平面柔順?biāo)臈U機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)特性分析與優(yōu)化.pdf

1、柔順機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)和功能是依靠機(jī)構(gòu)中柔性構(gòu)件的彈性變形來實(shí)現(xiàn)的。柔順機(jī)構(gòu)具有無運(yùn)動(dòng)副或少運(yùn)動(dòng)副、無摩擦等方面的優(yōu)點(diǎn),這些優(yōu)點(diǎn)使其與傳統(tǒng)機(jī)構(gòu)相比在性能上有很大改進(jìn),柔性構(gòu)件對(duì)傳統(tǒng)機(jī)構(gòu)的性能的改善,使柔順機(jī)構(gòu)近年來引起很多學(xué)者的研究和關(guān)注。柔順機(jī)構(gòu)先期的研究的成果主要是靜力學(xué)分析和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),近幾年對(duì)柔順機(jī)構(gòu)的拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)也逐漸成為研究熱點(diǎn),但對(duì)動(dòng)力學(xué)特性的分析以及由于受到動(dòng)態(tài)應(yīng)力而引起的疲勞損傷以及由此引起的可靠性問題的研究則不足。雖然不少研究

2、人員對(duì)柔順機(jī)構(gòu)進(jìn)行了動(dòng)力學(xué)分析,但大部分是針對(duì)柔順鉸鏈的分析,對(duì)柔順桿以及柔順機(jī)構(gòu)的整體分析略有不足,由于柔順機(jī)構(gòu)的自身運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)使機(jī)構(gòu)在應(yīng)用中是整體存在的,因此對(duì)柔順機(jī)構(gòu)的整體運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)的研究具有重要的理論意義和應(yīng)用價(jià)值。
　　本文以平面柔順機(jī)構(gòu)的柔順桿為研究對(duì)象,研究包括動(dòng)力學(xué)模型的建立、特性分析、優(yōu)化設(shè)計(jì)以及可靠性分析等內(nèi)容在內(nèi)的柔順桿的動(dòng)力學(xué)特性問題。
　　首先,以柔順桿為主要特征建立柔順機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)模型。首先充分考慮桿件

3、的大變形特性,以柔順懸臂梁的偽剛體模型為基礎(chǔ),推導(dǎo)出部分含有柔順桿的機(jī)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)特性,再以此為基礎(chǔ)推導(dǎo)出任意含有柔性桿件的柔順?biāo)臈U機(jī)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)模型。
　　其次,分析柔順機(jī)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)特性。分析了柔順機(jī)構(gòu)的固有頻率、動(dòng)態(tài)應(yīng)力及應(yīng)變,然后通過對(duì)機(jī)構(gòu)模態(tài)的分析,說明在振動(dòng)的某一階模態(tài)后期,不可避免地會(huì)出現(xiàn)的桿件的扭曲,桿件的扭曲則會(huì)對(duì)機(jī)構(gòu)產(chǎn)生影響,也是影響機(jī)構(gòu)的性能的提高以及改進(jìn)的不利的因素。動(dòng)力學(xué)分析為機(jī)構(gòu)的優(yōu)化提供了目標(biāo)。
　　

4、然后,對(duì)柔順機(jī)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。先以柔順機(jī)構(gòu)等效應(yīng)力最大、總質(zhì)量最小為優(yōu)化目標(biāo),優(yōu)化設(shè)計(jì)出了以柔順桿為主要特征的柔順機(jī)構(gòu);再通過說明各種不同材料的特性以及各自的不同適用范圍,說明柔順機(jī)構(gòu)的優(yōu)化除了可以采用改變參數(shù),也可以通過改變材料以達(dá)到優(yōu)化的目的。
　　最后,對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行可靠性分析。通過對(duì)可靠性的意義及其特征量的闡述,說明對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行可靠性分析的必要性?；谶~納理論,預(yù)測(cè)桿件的疲勞壽命。根據(jù)疲勞累積損傷理論,對(duì)構(gòu)件進(jìn)行疲勞壽命分析,通