平面柔性铰链机构的柔度计算方法

作为一种高精度的微动机构,柔性铰链机构已经在多个工业领域得到应用。该文针对平面柔性铰链机构,对机构设计中柔度计算方法进行了研究。在分析了一般柔性铰链的柔度计算方法的基础上,利用虚功原理,推导出单个铰链的变形/受力相较于整个机构的变形/受力的关系;利用矩阵分析方法,结合串联机构和并联机构的单元与终端的变形/受力的互逆形式的传递规律,分别获得了简洁的串并联柔性铰链机构的柔度计算公式。针对3种典型的串并联柔性铰链机构,进行了柔度计算和不同机构参数与各方向柔度关系的分析,并利用经典的有限元法进行了对比仿真实验。实验结果表明:该方法的计算结果与有限元法最大相差7%,平均相差3%。这表明该方法能够为平面柔性铰链机构的设计和结构优化提供参考。     

柔性铰链四杆机构变形分析及仿真

柔性铰链四杆机构在精密机械中的应用日益广泛。采用伪刚体模型法对具有集中柔度的全柔性铰链四杆机构进行了分析,得出了外载荷与转角的一般计算公式。给出了计算实例,并与有限元软件ANSYS仿真结果进行了对比,误差在3%左右,验证了该分析方法的有效性。最后也得出了外载荷与危险点应力成正比的关系。     

组合柔性结构的结构特征对其变形特性的影响

对柔性铰链与杆组成的组合柔性结构的结构特征进行了研究,认为柔性铰链与杆二者的厚度比、长度比是影响组合柔性结构变形特性的两个特征参数.以一组不同结构尺寸的组合柔性结构为例,分别采用有限元法与伪刚体模型法对其变形进行对比,分析了组合柔性结构的厚度比、长度比对其变形特性的影响;根据特征参数不同取值对组合柔性结构变形特性的影响结果,对组合柔性结构进行了分类.     

淬火方式对薄壁轴承套圈变形的影响

对型号为71868/01的薄壁轴承套圈分别进行盐浴淬火、分级淬火油淬火和旋转式淬火机油淬火。研究了不同淬火方式下薄壁轴承套圈的椭圆变形和翘曲变形规律,分析了不同淬火方式因淬火介质和冷却机制不同对套圈椭圆变形和翘曲变形的影响。结果表明：盐浴淬火可以减少椭圆变形,同时会导致薄壁轴承套圈翘曲变形的增加;分级淬火油淬火可以减少翘曲变形,但椭圆变形显著增多。旋转式淬火机油淬火提高了淬火的均匀性,可以有效减少套圈的椭圆变形和翘曲变形,减少整变形的难度和工作量,提高产品的合格率。     

Analysis on pivot turning of quadruped robot with bionic flexible body driven by the PAMs

The pivot turning function of quadruped bionic robots can improve their mobility in unstructured environment.A kind of bionic flexible body mechanism for quadruped robot was proposed in this paper,which is composed of one bionic spine and four pneumatic artificial muscles （PAMs）.The coordinated movement of the bionic flexible body and the leg mechanism can achieve pivot turning gait.First,the pivot turning gait planning of quadruped robot was analyzed,and the coordinated movement sequence chart of pivot turning was presented.Then the kinematics modeling of leg side swing and body bending for pivot turning was derived,which should meet the condition of the coordinated movement between bionic flexible body and leg mechanism.The PAM experiment was conducted to analyze its contraction characteristic.The study on pivot turning of the quadruped robot will lay a theoretical foundation for the further research on dynamic walking stability of the quadruped robot in unstructured environment.     

四边简支条件下对称蜂窝夹层板的弯曲振动分析

应用经典叠层板理论(CPT)、一阶剪切板理论(FSDPT)和三阶剪切板理论(TSDPT)对四边简支条件下对称蜂窝夹层板的弯曲振动进行了分析.弯曲振动分析中将蜂窝芯层等效为一正交异性层,其等效弹性参数由修正后的Gibson公式获得,推导了蜂窝夹层板在四边简支条件下的固有频率方程.经具体算例表明,对于铝蜂窝夹层板固有频率的计算,三阶剪切板理论的计算精度要高于经典叠层板理论和一阶剪切板理论.     

