一种全柔顺六稳态机构的设计

多稳态机构因不需输入能量就可保持多个稳定平衡状态而在生产生活中得到越来越广泛的应用。全柔顺多稳态机构免装配、无摩擦、低能耗,但因为柔顺片段大变形时容易产生应力集中、输出非线性等原因,全柔顺多稳态机构的设计难度较大。提出一种全柔顺六稳态机构的设计方法,由两个临界跳转力不同的双稳态机构和一个柔顺片段组成机构,成功实现六个稳定平衡状态。对柔顺片段用伪刚体模型法建模,并通过比较两部分结构的力-位移特性给出机构具有六个稳定平衡状态的条件,从而避免了非线性分析;考虑机构的实际运动给出柔顺片段的刚度范围计算公式,设计者可据此选择合适的刚度完成全柔顺六稳态机构的设计。用ANSYS得到的输出力特性和样机测试证实了该设计方法的正确。

平面五杆柔顺并联机构的多稳态特征分析

以平面五杆柔顺并联机构为研究对象,从机构位形的对称性出发寻找机构的稳态特性.针对五杆机构存在两个柔顺关节的情况进行分析,研究其多稳态特征.将五杆机构简化成伪刚体模型,通过势能和图形的几何关系,推导出角度的对称关系.在五杆机构的分析过程中,发现并利用图形的对称性,来寻找稳态位置.证明了当两个柔顺关节中有一个为驱动关节时,机构可以通过对称角或对称位形来找稳态位置,并寻找到一种平面五杆三稳态机构.

基于多稳态柔性机构跨尺度微夹钳研究

为了解决传统微夹钳在夹持时存在精度较低、行程较小、不能跨尺度(um-mm)夹持物体的问题,提出了一种基于多稳态柔性机构跨尺度微夹钳结构。将多稳态结构与传统放大机构相结合,微夹钳左侧采用杠杆机构和平行四边形机构,右侧采用三个不同双稳态串联实现八稳态,最后由平行四边形机构保证微夹钳末端输出为单纯平行移动。首先,介绍微夹钳总体结构设计;接着,利用理论计算推导出了放大机构的位移放大比和多稳态特性;最后,运用有限元方法对模型进行分析,证实了微夹钳的性能及其安全性。该微夹钳有效夹持的位移范围大、放大倍率高、结构紧凑、能实现μm-mm的跨尺度平行夹持。