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基于伪刚体模型的多层LEMs建模与仿真 被引量:9
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作者 邱丽芳 楚红岩 +1 位作者 杨德斌 王涛 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第9期255-260,共6页
结合刚性机构分类思想和刚体代替综合法,设计了一多层LEMs机构。基于柔顺机构伪刚体模型及LET铰链等效弹簧刚度模型,对多层LEMs进行分析,推导出该机构的输入载荷和输出位移量的理论计算公式,并用该理论计算公式对设计实例进行计算。同... 结合刚性机构分类思想和刚体代替综合法,设计了一多层LEMs机构。基于柔顺机构伪刚体模型及LET铰链等效弹簧刚度模型,对多层LEMs进行分析,推导出该机构的输入载荷和输出位移量的理论计算公式,并用该理论计算公式对设计实例进行计算。同时对该设计实例进行有限元仿真分析,两种方法所得结果基本一致,表明理论分析的正确性和该设计的可行性。 展开更多
关键词 多层lems机构 LET铰链 伪刚体模型 有限元分析
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基于串联式Triple-LET的LEMs滑块机构分析 被引量:6
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作者 邱丽芳 印思琪 +1 位作者 谢仲添 杨德斌 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第6期381-386,共6页
设计了一种基于串联式的Triple-LET新型柔性铰链,给出了该铰链的三维结构,并对其进行了弯曲等效刚度的理论分析,推导了该结构形式铰链的弯曲等效刚度计算公式并给出了修正系数。基于修正的弯曲等效刚度理论计算公式,对设计实例进行了分... 设计了一种基于串联式的Triple-LET新型柔性铰链,给出了该铰链的三维结构,并对其进行了弯曲等效刚度的理论分析,推导了该结构形式铰链的弯曲等效刚度计算公式并给出了修正系数。基于修正的弯曲等效刚度理论计算公式,对设计实例进行了分析计算,同时建立了该设计实例的有限元仿真模型,通过理论计算结果和仿真分析结果的比较,验证了该铰链设计的可行性。将该新型铰链应用于LEMs柔顺滑块机构的设计中,建立了该机构的基于修正弯曲等效刚度的伪刚体模型,并加工了该串联式Triple-LET铰链的滑块机构铍青铜实物模型,理论计算和实测结果基本一致,验证了理论模型的正确性和机构设计的可行性,同时也表明该滑块机构在工作状态具有较大变形,能保持较好的稳定性。 展开更多
关键词 Triple-LET柔性铰链 弯曲等效刚度 平面折展机构 滑块机构 修正系数
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1自由度8杆单铰LEMs构型的研究 被引量:1
3
作者 王强 曹毅 陈桂兰 《东华大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2015年第6期795-801,共7页
提出一种Lamina Emergent Mechanisms(LEMs)机构综合方法,对1自由度8杆LEMs构型进行研究,该方法能够求解包含单铰转动副,以及机架和主动件变换的LEMs机构综合问题.首先,通过构造平面运动链的杆组邻接矩阵,求解基于1自由度8杆的所有平面... 提出一种Lamina Emergent Mechanisms(LEMs)机构综合方法,对1自由度8杆LEMs构型进行研究,该方法能够求解包含单铰转动副,以及机架和主动件变换的LEMs机构综合问题.首先,通过构造平面运动链的杆组邻接矩阵,求解基于1自由度8杆的所有平面机构的可能连接方式.其次,基于杆件和自由度的数目,分析包含各级Assur杆组的所有装配方式,构建杆组邻接矩阵的框架.再次,依据一定的约束条件,将第一级及之后的杆组依次装配到主动件和机架或者前级杆组上,并且同步辨识同构体,从而获取仅含转动副的所有平面机构构型.最后,用相应的柔顺片段代替刚性片段,完成LEMs构型综合. 展开更多
关键词 平面折展柔顺机构(lems) 机构综合 邻接矩阵
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Symmetric Equations for Evaluating Maximum Torsion Stress of Rectangular Beams in Compliant Mechanisms 被引量:3
4
作者 Gui-Min Chen Larry L.Howell 《Chinese Journal of Mechanical Engineering》 SCIE EI CAS CSCD 2018年第1期34-40,共7页
