空间全柔性机构位置分析的刚度矩阵法 被引量：22

1

作者 于靖军 毕树生 宗光华 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第3期323-326,共4页

柔性机构是一种依靠构件元素的弹性变形传输所希望运动的机构 .具有集中柔度的全柔性机构是其中的一种类型 .由于空间全柔性机构中存在球副 ,使得目前通用的伪刚体模型法受到限制 ,为此提出了一种扩展伪刚体模型法 .并以 6 RSS并联全柔... 柔性机构是一种依靠构件元素的弹性变形传输所希望运动的机构 .具有集中柔度的全柔性机构是其中的一种类型 .由于空间全柔性机构中存在球副 ,使得目前通用的伪刚体模型法受到限制 ,为此提出了一种扩展伪刚体模型法 .并以 6 RSS并联全柔性机构为例对其位置解问题进行了分析 :首先利用结构分析中的位移法建立起柔性铰链的刚度模型 ,同时通过一系列坐标系的建立和转换 ,建立起机构的变形协调方程、位置闭环方程及静力平衡方程 ,进而求得机构的位置解 .该方法充分考虑了机构中弹性构件的变形 。 展开更多

关键词 运动学 刚度矩阵 机构 全柔性机构 柔性铰链 伪刚体模型

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基于遗传算法的柔性机构形状变化综合优化研究 被引量：16

2

作者 陈秀 葛文杰 +1 位作者 张永红 刘世丽 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第5期1230-1235,共6页

实现机翼在不同的飞行状态下的最优气动外形是变弯度自适应机翼的一项关键技术。针对传统铰链机构会使机翼表面产生不连续变化而导致气流提早分离的问题,从全柔性机构实现连续平滑的形状变化的技术出发,以目标形状与实际形状的边界曲线... 实现机翼在不同的飞行状态下的最优气动外形是变弯度自适应机翼的一项关键技术。针对传统铰链机构会使机翼表面产生不连续变化而导致气流提早分离的问题,从全柔性机构实现连续平滑的形状变化的技术出发,以目标形状与实际形状的边界曲线之差最小为优化目标,采用遗传算法(GA)对柔性机构的拓扑、尺寸、形状进行了综合优化。在优化方法上,以二进制编码技术和实数编码技术为基础建立初始离散柔性机构的混合变量遗传算法模型,将其映射为有限元模型并进行了结构分析。在优化过程中引入了渐进结构优化(ESO)算法的思想,消除GA优化过程中产生的自由单元,改善了优化效率和分析结果。结合机翼前缘形状变化实例,基于MATLAB进行优化设计,并用ANSYS10.0对优化结果进行了机构的仿真分析。分析结果表明,所提出的方法合理、有效。 展开更多

关键词 变弯度自适应机翼 拓扑优化 遗传算法 全柔性机构 渐进结构优化

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全柔性机器人机构的结构构型研究 被引量：8

3

作者 于靖军 宗光华 毕树生 《机器人》 EI CSCD 北大核心 2003年第4期367-372,377,共7页

本文对全柔性机器人机构的结构构型问题进行了系统的讨论 :首先从应用层面上对全柔性机器人机构进行了分类 ,着重讨论了并联机构与全柔性机器人机构之间存在的有机联系 .通过对并联机构的结构及柔性铰链的几何模型进行系统的总结 ,为全... 本文对全柔性机器人机构的结构构型问题进行了系统的讨论 :首先从应用层面上对全柔性机器人机构进行了分类 ,着重讨论了并联机构与全柔性机器人机构之间存在的有机联系 .通过对并联机构的结构及柔性铰链的几何模型进行系统的总结 ,为全柔性机器人机构“型”的选择与构筑提供了丰富的素材 .此外 ,还重点讨论了对全柔性机器人机构的性能产生较为显著影响的结构布局问题 . 展开更多

