發(fā)布時間：2019-09-24 12:48

【摘要】：平面折展機構(Lamina Emergent Mechanisms)是一種由平面薄板材料加工成型且能實現(xiàn)三維運動的新型柔順機構。與其它柔順機構相比,該類機構具有制造工藝簡單、經(jīng)濟,所需儲存、裝配空間小等特點;另外,平面折展機構亦能憑借簡單的拓撲結(jié)構實現(xiàn)高精度的機械運動,故其具有極為廣闊的應用背景。然而,對于平面折展機構的探索還處于前期階段,該類機構組成單元的種類仍十分有限,設計分析方法亦不夠完善,嚴重限制了平面折展機構的發(fā)展、推廣。因此,本文對該類機構包括分析方法、柔性鉸鏈等在內(nèi)的多個方面展開了研究。首先,根據(jù)偽剛體模型的設計原理介紹了一種用于分析固定-導向柔順桿件的6R偽剛體模型;構建了該模型的運動學方程,并根據(jù)逆運動學分析方法求解了模型的4個最優(yōu)特征半徑系數(shù)和3個扭簧剛度系數(shù);通過數(shù)值算例證明了固定-導向6R偽剛體模型在分析計算中的正確性和準確性。其次,針對內(nèi)置式LET(Lamina Emergent Torsional)柔性鉸鏈軸向剛度低的問題�；诜囱菰瓌t提出了一種內(nèi)置式抗拉壓平面折展柔性鉸鏈,推導了該鉸鏈轉(zhuǎn)動等效剛度和抗拉壓等效剛度的理論模型;利用轉(zhuǎn)動軸心漂移量對內(nèi)置式抗拉壓平面折展柔性鉸鏈的轉(zhuǎn)動精度進行了分析;并將其與外形尺寸一致的內(nèi)置式LET柔性鉸鏈進行了比較,證明了內(nèi)置式抗拉壓平面折展柔性鉸鏈的優(yōu)越性。然后,為提高平面折展機構的靈活性,設計了兩種多自由度平面折展柔性鉸鏈。基于彈簧模型推導了兩種柔性鉸鏈的等效剛度計算模型,并依據(jù)仿真分析結(jié)果與理論計算數(shù)值的比較,證明了等效剛度計算模型的正確性;探討了各結(jié)構參數(shù)對等效剛度的影響靈敏度;構建了以提高鉸鏈運動性能和運動精度為目標的優(yōu)化模型,利用基于罰函數(shù)的粒子群優(yōu)化算法對各結(jié)構參數(shù)進行了優(yōu)化,進一步提升了柔性鉸鏈的性能。最后,對夾持機構進行了研究,提出了一種多自由度開口型空間夾持機構。分析了該夾持機構基于柔性變形的位移放大倍率模型,并驗證了所推導模型的正確性;揭示了夾持機構夾持姿態(tài)的變化規(guī)律;根據(jù)夾持機構的前端結(jié)構,給出了其可達工作空間。證明了該空間夾持機構的可行性。
【圖文】：

圖 1-2 廣義交叉簧片柔性鉸鏈 圖 1-3 柔性鏡座麻省理工學院的Hopkins 等詳細介紹了利用自由度與約束拓撲綜合方法得到期 6 個具體步驟，即①決定平臺的幾何結(jié)構；②指定所期望的動作；③選擇最合度與約束空間類型；④選擇所期望的子約束空間；⑤選擇無冗余約束；⑥選擇，并以此設計了多個具有特定功能的柔順機構[10]。

圖 1-2 廣義交叉簧片柔性鉸鏈 圖 1-3 柔性鏡座麻省理工學院的Hopkins 等詳細介紹了利用自由度與約束拓撲綜合方法得到期 6 個具體步驟，，即①決定平臺的幾何結(jié)構；②指定所期望的動作；③選擇最合度與約束空間類型；④選擇所期望的子約束空間；⑤選擇無冗余約束；⑥選擇，并以此設計了多個具有特定功能的柔順機構[10]。
【學位授予單位】：江南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TH112

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本文編號：2540876