基于桥式柔性铰链多误差源的数学建模.pdf

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1、研究与DOI：10．3969／j．issn．1009-9492．2014．09．003基于桥式柔性铰链多误差源的数学建模周欢伟，陈新，陈新度，李克天(1．广东工业大学，广东广州510663；2．广州铁路职业技术学院，广东广州510430)摘要：利用快刀伺服系统加工可获得纳米级的微结构，桥式柔性铰链是最关键的零件之一，其柔性铰链的误差度直接影响零件的加工精度。通过对多误差源的分析，探索每个误差源对精度的影响程度。包括过对桥式柔性铰链关键尺寸的加工误差，特别是对敏感度较高的长度、宽度、厚度加工误差的分析，

2、建立起关键尺寸与加工精度的数学模型；分析温度变化，建立基于神经网络的加工误差数学模型，并提出温度补偿的策略；分析重力等原因引起的误差变形，建立由于重力引起变形量与加工精度的数学模型。将上述的多误差源的数学建模运用到设计和制造中，能从源头上减少误差对加工精度的影响程度，提高快刀伺服系统加工微结构零件的尺寸精度和表面粗糙度。关键词：柔性铰链；误差；加工精度；微结构；神经网络中图分类号：TP391．7文献标识码：A文章编号：1009—9492(2014)09—0009一O5TheMathematicalMo

3、delingofMulti-ErrorSourceBasedonBridgeTypeFlexureHingeZHOUHuan—wei。'，CHENXin，CHENXin—du，LIKe—tian(1．GuangdongUniversityofTechnology，Guangzhou510663，China；2．GuangzhouInstituteofRailwayTechnology，Guangzhou510430，China)Abstract：Usingfasttoolservosystemtoma

4、chinethenanometergrademicro—structure，thebridgeflexurehingeisakeypart．Theerrorofflexurehingedirectlyaffectsthemachiningaccuracyofmicro-structure．Thispaperexplorestheinfluencedegreeontheaccuracythroughanalyzingallkindsoferrorsource．Themathematicalmodelof

5、keydimensionandmachiningaccuracyisestablishedincludingthemachiningerrorofbridgeflexurehinge，whichincludesthesensitivesizeoflength，widthandthickness．Afteranalyzingtemperaturechange，themathematicalmodelofmachiningerrorisestablishedbasedonneuralnetworkandt

6、hetemperaturecompensationstrategyisputforward．AfterAnalyzingthereasonsofdeformationerrorcausedbygravity，themathematicalmodelofdeformationandmachiningprecisionisestablished．Theabovemathematicalmodelingappliedforthedesignandmanufacturingprocesscanreduceth

7、eirinfluenceonmachiningaccuracy，anditalsocanhelpthefasttoolservosystemtoimprovemicro-structuresizeprecisionandsurfaceroughness．Keywords：flexurehinge；error；machiningaccuracy；micro-structure；neuralnetworksO引言的方法对空间桥式柔性放大机构f两个二维桥式柔柔性铰链是快刀伺服系统中实现微位移的关性机构交叉联

8、接)的变形进行分析，通过实验测键零件之一，桥式柔性机构具有拓扑结构简单、试，其分析误差也小于10％。柔性铰链的精度包应力分布均匀以及固有频率高等特点，目前关于括尺寸精度、表面粗糙度、形位公差等，合理控桥式柔性机构的研究报道多见于运动放大机构，制零件的加工精度，有利于保证减小加工误差。Lobontiu等-一利用卡氏第二定理推导了桥式柔性放很多学者对柔性铰链机构的精度进行了较为详细大机构刚度的闭环解析公式，并研究了相关几何和深入的研究，包括制造公差和装配误差