一种柔顺五杆机构的动力学建模与仿真-论文.pdf

《一种柔顺五杆机构的动力学建模与仿真-论文.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。

1、第37卷第01期一种柔顺五杆机构的动力学建模与仿真39文章编号：1004—2539(2013)01—0039—04一种柔顺五杆机构的动力学建模与仿真康利君李瑞琴杨伟刘晓东(中北大学机械工程与自动化学院，山西太原030051)摘要以一种柔顺五杆机构为模型，该机构包含柔性铰链与柔性杆。通过伪刚体模型法建立了伪刚体模型，并进行了动力学分析。随后，进行了该机构的频率特性分析以及受力分析，为下一步该机构的设计奠定了的理论基础。关键词柔顺五杆机构伪刚体模型动力学分析系统频率DynamicModelingandSimulat

2、ionoftheCompliantFive——barMechanismKangLijHBLiRuiqinYangWeiLiuXiaodong(SchoolofMechanicalEn~neefingandAutomation，NorthUniversityofChina，Taiyuan030051，China)AbstractAkindofcompliantfive—barmechanismisproposed．Itincludesflexiblehingesandaflexiblerod．Kineticana

3、lysisofthemechanismisfinished．Pseudo—rigidbodymodelisestablishedbyusingpseudo—rigidbodymodelmethod．Subsequently，frequencycharacteristicsandstressanalysisofthemechanismarefinished．Alltheseprovideanessentialtheoreticalbasisforthedesignofthismechanism．KeywordsC

4、ompliantfive——barmechanismPseudo——rigidbodymodelDynamicsanalysisSystemfre·-c兀Jency虑温度变化影响的运动微分方程。获得了柔顺机构刚0引言度和质量矩阵的封闭解，可以对受温度变化影响的精柔顺机构是用柔性关节替代传统刚性机构中的运密柔顺机构进行动力学分析。另一种是基于伪刚体模动副，利用自身柔性构件的弹性变形而非刚性元件的型法的动力学模型。陈知泰等_6J以伪刚体模型为基础运动来转换力、运动或能量的一种新型免装配机构⋯。对平面柔顺机构的频率特

5、性进行了分析，并分别就机和传统机构相比，柔顺机构的明显特点是制造成本低、构截面参数、结构尺寸、材料参数等对频率的影响进行精度高、不需要润滑、无污染等，克服了传统机构加工了讨论。冯忠磊等7J基于伪刚体模型的原理，针对柔和装配成本高、运动副存在间隙和摩擦等缺陷。国内顺机构中的柔顺杆件，提出以末端转角参数化近似方外学者对柔顺机构动力学问题的研究主要包括：柔顺法为基础的2R伪刚体模型。王华伟等I8j基于柔性体机构的动力学建模、振动控制、动态响应、系统的固有模型，结合伪刚体模型所得边界条件，建立了平行导向频率分析、动应力

6、和应变分析等。柔顺机构的动力学模型。以此动力学模型，讨论柔性柔顺机构的动力学模型是研究机构动力学特性的杆截面参数、几何结构参数以及材料性能参数对系统前提与基础。目前研究柔顺机构动力学模型的方法有频率的影响。两种，一种是基于有限元法的动力学模型。Li等_2J利由国内外柔顺机构研究现状可知，柔顺机构的研用有限元法对柔顺机构的固有频率、模态、时间响应、究热点已经由结构、运动分析以及拓扑设计转化为动频率特征等方面的问题进行了探讨。Scott等_3j把伪力学分析。随着柔顺机构广泛应用，如何改善和提高刚体模型法应用到柔顺机

7、构的动力学研究中，分析了柔顺机构的动力学特性已经成为柔顺机构领域的关键柔顺四杆机构的固有频率等特性。王雯静等_4j基于有问题，问题的解决具有重要的理论意义和应用价值。限元法，分析了平面柔顺四杆机构的固有频率和模态，对于柔顺机构的研究热点分为两类：一类属于全并给出了固有频率和模态对各项设计变量的灵敏度计柔性铰链的柔顺机构，例如全柔性铰链四杆柔顺机构，算方法。张宪民等L5J基于有限元方法，提出了一种考五杆、六杆等多杆柔顺机构；一类属于含有较大变形柔机械传动2013年性杆的柔顺机构，例如平行导向柔顺机构。对于既含r0

8、=O有柔性杆又含有柔性铰链的柔顺机构，目前研究的还=o{Yo=0(2)很少。本文中我们选取了一个即含有柔性杆又含有柔【0=0性铰链的五杆机构为研究对象，利用伪刚体模型法建r立动力学模型并进行研究分析，同时进行频率特性研=XA{YA=h4(3)究，最后进行模态分析并仿真。I：0由伪刚体模型可得A点的位置关系为1动力学模型的建立如图1所示，柔顺五杆机构包含3个柔性铰链与i『A=：(y12—