含柔顺关节的空间RSSP常力机构建模与分析

为了解决机构在一定输入范围内需要输出常力的问题,提出在一般初始位形下,空间曲柄滑块机构(RSSP)空间柔顺常力机构的建模与参数优化方法.建立机构柔顺关节的变形量与机构无量纲几何参数的关系.运用虚功原理,建立机构输出端与外部环境接触力与柔顺关节的扭矩的力学模型.以接触力采样点相邻差值和的方法表征接触力波动特征的大小,建立起表征接触力波动的目标函数.优化得出一般初始位形下的空间柔顺常力机构的无量纲化结构参数.设计出实验装置,测得实际输出接触力.结果表明,实际接触力围绕着理论接触常力在5%以内波动.

近似柔顺常力机构的研制及其实验研究

研制了一种柔顺常力滑块机构,在不同输入范围、不同运动速度、不同初始角度下,对机构滑块末端所受的压力进行了实验研究,从实验的角度研究了柔顺常力滑块机构的动力学特性.

一种具有常力输出特性打磨机构的设计

针对精密加工过程对恒力控制的需求,利用折叠梁和双稳态梁,提出了一种基于正负刚度组合的常力机构,首先根据伪刚体模型得出了常力机构的整体数学模型,其次通过有限元仿真了常力机构输入位移与输出力之间的关系,并与理论计算结果进行对比验证,结果显示所建立的模型能准确反映常力机构的力学特性。使用粒子群算法(PSO)对常力机构的主要参数进行优化,结果表明优化后的常力机构能在输出位移为[2~4]mm的范围内保持约120N的常力,提升了机构的常力范围和平整度,可以满足加工过程中对恒力的需求。

具有零刚度特性的微动平台优化设计

针对传统常力机构存在的运动副间隙、装配误差和摩擦磨损等问题,设计了一种基于柔顺机构的常力微动平台。平台利用直梁正刚度和双稳态梁屈曲行为产生负刚度来实现其零刚度特性。平台由对称的直梁、双稳态梁和刚性连接块组成,直梁和双稳态梁通过连接块并联连接。采用伪刚体法和椭圆积分法相结合的建模方法,建立反映常力平台力学性能的理论模型。通过与有限元分析结果进行比较,分析结果显示所建立的模型能准确反映常力平台的力学性能。基于所建立的力学模型,提出一种提高平台常力运动范围和承载能力的优化设计方法。制作样机对该平台力学性能进行实验测试,实验结果表明,平台能在输出位移范围为[0.6~1.7]mm内能够保持约48N常力,证明了常力平台设计思路的可行性、所建模型的准确性和优化方法的有效性。

新型限力输出保护功能柔性夹钳的设计与参数评估

柔性夹钳因具有微/纳精密操作能力,常应用于微操作系统中,但因抓爪无法提供恒定输出力或恒力范围小,容易造成操作对象的损伤或脱落。根据放大模块与常力模块串联的结构形式,设计了一种具有常力特性的柔性夹钳。基于伪刚体法,建立放大模块中桥式机构与杠杆机构的刚度和放大率数学模型,通过对倾斜导向梁进行分析,得到常力模块的力−位移关系式,计算出恒定输出力为42.5 N,输出范围为370μm。最后,结合不同柔顺梁的结构参数,运用MATLAB仿真探究了各关键参数对常力特性的影响。研究结果可为常力柔性夹钳的构型设计和分析提供一定的理论支撑。