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单压电陶瓷驱动回转定位平台实验分析
1
作者 马鹏飞 崔良玉 +1 位作者 钟俊杰 韩建鑫 《压电与声光》 CAS 北大核心 2023年第6期917-921,共5页
为了能够实现高精度的微纳米级转动,该文基于柔性铰链设计了一种单压电陶瓷驱动的纯转动微定位平台。平台采用圆周阵列式柔性梁实现运动导向与解耦,通过杠杆机构增大动平台转动行程。首先通过有限元仿真验证了圆周阵列式柔性梁对动平台... 为了能够实现高精度的微纳米级转动,该文基于柔性铰链设计了一种单压电陶瓷驱动的纯转动微定位平台。平台采用圆周阵列式柔性梁实现运动导向与解耦,通过杠杆机构增大动平台转动行程。首先通过有限元仿真验证了圆周阵列式柔性梁对动平台轴心漂移的抑制作用,然后通过实验对其运动特征进行测试与分析。测试结果表明,该机构具有良好的回转精度,在x轴正方向轴心漂移量为0~0.23μm,y轴负方向轴心漂移量为0~4.59μm,旋转弧度可达916μrad,旋转精度为0.53μrad。轴心漂移补偿后整体误差最大为4.9%。 展开更多
关键词 压电陶瓷 微转动平台 柔性铰链 轴漂 旋转弧度
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并联Roberts柔性机构及其微定位平台的结构与位移分析 被引量：6
2
作者 贺磊 吉晓民 +1 位作者 杨先海 王红梅 《机械强度》 CAS CSCD 北大核心 2015年第6期1057-1063,共7页
分析了平行四杆柔性机构与并联Roberts柔性机构的伪刚体模型,并对其耦合位移进行了定性比较;利用闭环矢量法确定了Roberts机构特征点位置;建立了考虑轴漂的位移计算模型,与有限元仿真值相比该模型的最大相对误差仅为2.43%;将对称布置的... 分析了平行四杆柔性机构与并联Roberts柔性机构的伪刚体模型,并对其耦合位移进行了定性比较;利用闭环矢量法确定了Roberts机构特征点位置;建立了考虑轴漂的位移计算模型,与有限元仿真值相比该模型的最大相对误差仅为2.43%;将对称布置的并联Roberts柔铰机构应用于微定位平台,提出了一种3-PRR微动平台新结构,利用功能转化原理建立了整体机构的输入输出关系矩阵,并与试验结果作了对比,结果表明绕z轴转角的最大误差为5.60%。 展开更多
关键词 Roberts柔性机构 轴漂 有限元 微动平台
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交叉簧片柔性铰链的翘曲分析与消除 被引量：6
3
作者 刘浪 毕树生 +1 位作者 杨春卫 刘畅 《北京理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第9期886-891,共6页
为揭示柔性铰链的翘曲变形机理,建立了交叉簧片柔性铰链的翘曲模型.对簧片交叉角为90°和径向载荷为0时的两种特例情况进行了分析.通过ANSYS有限元仿真验证了此类柔性铰链翘曲变形的存在性.提出了一种可消除交叉簧片柔性铰链翘曲问... 为揭示柔性铰链的翘曲变形机理,建立了交叉簧片柔性铰链的翘曲模型.对簧片交叉角为90°和径向载荷为0时的两种特例情况进行了分析.通过ANSYS有限元仿真验证了此类柔性铰链翘曲变形的存在性.提出了一种可消除交叉簧片柔性铰链翘曲问题的可行方法,即采用簧片对称交叉布局.仿真和实验均表明:采用对称布局的交叉簧片柔性铰链,在受到广义载荷作用时,其变形仅存在于功能方向,翘曲变形得到了完全抑制. 展开更多
关键词 交叉簧片 柔性铰链 翘曲变形 轴漂 数值仿真
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三角形柔性铰链的建模与分析 被引量：8
4
作者 赵宏哲 毕树生 于靖军 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第8期1-5,共5页
作为一种旋转单元,三角形柔性铰链可以组合为性能更加优良的柔性模块或柔性机构,如车轮形铰链、蝶形铰链等。建立准确的受力模型,分析其载荷—位移特性成为设计复杂铰链或机构的关键所在。基于近似的悬臂梁模型,建立三角形柔性铰链在同... 作为一种旋转单元,三角形柔性铰链可以组合为性能更加优良的柔性模块或柔性机构,如车轮形铰链、蝶形铰链等。建立准确的受力模型,分析其载荷—位移特性成为设计复杂铰链或机构的关键所在。基于近似的悬臂梁模型,建立三角形柔性铰链在同时受到弯矩、切向力和轴向力作用下精确的转角模型。得到未被近似的轴漂计算公式,并根据公式推导实用的轴漂模型。转角和轴漂模型都简洁地表征了载荷—位移关系,最后,通过有限元分析验证了所建立的模型的准确性。 展开更多
