典型柔顺常力模块结构参数评估与有限元优化

为解决柔顺常力机构常力范围不足的问题,基于有限元方法分析结构参数对常力输出特性的影响,提出适应正负刚度组合常力机构的优化方法.首先,以一种Z型梁与双稳态梁并联的常力机构作为研究对象,通过对两种梁的力-位移特性进行分析,获得与机构常力特性相关的结构参数.然后,利用Workbench仿真,对比理论分析结果,得出未优化机构实现常力的输入位移区间为[1.2,2.5] mm,常力为18 N;并利用Matlab仿真,评估两种梁的主要结构参数对常力特性的影响.最终,运用有限元优化法求取结构参数组合的最优解,得出优化后机构实现常力的输入位移区间为[2.0,4.5] mm,常力为68.5 N.优化结果证明了该方法的有效性及可行性.