固定-导向模式下柔顺杆的3R伪刚体动力学建模及特性分析

以柔顺机构中的柔顺杆为研究对象,建立其在固定-导向作用下的3R伪刚体动力学模型,基于拉格朗日方程推导其动力学方程,并进行动力学特性分析。从方程、响应曲线等方面分析3R伪刚体动力学模型的优缺点,结果表明,3R伪刚体动力学模型可以更细致地体现柔顺机构的振荡特性。

柔顺杆大变形分析的A-T-S方法

柔顺机构是一种新型机构,其中杆状柔顺机构占据了很大的比重。对大变形杆状柔顺机构的设计和分析,关系到整个柔顺机构的设计成功率。将链式算法和二分法应用于柔顺杆分析中,依据角度等量递变原则对柔顺杆进行分段,每一段的相对转角相等而长度不等,运用一个刚杆和一个扭簧连接来近似替代此小段,进而依据力的平移定理推出了相邻两段之间的长度关系,据此计算传统柔顺杆各部分受力后的变形、位移、转角,并根据所得结果推导出柔顺杆各部分应变能分布情况,从而为柔顺杆大变形分析提供了一种新的方法。经过与传统椭圆积分进行对比,验证了此方法的可行性。

面向车门锁电动吸合开启优先功能的凸轮摆杆柔顺连杆组合机构

针对高端汽车门锁电动吸合及开启优先功能需求,提出了凸轮摆杆柔顺连杆组合机构,构造了双凸轮单摆杆和含弹簧构件四杆机构的组合机构,结合限位块、接触状态、凸轮间歇运动、型面突变等构件特征,可实现柔顺自适应滚滑、刚性拨动、避让释放3种运动模式及各模式间切换;嵌入锁内棘轮棘爪锁紧机构,将组合机构转化为电动吸合与开启支链;对应汽车门锁电动吸合、手/电动开启及复位、吸合复位3种工况,以相应驱动方式和运动边界条件,研究分析了吸合运动与锁内现有支链的运动兼容功能、开启优先功能、吸合卡止情况半锁开启功能。将机构及驱动嵌入车门锁进行仿真,研究了全工况开启凸轮与摆杆、摆杆与棘轮、棘轮与棘爪的接触力;机构仿真实现各功能动作的时间与车门锁设计要求匹配,其由半锁到全锁的吸合过程时间为420.97 ms,复位时间为29.03 ms,手动开启时间为622 ms。

基于3R伪刚体模型的柔顺杆动力学建模及分析

介绍了柔顺机构中的3R伪刚体模型。利用Matlab软件的符号运算推导出了该模型柔顺杆的动能和变形能方程。应用拉格朗日方程建立了柔顺杆末端载荷作用下的动力学模型。特征半径系数和刚度系数代入方程组获得向心力、惯性力矩、科氏惯性力矩等系数,并分析了其相互耦合对伪刚体角变量的影响。通过数值求解二阶变系数微分方程组获得动态响应曲线和位形图,曲线反映出伪刚体杆从1杆到3杆振幅逐渐增大、杆件的耦合降低的振荡情况,较2R伪刚体模型的动力学方程模拟柔顺杆动力特性更具实用性和通用性。

一种柔顺五杆机构的动力学建模与仿真

以一种柔顺五杆机构为模型,该机构包含柔性铰链与柔性杆。通过伪刚体模型法建立了伪刚体模型,并进行了动力学分析。随后,进行了该机构的频率特性分析以及受力分析,为下一步该机构的设计奠定了的理论基础。

柔顺五杆三稳态机构的设计方法

以平面柔顺五杆机构为研究对象,提出一种柔顺五杆三稳态机构的设计方法.建立了平面柔顺五杆机构的5R伪刚体模型和势能函数,基于最小作用量原理用约束优化方法确定了单输入柔顺五杆机构的运动位形及势能曲线,提出用势能极小值点数目和位置闭环方程构建优化目标函数,用无约束优化方法来设计柔顺五杆三稳态机构.最后,用两个设计实例证明了该方法可有效用于柔顺五杆三稳态机构的设计.

柔顺平行四杆机构多目标稳健优化设计

为了提高柔顺平行四杆机构的稳健性,柔顺平行四杆机构应具备良好的结构尺寸。建立柔顺平行四杆机构有限元模型,对柔顺平行四杆机构的柔度和模态进行分析,以柔顺平行四杆机构的柔度和一阶固有频率为响应目标,柔性梁和刚性梁的长度、宽度、高度为设计变量,利用田口方法和灰色关联法进行多目标稳健优化设计,确定最佳组合参数。优化后的柔顺平行四杆机构具有更高的可靠性,并有效减小其波动性。分析结果表明,田口方法结合灰色关联法能有效应用于柔顺机构多响应目标稳健优化设计。

基于正交试验与层次分析法的柔顺平行四杆机构稳健优化设计

为了提高柔顺平行四杆机构设计结构稳健性,建立了柔顺平行四杆机构的柔度运动模型,针对该模型提出了一种基于正交试验与层次分析法的综合权重计算方法,以柔顺平行四杆机构柔度稳健设计为响应目标,柔性梁和刚性梁的长度、柔性铰链宽度、机构厚度为设计变量,结果表明综合权重分析方法能够准确判断的影响因素主次顺序,确定最佳参数组合,实现了柔顺平行四杆机构稳健优化设计。

具有单拐点大变形梁的柔顺机构伪刚体模型

为了分析柔顺机构中具有单拐点的大变形梁,基于伪刚体模型原理,提出一种用于模拟具有单拐点大变形梁的柔顺机构4R伪刚体模型.以伪刚体模型拐点位置误差最小为目标函数,运用优化方法得到模型的最优特征半径系数,应用线性回归方法得出模型的刚度系数.数值计算结果说明:提出的模型能够很好地模拟具有单拐点的柔顺杆末端及拐点位置.

基于加权参数的可靠性优化设计

传统的优化方法通常具有通用性而缺少一定的针对性,针对传统田口优化方法受限于人为设定因素水平的单目标优化问题,提出了一种田口法结合灵敏度分析法的加权参数优化方法,并以柔顺四杆机构为对象进行实验验证。在建立柔顺四杆机构有限元模型后,将其输出位移和固有频率作为响应目标,其几何尺寸作为设计变量,在传统田口法的基础上,采用灵敏度分析,确定影响因子和权重系数,通过建立数学模型进行优化设计,以确定其最佳参数,并将传统方法与该方伍建军,王振飞法的实验结果进行对比验证。结果证明,该优化方法在一定程度上有效减少了人为设定因素水平的影响,并且更有效地将多个响应目标进行关联,优化后的柔顺四杆机构的可靠性相比于传统田口方法的结果提高24.82%,整体性能优化效果显著,该研究也为其他类型的机构设计提供了一定的参考。