發(fā)布時間：2018-01-04 11:03

  本文關鍵詞：基于應力剛化效應的動態(tài)特性可調(diào)微動平臺設計新方法　出處：《機械工程學報》2015年23期 　論文類型：期刊論文

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【摘要】：針對現(xiàn)有基于柔性鉸鏈的微動平臺動態(tài)特性受材料特性、設計制造等誤差影響,難以滿足精密微動平臺對動態(tài)響應(特別是可變頻率操作)的高要求,基于應力剛化效應,提出了動態(tài)特性可調(diào)的微動平臺設計新方法,推導預應力作用下一端固定一端導向梁的等效剛度和質(zhì)量公式;基于對稱布置假設,建立含有彈片式柔性鉸鏈(下面簡稱彈片)組數(shù)(離散變量)和截面尺寸(連續(xù)變量)的離散連續(xù)變量復合優(yōu)化模型,釋放承載剛度約束,獲得截面尺寸含有彈片組數(shù)變量的精確解系列,分析了給定預應力下不同彈片組數(shù)微動平臺的承載剛度和頻率調(diào)節(jié)范圍,從而通過承載剛度約束和頻率調(diào)節(jié)范圍要求確定彈片組數(shù)。通過數(shù)值算例,驗證了推導計算模型求解精度和所提設計方法的應用有效性。計算結(jié)果表明,與有限元分析結(jié)果相比,本模型的計算結(jié)果相對誤差小于2%,實現(xiàn)了給定工作剛度、頻率和承載剛度約束的微動平臺最優(yōu)結(jié)構(gòu)設計。所提方法實現(xiàn)了剛度和頻率大范圍的調(diào)整,不但降低了加工精度要求,還為動態(tài)特性自適應匹配的智能微動平臺提供一種實現(xiàn)途徑。
[Abstract]:The dynamic characteristics of the existing flexible hinge based fretting platform are affected by the material characteristics, design and manufacture errors, so it is difficult to meet the high requirement of dynamic response (especially the variable frequency operation) of the precision fretting platform. Based on the stress stiffening effect, a new design method of fretting platform with adjustable dynamic characteristics is proposed, and the equivalent stiffness and mass formulas of one end fixed and one end guide beam under prestress are derived. Based on the hypothesis of symmetrical arrangement, a composite optimization model of discrete continuous variables with elastic flexure hinges (hereinafter referred to as shrapnel) groups (discrete variables) and cross-section dimensions (continuous variables) is established to release the bearing stiffness constraints. A series of exact solutions of the section size including the number variables of the shrapnel are obtained, and the bearing stiffness and frequency adjustment range of the fretting platform with different number of shrapnel groups under given prestress are analyzed. Thus, the number of shrapnel is determined by the constraint of bearing stiffness and the range of frequency adjustment. The accuracy of the model and the validity of the proposed design method are verified by numerical examples. The calculation results show that the proposed method is effective. Compared with the results of finite element analysis, the relative error of the model is less than 2, and the given working stiffness is realized. Optimal structural design of fretting platform with frequency and bearing stiffness constraints. The proposed method realizes the adjustment of stiffness and frequency in a wide range, which not only reduces the requirement of machining accuracy. It also provides a way to realize the intelligent fretting platform with adaptive matching of dynamic characteristics.
【作者單位】： 廣東工業(yè)大學微電子精密制造技術(shù)與裝備教育部重點實驗室;佛山市南海區(qū)廣工大數(shù)控裝備協(xié)同創(chuàng)新研究院;
【基金】：國家自然科學基金(U1134004,50905033) 國家重點基礎研究發(fā)展計劃(973計劃,2011CB013104) 廣東省自然科學基金(2015A030312008) 廣州市科技計劃(201510010281) 廣東省科技計劃(2013B010402014,2012CXZD0020)資助項目
【分類號】：TH703.8
【正文快照】： 0前言10前言柔順機構(gòu)通過構(gòu)件彈性變形來實現(xiàn)力、運動、能量等的傳遞與轉(zhuǎn)換,因具有體積小、無機械摩擦、無間隙、免潤滑等優(yōu)點而受到廣泛的研究[1],并發(fā)展起一門新興的學科——柔順機構(gòu)學。柔性鉸鏈被大量應用于柔順機構(gòu)的設計,在快刀伺服[2-3]、宏微復合平臺[4]等精密工程領

