| 题名 | 多自由度平面柔性铰链的动态等效刚度计算方法研究 |
| 作者 | 应玲君 |
| 答辩日期 | 2018 |
| 导师 | 赵荣珍 |
| 关键词 | 柔性铰链 等效刚度 非线性 有限元 隔振 |
| 学位名称 | 硕士 |
| 英文摘要 | 在刚性机构中,运动副间隙带来的运动轨迹偏离和关节碰撞冲击等问题严重影响着机构的工作性能和使用寿命,尤其是刚性隔振机构,不仅无法正确阻隔外部激励,反而会将自身产生的二次冲击传递给机械系统。而采用柔性铰链替代传统运动副的柔顺机构则能有效地降低此方面的影响,正确地传递运动和力。其中,LET(Lamina emergent torsional)平面柔性铰链作为一种由二维金属薄板平面加工而成,实现三维运动的新型柔性铰链,在拥有传统柔性铰链优点的同时进一步简化了其结构。目前关于新型柔性铰链的研究多集中在单一转动副的实现及其结构性能优化,针对多自由度运动副仍采用传统柔性设计方法,尚未有构型轻便的多自由度铰链一体化解决方案。由此,有必要对多自由度的新型平面柔性铰链展开进一步的研究工作。本项研究工作在建立两种新型平面柔性铰链的基础上,围绕新铰链的构型设计、动态刚度及运动特性等问题展开了研究工作,并对其在6D0F并联隔振平台的应用进行了探讨,研究工作概况与取得的创新性结论如下:(1)针对平面柔性铰链多为单自由度转动副的问题,通过扩展LET铰链运动形式,提出了一种新型平面柔性虎克铰;通过铰链各方向柔度的分析比较,验证了柔性虎克铰的转动自由度;建立了铰链动态的等效刚度理论计算模型;通过大量重复仿真试验揭示了大变形下非线性的刚度变化规律,并借助Gauss拟合给出了近似理论公式;在分析了各结构参数对铰链刚度变化影响的基础上探讨了平面柔性虎克铰的工作性能特点,为铰链的进一步应用提供了理论依据。(2)为整合现有柔性球铰方案的自由度,以复合变形的方式实现原球铰工作方式,提出了一种等效球铰运动的平面柔性球铰;通过对螺旋薄片工作中各部分的变形情况进行分析,推导了铰链动态的等效刚度理论计算公式;针对铰链在不同工作角度下刚度值波动较大的情况,对铰链结构进行进一步优化,优化结果表明:采用3个螺旋薄片组合的新结构下,组合刚度值方差极小,各向刚度值稳定,与原球铰的工作特性最为接近。(3)将本研究所设计的两种平面柔性铰链引入Stewart平台形成新的6DOF并联隔振平台,采用ADAMS、ANSYS联合仿真对新平台进行刚柔耦合动力学分析,由新平台的传递率可知,新平台工作正常,所设计铰链在应用中的运动状态与理论分析一致,满足使用要求。同时对比了含运动副间隙的原刚性铰链,验证了平面柔性铰链在满足运动要求的同时能有效避免刚性铰链运动副间隙带来的传递率突变的影响。 |
| 语种 | 中文 |
| 页码 | 64 |
| URL标识 | 查看原文 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://ir.lut.edu.cn/handle/2XXMBERH/93561]  |
| 专题 | 兰州理工大学 |
| 作者单位 | 兰州理工大学 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 应玲君. 多自由度平面柔性铰链的动态等效刚度计算方法研究[D]. 2018. |
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