关键词 三角形柔性铰链 模型 旋转精度 轴漂
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柔性铰链的转动精度改进法 被引量：5
5
作者 裴旭 宗光华 于靖军 《中北大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2013年第2期120-123,133,共5页
传统切口型铰链在转动时存在转动中心的漂移,如果柔性铰链转动角度不是很大,铰链的转动中心在沿轴向的位移远小于在垂直轴线方向的位移时,则可对柔性铰链转动中心漂移模型进行简化.提出了将连接两刚体的两个切口型铰链正交放置且让转动... 传统切口型铰链在转动时存在转动中心的漂移,如果柔性铰链转动角度不是很大,铰链的转动中心在沿轴向的位移远小于在垂直轴线方向的位移时,则可对柔性铰链转动中心漂移模型进行简化.提出了将连接两刚体的两个切口型铰链正交放置且让转动中心轴线重合,以便抑制柔性铰链转动中心漂移的设计方法.引入了平面虚拟转动中心运动机构,实现了铰链之间的虚拟交叉约束.使用此方法可以对不同切口形状的铰链进行改进,以提高铰链的转动精度.设计了圆弧切口和直角切口的组合铰链,通过有限元仿真与传统形式的铰链进行了比较,仿真结果证明了这种方法的有效性. 展开更多
关键词 柔性铰链 转动精度 轴漂 虚拟转动中心
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一种新型5-R柔性并联指向机构的设计与分析 被引量：3
6
作者 李富娟 李仕华 +3 位作者 韩朝武 王佳音 李天宇 周亚杰 《机械设计》 CSCD 北大核心 2020年第1期14-20,共7页
轴漂作为柔性铰链的固有属性对其转动精度有很大影响,基于对称设计思想设计出两种轴漂很小的高精度柔性转动副,并对其进行性能分析及应用研究。首先采用几何方法,从结构上证明了新提出的两种柔性转动副具有轴漂小的特点;然后,分别建立... 轴漂作为柔性铰链的固有属性对其转动精度有很大影响,基于对称设计思想设计出两种轴漂很小的高精度柔性转动副,并对其进行性能分析及应用研究。首先采用几何方法,从结构上证明了新提出的两种柔性转动副具有轴漂小的特点;然后,分别建立两种新型铰链的伪刚体模型,得到其输入输出数学表达式并进行仿真验证;最后,基于球面5-R并联机构,运用刚体替换法,将新提出的两种柔性铰链替代机构中刚性运动副,综合得到一种新型5-R柔性并联机构。通过有限元软件对其进行分析,证明机构具有较高的承载能力和指向精度,为后续空间柔性指向机构应用方面奠定了理论基础。 展开更多
关键词 球面5-R机构 柔性铰链 指向精度 轴漂
原文传递
Y型柔性铰链的设计与实验 被引量：4
7
作者 余跃庆 李清清 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第2期394-400,共7页
为设计一种高精度、结构简单的大变形柔性铰链,提高并联平台的运动精度和零件使用寿命,本文提出了一种Y型柔性铰链。首先,借助ANSYS和ADAMS进行柔性铰链的回转中心、安装方式和行程要求的分析研究。接着,利用数控机床进行柔性铰链的加... 为设计一种高精度、结构简单的大变形柔性铰链,提高并联平台的运动精度和零件使用寿命,本文提出了一种Y型柔性铰链。首先,借助ANSYS和ADAMS进行柔性铰链的回转中心、安装方式和行程要求的分析研究。接着,利用数控机床进行柔性铰链的加工制作。然后,利用光学坐标测量仪OPTOTRAK进行柔性铰链的轴漂测量实验。最后,进行了转动副并联平台、单片簧柔性铰链并联平台和Y型柔性铰链并联平台的圆轨迹实验。实验结果表明:Y型柔性铰链回转误差最大值为0.5962mm,Y型柔性铰链并联平台圆轨迹的误差最大值比转动副并联平台减小了42.7%。Y型柔性铰链可以很好地替换并联平台中的转动副,提高并联平台运动精度。 展开更多
关键词 柔性铰链 轴漂 并联
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新型变厚度柔性铰链的设计与研究
8
