基于曲柄弹簧机构的零刚度柔性铰链研究

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作者 毕树生 杨其资 +1 位作者 刘浪 赵宏哲 《机械工程学报》 CSCD 北大核心 2018年第13期86-93,共8页

零刚度柔性铰链的转动刚度近似为零,克服了普通柔性铰链需要驱动力矩的缺陷,可应用于柔性夹持器等领域。以纯扭矩作用下的内外环柔性铰链为正刚度子系统,研究负刚度机构并匹配正负刚度,可构造零刚度柔性铰链。提出一种负刚度转动机构—... 零刚度柔性铰链的转动刚度近似为零,克服了普通柔性铰链需要驱动力矩的缺陷,可应用于柔性夹持器等领域。以纯扭矩作用下的内外环柔性铰链为正刚度子系统,研究负刚度机构并匹配正负刚度,可构造零刚度柔性铰链。提出一种负刚度转动机构——曲柄弹簧机构,建模分析了其负刚度特性;通过匹配正负刚度,分析了曲柄弹簧机构的结构参数对零刚度品质的影响;提出一种可定制刚度和尺寸的线性弹簧——菱形片簧串,建立其刚度模型并进行了有限元仿真验证;最终,完成了一种结构紧凑的零刚度柔性铰链样件的设计、加工和测试。测试结果表明:纯扭矩作用下,±18°转角范围内,零刚度柔性铰链的转动刚度比内外环柔性铰链平均降低了93%。所构造的零刚度柔性铰链结构紧凑,零刚度品质高;所提出的负刚度转动机构和可定制刚度的线性弹簧对柔性机构的研究具有较大的参考价值。 展开更多

关键词 曲柄弹簧机构 内外环柔性铰链 零刚度柔性铰链 负刚度转动机构 菱形片簧串

垂直载荷对交叉簧片柔性铰链准恒定转动刚度的影响分析

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作者 李永振 毕树生 +2 位作者 赵宏哲 杨其资 张述卿 《机械工程学报》 CSCD 北大核心 2018年第3期1-7,共7页

交叉簧片柔性铰链的转动刚度特性对设计人员是需要重点考虑的,但一些相关的特性尚未被揭晓。通过对应用于静平衡仪的交叉簧片柔性铰链转角公式推导过程中保留垂直载荷的二阶项,建立铰链的转角-载荷模型。分析包含垂直力载荷高阶项的转... 交叉簧片柔性铰链的转动刚度特性对设计人员是需要重点考虑的,但一些相关的特性尚未被揭晓。通过对应用于静平衡仪的交叉簧片柔性铰链转角公式推导过程中保留垂直载荷的二阶项,建立铰链的转角-载荷模型。分析包含垂直力载荷高阶项的转动刚度和垂直力刚度,更好地描述了垂直载荷、几何参数对铰链刚度的影响。研究发现,只有垂直载荷及铰链转动角度均相对较小时,铰链才具有近似常值的转动刚度,并且随着垂直载荷的增加,铰链转动刚度趋于不断增大。当旋转角度较大时,垂直载荷作为铰链转动的驱动力,将会使铰链转动刚度的非线性特征体现的更明显。通过有限元仿真分析和试验验证了该类铰链的刚度特性,从而为交叉簧片柔性铰链的应用提供了依据。 展开更多

关键词 交叉簧片柔性铰链 垂直载荷 近似恒定转动刚度 刚度特性

基于折叠式串联簧片的可调刚度致动器设计 预览

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作者 刘畅 毕树生 +1 位作者 赵宏哲 周晓东 《机械工程学报》 CSCD 北大核心 2017年第17期70-77,共8页

可调刚度致动器能为机器人动态性能和人机交互安全性带来显著提升。在对常见簧片型变结构式刚度调节机理进行分析总结的基础上设计一种基于折叠串联型平行排布簧片组的新型旋转式可调刚度致动器,分析其刚度调节原理并介绍样机机械结构... 可调刚度致动器能为机器人动态性能和人机交互安全性带来显著提升。在对常见簧片型变结构式刚度调节机理进行分析总结的基础上设计一种基于折叠串联型平行排布簧片组的新型旋转式可调刚度致动器,分析其刚度调节原理并介绍样机机械结构。针对实际刚度调节机构中簧片与滑块滚子的间隙,建立修正的关节旋转刚度解析模型。通过系统试验证明了模型的准确性和整体方案的可行性。折叠式串联簧片的应用使系统在有限的尺寸和足够的承载能力下获得了更大的刚度调节范围。簧片的平行排布设计则实现了多组柔性单元滑块滚子运动的同步及关节驱动与刚度控制的解耦。 展开更多

