柔順儲能腳的偽剛體建模研究.pdf

1、柔順機構(gòu)是機構(gòu)學(xué)研究的一個重要領(lǐng)域，相關(guān)理論研究受到廣泛關(guān)注。偽剛體模型法是研究柔順機構(gòu)的一種簡單有效的理論方法。現(xiàn)有的偽剛體模型多是用于集中式柔順機構(gòu)，而對具有分布式柔順的機構(gòu)，尤其是曲線形狀、截面變化的機構(gòu)的研究還很少，研究方法也有待改善。如何合理的建立分布式柔順機構(gòu)的偽剛體模型，是柔順機構(gòu)學(xué)領(lǐng)域一個亟待解決的問題。本文以柔順儲能腳為研究對象，對分布式柔順機構(gòu)的偽剛體建模展開研究。
　　首先，分別從幾何形狀、截面特征以及封閉形

2、式三方面對分布式柔順機構(gòu)進行分類。以S型儲能腳為例，對具有普遍意義的曲線型變截面的分布式柔順機構(gòu)進行了形狀曲線和剛度分布的數(shù)學(xué)描述。
　　第二，給出了偽剛性段的定義，對分布式柔順機構(gòu)的偽剛性段劃分的兩個原則（即曲率分段原則和剛度分段原則）加以完善；給出了弧段約束條件，計算了用偽剛性段擬合分布式柔順機構(gòu)時的逼近誤差，并給出了弧段系數(shù)的選取方法。
　　第三，基于偽剛性段劃分結(jié)果建立了分布式柔順機構(gòu)的偽剛體模型，給出了末端受力位移

3、的計算方法；分析了偽剛性段劃分方法、段數(shù)、修正系數(shù)等因素對末端變形的影響，修正了等效關(guān)節(jié)扭簧常數(shù)的計算公式，并給出了修正系數(shù)的選取原則。
　　最后，參考復(fù)合材料板簧的結(jié)構(gòu)設(shè)計基礎(chǔ)，計算了復(fù)合材料制成的柔順儲能腳板的撓曲線方程；并分別采用有限元法和偽剛體模型法計算了該儲能腳的撓曲線方程，在計算過程中給出了偽剛體模型各關(guān)節(jié)的位移計算方法；對比了三種方法得到的撓曲線，進行了撓曲線誤差分析和機構(gòu)上各點位移對比，進一步驗證了所提偽剛體建模方