铸件变形的实验研究

通过测量Ａｌ－Ｃｕ４．５％合金Ｔ形杆件的冷却曲线，变形曲线及挠度曲线，研究了铸件变形的产生过程及各种影响因素与铸件变形的关系。结果表明：Ｔ形杆件变形起始于杆件完全凝固之前，主要发生在高温冷却阶段；Ｔ形杆件的变形挠度曲线方程为ｙ＝ａｘ＾２，方程中系数ａ随杆件截面比增大而增大，但随杆件长度改变而变化很小。     

约束结构对单向弯曲柔性关节形变能力的影响

研制了一种新型气动柔性关节,能够实现较大的弯曲变形.该关节属于气动复合弹性体,在弯曲变形时具有非线性、大变形的特点,理论建模难度较大.通过改变约束结构和形状进行驱动变形实验,研究约束结构和形状对关节形变能力的影响.结果表明:在同样厚度约束件下,圆环面约束关节的端面转角大于圆柱面约束关节.圆柱面约束时,关节端面转角随着约束件厚度的增加而减少;圆环面约束时,关节端面转角随着约束件厚度的增加而增大.     

复合材料薄壁梁的翘曲

将薄壁结构杆件的平衡理论引入复合材料薄壁梁的分析中，来分析复合材料薄壁梁剖面的平面外翘曲规律．针对复合材料叠层对翘曲规律的影响，将复合材料薄壁梁视为叠层壳，用三维实体元对梁剖面的翘曲问题进行研究．数值实验结果证明：材料的叠层对薄壁梁截面翘曲影响不大，平衡理论可在复合材料薄壁结构中应用．     

基于陶瓷图像变形算法的研究与应用

图像变形技术是将一副图像平滑自然地变换到另一幅图像的方法,主要通过源图像与目标图像的映射关系计算出源图像中像素点在目标图像中的坐标,最终实现图像的变形.阐述了图像变形的相关概念和方法,并给出了球面变形和椭圆变形的算法理论.     

长期受弯构件应力应变分布及变形规律研究

通过全面考虑混凝土徐变收缩、裂缝影响及应力重分布变化过程,推导了适于不同应力分布条件下钢筋混凝土受弯构件截面长期应力应变分布规律的计算方法.提出了钢筋混凝土构件收缩翘曲变形影响系数曲线及曲率计算公式,并建立了分析预测受弯构件初始及长期总变形的通用分析方法.考虑截面非线性应力分布曲线,对各类受弯构件长期徐变收缩效应及变形进行分析,通过了试验验证.研究归纳了配筋率、截面尺寸等影响受弯构件长期挠度变化规律的主要因素.分析表明,钢筋能有效约束受弯构件长期徐变变形,而收缩翘曲变形大小及方向则主要取决于拉、压钢筋配筋率比值;在同等的初始抗弯刚度或截面积条件下,宽扁梁长期变形增长较普通梁显著.     

昆翅在飞行中的动态形变

通过理论模化途径研究昆翅在飞行中的动态形变机制.设计翅气动力试验平台,验证翅准静态形变影响气动力的"柔性楔形效应"理论解释.探讨昆翅的变刚度特性表明,弦向刚度分布规律符合二项式函数时具有优越性和现实性,进而指出昆姻结构的变刚度特性是产生高升力的基本条件.建立了柔性翅的简化力学模型,通过坐标变换法求解在气动力和惯性力共同...     

对称八弹性振子的二维非线性振动

应用拉格朗日方程方法研究理想对称八弹性振子作二维运动的变化规律,得到其微小振动的控制方程,用数值解法求解振动方程,得到了振子运动的时程响应图样.结果表明:理想对称八弹性振子的振动为非线性振动.波形可看成是一个变形了的余弦波.