关键词 可调刚度致动器 柔性关节 簧片 刚度模型

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基于多目标的高速列车隔热结构拓扑优化

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作者 李明高 李明 +1 位作者 韩璐 赵宏哲 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第5期878-884,共7页

车体隔热结构的特性是评价高速列车车体质量的一个重要性能参数。以刚度、隔热与质量为指标,针对地板、侧墙及平顶等车体结构,通过参数优化降低型材厚度（增加玻璃棉毡的厚度）来提高隔热性能,通过拓扑优化改善传力路径,提高刚度性能,... 车体隔热结构的特性是评价高速列车车体质量的一个重要性能参数。以刚度、隔热与质量为指标,针对地板、侧墙及平顶等车体结构,通过参数优化降低型材厚度（增加玻璃棉毡的厚度）来提高隔热性能,通过拓扑优化改善传力路径,提高刚度性能,给出了各结构的优化结果。在可制造化处理的基础上,通过有限元仿真,刚度、隔热与质量性能均得到了提高,验证了所提出方案和方法的有效性。本文为高速列车车体隔热结构的设计提供了一种新途径。 展开更多

关键词 高速列车 隔热结构 拓扑优化 刚度 可制造化处理

广义三交叉簧片柔性轴承的旋转刚度特性研究 预览 被引量：1

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作者 杨其资 刘浪 +1 位作者 毕树生 赵宏哲 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第13期189-195,共7页

广义三交叉簧片柔性轴承（Generalized triple-cross-spring flexure pivots,GTCSFP）具有较大运动行程和较高精度特性,综合性能优良,可广泛应用于各类精密仪器。在小角度近似和无轴漂假设的前提下,利用梁约束模型应变能理论,建立GTCSF... 广义三交叉簧片柔性轴承（Generalized triple-cross-spring flexure pivots,GTCSFP）具有较大运动行程和较高精度特性,综合性能优良,可广泛应用于各类精密仪器。在小角度近似和无轴漂假设的前提下,利用梁约束模型应变能理论,建立GTCSFP的旋转刚度解析模型,并给出模型的适用范围和误差估算方法。模型分析结果表明：1当簧片交叉点位置参数λ=0.127 3时,扭矩与转角呈线性关系;2扭矩m和切向力f对柔性轴承具有驱动作用,径向力p会影响柔性轴承的旋转刚度;3在给定的适用范围内,特别是当λ∈[0.1,0.2]时,刚度模型准确性较高。GTCSFP的非线性有限元分析结果验证了旋转刚度模型及其分析结论的准确性。对实际加工的GTCSFP进行试验测试,试验结果与有限元分析和刚度模型的结果基本一致,模型准确性得到试验验证。所建立的GTCSFP旋转刚度模型,对其参数设计和优化具有指导意义和参考价值。 展开更多

关键词 三交叉簧片 柔性轴承 柔性铰链 刚度模型 大行程

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交叉簧片柔性虎克铰在静平衡仪中的应用及性能测试 预览

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作者 张述卿 毕树生 +2 位作者 赵宏哲 宗光华 刘浪 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第21期1-6,共6页

通过对广义交叉簧片柔性铰链转角公式的分析，揭示了铰链刚度和仪器灵敏度之间的关系。为了避免垂直载荷的变化对铰链转动刚度的影响，设计具有恒定转动刚度的交叉簧片柔性虎克铰，并以柔性虎克铰为转动支撑单元搭建针对万向节装置不平... 通过对广义交叉簧片柔性铰链转角公式的分析，揭示了铰链刚度和仪器灵敏度之间的关系。为了避免垂直载荷的变化对铰链转动刚度的影响，设计具有恒定转动刚度的交叉簧片柔性虎克铰，并以柔性虎克铰为转动支撑单元搭建针对万向节装置不平衡力矩测量的两自由度柔性静平衡仪。通过对沿特定方向特定量不平衡力矩的测量，在0～7000g有效载荷范围内对仪器分别沿x轴和y轴不平衡力矩测量的同步灵敏度进行测试。结果表明，所搭建的柔性静平衡仪各轴的灵敏度约为1．1g·mm，灵敏度基本不受仪器有效载荷变化的影响，而且仪器各轴同步测量的灵敏度基本一致。所设计具有恒定转动刚度的交叉簧片柔性虎克铰的转动性能及承载性能优良。 展开更多

关键词 交叉簧片柔性铰链 恒定转动刚度 不平衡力矩 万向节装置 虎克铰 静平衡仪

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一种用于机载设备的高精度转动型柔性铰链 被引量：2

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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