【參考文獻】

相關期刊論文 前1條

1 秦宇;馮之敬;;直梁型柔性鉸鏈制造誤差對剛度性能影響的建模與分析[J];中國機械工程;2008年18期

【共引文獻】

相關期刊論文 前7條

1 楊春輝;;三自由度平面并聯(lián)微動機器人運動學模型及工作空間分析[J];機械傳動;2010年01期

2 龍永成;葛文杰;張永紅;景藜;;外凸圓弧柔性鉸鏈的計算與分析[J];機械設計;2011年01期

3 錢曉力;高思田;李偉;歐長勁;;直圓柔性鉸鏈加工誤差對剛度的影響和有限元驗證[J];機械傳動;2014年03期

4 湛利華;王芳芳;黃明輝;;裝配間隙對大型模鍛壓機結(jié)構(gòu)剛度的影響[J];現(xiàn)代制造工程;2012年05期

5 李成剛;尤晶晶;吳洪濤;;橢圓型彈性球鉸鏈轉(zhuǎn)動性能及疲勞強度研究[J];中國機械工程;2011年02期

6 李萬全;高長銀;馮地耘;肖啟明;;轉(zhuǎn)動加載柔性鉸鏈微位移放大器[J];中國機械工程;2011年05期

7 李威;葉果;王禹橋;楊雪鋒;;一種橋式微位移放大機構(gòu)的性能研究[J];中國礦業(yè)大學學報;2011年02期

相關博士學位論文 前1條

1 周歡偉;新型快刀伺服器結(jié)構(gòu)動態(tài)設計與誤差補償技術(shù)[D];廣東工業(yè)大學;2015年

相關碩士學位論文 前3條

1 吳道輝;巨型模鍛壓機結(jié)構(gòu)載荷均勻傳遞及控制[D];中南大學;2011年

2 魯亞飛;快速反射鏡機械結(jié)構(gòu)特性設計問題研究[D];國防科學技術(shù)大學;2009年

3 張莉婷;3-UPU/UPU并聯(lián)機構(gòu)剛度求解與優(yōu)化[D];河北工程大學;2013年

【二級參考文獻】

相關期刊論文 前6條

1 吳鷹飛,周兆英;柔性鉸鏈的設計計算[J];工程力學;2002年06期

2 吳鷹飛,周兆英;柔性鉸鏈的計算和分析[J];機械設計與研究;2002年03期

3 畢樹生,宗光華;柔性鉸鏈微操作機構(gòu)的誤差源分析[J];機械科學與技術(shù);2003年04期

4 李玉和,李慶祥,陳璐云,白立芬;單軸柔性鉸鏈設計方法研究[J];清華大學學報(自然科學版);2002年02期

5 吳鷹飛,周兆英;柔性鉸鏈的應用[J];中國機械工程;2002年18期

6 楊國興;張憲民;王華;;基于有限元方法的柔性鉸鏈式微夾持器優(yōu)化設計[J];中國機械工程;2006年10期

【相似文獻】

相關期刊論文 前2條

1 姚學詩;周傳榮;鄭春龍;;基于旋轉(zhuǎn)軟化的汽輪發(fā)電機組軸系振動研究[J];動力工程學報;2013年11期

2 ;[J];;年期

相關碩士學位論文 前1條

1 曾海勇;應力剛化及損傷對風機葉片模態(tài)參數(shù)影響研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2011年

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本文編號：1378197