There are several design equations available for calculating the torsional compliance and the maximum torsion stress of a rectangular cross-section beam, but most depend on the relative magnitude of the two dimensions... There are several design equations available for calculating the torsional compliance and the maximum torsion stress of a rectangular cross-section beam, but most depend on the relative magnitude of the two dimensions of the crosssection(i.e., the thickness and the width). After reviewing the available equations, two thickness-to-width ratio Independent equations that are symmetric with respect to the two dimensions are obtained for evaluating the maximum torsion stress of rectangular cross-section beams. Based on the resulting equations, outside lamina emergent torsional joints are analyzed and some useful design Insights are obtained. These equations, together with the previous work on symmetric equations for calculating torsional compliance, provide a convenient and effective way for designing and optimizing torsional beams in compliant mechanisms. 展开更多
关键词 Compliant mechanism Maximum torsion stress Rectangular beam lamina emergent joint
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抗拉柔性铰链的理论建模及有限元分析 被引量:13
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作者 曹毅 刘凯 +1 位作者 单春成 王强 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第1期119-125,共7页
为了在保持转动刚度变化不大的情况下,使得LET(Lamina Emergent Torsion)柔性铰链能够适用于存在轴向载荷的场合,即拥有较大的轴向刚度,本文对LET的结构进行了适当改进,设计了一种新型柔性铰链——抗拉LET柔性铰链。基于抗拉LEMs(Lamina... 为了在保持转动刚度变化不大的情况下,使得LET(Lamina Emergent Torsion)柔性铰链能够适用于存在轴向载荷的场合,即拥有较大的轴向刚度,本文对LET的结构进行了适当改进,设计了一种新型柔性铰链——抗拉LET柔性铰链。基于抗拉LEMs(Lamina Emergent Mechanisms)柔性铰链结构,将整个抗拉LET柔性铰链等效为弹簧刚度模型,并对该弹簧刚度模型进行理论建模,得到封闭解。之后采用ANSYS软件,建立其有限元模型,分析其在转动载荷和轴向载荷两种不同场合下的形变,并同之前的理论模型进行比较。结果表明,采用弹簧刚度模型得到的等效刚度解与仿真分析结果较为一致,抗拉LET柔性铰链的弯曲刚度仅是传统LET柔性铰链的1.12倍,而拉伸刚度却是它的76.43倍。在弯曲刚度没有大幅变化情况下,抗拉LET柔性铰链的抗拉刚度明显增大,抗拉能力大大提高,表明抗拉LET柔性铰链的结构设计符合预期要求。 展开更多
关键词 抗拉柔性铰链 lems LET 弹簧刚度模型 有限元分析
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S-LET复合型柔性铰链设计与性能研究 被引量:14
6
作者 邱丽芳 庞大千 +1 位作者 陈家兴 阳建宏 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第2期408-412,共5页
