二自由度柔性鉸鏈連桿機構的設計方法與綜合特性研究.pdf

1、柔性機構作為現代機構學的一個重要分支，已成為很多學者研究的熱點。柔性機構具有無摩擦、無間隙、噪聲小等諸多優(yōu)點，能夠滿足現代機械的要求，這也使得柔性機構在微機電系統(tǒng)（MEMS）、航空航天、生物醫(yī)學等眾多高科技領域得到廣泛的應用。但柔性機構的設計理論和方法不夠成熟，還有待完善。目前，很多學者對柔性鉸鏈四桿機構的設計方法、動力學特性、優(yōu)化設計等方面進行了較為深入的研究，但針對二自由度柔性鉸鏈連桿機構的研究相對較少。而二自由度柔性鉸鏈連桿機構是

2、研究三自由度柔性連桿機構和其它空間柔性機構的基礎。本文的研究成果將為進一步研究其它更為復雜的柔性機構提供理論支持。
　　本文選擇以連桿作為結構單元的二自由度柔性鉸鏈機構作為主要的研究對象，重點研究該機構的設計方法、動力學特性、可靠性和優(yōu)化設計。
　　首先，柔性鉸鏈作為柔性機構的四種基本組成元素之一，是柔性機構最重要的組成部分，決定了整個柔性機構的特殊性能。因此，本文分別對三種柔性鉸鏈的柔度、精度特性、切口附近的最大應力進行了

3、理論分析，得出了計算公式，并將對不同結構參數代入到計算公式進行求解。對精度特性和切口附近的最大應力進行了仿真實驗，得出了精度特性和切口附近的最大應力隨柔性鉸鏈的結構參數之間的變化規(guī)律，并將切口附近的最大應力的理論分析值與仿真數據進行了對比分析，證明了理論推導的準確性。
　　其次，本文對三種柔性連桿機構的設計方法進行了研究，首次提出了二自由度柔性鉸鏈六桿機構。三種連桿機構的研究方法基本相同：先根據虛功原理建立柔性機構的偽剛體模型，得

4、出設計的普遍公式；然后在偽剛體模型的基礎上建立擬柔性模型；最后對二自由度柔性鉸鏈六桿機構進行仿真實驗，并將實驗結果和理論計算結果進行對比。
　　再次，對柔性連桿機構的綜合特性進行了研究。進行動力學特性分析時，研究了三種機構的動力學特性，重點研究了二自由度柔性鉸鏈五桿機構，得出了固有頻率的計算方法。同時對該機構進行了仿真研究，得出了多階振型的固有頻率和幅頻特性。研究可靠性時，先對基礎理論進行了歸納和總結，接著對二自由度柔性鉸鏈五桿機