發(fā)布時(shí)間：2017-06-01 10:10

  本文關(guān)鍵詞：剛度頻率可調(diào)微進(jìn)給機(jī)構(gòu)的建模與優(yōu)化，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：本文在分析現(xiàn)有微進(jìn)給機(jī)構(gòu)的基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)了基于彈片式柔性鉸鏈和應(yīng)力剛化原理的剛度頻率可調(diào)的微進(jìn)給機(jī)構(gòu),以消除制造過程中的誤差,更好的適應(yīng)工況變化。并以結(jié)構(gòu)力學(xué)、柔性鉸鏈理論、數(shù)據(jù)擬合等數(shù)值分析方法為理論指導(dǎo),建立了關(guān)于微進(jìn)給機(jī)構(gòu)承載剛度和進(jìn)給頻率的理論模型,應(yīng)用MATLAB優(yōu)化工具箱開發(fā)了彈片式柔性鉸鏈的尺寸優(yōu)化軟件模塊。在研究上述課題關(guān)鍵技術(shù)的基礎(chǔ)上,取得了以下成果：(1)設(shè)計(jì)了一種以壓電陶瓷為驅(qū)動(dòng)元件,彈片式柔性鉸鏈為位移放大和導(dǎo)向裝置的微進(jìn)給機(jī)構(gòu)；通過調(diào)節(jié)彈簧片上所施加的張緊力來改變結(jié)構(gòu)的剛度和固有頻率,因此所設(shè)計(jì)的微進(jìn)給機(jī)構(gòu)具有剛度頻率改變功能。(2)運(yùn)用多物理場(chǎng)有限元分析軟件COMSOL對(duì)柔性鉸鏈梁進(jìn)行剛度分析,經(jīng)數(shù)據(jù)擬合和等效建模方法,獲得了一端固定一端導(dǎo)向柔性鉸鏈梁的剛度公式,通過軟件驗(yàn)證,誤差在3%以內(nèi)。(3)推導(dǎo)了基于彈片式柔性鉸鏈的微進(jìn)給機(jī)構(gòu)承載剛度和進(jìn)給頻率的計(jì)算公式,并用有限元分析軟件進(jìn)行驗(yàn)證,誤差在10%以內(nèi)。(4)基于MATLAB GUI界面設(shè)計(jì),將所建立的機(jī)構(gòu)性能與尺寸參數(shù)之間的理論關(guān)系通過GUI界面進(jìn)行直觀表達(dá),并基于MATLAB優(yōu)化工具箱對(duì)給定承載剛度與進(jìn)給頻率下的機(jī)構(gòu)進(jìn)行尺寸優(yōu)化。通過軟件進(jìn)行驗(yàn)證,誤差在10%以內(nèi)。(5)為適應(yīng)更大范圍的剛度頻率調(diào)節(jié),發(fā)明了一種基于移動(dòng)支撐的剛度頻率可調(diào)的微進(jìn)給機(jī)構(gòu),采用改變彈簧片的有效長度來改變機(jī)構(gòu)的剛度和固有頻率。并且建立了關(guān)于機(jī)構(gòu)的進(jìn)給頻率與有效長度之間的理論模型,通過軟件驗(yàn)證,所建立的理論模型誤差在3%以內(nèi)。
【關(guān)鍵詞】：微進(jìn)給機(jī)構(gòu) 剛度頻率可調(diào) 柔性鉸鏈 理論建模 結(jié)構(gòu)優(yōu)化
【學(xué)位授予單位】：廣東工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TH112
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-13
• 第一章 緒論13-20
• 1.1 微進(jìn)給機(jī)構(gòu)的概述13-14
• 1.2 微進(jìn)給機(jī)構(gòu)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀14-17
• 1.3 研究意義17-18
• 1.4 本文主要工作18-20
• 第二章 剛度頻率可調(diào)微進(jìn)給機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)20-28
• 2.1 微進(jìn)給機(jī)構(gòu)的工作原理20
• 2.2 放大機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)20-21
• 2.3 剛度頻率調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)21-23
• 2.4 驅(qū)動(dòng)元件的選擇23-25
• 2.5 剛度頻率調(diào)節(jié)性能驗(yàn)證25-27
• 2.5.1 頻率調(diào)節(jié)性能驗(yàn)證25-26
• 2.5.2 放大系數(shù)調(diào)節(jié)性能驗(yàn)證26-27
• 2.6 本章小結(jié)27-28
• 第三章 剛度頻率可調(diào)微進(jìn)給機(jī)構(gòu)的理論建模28-48
• 3.1 柔性鉸鏈梁力學(xué)性能分析28-35
• 3.1.1 一端固定一端導(dǎo)向柔性鉸鏈梁彎曲剛度分析29-31
• 3.1.2 一端固定一端自由柔性鉸鏈梁彎曲剛度分析31-33
• 3.1.3 一端固定一端自由柔性鉸鏈梁拉伸剛度分析33-35
• 3.2 微進(jìn)給機(jī)構(gòu)承載剛度分析35-37
• 3.3 機(jī)構(gòu)承載剛度的二維靜態(tài)仿真37-41
• 3.3.1 有限元分析理論37
• 3.3.2 COMSOL Multiphysics4.2位移求解分析過程37-41
• 3.4 微進(jìn)給機(jī)構(gòu)進(jìn)給頻率分析41-47
• 3.4.1 進(jìn)給剛度分析41-43
• 3.4.2 等效質(zhì)量分析43-45
• 3.4.3 進(jìn)給頻率理論建模及仿真驗(yàn)證45-46
• 3.4.4 頻率可調(diào)理論建模46-47
• 3.5 本章小結(jié)47-48
• 第四章 基于MATLAB的結(jié)構(gòu)性能計(jì)算與優(yōu)化48-60
• 4.1 MATLAB GUI界面簡介48
• 4.2 性能計(jì)算及尺寸優(yōu)化基本思路48-51
• 4.2.1 性能計(jì)算基本思路48-50
• 4.2.2 尺寸優(yōu)化基本思路50-51
• 4.3 基于MATLAB的GUI界面設(shè)計(jì)51-56
• 4.4 軟件驗(yàn)證56-59
• 4.4.1 性能計(jì)算軟件驗(yàn)證56-58
• 4.4.2 尺寸優(yōu)化軟件驗(yàn)證58-59
• 4.5 本章小結(jié)59-60
• 第五章 基于移動(dòng)支撐剛度頻率可調(diào)微進(jìn)給機(jī)構(gòu)60-69
• 5.1 剛度頻率可調(diào)微進(jìn)給機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)60-62
• 5.1.1 微進(jìn)給機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)思路60-61
• 5.1.2 微進(jìn)給機(jī)構(gòu)的特征說明61-62
• 5.2 基于移動(dòng)支撐剛度頻率可調(diào)微進(jìn)給機(jī)構(gòu)進(jìn)給頻率建模62-65
• 5.2.1 進(jìn)給剛度建模62-63
• 5.2.2 進(jìn)給頻率建模63-65
• 5.3 基于移動(dòng)支撐頻率可調(diào)微進(jìn)給機(jī)構(gòu)軟件驗(yàn)證65-68
• 5.3.1 剛度頻率調(diào)節(jié)軟件驗(yàn)證65-67
• 5.3.2 頻率調(diào)節(jié)驗(yàn)證67-68
• 5.4 本章小結(jié)68-69
• 總結(jié)和展望69-71
• 總結(jié)69-70
• 展望70-71
• 參考文獻(xiàn)71-75
• 攻讀碩士期間發(fā)表論文75-77
• 致謝77

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：412342