综合LET型铰链与S型铰链结构性能特点,提出了一种S-LET复合型柔性铰链,设计了该铰链的外形结构,并对其等效刚度进行分析,推导出铰链弯曲时的等效刚度计算公式。通过对不同尺寸S-LET复合型铰链弯曲等效刚度的分析,得出弯曲等效刚度修正系... 综合LET型铰链与S型铰链结构性能特点,提出了一种S-LET复合型柔性铰链,设计了该铰链的外形结构,并对其等效刚度进行分析,推导出铰链弯曲时的等效刚度计算公式。通过对不同尺寸S-LET复合型铰链弯曲等效刚度的分析,得出弯曲等效刚度修正系数,并验证了该系数的有效性。最后,通过对S型、LET型及S-LET复合型铰链弯曲变形及扭转变形的有限元仿真结果的比较,得出S-LET弯曲变形能力在S型与LET型铰链之间,而扭转变形则是三者中最小。 展开更多
关键词 平面折展机构 S-LET复合型铰链 等效刚度 修正系数
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梳齿形柔性铰链的设计与分析 被引量:9
7
作者 邱丽芳 孟天祥 +1 位作者 张九俏 杨德斌 《东北大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第9期1316-1320,共5页
提出了一种基于平面折展机构的梳齿形状的新型柔性铰链,设计了该铰链的结构形式,并对其进行了分析,推导出该结构形式铰链的弯曲等效刚度计算公式.通过设计实例的理论计算和有限元仿真分析,验证了计算公式和仿真模型的正确性,同时也验证... 提出了一种基于平面折展机构的梳齿形状的新型柔性铰链,设计了该铰链的结构形式,并对其进行了分析,推导出该结构形式铰链的弯曲等效刚度计算公式.通过设计实例的理论计算和有限元仿真分析,验证了计算公式和仿真模型的正确性,同时也验证了新型铰链的弯曲等效刚度在较大角位移下仍能保持良好的线性.对设计实例的强度进行了校核,在铰链达到最大角位移时具有较大的安全系数,并对设计实例的扭转等效刚度进行了仿真分析.最后,将设计实例的弯曲等效刚度与文献给出的IT-LEJ及LET铰链的弯曲等效刚度进行了比较. 展开更多
关键词 平面折展机构 柔顺机构 梳齿形铰链 等效刚度 有限元分析
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平面折展升降柔顺机构设计 被引量:8
8
作者 邱丽芳 陈家兴 +1 位作者 张九俏 杨德斌 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第10期370-375,共6页
基于微型升降机构的工作原理,设计了一种平面折展升降柔顺机构,建立了该机构的伪刚体模型,利用虚功原理推导出平面折展升降机构的输入载荷与输出位移关系的计算公式。设计了基于LET铰链和LOOP铰链类型的平面折展升降机构实例,并对其中... 基于微型升降机构的工作原理,设计了一种平面折展升降柔顺机构,建立了该机构的伪刚体模型,利用虚功原理推导出平面折展升降机构的输入载荷与输出位移关系的计算公式。设计了基于LET铰链和LOOP铰链类型的平面折展升降机构实例,并对其中包含弧形片段的LOOP柔性铰链的弯扭耦合等效刚度进行了研究,分析得到其弯扭耦合等效刚度计算公式,通过2个设计实例的理论计算和有限元仿真分析,验证了理论公式和仿真模型的正确性。设计了基于LOOP铰链的升降机构的实物模型,计算、仿真分析和测试结果表明,该机构可产生较大提升量并且仍能保持良好的精度,达到了设计目标。 展开更多
关键词 平面折展机构 伪刚体模型 虚功原理 有限元仿真 LOOP铰链
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新型平面折展机构柔性铰链等效刚度分析 被引量:6
9
作者 邱丽芳 韦志鸿 徐金梧 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第17期25-30,共6页
平面折展柔顺机构(Lamina emergent mechanisms,LEMs)是一种新型柔顺机构,其优势是机构由二维薄板平面加工生成而能实现三维运动,而平面折展机构柔性铰链是实现其运动的关键部分。提出一种新型平面折展机构柔性铰链,对该柔性铰链进行分... 平面折展柔顺机构(Lamina emergent mechanisms,LEMs)是一种新型柔顺机构,其优势是机构由二维薄板平面加工生成而能实现三维运动,而平面折展机构柔性铰链是实现其运动的关键部分。提出一种新型平面折展机构柔性铰链,对该柔性铰链进行分析,分别用等效法和微分法推导出该铰链的两个等效刚度计算公式,并对公式的适用范围进行研究。通过设计实例的分析计算,导出两个等效刚度计算公式的适用范围,并用一组实例的理论分析和有限元分析结果的对比对其进行了验证。 展开更多
关键词 平面折展柔顺机构 柔顺机构 新型柔性铰链 等效刚度 有限元
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具有提升功能的新型柔性铰链设计 被引量:2
