基于机构位移模态子矩阵法的铰接杆系机构奇异与运动分岔分析

提出通过追踪机构位移模态子矩阵行满秩与否来判断机构运动分岔点的新方法——机构位移模态子矩阵法.该方法将铰接杆系机构的自由节点分为驱动节点和从动节点,对应描述机构构型的变量分别为控制变量和状态变量.建立铰接杆系机构平衡矩阵,由奇异值分解得到整体机构位移模态,定义驱动节点对应的机构位移模态矩阵和从动节点对应的机构位移模态矩阵为机构位移模态子矩阵,当机构位移模态子矩阵出现非行满秩现象时,驱动节点或从动节点获得自由度,机构运动发生奇异.通过单自由度和两自由度机构算例分析证明了此方法的正确性与有效性.

基于机构位移模态的受荷可展结构平衡状态找形方法

基于欠约束机构和过约束机构的共性,提出了一种运用内部机构位移分析受荷可展结构平衡状态的找形方法.通过建立体系的势能函数,利用最速下降原理,推导了机构位移模态的组合系数,以确定荷载作用下可展结构的运动方向.机构位移模态可由可展结构的平衡矩阵经奇异值分解求得.给出了非线性找形算法的详细流程,并推导了平衡状态判定公式.最后,以空间铰接杆系机构与径向可开启结构为数值算例,实现了找形过程的运动模拟及平衡状态的确定,并探讨了可开启结构在不同荷载模式下的展开率.研究表明,基于机构位移模态的找形算法具有很好的准确性及稳定性.

深基坑角撑体系围护结构的机构位移及控制

通过某工程深基坑开挖施工监测,发现四个角撑体系的支撑形式存在机构位移现象。文章分析了产生机构位移的原因,并提出减少这种位移的对策。

柔性桥式微位移机构位移放大比特性研究

为了分析柔性桥式微位移放大机构的位移放大比特性,利用桥式微位移放大机构的结构全对称性,建立了微位移放大机构的1/4数学模型.采用矩阵法建立了其柔度矩阵,进而推导了桥式位移放大机构的输出位移公式及位移放大比公式.采用ANSYS 11.0软件进行了有限元仿真,并与理论模型进行了分析比较.最后,设计加工了一个实验样件,对理论模型进行验证.结果表明:放大机构的位移放大比对柔性铰链间距最为敏感,随着柔性铰链间距的增大,位移放大比先急剧增大后缓慢减小,桥式微位移放大机构理论上可以达到40倍以上的位移放大比,但此时误差失真严重,因而位移放大比不宜设计过大.

微位移放大机构位移损失分析

总结了弹性铰链微位移放大机构中造成位移损失的因素 ,详细分析了弹性铰链等构件弹性变形对放大效果的影响。

含机构位移起重机主副臂组合臂架结构几何非线性分析

工程中很多起重机械含有控制吊重位置的机构,这些附加机构约束了起重机臂架结构承载变形后的位置。机构的作用可以等效为施加到结构上的广义外力,这些外力与结构位移和机构自由度是高度耦合的。对臂架结构按长度方向划分了多个子结构,将子结构的内部位移凝聚到了左右端面上。基于共旋坐标法,建立了随子结构一起运动的随动坐标系,推导了子结构单元的广义节点内力。以履带式起重机的主副臂组合臂架结构为例,考虑到臂架需要通过变幅机构进行约束和控制,给出了机构位移附加在臂架上的广义节点外力及其导数。最后,通过起重机的副臂工况算例,给出了在不同载荷下臂架结构位移以及约束机构位移,验证了分析方法的正确性和合理性。

一阶无穷小位移机构的刚化判定

一阶无穷小位移机构是一类具有机构性能的特殊的新型空间结构,从工程结构的角度考虑,只有能够消除机构性而获得几何刚度的体系才是可承载的结构体系。一阶无穷小位移机构的几何刚度的获得是通过体系的相对机构位移而获得的,这与传统结构的几何刚度的概念是完全不同的。因此,研究一阶无穷小位移机构的刚化问题是非常重要的。Maxwell准则只从体系的拓扑关系来考虑体系的几何稳定性,这显然不能应用于一阶无穷小位移机构的刚化判定问题。本文基于矩阵向量空间分解的理论和一阶无穷小位移机构的概念,在体系的平衡矩阵引入了边界条件,对一阶无穷小位移机构的刚化判定问题进行了分析,运用功能原理给出了一阶无穷小位移机构刚化的等价条件和判定方法。通过几个数值算例验证了本文结论和方法是正确、可靠的。

两级对称式柔性铰链位移放大机构的设计与分析

介绍一种新型柔性铰链位移放大机构;对该机构进行了应力分析和位移损失分析,建立了位移放大数学模型,并用有限元分析软件进行了试验验证;计算出位移放大机构所允许的最大输入位移,指出对称式位移放大机构存在着较大的内部约束反力,指出其位移损失与外部负载呈线性关系。

稀土超磁致伸缩材料高速强力微位移机构的开发及动态响应特性研究

研究了稀土超磁致伸缩材料 (Tb0 .2 7Dy0 .73) Fe1 .9(商品名为 Terfenol- D)微位移机构的设计方法 ;建立了基于 Terfenol- D棒的高速强力电磁阀的动态响应特性模型 ,这一模型对基于 Terfenol- D的产品设计具有重要的参考价值 ,并用计算机对这一模型进行了仿真 ,与实验结果进行了比较、分析。

新型压电流体混合驱动精密位移机构

提出一种新型压电驱动精密位移机构 ,着重介绍了其结构、工作原理和控制方法 ,分析了机构参数与输出性能之间的关系。该机构以压电叠堆为动力元件驱动流体 ,利用换向阀控制流体流向 ,通过执行缸两个腔体内流体置换的方法将压电叠堆的往复振动转换成执行缸的直线运动。调整电压或执行缸的参数可获得所需的进给步长和输出推力 ,具有精度高、易于控制、稳定性好等特点 ,适用于微位移以及较大行程范围内的精密进给运动。

单自由度微位移机构柔性铰链的研究

采用正交试验法安排单自由度微位移机构柔性铰链的结构设计参数,运用有限元分析方法,建立该微位移机构的三维实体模型进行仿真计算,取得单自由度微位移机构对应于载荷的位移和应力数据,通过逐步回归分析法建立该微位移机构的位移和应力的数学模型,从而定量地分析柔性铰链结构参数对该微位移机构性能参数的影响.同时,由样机实测得到测量数据,验证了最优回归方程(数学模型)的计算结果.

