機(jī)電工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文-考慮溫度效應(yīng)的柔性和柔順機(jī)構(gòu)彈性動(dòng)力學(xué)研究(文件)
【正文】 材料密度 3(kg/m) 103 103 103 熱膨脹系數(shù) Tα 1(K)? 1110–6 1110–6 1110–6 直圓半徑 R (mm) 寬度 b (mm) 厚度 t (mm) 考慮溫度效應(yīng)的 柔順機(jī)構(gòu) 彈性動(dòng)力學(xué) 理論分析 前面推導(dǎo)了柔性鉸鏈的單元模型，這 為柔順機(jī)構(gòu)精密定位平臺(tái) 進(jìn)行理論建模奠定了基礎(chǔ)。 本章 中 將柔性鉸鏈作為一個(gè)變截面的 三節(jié)點(diǎn) 梁?jiǎn)卧M(jìn)行建模，每個(gè)節(jié)點(diǎn)有三個(gè)自由度，該單元可進(jìn)行回轉(zhuǎn) 中心的偏移計(jì)算。 雙軸矩形截面角圓形柔性鉸鏈 本文研究的雙軸柔性鉸鏈的結(jié) 構(gòu) 等四個(gè)幾何參數(shù)決定。建立了 三節(jié)點(diǎn) 雙軸 柔性鉸鏈的 空間 力學(xué)模型，并用卡氏定理推導(dǎo)了雙軸柔性鉸鏈回轉(zhuǎn)精度的統(tǒng)一表達(dá)式，采用換元法得到雙軸柔性鉸鏈 回轉(zhuǎn)精度 的閉式解析式。 (3)當(dāng) 雙軸柔性 鉸鏈的圓角半徑 R 和直梁長(zhǎng)度 l 為定值時(shí)，柔性鉸鏈的 回轉(zhuǎn)精度 隨最小厚度 t 或最小 寬度 b 的增加或減小而相應(yīng)地提高或降低。 軟件 (1)DH3816 靜 態(tài)應(yīng)變測(cè)量 軟件 測(cè)量系統(tǒng)軟件 可同時(shí)進(jìn)行多通道數(shù)據(jù)采集。 壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器是一種高精度的微位移驅(qū)動(dòng)元件，在精密定位平臺(tái)中得到廣泛的應(yīng)用。 第五章 考慮溫 度效應(yīng)的柔順機(jī)構(gòu)試驗(yàn)研究 11 在試驗(yàn)測(cè)量過程中發(fā)現(xiàn)，溫度的 升高或降低會(huì)造成壓電陶瓷零點(diǎn)漂移 ；隨著溫度的升高或降低， 壓電陶瓷的輸出位移 都會(huì)減少 。因?yàn)榻佑|電阻或?qū)Ь€變線會(huì)引起橋臂改變?nèi)f分之一， 將引起 50με 或 μm/m (長(zhǎng)度相對(duì)變化 610? )的 變 化。軟件包 括 DH3816靜 態(tài)應(yīng)變測(cè)量 軟件 ， 可程式恒溫恒濕試驗(yàn)機(jī)程序控制軟件 TEMI300， 基于 NI Labview開發(fā)的動(dòng)態(tài)應(yīng)變測(cè)量 程序和界面 。 在研究 瞬態(tài) 響應(yīng)過程中發(fā)現(xiàn)應(yīng)力變化是線性增減還是非線性增減依賴于溫度隨時(shí)間變化的函數(shù)；在穩(wěn)態(tài)階段，應(yīng)力變化則與溫度變化成線性關(guān)系。 (2)柔順機(jī)構(gòu)是精密定位平臺(tái) 的 主體部分， 是一種利用 柔性鉸鏈 自身的彈性變形來完成運(yùn)動(dòng)和力的傳遞 或 轉(zhuǎn)換的新型 免裝配 機(jī)構(gòu) 。 柔性鉸鏈 希望 具有較高的柔性和較低的集中應(yīng)力，但具有較高柔性的柔性鉸鏈又不可避免地帶來負(fù)面影響 (如回轉(zhuǎn)精度低等 )。 研究展望 本文就考慮溫度效應(yīng)的 柔性 和 柔順 機(jī)構(gòu)的彈性動(dòng)力學(xué)問題進(jìn)行了研究，根據(jù)作者對(duì)柔性 機(jī)構(gòu) 和 柔順 機(jī)構(gòu) 的國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀的研究來看，還存在 進(jìn)一步研究的空間。 參考文獻(xiàn) 13 參考文獻(xiàn) [1] Howell L L. Compliant Mechanisms [M]. New York: John Wiley amp。 (2)在瞬態(tài) 測(cè)試 過程中，環(huán)境溫度的變化與結(jié)構(gòu)內(nèi)部的溫度變化存在較大的滯后現(xiàn)象，如何使理論模型更加接近實(shí)際情況也需要進(jìn)一步研究。 (2)采用有限元法 建立理論分析模型 ， 將 單軸直圓 柔性鉸鏈 作為 變截面的 三節(jié)點(diǎn) 梁?jiǎn)卧M(jìn)行建模，每個(gè)節(jié)點(diǎn)有三個(gè)自由度，該單元可進(jìn)行 回轉(zhuǎn) 中心的偏移計(jì)算。 (3)雙軸柔性鉸鏈多應(yīng)用于具有確定主軸方向的空間多自由度柔順機(jī)構(gòu)。最后 分析了本試驗(yàn)測(cè)試系統(tǒng)與理論分析模型之間誤差產(chǎn)生的原因。 對(duì)基于柔順機(jī)構(gòu)的精密定位平臺(tái)進(jìn)行了模態(tài)測(cè)試 和理論分析。 本試驗(yàn)應(yīng)變測(cè)試系統(tǒng)包括靜態(tài)測(cè)試和動(dòng)態(tài)測(cè)試。 (2)壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器是通過與平臺(tái) 之間的預(yù)緊裝載到平臺(tái)上的， 恒溫恒濕試驗(yàn)機(jī)內(nèi)環(huán)境溫度的 變化 會(huì)造成平臺(tái)的熱脹冷縮，從而促使壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器與平臺(tái)之間的 間隙發(fā)生變化，這也是影響測(cè)量結(jié)果的原因之一。 試驗(yàn)結(jié)果 第三 章建立了柔順機(jī)構(gòu)精密定位平臺(tái)的有限元模型， 為了檢驗(yàn)所建模型的正確性，我們對(duì)該精密定位平臺(tái)進(jìn)行了模態(tài)測(cè)試。 (3)基于 NI Labview 開發(fā) 的動(dòng)態(tài)應(yīng)變測(cè)量 界面 基于 NI Labview 開發(fā)了 可進(jìn) 行多通道動(dòng)態(tài)應(yīng)變數(shù)據(jù)采集 的 程序。 廣州番 禺職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 10 第 五 章 考慮溫度效應(yīng)的 柔順 機(jī)構(gòu) 試驗(yàn) 研究 引言 前面 建立了柔性鉸鏈的理論分析模型， 并用 MATLAB 和 ANSYS 驗(yàn) 證了理論分析的正確性。 最后 分析了結(jié)構(gòu)參數(shù) 對(duì)柔性鉸鏈回轉(zhuǎn)精度的影響，得出相關(guān)結(jié)論 ： (1)雙軸柔性 鉸鏈的 回轉(zhuǎn)精度與材料的彈性模量 E 或剪切模量 G 成正比 。 算例 為驗(yàn)證理論 分析 結(jié)果的正確性，本文通過了有限元軟件建立了雙軸矩形截面角圓形柔性鉸鏈的有限元模型， 結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)雙軸柔性鉸鏈回轉(zhuǎn)精度的影響 柔性鉸鏈繞其中心軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，其幾何中心 2 的位移大小可表示其運(yùn)動(dòng)精度。 建立了基于直圓柔性鉸鏈的柔順機(jī)構(gòu)的有限元模型， 對(duì)考慮溫度效應(yīng)的柔順機(jī)構(gòu)的彈性動(dòng)力學(xué)問題進(jìn)行了理論研究，結(jié)果表明 研究 柔 順 機(jī)構(gòu)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)不能忽略由于溫度變化所引起的溫度效應(yīng) ，溫度 變化 對(duì)精密定位平臺(tái)輸出位移的影響是顯著的。 但 是 偽剛體模型并廣州番 禺職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 8 不能對(duì)柔性鉸鏈在 彈性變形 時(shí)所產(chǎn)生 的附加 位移進(jìn)行建模，這些附加位移在理論與實(shí)驗(yàn)結(jié)果之間引起的位置誤差是顯著的。 oRyx3xF3yF3zM?()txRtyzxxFbtRzMoyF 1 32 2xF2yF2zM?a ) b ) 圖 31 直圓柔性鉸鏈： a)立體圖， b)受力示意圖 二維三節(jié)點(diǎn) 柔性鉸鏈的 單元 剛度矩陣 卡氏第二定理 [119]可用來定義對(duì)應(yīng)點(diǎn)的位移， ij ijUu F???， 2 2 2 3 3 32 2 2 3 3 3, , , , , , , , , ,ij x
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