关键词 全柔性机构 柔性铰链 结构构型 并联机构 机器人

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3-RRC全柔性机构中柔性铰链刚度矩阵建立 被引量：5

4

作者 尹小琴 马履中 +1 位作者 杨启志 陈瑞芳 《江苏大学学报（自然科学版）》 EI CAS 2003年第4期6-8,共3页

全柔性机构中柔性铰链单元刚度矩阵的建立是进行全柔性机构分析的基础 以3-RRC全柔性并联机构中出现的柔性铰链为例,介绍其结构型式并建立力学模型 采用差分法和复化抛物形求积方法分别得出了变截面柔性铰链单元上所受外力与端部变形之... 全柔性机构中柔性铰链单元刚度矩阵的建立是进行全柔性机构分析的基础 以3-RRC全柔性并联机构中出现的柔性铰链为例,介绍其结构型式并建立力学模型 采用差分法和复化抛物形求积方法分别得出了变截面柔性铰链单元上所受外力与端部变形之间的关系 通过矩阵位移法建立柔性铰链单元拉弯组合变形的刚度方程,并借助变形体内力分析和拉弯组合变形时单元刚度矩阵的特点,得出柔性铰链刚度矩阵的各个元素,为全柔性机构的运动学。 展开更多

关键词 全柔性机构 柔性铰链 刚度矩阵

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三平移全柔性并联微动机器人机构静力学分析 被引量：9

5

作者 杨启志 马履中 +2 位作者 谢俊 尹小琴 梁庆磊 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第11期110-113,共4页

对新型非对称三平移并联机构{R∥R∥R∥P(4R)}∥{R∥R∥P(4R)∥R}⊥{R∥R∥R∥P(4R)}普通的转动关节全柔性化,形成非对称全柔性三平移微动并联机器人机构。利用"伪刚体模型"法,以普通的转动副加上等效的双向扭转弹性元件替代... 对新型非对称三平移并联机构{R∥R∥R∥P(4R)}∥{R∥R∥P(4R)∥R}⊥{R∥R∥R∥P(4R)}普通的转动关节全柔性化,形成非对称全柔性三平移微动并联机器人机构。利用"伪刚体模型"法,以普通的转动副加上等效的双向扭转弹性元件替代每个柔弹性关节,形成全柔性并联机器人机构的伪刚体等效模型。采用与"摩擦圆理论"分析法相似的力分析方法,分析了全柔性并联机器人机构的静力学问题,发现机构虽然具有优良运动解耦性,但其静力学性能较差。 展开更多

关键词 并联机构 全柔性机构 伪刚体模型 静力学分析

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三平移全柔性微动机器人机构的位置运动分析 被引量：8

6

作者 杨启志 郭宗和 +2 位作者 马履中 尹小琴 王俊英 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第11期96-99,共4页

研究了新型全柔性微动三平移并联机器人机构{R∥R∥R∥P(4R)}∥{R∥R∥P(4R)∥R}⊥{R∥R∥R∥P(4R)}的运动学特性,首先求解机构的位置正解方程,并对该并联机构的运动学解耦特性进行分析,发现该三平移机构为近似完全解耦;求解出该机构的... 研究了新型全柔性微动三平移并联机器人机构{R∥R∥R∥P(4R)}∥{R∥R∥P(4R)∥R}⊥{R∥R∥R∥P(4R)}的运动学特性,首先求解机构的位置正解方程,并对该并联机构的运动学解耦特性进行分析,发现该三平移机构为近似完全解耦;求解出该机构的位置反解方程及中间变量的表达式;利用ADAMS软件对该机构的位置正解特性进行了仿真模拟,验证了理论推导的正确性。 展开更多

关键词 微动机器人 全柔性机构 并联机构 位置分析 仿真

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全柔性并联机器人支链静刚度矩阵的建立 被引量：8

7

作者 杨启志 马履中 +1 位作者 郭宗和 尹小琴 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第10期1156-1159,共4页

设计了一种新型非对称全柔性3-RRRP平移微动并联机器人机构。在柔性铰链静刚度矩阵及柔性移动副静刚度矩阵的基础上,先建立该微动机器人机构单个支链的一般模型,利用坐标矩阵变换(D-H矩阵变换)的方法,推导出一般支链静刚度矩阵求解的理... 设计了一种新型非对称全柔性3-RRRP平移微动并联机器人机构。在柔性铰链静刚度矩阵及柔性移动副静刚度矩阵的基础上,先建立该微动机器人机构单个支链的一般模型,利用坐标矩阵变换(D-H矩阵变换)的方法,推导出一般支链静刚度矩阵求解的理论过程,进而求得该支链端部的静刚度矩阵。最后,通过理论计算一简单模型,并用ANSYS对理论计算结果进行模拟。模拟结果显示,理论计算的静刚度矩阵与模拟结果很相近,说明一般支链静刚度矩阵理论推导过程具有一定的准确性。 展开更多

