基于三维柔性微动平台拓扑优化方法的研究-论文.pdf

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1、第38卷第2期基于三维柔性微动平台拓扑优化方法的研究35文章编号：1004-2539(2014)O2一O035一O4基于三维柔性微动平台拓扑优化方法的研究朱大昌冯文结刘运鸿(江西理工大学机电工程学院，江西赣州341000)摘要针对三维全柔顺微动平台进行了结构上的拓扑优化设计，研究了不同体积比下，三维全柔顺微动平台优化的结果。基于三维全柔顺微动平台，运用拓扑优化理论对所设计的全柔顺并联微动平台进行结构上的优化。在全柔顺机构优化过程中刚度和柔度对优化设计同样的重要，因此该拓扑优化设计为多目标的优化设计

2、，采用线性加权法将各个目标函数按一定的加权系数进行线性组合构成新的目标函数。基于MATLAB对设计的柔顺并联微动平台的拓扑优化过程进行仿真。对不同的体积比下优化结果进行了比较，得出当体积比为0．65所得结构为最佳机构，并且与ANSYS分析结果进行对比，得出的结果吻合。关键词拓扑优化柔顺并联机构目标函数体积比StudyontheTopologyOptimizationMethodbasedonThree-dimensionalFull-compliantMicro-platformZhuDachan

3、gFengWenjieLiuYunhong(CollegeofMechanicalandElectricalEngineering，JiangxiUniversityofScienceandTechnology，Ganzhou341000，China)AbstractAbstractThedesignofthetoplogyoptimizationforfull-compliantmicro-platformiscarriedout．Thetopologyoptimizationresultsof

4、three-dimensionalfull-compliantmicro-platformindifferentvolunmratioareresearched．Baseonthethree—dimensionalfull—compliantmicro—plat—form，byusingthetopologyoptimizationtheory，thestructureoptimizationoffull-compliantmicro—platformiscarriedout．Rigidityan

5、dflexibilityintheprocessoftopologyoptimizationdesignareequallyimportant，andthistopologyoptimizationdesignisamu1ti—objectivefunctionsoptimizationdesign，anewobjectivefunctionwhichaccordingtotheweigthofindividualobjevtivefunctionssumsinlinearweigthedmeth

6、odispresented．Theprocessofthetopologyoptimizationdesignsforcompliantparallelmicro—platformiSsimulatedbaseonMATLABandtheresultindifferentvolunmratioiScomparedwitheachother．ItpresentsthatthevolunmratioiSequalto0．65，thestructureiSthebest．Itcomestothesame

7、resultinANSYS．KeywordsTopologyoptimizationComplaintparallelmechanismObjectivefunctionVolumeratio点l_7]：①构件少、便于制造、免于装配；②无需传统的0引言铰链或轴承等运动副，所有运动和力的传递都是通过微动平台是一种行程小、精度高和分辨率高的微构件的弹性变形来完成的；③无摩擦、磨损及传动间动位移机构。它主要应用于精密加工、MEMS、生物隙，实现高精度的运动；④具有储能功能，自身有回程工程等前沿技术领域l

8、1]。传统的微动平台主要有滚力。同时，该微动平台具有了并联机构的优点[8]：承动导轨式、滑动导轨式、气浮式、磁悬浮式等基于刚体载能力强、运动精度高、体积小等。柔顺并联机构也的微动平台l_2]。本文中我们所要研究的柔顺并联有自身的一些弱点：①柔性构件运动复杂，难以控制；微动平台相对于传统的这些微动平台具有如下优②并联构件工作空间小。我们研究的柔顺并联机构36机械传动2014正将柔性与并联融合到同一个微动平台这一机构中，并2微动平台的拓扑优化设计且对该柔顺并联微动平台进行了拓扑优化，使