10
作者 邱丽芳 陈明坤 +1 位作者 冷迎春 王晶琳 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第8期1389-1394,共6页
针对目前具有提升功能的柔性铰链设计较少的情况,设计了一种新型提升平板折展柔性铰链(the lifting lamina emergent joint,L-LEJ),给出了其三维结构,采用伪刚体模型法推导了该提升铰链的拉伸等效刚度计算公式。通过对设计实例进行有限... 针对目前具有提升功能的柔性铰链设计较少的情况,设计了一种新型提升平板折展柔性铰链(the lifting lamina emergent joint,L-LEJ),给出了其三维结构,采用伪刚体模型法推导了该提升铰链的拉伸等效刚度计算公式。通过对设计实例进行有限元仿真分析,并与应用公式计算得到的拉伸等效刚度理论值进行对比,得到拉伸刚度的理论值与仿真值基本一致,误差在5%以内,验证了拉伸等效刚度计算公式的正确性。最后,通过9组不同结构参数设计实例的理论计算和仿真分析,进一步验证了该拉伸等效刚度计算公式的有效性。 展开更多
关键词 提升功能 柔性铰链 拉伸等效刚度 结构设计 仿真分析 平板折展机构
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一种外LET柔顺半铰的动力学建模与分析 被引量:1
11
作者 李鹏飞 曹博宇 +2 位作者 汪振宇 赵晨 赵荣昌 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第14期1727-1733,共7页
对一种外LET柔顺半铰进行建模与动力学特性分析.采用斜率不连续的绝对节点坐标法(ANCF)建立了该柔顺半铰系统动力学方程;对外力作用下半铰中心线和外轮廓的运动变形进行仿真,与实验结果对比,证明了绝对节点坐标法对柔顺半铰动力学建模... 对一种外LET柔顺半铰进行建模与动力学特性分析.采用斜率不连续的绝对节点坐标法(ANCF)建立了该柔顺半铰系统动力学方程;对外力作用下半铰中心线和外轮廓的运动变形进行仿真,与实验结果对比,证明了绝对节点坐标法对柔顺半铰动力学建模的有效性;进一步分析了半铰外形尺寸变化对其变形规律的影响. 展开更多
关键词 柔顺机构 外LET柔顺半铰 绝对节点坐标法 斜率不连续性
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平面折展机构平面弹簧的设计与分析 被引量:3
12
作者 刘凯 曹毅 丁锐 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第19期2663-2667,2674,共6页
针对常规平面弹簧变形过程中运动端容易产生周向旋转从而造成振动和磨损的问题,设计了一种基于LEMs的平面弹簧,该弹簧由平面薄板加工成形且能实现平面外运动,具有体积小、易加工,结构简单及变形过程中运动端不发生周向旋转等优点。首先... 针对常规平面弹簧变形过程中运动端容易产生周向旋转从而造成振动和磨损的问题,设计了一种基于LEMs的平面弹簧,该弹簧由平面薄板加工成形且能实现平面外运动,具有体积小、易加工,结构简单及变形过程中运动端不发生周向旋转等优点。首先,基于悬臂梁模型和伪刚体模型分别推导了LEMs平面弹簧的刚度计算公式。其次,为验证所推导公式的正确性,建立了LEMs平面弹簧的ANSYS仿真模型,并将有限元分析结果与上述两种理论模型的计算结果进行了对比。结果表明,在变形较小的情况下由悬臂梁模型所推导的公式计算精度更高,在变形较大的情况下使用由伪刚体模型所推导的公式更为合适。最后,通过大量实例分析推导了两个公式的适用范围,并用一组数值算例证明了其正确性。 展开更多
关键词 平面折展机构 平面弹簧 伪刚体模型 有限元分析
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一移两转平板折展柔性铰链的建模及优化
13
作者 刘凯 曹毅 +2 位作者 周睿 葛姝翌 丁锐 《浙江大学学报(工学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第12期2399-2407,共9页
为提高平板折展机构(LEMs)的灵活性,提出一种一移两转三自由度平板折展柔性铰链.综合考虑各柔性片段的变形特点,设计一移两转平板折展柔性铰链的外形结构;利用等效弹簧模型推导该铰链沿x轴、y轴方向的转动等效刚度及沿x轴方向的移动等... 为提高平板折展机构(LEMs)的灵活性,提出一种一移两转三自由度平板折展柔性铰链.综合考虑各柔性片段的变形特点,设计一移两转平板折展柔性铰链的外形结构;利用等效弹簧模型推导该铰链沿x轴、y轴方向的转动等效刚度及沿x轴方向的移动等效刚度的理论计算模型,并通过设计实例的理论计算结果和仿真分析结果对比,验证刚度计算模型的正确性;探讨各结构参数对3种等效刚度的影响灵敏度;以提高铰链的转动性能和移动性能为目标,构建一移两转平板折展柔性铰链的多目标加权优化模型,并利用基于罚函数的粒子群算法对各结构参数进行优化.结果表明:优化后的一移两转平板折展柔性铰链的各项性能都有较大提升,优化模型具备可行性. 展开更多