作者 董飞 许勇 +2 位作者 王艳 张强强 赵传森 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2022年第8期1163-1168,共6页
针对传统的直梁型柔性铰链转动精度低的缺点,本文提出一种新型的变厚度柔性铰链,使得该铰链的变形主要集中在铰链的中心位置,以此提高柔性铰链的转动精度。为了研究变厚度柔性铰链,首先列出变厚度柔性铰链的厚度公式,然后以Euler⁃Bernou... 针对传统的直梁型柔性铰链转动精度低的缺点,本文提出一种新型的变厚度柔性铰链,使得该铰链的变形主要集中在铰链的中心位置,以此提高柔性铰链的转动精度。为了研究变厚度柔性铰链,首先列出变厚度柔性铰链的厚度公式,然后以Euler⁃Bernoulli梁理论为基础,搭建出变厚度柔性铰链的力学模型,并通过牛顿迭代法进行具体数值求解,为了验证力学模型的正确性,将铰链模型导入有限元仿真软件ABAQUS中进行静力学仿真,验证了力学模型的正确性;基于力学模型与有限元仿真,研究了变厚度柔性铰链的变形特性与圆弧半径r之间的关系,通过分析结果表明,变厚度柔性铰链相对传统的直梁型柔性铰链具有较大的转角范围和更小的中心轴漂n,以本文提出的变厚度柔性铰链为基本单元,搭建出具备大转角能力的柔性转动铰链,为需要大转角、大承载能力的仿生关节的设计提供一定的理论参考。 展开更多
关键词 柔性铰链 直梁型 变厚度 中心轴漂 牛顿迭代法 仿生关节
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一种新型柔性铰链的设计、制作与试验研究 被引量：3
9
作者 余跃庆 李清清 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第13期79-85,共7页
设计高精度的大变形柔性铰链,用以替代传统刚性运动副,对于具有一般宏观运动的机构及机器人具有重要理论和现实意义。提出10种柔性铰链设计方案,利用ANSYS和ADAMS仿真,通过性能比较优选出X型和Y型两种新型柔性铰链,再经过结构设计并加... 设计高精度的大变形柔性铰链,用以替代传统刚性运动副,对于具有一般宏观运动的机构及机器人具有重要理论和现实意义。提出10种柔性铰链设计方案,利用ANSYS和ADAMS仿真,通过性能比较优选出X型和Y型两种新型柔性铰链,再经过结构设计并加工制作出两柔性铰链,利用3D光学坐标测量仪OPTOTRAK对其进行轴漂测量,通过试验数据分析最终确定性能最优的X型柔性铰链,用其替换平面3-RRR并联机器人上的刚性转动副,进行了机器人动平台沿直径为100 mm圆运动的轨迹跟踪试验,并与单片簧柔性铰链及刚性铰链情况对比,试验结果表明:X型柔性铰链能够很好地替代并联机器人中的刚性转动副,采用X型柔性铰链时机器人末端最大误差仅为0.371 7 mm,比用刚性运动副和单片簧柔性铰链时分别减小了44.2%和31.1%,较大程度上提高了并联机器人的运动精度和综合性能。 展开更多
关键词 柔性铰链 轴漂 并联机器人
原文传递
一种用于机载设备的高精度转动型柔性铰链 被引量：3
10
作者 刘承平 赵宏哲 +1 位作者 毕树生 徐熠 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第3期694-702,共9页
传统铰链应用于机载设备时会产生摩擦、磨损、接触面热梯度等问题,而利用材料变形产生运动的柔性铰链可避免此类缺陷,获得高性能的同时,降低维护成本。现阶段使用的交叉簧片柔性铰链无法满足某些超精密航空机载设备的定位精度要求,因此... 传统铰链应用于机载设备时会产生摩擦、磨损、接触面热梯度等问题,而利用材料变形产生运动的柔性铰链可避免此类缺陷,获得高性能的同时,降低维护成本。现阶段使用的交叉簧片柔性铰链无法满足某些超精密航空机载设备的定位精度要求,因此将交叉点推广到任意位置以改善性能。首先,考虑机械接口,建立了广义交叉簧片柔性铰链的刚度和轴漂模型,从而分析了各个参数与刚度及轴漂的关系,并评估了由于加工因素造成的簧片不等长给性能带来的影响,得到了具有等值刚度和较小轴漂特性的柔性铰链。然后,通过有限元仿真验证了所分析特性的有效性。最后,通过组合提出了一种更大行程的复合柔性铰链,当转角为15°时,且在垂直力作用下,轴漂小于3μm,精度优于在国外已得到应用的蝶形铰链。 展开更多
关键词 柔性铰链 刚度 轴漂 精密机械 机载设备
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