关键词 全柔性机构 并联机器人 支链静刚度矩阵 坐标变换 仿真

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全柔性机构在并联微动机器人中的应用 被引量：5

8

作者 杨启志 郭宗和 +2 位作者 马履中 尹小琴 谢俊 《机械设计与研究》 CSCD 北大核心 2005年第5期45-48,共4页

柔性机构,特别是全柔性机构以其特殊的性能在微位移、微操作、微装配等领域得到广泛应用。通过对柔性机构的特点、全柔性微动机器人与普通平面机构、平面并联机构、空间并联机构结合的例子等的介绍,对柔性机构,特别是全柔性机构在微动... 柔性机构,特别是全柔性机构以其特殊的性能在微位移、微操作、微装配等领域得到广泛应用。通过对柔性机构的特点、全柔性微动机器人与普通平面机构、平面并联机构、空间并联机构结合的例子等的介绍,对柔性机构,特别是全柔性机构在微动并联机器人领域的国内外发展现状作了较全面的介绍。指出了目前存在的若干主要问题。 展开更多

关键词 全柔性机构 并联机构 微动机器人 微操作平台 微定位平台

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一种全柔顺六稳态机构的设计 被引量：6

9

作者 勾燕洁 张守银 陈贵敏 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第7期61-66,共6页

多稳态机构因不需输入能量就可保持多个稳定平衡状态而在生产生活中得到越来越广泛的应用。全柔顺多稳态机构免装配、无摩擦、低能耗,但因为柔顺片段大变形时容易产生应力集中、输出非线性等原因,全柔顺多稳态机构的设计难度较大。提出... 多稳态机构因不需输入能量就可保持多个稳定平衡状态而在生产生活中得到越来越广泛的应用。全柔顺多稳态机构免装配、无摩擦、低能耗,但因为柔顺片段大变形时容易产生应力集中、输出非线性等原因,全柔顺多稳态机构的设计难度较大。提出一种全柔顺六稳态机构的设计方法,由两个临界跳转力不同的双稳态机构和一个柔顺片段组成机构,成功实现六个稳定平衡状态。对柔顺片段用伪刚体模型法建模,并通过比较两部分结构的力-位移特性给出机构具有六个稳定平衡状态的条件,从而避免了非线性分析;考虑机构的实际运动给出柔顺片段的刚度范围计算公式,设计者可据此选择合适的刚度完成全柔顺六稳态机构的设计。用ANSYS得到的输出力特性和样机测试证实了该设计方法的正确。 展开更多

关键词 多稳态机构 伪刚体模型 全柔顺机构

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不完全分布柔度全柔性机构拟柔性模型研究 被引量：4

10

作者 邱丽芳 翁海珊 +1 位作者 俞必强 代云升 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第4期189-192,共4页

不完全分布柔度全柔性机构是介于具有集中柔度和分布柔度之间的一类全柔性机构,根据这类机构的特点,在伪刚体模型的基础上,提出了拟柔性模型的分析方法,建立了直梁型柔性铰链与构件的拟柔性模型,同时定义了拟柔性模型的外载荷力比值系数... 不完全分布柔度全柔性机构是介于具有集中柔度和分布柔度之间的一类全柔性机构,根据这类机构的特点,在伪刚体模型的基础上,提出了拟柔性模型的分析方法,建立了直梁型柔性铰链与构件的拟柔性模型,同时定义了拟柔性模型的外载荷力比值系数μF和模型的修正系数μλ。给出了一组实例的拟柔性模型计算结果,通过该组实例的实验测试以及对测试结果和计算结果的分析比较,验证了该模型的有效性。 展开更多

