基于多体系统传递矩阵法的柔顺机构动力学建模及性能分析

发布时间：2023-10-21 12:14

　　柔顺机构是一种利用铰链弹性变形传递运动和力的新型机构,具有较高的运动分辨率和精度,主要应用在精密工程、机器人、智能结构等前沿领域。目前,大多数学者着重于柔顺机构运动学、静力学及结构设计等方面的研究,有关柔顺机构动力学的研究比较少。本文利用多体系统传递矩阵法建立柔顺机构的动力学模型并对其动态性能进行分析,主要内容如下:多体系统传递矩阵法主要用于研究多刚柔体系统的动力学,它的基本思想是将复杂的多体系统分为若干特征单元,用矩阵形式表示单元两端面的力学传递关系,联立各单元的力学传递关系得到整个系统的动力学模型。基于多体系统传递矩阵法的基本思想,将柔顺机构视为由许多柔性铰链和刚性杆件等特征单元组成的多体系统。柔性铰链分为直梁型和圆弧型柔性铰链,将其分别等效为等截面和变截面无质量弹性梁,应用材料力学理论分别推导了直梁型柔性铰链和圆弧型柔性铰链的传递矩阵。相对于柔性单元,柔顺机构中的杆件刚性大变形小,将其等效为振动刚体,采用动量矩定理分别推导了柔顺机构中单输入单输出杆件、多输入单输出杆件的传递矩阵。柔顺支链是柔顺机构中不可或缺的一部分,不同支链就会形成不同形式和功能的柔顺机构。将支链视为由若干柔性铰...

【文章页数】：90 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 柔顺机构的研究现状
        1.2.1 柔顺机构的概念及分类
        1.2.2 柔顺机构的特点及其应用
        1.2.3 柔顺机构的动力学分析
    1.3 多体系统传递矩阵法概述
        1.3.1 多体系统传递矩阵法研究现状
        1.3.2 多体系统传递矩阵法研究对象及特点
        1.3.3 多体系统传递矩阵法基本思想
    1.4 主要研究内容
第二章 柔顺机构中特征单元的传递矩阵
    2.1 引言
    2.2 传递矩阵的基本原理
    2.3 柔性铰链的传递矩阵
        2.3.1 直梁型柔性铰链的传递矩阵
        2.3.2 圆弧形型柔性铰链的传递矩阵
    2.4 杆件的传递矩阵
        2.4.1 单输入单输出杆件的传递矩阵
        2.4.2 多输入单端输出杆件的传递矩阵
    2.5 特征单元传递矩阵的坐标变换
    2.6 结论
第三章 典型柔顺支链的动力学模型及性能分析
    3.1 引言
    3.2 链式柔顺机构
        3.2.1 动力学模型
        3.2.2 固有频率分析
        3.2.3 动力响应分析
        3.2.4 算例分析
    3.3 一级杠杆位移放大机构
        3.3.1 反向一级杠杆位移放大机构
        3.3.2 同向一级杠杆位移放大机构
    3.4 二级杠杆位移放大机构
        3.4.1 动力学模型
        3.4.2 固有频率
        3.4.3 频率响应
    3.5 桥式位移放大机构
        3.5.1 动力学模型
        3.5.2 固有频率
        3.5.3 频率响应
    3.6 结论
第四章 平面柔顺并联机构的动力学模型及性能分析
    4.1 引言
    4.2 基于链式柔顺支链的柔顺并联机构
        4.2.1 平行四边形柔性铰链机构
        4.2.2 双平行四边形柔性铰链机构
    4.3 基于桥式放大支链的柔顺并联机构
    4.4 基于杠杆放大支链的柔顺并联机构
    4.5 结论
第五章 结论与展望
    5.1 主要工作及结论
    5.2 创新点
    5.3 研究展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间的研究成果



本文编号：3855812