柔順機(jī)構(gòu)的2R偽剛體模型研究.pdf

1、柔順機(jī)構(gòu)(CompliantMechanisms)是一種利用機(jī)構(gòu)構(gòu)件自身的柔性變形來完成運(yùn)動和力的傳遞及轉(zhuǎn)換的新型機(jī)構(gòu)。同傳統(tǒng)剛性機(jī)構(gòu)相比,柔順機(jī)構(gòu)在降低成本和提高性能方面有許多優(yōu)點(diǎn),它能減少零件數(shù)目,縮短裝配時間,簡化制造過程,降低了機(jī)構(gòu)的摩擦、磨損和噪聲。因此,柔順機(jī)構(gòu)引起了學(xué)者們的廣泛興趣,成為世界范圍內(nèi)新興的研究領(lǐng)域。
　　 在柔順機(jī)構(gòu)的研究過程中,柔順桿件的大變形所帶來的幾何非線性導(dǎo)致柔順機(jī)構(gòu)的分析十分復(fù)雜,因此,建立

2、適當(dāng)?shù)哪Ｐ褪茄芯咳犴槞C(jī)構(gòu)的基礎(chǔ)。經(jīng)典的偽剛體模型(Pseudo-Rigid-BodyModel,簡稱PRBM)能較準(zhǔn)確地模擬柔順桿的末端軌跡,但不能模擬柔順桿的末端轉(zhuǎn)角。本文針對現(xiàn)有偽剛體模型的不足,提出了兩自由度偽剛體模型,在模型的建模、參數(shù)優(yōu)化、特性分析等方面進(jìn)行了研究,主要包括以下內(nèi)容:
　　 在偽剛體模型建模方面,經(jīng)典的偽剛體模型是由兩根剛性桿和一個扭簧組成的單自由度系統(tǒng),簡稱1R偽剛體模型。本文提出了由三根剛性桿和兩個

3、扭簧組成的兩自由度偽剛體模型,即2R偽剛體模型,推導(dǎo)出其運(yùn)動學(xué)方程。通過與1R和3R模型的理論分析與數(shù)值比較,反映了2R模型在模擬柔順桿件末端特征方面的優(yōu)越性。
　　 在模型參數(shù)優(yōu)化方面,提出了能同時模擬柔順桿件末端軌跡和末端轉(zhuǎn)角的參數(shù)化近似方法,以此得到了兩種載荷形式(力和力矩)下的2R偽剛體模型的特征半徑系數(shù),然后通過線性回歸的方法得到了模型的剛度系數(shù)。針對同時受力和力矩的模型,采用限制剛度系數(shù)的方法得到了復(fù)合載荷形式的2R