关键词 全柔性机构 伪刚体模型 拟柔性模型 不完全分布柔度

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一种三自由度全柔性并联微动激振台的设计 被引量：5

11

作者 杨启志 庄佳奇 +3 位作者 尹小琴 谢俊 朱小兵 訾鹏飞 《机械设计与研究》 CSCD 北大核心 2011年第4期23-27,共5页

根据工程多维振动模拟的需要,设计了一种非对称全柔性3-RRRP微动并联激振台机构。在普通非对称3-RRRP并联机构基础上,将机构中的普通关节全柔性化,形成新型全柔性微动并联机构,在全柔性并联机构的主动件处施加单自由度的压电陶瓷激振器... 根据工程多维振动模拟的需要,设计了一种非对称全柔性3-RRRP微动并联激振台机构。在普通非对称3-RRRP并联机构基础上,将机构中的普通关节全柔性化,形成新型全柔性微动并联机构,在全柔性并联机构的主动件处施加单自由度的压电陶瓷激振器,设计出全柔性的多维微动激振台,经理论分析,发现该振动台具有三平移的微振动模拟输出。最后,对之进行了ADAMS软件仿真模拟,模拟结果显示,此种全柔性多维微动激振台可以以单层结构实现不同方向单自由度的平动振动模拟,也可以实现多维(二自由度或三自由度)微动振动的模拟输出,且激振输入与振动输出运动学完全解耦,具有相同的振动规律与振动频率,容易控制。 展开更多

关键词 全柔性机构 并联机构 激振台 仿真模拟

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基于影响系数的新型全柔性微动并联机器人运动特性分析 被引量：3

12

作者 杨启志 马履中 +2 位作者 郭宗和 尹小琴 王俊英 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第2期213-216,共4页

研究了新型全柔性微动三平移并联机器人机构{R//R//R//P(4R)}//{R//R//P(4R)//R}⊥{R//R//R//P(4R)}的运动学特性,并进行了模拟仿真验证。首先求解机构的位置正解方程,并对该并联机构的运动学解耦特性进行分析,发现该三平移机构为近似... 研究了新型全柔性微动三平移并联机器人机构{R//R//R//P(4R)}//{R//R//P(4R)//R}⊥{R//R//R//P(4R)}的运动学特性,并进行了模拟仿真验证。首先求解机构的位置正解方程,并对该并联机构的运动学解耦特性进行分析,发现该三平移机构为近似完全解耦的机构;然后利用基于影响系数的方法,比较容易地推导出了该机构的速度、加速度的准确表达式,避免了繁琐的正解方程的求导微分;最后利用ADAMS软件、MATLAB软件对机构的运动学特性进行了仿真模拟与理论计算,验证了理论推导的正确性。 展开更多

关键词 全柔性机构 微动机器人 影响系数 并联机构 运动学特性

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全柔性微位移放大机构的设计与分析 被引量：3

13

作者 吴国昌 邱丽芳 +1 位作者 段磊 谢之勇 《机械设计与制造》 北大核心 2011年第1期45-47,共3页

微机械放大器中常采用全柔性微位移放大机构来实现输出位移的放大,且大多采用短臂柔性铰链连接各构件。设计了一种对称的长柔性杆微位移放大机构,结合弹性力学和Bernoulli-Eu-ler假设,推导出该放大机构的力位移计算公式及放大比公式。... 微机械放大器中常采用全柔性微位移放大机构来实现输出位移的放大,且大多采用短臂柔性铰链连接各构件。设计了一种对称的长柔性杆微位移放大机构,结合弹性力学和Bernoulli-Eu-ler假设,推导出该放大机构的力位移计算公式及放大比公式。对影响该机构放大比的关键因素进行了分析,通过实例分析得到该机构中的长柔性杆角度与输出位移之间的关系。同时用有限元方法对该实例进行了仿真分析,并对两种方法所得结果进行了分析比较。 展开更多

关键词 全柔性机构 柔性铰链 微位移 放大比 有限元分析

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微型双自由度全柔性五杆机构设计与分析 被引量：1

14

作者 邱丽芳 刘庆玲 +1 位作者 翁海珊 吴国昌 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第3期195-199,共5页

