微位移機(jī)電系統(tǒng)機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與分析計(jì)算.pdf

1、本文針對應(yīng)用于空間多自由度微位移工作臺的雙軸柔性鉸鏈機(jī)構(gòu)進(jìn)行研究,推導(dǎo)柔性鉸鏈柔度計(jì)算公式.在此基礎(chǔ)上對柔性鉸鏈微位移工作臺進(jìn)行研究,建立工作臺的理論數(shù)學(xué)模型.本文針對柔性鉸鏈微位移工作臺的分析與設(shè)計(jì)方法進(jìn)行如下研究: 1.利用力學(xué)和微積分基本方程推導(dǎo)了雙軸柔性鉸鏈轉(zhuǎn)動(dòng)柔度的一般設(shè)計(jì)計(jì)算公式,并給出了θ<,m>=π/2時(shí)常用直圓型柔性鉸鏈轉(zhuǎn)動(dòng)柔度.公式是精確推導(dǎo)的結(jié)果,表達(dá)式較J.M.Paros給出的公式簡潔.通過得到的公式定量

2、地分析了鉸鏈參數(shù)對轉(zhuǎn)動(dòng)柔度的影響.同時(shí)針對多個(gè)不同尺寸柔性鉸鏈,采用推出的計(jì)算公式、J.M.Paros公式和有限元法進(jìn)行計(jì)算,三種計(jì)算方法的結(jié)果吻合很好,說明推出的計(jì)算公式的正確性和簡潔性. 2.利用能量法推導(dǎo)了雙軸柔性鉸鏈柔度的系列設(shè)計(jì)計(jì)算公式.在此基礎(chǔ)上得到了常用的直圓雙軸柔性鉸鏈柔度的設(shè)計(jì)計(jì)算公式.并指出了應(yīng)用柔度計(jì)算公式應(yīng)注意的問題. 3.根據(jù)有限單元法基本原理,把柔性鉸鏈單元視為變截面梁單元,建立了柔性鉸鏈單元

3、的剛度矩陣.在此基礎(chǔ)上,建立了單自由度微位移工作臺的有限元數(shù)學(xué)模型,得到了微位移工作臺的位移輸出特性.同時(shí),用有限元分析軟件對微位移工作臺進(jìn)行實(shí)體建模和分析計(jì)算并與理論模型進(jìn)行比較,計(jì)算結(jié)果表明兩種方法計(jì)算的結(jié)果吻合很好,相對誤差很小,驗(yàn)證了理論模型的正確性. 4.設(shè)計(jì)了一種新型壓電式雙自由度微位移工作臺,提出了一種采用直角雙桿機(jī)構(gòu)代替平行四桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)雙自由度運(yùn)動(dòng)的方法. 5.基于卡氏第二定理推導(dǎo)了新型工作臺在不同方向上