柔性平行導(dǎo)向機(jī)構(gòu)靜動(dòng)力學(xué)分析與優(yōu)化設(shè)計(jì)研究.pdf

1、現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展對(duì)于稱量物體質(zhì)量的精度提出了非常高的要求,同時(shí)基于目前市場(chǎng)要求,天平既要準(zhǔn)確度、穩(wěn)定性高,又要價(jià)格低廉。本文以性價(jià)比較高的電容式電子天平為基礎(chǔ)進(jìn)行研究。在該類天平中,傳力機(jī)構(gòu)——柔性平行導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的傳遞精度是影響儀器精度等級(jí)的重要因素,為了提高稱重儀器的抗偏載能力和抗干擾能力,實(shí)現(xiàn)高精度高穩(wěn)定性,本文針對(duì)柔性平行導(dǎo)向機(jī)構(gòu)展開分析和優(yōu)化,主要研究?jī)?nèi)容如下:
　　(1)根據(jù)柔性平行導(dǎo)向機(jī)構(gòu)建立其力學(xué)模型,對(duì)其單個(gè)柔性梁

2、進(jìn)行研究,基于彈性力學(xué)建立了柔性梁的整體剛度方程。運(yùn)用多重積分,采用等效方法得到了變截面梁?jiǎn)卧慕孛鎱?shù),并運(yùn)用仿真分析軟件得到了方法正確性的驗(yàn)證。因此建立了柔性梁各個(gè)方向上的柔度與尺寸參數(shù)之間的關(guān)系。
　　(2)根據(jù)稱量過程中存在的側(cè)向偏載和橫向偏載,分別提出柔性平行導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的抗彎比和抗扭比,并根據(jù)剛度方程推導(dǎo)出尺寸參數(shù)與這兩個(gè)比值之間的關(guān)系。按照拉格朗日方程建立柔性機(jī)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)方程,得到柔性機(jī)構(gòu)的等效質(zhì)量和等效剛度,從而推導(dǎo)出

3、了柔性機(jī)構(gòu)一階固有頻率的表達(dá)式。借助Matlab軟件進(jìn)行數(shù)值計(jì)算,分析尺寸參數(shù)和抗彎比、抗扭比和固有頻率之間的關(guān)系,明確了部分尺寸參數(shù)對(duì)抗偏載性能和頻率的影響,得到了部分尺寸參數(shù)的敏感范圍。
　　(3)將以上三項(xiàng)性能指標(biāo)作為多目標(biāo)優(yōu)化的目標(biāo)函數(shù),將精密測(cè)量?jī)x器的分度數(shù)要求作為約束條件,并設(shè)置設(shè)計(jì)變量的邊界約束,采用多目標(biāo)優(yōu)化軟件得到了一組非劣解集,選擇全局最優(yōu)值并對(duì)比優(yōu)化前目標(biāo)函數(shù),驗(yàn)證了抗偏載能力和抗干擾能力確實(shí)有所提高,有助于