分别采用伪刚体模型和拟柔性模型对双自由度全柔性五杆机构进行了分析,建立了不完全分布柔度全柔性五杆机构的伪刚体模型和拟柔性模型,推导出外载荷与位移关系的一般公式。设计了一微型对称全柔性五杆机构,利用刚性五杆机构几何关系和... 分别采用伪刚体模型和拟柔性模型对双自由度全柔性五杆机构进行了分析,建立了不完全分布柔度全柔性五杆机构的伪刚体模型和拟柔性模型,推导出外载荷与位移关系的一般公式。设计了一微型对称全柔性五杆机构,利用刚性五杆机构几何关系和迭代程序,给出了该机构拟柔性模型的理论计算结果,同时用ANSYS对该实例进行了分析。通过实例的理论计算和有限元分析结果的比较,验证了理论推导的正确性,同时也验证了拟柔性模型分析方法的有效性。 展开更多

关键词 全柔性机构 伪刚体模型 拟柔性模型 不完全分布柔度 双自由度

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基于VB与APDL的全柔性机构参数化建模方法 被引量：1

15

作者 胡光学 张彦斐 宫金良 《山东理工大学学报（自然科学版）》 CAS 2011年第3期49-51,55,共4页

针对目前全柔性机构参数设计中存在的数值方法复杂、误差大以及常用的有限元技术工作量大、工作效率低等问题,提出了一种基于VB与APDL的参数化设计方法.应用VB软件的开发平台和ANSYS参数化设计语言(APDL)对全柔性机构进行参数化设计,实... 针对目前全柔性机构参数设计中存在的数值方法复杂、误差大以及常用的有限元技术工作量大、工作效率低等问题,提出了一种基于VB与APDL的参数化设计方法.应用VB软件的开发平台和ANSYS参数化设计语言(APDL)对全柔性机构进行参数化设计,实现了全参数化驱动,从而减小了工作量、提高了设计效率,为全柔性机构的优化设计提供了指导. 展开更多

关键词 全柔性机构 参数化 VB APDL

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基于伪刚体模型法的全柔性机构位置分析 被引量：57

16

作者 于靖军 毕树生 +1 位作者 宗光华 赵东 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第2期75-78,共4页

柔性机构是一种依靠构件元素的弹性变形传输所希望运动的机构。具有集中柔度的全柔性机构是其中的一种类型，其特征是机构中传统形式的铰链全部被柔性铰链所代替。对它的研究，近年来也已成为一个热点。为探索这类全柔性机构的运动学问... 柔性机构是一种依靠构件元素的弹性变形传输所希望运动的机构。具有集中柔度的全柔性机构是其中的一种类型，其特征是机构中传统形式的铰链全部被柔性铰链所代替。对它的研究，近年来也已成为一个热点。为探索这类全柔性机构的运动学问题，首先建立起柔性铰链变形刚度模型。在此基础上，提出了一种扩展的伪刚体模型法，很好地解决了机构的位置正、反解问题。 展开更多

关键词 柔性机构 柔性铰链 运动学 全柔性机构 伪刚体模型 位置分析

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基于多目标拓扑优化的全柔顺并联机构构型固有振动频率研究 被引量：12

17

作者 朱大昌 宋马军 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第13期1794-1801,共8页

为有效抑制随机振动对超精密定位与加工装备性能的影响,提高本体机构的固有响应频率,提出了基于多目标拓扑优化的全柔顺并联机构构型设计方法。基于折衷规划法和平均频率法定义了多目标优化函数,并以体积分数为约束条件,建立了全柔顺并... 为有效抑制随机振动对超精密定位与加工装备性能的影响,提高本体机构的固有响应频率,提出了基于多目标拓扑优化的全柔顺并联机构构型设计方法。基于折衷规划法和平均频率法定义了多目标优化函数,并以体积分数为约束条件,建立了全柔顺并联机构SIMP拓扑优化模型。基于Optistruct软件及优化准则算法,并结合微分矢量同构映射雅可比矩阵,实现了全柔顺并联机构构型多目标拓扑优化设计。研究结果表明:所设计出的3-PRR型全柔顺并联机构与并联原型机构具有微分运动一致性,且优化过程中的频率交叉振荡明显减弱并趋于收敛。 展开更多

