含大变形柔顺杆的柔顺机构应变分析

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1、第25卷第3期机械设计与研究V01．25No．32009年6月MachineDesignandResearchJun．，2009文章编号：1006—2343(2009)03-033-04含大变形柔顺杆的柔顺机构应变分析王雯静。余跃庆(北京工业大学机械工程与应用电子技术学院，北京100124，E—mail：b200501020@emails．bjut．edu．CH)摘要：为了描述含大变形柔顺杆的柔顺机构的动力学特性，需要建立其动力学模型。利用有限元法描述柔顺杆件的变形，根据Lagrange方程建立了含大变形柔顺杆的柔顺机构的动力学方程。在此基础上，推导了柔顺

2、机构中大变形柔顺杆上任意一点的应变的算法，计入了应变中的非线性应变项——附加拉压应变。以平行导向柔顺机构为例，将理论计算结果与实验结果进行对比和分析，相互验证了实验系统和理论模型的有效性和正确性。关键词：柔顺机构；有限元模型；动力学方程；应变中图分类号：TH112文献标识码：AResearchonStrainofCompliantMechanismsWithLargeDeflectionCompliantLinksWANGWen-jing，YUYue—qing(CollegeofMechanicalEngineeringandAppliedElectron

3、icsTechnology，BeijingUniversityofTechnology，Beijing100124，China)Abstract：Toobtainthedynamiccharacteristicsofcompliantmechanismswithlargedeflectioncompliantlinks，adynamicmodelisproposed．Thedeformationofcompliantlinksisformulatedbyusingthefiniteelementmethod，thedynamicequationofcomp

4、liantmechanismsisdevelopedbasedonLagrangeequation．Basedontheproposeddynamicmodelofcompliantmechanisms，analgorithmforcalculatingstrainresponseofarbitrarypointoncompliantlinksisde—rived．Nonlineartermsofthestrainarealsoreckonedinthealgorithm．Theexperimentalresearehonstrainofcompliant

5、parallel—guidingmechanismisperformed．Thecomparisonbetweentheexperimentresultandthetheoreticalresultverifiesthevalidityoftheexperimentsystemandtheoreticalmode1．Keywords：compliantmechanisms；thefiniteelementmodel；dynamicequation；strain柔顺机构(compliantmechanisms)是一种利用构件自身柔顺机构研究的重要奠基人，他与

6、Howell合作在柔顺机构的的弹性变形来完成运动和力的传递和转换的新型机构。它分析方法上取得重要进展J。Ananthasuresh和Fricker等从不像传统刚性机构那样靠运动副来实现全部运动和功能，而结构力学的角度对柔顺机构的建模、数值分析以及软件等方主要靠机构中的柔性构件的变形来实现机构的主要运动和面进行了较为广泛的研究，也取得了不少重要成果”。柔顺功能，它同样也能实现运动、力和能量的传递和转换。柔顺机构动力学问题的研究是整个柔顺机构研究的重要而且关机构比只是考虑机构中由于杆件变形带来影响的柔性机构键的一个组成部分，它对于柔顺机构的发展和应用都具有十又

7、大大前进了一步，它不是停留在如何避免杆件变形产生的分重要的意义。文献[4]中，利用伪刚体模型讨论了平行导负面影响上，而是积极地利用杆件变形来改善和提高机构的向柔顺四杆机构的固有频率问题。文献[5]根据机构学中动性能。由于其具有减少构件数量和装配时间、简化加工工力学等效原理，建立相应的伪刚体动力学模型对柔顺机构固序、无摩擦磨损和传动间隙、能降低振动和噪声等优点⋯，引有频率进行分析。谢先海利用多刚体动力学的方法可以起了的广泛关注，成为机构学研究领域的新热点。国内外许建立柔顺机构离散化模型的动力学方程。文献[7]对柔顺机多学者对柔顺机构进行了多年的研究，并取得了

8、一定的构的固有频率及灵敏度进行分析。为了提高柔顺机构的操成果。作精