压电舵机微位移放大机构设计

针对一种新型压电舵机的微位移放大机构,提出一种基于刚度分析的设计方法。阐述了压电舵机的组成及工作原理,并推导出压电舵机数学模型,分析微位移放大机构结构参数对压电舵机系统性能的影响,进而确定了柔性铰链的设计原则。对5种单轴柔性铰链的刚度特性进行分析,得到了柔性铰链刚度比的变化曲线,并采用有限元分析的方法对微位移放大机构进行了参数优化设计。仿真分析结果表明,该种方法对于压电舵机微位移放大机构的设计十分有效。

微位移机构的现状及趋势

微位移机构是精密机械和精密仪器的关键部件之一。介绍了一些典型的微位移机构的结构、原理、特点和应用,并对这些机构进行了比较。

精确约束二自由度微动角位移机构设计

为了研制面向精密工程的微动角位移机构,采用旋量代数分析了3-HSE和3-HSVR三螺旋角位移机构的自由度和约束模式。分析表明,基于"不共线三点确定一个平面"设计的角位移机构存在欠约束和欠确定运动问题,由此导致机构的位姿和运动具有不确定性。因此,提出了双螺旋式精确约束二自由度角位移机构。这种机构在自然状态下采用六点约束,具有确定位姿;在输入状态下自由度数等于输入数,具有确定运动。采用矢量运动变换方法证明了机构在不同输入模式下的姿态调整原理并利用机构运动几何关系分析了机构灵敏度,结果表明,该角位移机构灵敏度优于0.83μrad。这种角位移机构仅采用两个螺旋支链,结构简单、位姿和运动确定、稳定性高,可用于两个自由度的姿态调整。

基于惯性冲击原理的变摩擦式微位移机构的运动特性

提出了利用正弦波信号驱动压电双晶片振子，应用惯性冲击力实现机构微小位移的技术方案，建立了机构运动的数学模型。设计了斜面结构，使正弦波作用产生的周期性惯性冲击力形成竖直作用于微位移驱动机构的分量，通过改变正压力调整摩擦阻力的大小，并推导了Qu〈QD〈Fx的微位移机构运动条件。对微位移机构的速度-频率、速度-电压和位移特性进行了试验，结果表明：变摩擦式微位移机构样机能实现较稳定的正向运动，电压一定且频率为30～38Hz时，运动速度随频率的增加而稳定增加；频率一定时，运动速度随电压增加而稳定增加；在35Hz、90V的正弦波激励下，样机平均步长达到2μm，速度达到1mm／s。

一种微位移放大机构的设计与仿真

根据差式杠杆位移放大原理设计了一种新型微位移放大机构。计算和推导了该位移放大机构的位移放大倍数和静态刚度,分析了柔性铰链结构参数对微位移放大机构刚度的影响,并对理论计算结果和ANSYS仿真结果进行了对比。结果表明,理论计算值和有限元仿真结果之间存在一定的差异。

高频响大行程微位移机构的研究

介绍了高频响大行程微位移机构研究的背景、结构特点、闭环系统的设计，以及在非圆截面零件数控车削中的应用。解决高频响与大行程之间的矛盾是设计微进给装置的关键。笔者采用永磁动圈式直线电机的方式成功地解决了这一矛盾，并在此基础上采用先进的控制策略构成闭环系统，解决了高精度跟踪正弦信号的问题。以此闭环系统为核心设计开发了以加工内燃机活塞及其立体靠模为应用背景的非圆截面零件数控车削系统。该系统现已通过了工厂７２ ｈ 考核，成为了正式产品，为实现非圆截面零件高效、柔性、自动加工做出了贡献。

具有柔性铰链的差式微位移放大机构的受力分析

１弓ｌ言压电陶瓷驱动器具有体积小、精度高、功耗低和易于控制等优点，在微位移驱动领域中得到广泛的应用“‘。但由于其驱动位移通常只有零点几微米至十几微米，限制了它的应用。为放大其驱动位移，人们开发研制了多种微位移放大机构，其中具有柔性铰链的差式微位移放大...

基于柔性铰链的微位移机构设计

针对传统机械式微位移机构无法达到很高的定位精度,设计了一种用于实现精密定位的压电陶瓷驱动的微位移机构。给出了该机构柔性铰链的设计参数,并计算了铰链材料的强度。利用有限元分析软件ANSYS对微位移机构进行结构静力分析,分析了理论计算与实际机构之间存在的误差,结果表明,所设计的柔性铰链参数是正确的。

二维微动工作台微位移机构特性研究

微动工作台是微机电系统及其制造设备中的重要部件。文章结合电致伸缩陶瓷驱动器和杠杆柔性铰链机构 ,论述了二维微动工作台微位移机构的设计 ,建立了微位移机构的机电耦合模型。重点分析了机构的暂态响应和稳态响应及其影响因素 ,为微动工作台系统设计。