本文選題：柔順機構(gòu) + 多穩(wěn)態(tài)機構(gòu)�。� 參考：《北方工業(yè)大學》2012年碩士論文

【摘要】：隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展,傳統(tǒng)剛性機構(gòu)越來越不能滿足人們的需求,越來越多的學者們開始對柔順機構(gòu)進行分析和研究。多穩(wěn)態(tài)柔順機構(gòu)是指在其運動范圍內(nèi)具有三個及以上穩(wěn)定的靜力學平衡位置的機構(gòu)。由于多穩(wěn)態(tài)柔順機構(gòu)既可以實現(xiàn)運動又可以獲得更多的穩(wěn)定位形,在仿生機構(gòu)(蛇形機器人)、醫(yī)療設備等機器人機構(gòu)設計方面具有廣泛應用價值。目前學者們研究都局限于特殊雙穩(wěn)態(tài)機構(gòu)的探究,對于多穩(wěn)態(tài)柔順機構(gòu)的研究還沒有一個系統(tǒng)的方法。本論文主要探究柔順機構(gòu)多穩(wěn)態(tài)特性的研究方法。 首先,針對平面五桿柔順機構(gòu)的雙穩(wěn)態(tài)、多穩(wěn)態(tài)特征綜合問題進行研究,從機構(gòu)彈性勢能變化的角度分析機構(gòu)的多穩(wěn)態(tài)特征,對具有1～3個柔順關(guān)節(jié)的情況進行了分析。證明當只有驅(qū)動關(guān)節(jié)為柔順關(guān)節(jié)時,平面五桿柔順機構(gòu)不具有雙穩(wěn)態(tài)或多穩(wěn)態(tài)特征；當除主動關(guān)節(jié)之外的其余關(guān)節(jié)為柔順關(guān)節(jié)時,平面五桿柔順機構(gòu)可能具有雙穩(wěn)態(tài)、多穩(wěn)態(tài)或連續(xù)穩(wěn)態(tài)位形特征,給出了不同情況下機構(gòu)具有多穩(wěn)態(tài)特征時機構(gòu)必須滿足的幾何約束條件。 其次,針對平面五桿柔順機構(gòu)存在兩個柔順關(guān)節(jié)的情況進行分析,從機構(gòu)位形的對稱性出發(fā)尋找機構(gòu)的穩(wěn)態(tài)特性。將柔順機構(gòu)簡化成偽剛體模型,通過機構(gòu)位形的幾何關(guān)系,推導出角度的對稱關(guān)系。在柔順機構(gòu)的分析過程中,發(fā)現(xiàn)并利用圖形的對稱性,來尋找穩(wěn)態(tài)位置。證明了當兩個柔順關(guān)節(jié)中有一個為驅(qū)動關(guān)節(jié)時,機構(gòu)可以通過對稱角或?qū)ΨQ位形來找穩(wěn)態(tài)位置,并尋找到一種平面五桿三穩(wěn)態(tài)機構(gòu)。 最后,利用圖形疊加的方法分析單自由度機構(gòu)和多自由度柔順機構(gòu),研究具有穩(wěn)態(tài)特性的柔順關(guān)節(jié)和不具有穩(wěn)態(tài)特性的柔順關(guān)節(jié)如何影響機構(gòu)的穩(wěn)態(tài)特性。在平面五桿柔順并聯(lián)機構(gòu)模型分析過程中,尋找到主動關(guān)節(jié)與被動關(guān)節(jié)對柔順機構(gòu)穩(wěn)態(tài)特性的影響。通過串聯(lián)雙穩(wěn)態(tài)機構(gòu)和混聯(lián)其他機構(gòu)的方法尋找多穩(wěn)態(tài)機構(gòu)。
[Abstract]:With the development of modern science and technology, the traditional rigid mechanism can not meet the needs of people more and more scholars begin to analyze and study the compliant mechanism.Multi-steady compliance mechanism is a mechanism with three or more stable statically balanced positions in the range of motion.Since the multi-steady compliant mechanism can not only achieve motion but also obtain more stable configurations, it has wide application value in the design of bionic mechanism (snake robot, medical equipment and other robot mechanisms).At present, the research is limited to the research of special bistable mechanism, but there is no systematic method for the study of multi-stable compliance mechanism.This paper mainly explores the research methods of multi-steady state characteristics of compliant mechanism.Firstly, the bistable and multi-steady-state characteristic synthesis of planar five-bar compliant mechanism is studied. From the angle of the change of elastic potential energy of the mechanism, the multi-steady-state characteristic of the mechanism is analyzed, and the case with 1 ~ 3 compliant joints is analyzed.It is proved that when only the driving joint is compliant, the planar five-bar compliance mechanism is not bistable or multi-stable, and when the other joints other than the active joint are compliant, the planar five-bar compliance mechanism may have bistability.In this paper, the geometric constraints which must be satisfied by the mechanism with multi-steady state characteristics under different conditions are given.Secondly, this paper analyzes the existence of two compliant joints in the planar five-bar compliant mechanism, and looks for the steady-state characteristics of the mechanism from the symmetry of the configuration.The compliant mechanism is simplified into a pseudo-rigid body model, and the symmetry of the angle is derived by the geometric relation of the mechanism configuration.In the process of analysis of compliant mechanism, the symmetry of figure is found and used to find the steady position.It is proved that when one of the two compliant joints is a driving joint, the mechanism can find the steady-state position by symmetric angle or symmetrical configuration, and find a planar five-bar three-steady mechanism.Finally, the method of graph superposition is used to analyze the mechanism of single degree of freedom (DOF) and multi-degree-of-freedom (MDOF), and to study how compliance joints with steady-state and non-steady-state characteristics affect the steady-state characteristics of the mechanism.In the process of model analysis of planar five-bar compliant parallel mechanism, the effects of active and passive joints on the steady-state characteristics of compliant mechanism are found.The multistable mechanism is found by means of series bistable mechanism and mixed other mechanism.
【學位授予單位】：北方工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2012
【分類號】：TH112

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本文編號：1744771