关键词 平板折展机构(lems) 一移两转柔性铰链 等效刚度 灵敏度分析 参数优化
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打通型双串联与三串联柔性铰链设计与性能比较 被引量:1
14
作者 邱丽芳 王晶琳 +1 位作者 冷迎春 王栋 《工程科学学报》 EI CSCD 北大核心 2017年第5期762-768,共7页
平面折展柔顺机构(lamina emergent mechanisms,LEMs)的重要组成部分之一是柔性铰链,因此设计新型的平面折展扭转铰链(lamina emergent torsional joint,LET)能够对其运动起到十分关键的作用.本文提出了一种打通型LET柔性铰链,设计了打... 平面折展柔顺机构(lamina emergent mechanisms,LEMs)的重要组成部分之一是柔性铰链,因此设计新型的平面折展扭转铰链(lamina emergent torsional joint,LET)能够对其运动起到十分关键的作用.本文提出了一种打通型LET柔性铰链,设计了打通型双串联柔性铰链和打通型三串联柔性铰链的两种结构形式,分别推导出了两种铰链的弯曲等效刚度计算公式.通过对设计实例的理论分析与有限元分析,验证了等效刚度计算公式的正确性.将外形尺寸相同的打通型双串联、三串联柔性铰链与外LET铰链进行了弯曲以及拉压性能的对比,结果表明,打通型三串联LET柔性铰链在拉压性能下降不明显的情况下,能够较大幅度地提升弯曲性能. 展开更多
关键词 平面折展柔顺机构 平面折展扭转铰链 串联式柔性铰链 等效刚度 有限元
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二自由度平板折展柔性铰链的分析及优化 被引量:6
15
作者 刘凯 曹毅 +2 位作者 周睿 葛姝翌 丁锐 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第2期299-308,共10页
为提高平板折展机构(LEMs)的灵活性,提出了一种能实现平面内及平面外转动的二自由度柔性铰链。首先,综合椭圆柔性铰链与LET柔性铰链的结构特点,设计了二自由度平板折展柔性铰链;其次,利用弹簧模型推导了该铰链两个方向的转动等效刚度计... 为提高平板折展机构(LEMs)的灵活性,提出了一种能实现平面内及平面外转动的二自由度柔性铰链。首先,综合椭圆柔性铰链与LET柔性铰链的结构特点,设计了二自由度平板折展柔性铰链;其次,利用弹簧模型推导了该铰链两个方向的转动等效刚度计算模型,并通过设计实例的理论计算与有限元仿真分析对比,验证了两个理论模型的正确性;然后,探讨了各结构参数对铰链两种转动刚度的影响;最后,以提高二自由度平板折展柔性铰链的转动性能为目标,建立了其优化设计模型,并采用自适应粒子群优化算法对该铰链的结构参数进行了优化。优化结果表明:铰链y轴方向转动刚度下降了83.60%,z轴方向转动刚度下降了92.73%,二自由度平板折展柔性铰链两个方向的转动性能都得到了极大的提升,优化结果完全符合预期。 展开更多
关键词 平板折展机构(lems) 二自由度平板折展柔性铰链 刚度模型 有限元分析 参数优化
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基于等效耦合刚度的平面折展滑块机构分析
16
作者 印思琪 邱丽芳 +1 位作者 陈家兴 阳建宏 《工程科学学报》 EI CSCD 北大核心 2016年第7期986-992,共7页
柔性铰链是实现平面折展柔顺机构运动的关键部分.如何设计得到柔度好、精度高的柔性铰链一直是柔顺机构研究的关键问题.综合考虑影响平面折展机构铰链刚度和精度特性的等效弯扭及拉压刚度,以LET铰链为例,分析在不同载荷下各个参数对弯... 柔性铰链是实现平面折展柔顺机构运动的关键部分.如何设计得到柔度好、精度高的柔性铰链一直是柔顺机构研究的关键问题.综合考虑影响平面折展机构铰链刚度和精度特性的等效弯扭及拉压刚度,以LET铰链为例,分析在不同载荷下各个参数对弯扭与拉压等效耦合刚度的影响趋势,从而提出弯扭与拉压等效耦合刚度的概念.通过大量的实例计算和分析,推导出LET铰链弯扭与拉压等效耦合刚度的经验公式.基于等效耦合刚度经验公式,对平面折展柔顺滑块机构进行分析.应用等效耦合刚度公式与不应用等效耦合刚度公式两种情况的分析结果和有限元仿真结果表明,应用等效耦合刚度经验公式的滑块位移计算精度得到很大的提高,验证了等效耦合刚度经验公式的适用性. 展开更多
关键词 平面折展机构 铰链 刚度 柔顺机构 理论计算 有限元法
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