柔順機構的2R偽剛體模型研究.pdf

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

2、適當?shù)哪Ｐ褪茄芯咳犴槞C構的基礎。經(jīng)典的偽剛體模型(Pseudo-Rigid-BodyModel,簡稱PRBM)能較準確地模擬柔順桿的末端軌跡,但不能模擬柔順桿的末端轉角。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,推導出其運動學方程。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)的方法得到了復合載荷形式的2R