关键词 全柔顺并联机构 折衷规划 平均频率法 微分矢量同构映射雅可比矩阵 多目标优化

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空间三平移全柔性并联机构构型设计 被引量：7

18

作者 李坤全 文睿 《机械传动》 CSCD 北大核心 2018年第6期86-89,93,共5页

针对全柔性并联机构的柔性铰链存在蠕变、回程反力和应力松弛的缺陷,基于空间三自由度并联机构的设计原型,设计了两种不同结构形式的全柔性并联机构。首先,基于"铰链替换法"设计出了一种全柔性并联机构;然后,基于"型综合... 针对全柔性并联机构的柔性铰链存在蠕变、回程反力和应力松弛的缺陷,基于空间三自由度并联机构的设计原型,设计了两种不同结构形式的全柔性并联机构。首先,基于"铰链替换法"设计出了一种全柔性并联机构;然后,基于"型综合法"和拓扑优化理论设计了一种集成式全柔性并联机构;最后,建立机构的静刚度分析和频域分析模型,分别对机构进行仿真分析和实验研究。结果表明,相对于第一种方案的全柔性并联机构,集成式全柔性并联机构具有更高的运动精度、更优的刚度特性和更佳的抗振性,验证了集成式全柔性并联机构拓扑优化设计方法的有效性。 展开更多

关键词 全柔性并联机构 铰链替换法 型综合法 拓扑优化 仿真分析 实验测试

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三平移全柔性并联机构多目标拓扑优化设计 被引量：5

19

作者 谢俐 杨乐 《机械设计与制造》 北大核心 2017年第9期193-196,共4页

为满足精密定位和微纳制造领域对全柔性并联机构构型设计的需求,基于三平移并联机构原型,采用多目标拓扑优化理论,得到了一种结构配置较佳的新型全柔性并联机构。首先,基于单目标的柔度优化模型和固有频率优化模型,运用线性加权法建立... 为满足精密定位和微纳制造领域对全柔性并联机构构型设计的需求,基于三平移并联机构原型,采用多目标拓扑优化理论,得到了一种结构配置较佳的新型全柔性并联机构。首先,基于单目标的柔度优化模型和固有频率优化模型,运用线性加权法建立了机构的多目标拓扑优化模型。然后,基于HyperWorks/OptiStruct软件和优化准则算法对机构进行拓扑优化设计,得到了拓扑优化后的新型全柔性并联机构。最后,通过HyperMesh软件对拓扑优化前后的机构进行静力学分析和模态分析,从而验证了多目标拓扑优化设计的有效性。 展开更多

关键词 全柔性并联机构 线性加权法 多目标拓扑优化 静力学分析 模态分析

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3-RPRR类平面全柔性并联机构拓扑优化设计 被引量：2

20

作者 陈健伟 朱大昌 +1 位作者 张荣兴 朱城伟 《工程设计学报》 CSCD 北大核心 2016年第3期251-255,270,共6页

针对全柔性并联机构的构型设计不能满足精密定位和微纳制造领域的需求,为提高全柔性并联机构的整体刚度、抗振性和抗干扰性,基于3-RPRR并联机构原型,采用型综合法,设计出与并联机构原型空间运动特性一致的3-RPRR类平面全柔性机构及其支... 针对全柔性并联机构的构型设计不能满足精密定位和微纳制造领域的需求,为提高全柔性并联机构的整体刚度、抗振性和抗干扰性,基于3-RPRR并联机构原型,采用型综合法,设计出与并联机构原型空间运动特性一致的3-RPRR类平面全柔性机构及其支链.运用拓扑优化的方法,得到铰链最优配置的3-RPRR类平面全柔性并联机构及其支链.采用Hyperworks/Radioss软件分别对这2种3-RPRR类平面全柔性并联机构进行静力学及模态分析,仿真结果表明:在实现相同运动特性的前提下,优化后的3-RPRR类平面全柔性并联机构不仅节省材料,而且在刚度、抗振性和抗干扰性方面更优. 展开更多

关键词 类平面 全柔性并联机构 拓扑优化 静力学分析 模态分析

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