零刚度交叉簧片柔性铰链的设计与仿真 预览 被引量：2

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作者 张雷 毕树生 +1 位作者 赵宏哲 乔涛 《机械设计与制造》 北大核心 2012年第12期19-21,共3页

零刚度柔性铰链利用负刚度系统抵消功能方向正刚度特性,具有驱动力小、传动效率高等优点,是构建复杂柔性静平衡机构的基本模块。而建立正确的理论模型,分析铰链静平衡条件是设计零刚度柔性铰链的关键所在。基于广义交叉簧片柔性铰链解... 零刚度柔性铰链利用负刚度系统抵消功能方向正刚度特性,具有驱动力小、传动效率高等优点,是构建复杂柔性静平衡机构的基本模块。而建立正确的理论模型,分析铰链静平衡条件是设计零刚度柔性铰链的关键所在。基于广义交叉簧片柔性铰链解析刚度表达,综合零长弹簧转动负刚度原理,分别建立利用双弹簧和单弹簧实现的零刚度交叉簧片柔性铰链模型,继而得出各自的静平衡条件。最后,通过有限元仿真结果佐证了理论模型的正确性。 展开更多

关键词 零刚度柔性铰链 负刚度 静平衡条件

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曲梁三角形柔性铰链力学建模与分析 预览 被引量：3

9

作者 乔涛 毕树生 +1 位作者 赵宏哲 于靖军 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第7期 45-52,共8页

直簧片柔性铰链研究结果表明,簧片的约束行为对柔性铰链的刚度和精度特性具有本质影响,而具有放松约束行为的弯曲簧片一直缺乏系统研究,其非功能方向的约束特性具有重要研究价值。尤其对于曲梁三角形柔性铰链,建立直观的力学模型,对于... 直簧片柔性铰链研究结果表明,簧片的约束行为对柔性铰链的刚度和精度特性具有本质影响,而具有放松约束行为的弯曲簧片一直缺乏系统研究,其非功能方向的约束特性具有重要研究价值。尤其对于曲梁三角形柔性铰链,建立直观的力学模型,对于放松约束行为的曲梁柔性铰链拓扑研究具有重要意义。基于Awtar曲梁模型公式,在普遍受力状态下,建立基于曲梁的三角形柔性铰链转角数学模型,并推导出轴漂数学模型,理论分析与有限元分析结果精确吻合,说明数学模型的正确性,同时,计算结果表明,曲梁柔性铰链约束行为具有较多变化,为新型柔性铰链的设计提供了新的思路。 展开更多

关键词 柔性铰链 弯曲簧片 约束行为

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三角形柔性铰链的建模与分析 预览 被引量：6

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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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工业产品升级换代的技术经济论证 预览

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作者 沈景明 张向先 赵宏哲 《工业技术经济》 1984年第6期9-15,共7页

一、工业产品升级换代的意义随着国民经济的发展,技术的进步,机械工业企业必须不断用先进的产品装备国民经济各行各业;此外,企业为占有更大的市场,创造更多的利润,必须不断地开发和生产适销对路的新产品。这就要求企业要不失时机地搞好... 一、工业产品升级换代的意义随着国民经济的发展,技术的进步,机械工业企业必须不断用先进的产品装备国民经济各行各业;此外,企业为占有更大的市场,创造更多的利润,必须不断地开发和生产适销对路的新产品。这就要求企业要不失时机地搞好产品的升级换代。所谓产品的升级换代是指企业或部门在生产技术上有新的突破,以质量更好,性能更佳,操作更方便的新产品代替原来生产的老产品。产品升级换代不同于产品改进。首先,产品升级换代指产品结构和性能参数的系统更新,这主要是由于使用条件的变化、 展开更多

关键词 产品升级换代 机械工业企业 技术经济论证 产品结构 产品改进 生产技术 投资收益率 产品技术性能 新产品技术 产品性能

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关于内部利润率法应用的探讨 预览

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作者 赵宏哲 《工业技术经济》 1984年第4期11-15,共5页

内部利润率法(I.R.R)是在国外经济评价中应用最普通和最广泛的收益率法。我国在经济评价中也逐渐运用内部利润率法。由于我国这方面的工作时间短,运用中碰到了一些问题,本文就此做一下初步探讨。内部利润率法就是指所有回收基金都按等... 内部利润率法(I.R.R)是在国外经济评价中应用最普通和最广泛的收益率法。我国在经济评价中也逐渐运用内部利润率法。由于我国这方面的工作时间短,运用中碰到了一些问题,本文就此做一下初步探讨。内部利润率法就是指所有回收基金都按等于内部利润率的利率重新投资。用公式表示: 展开更多

关键词 外部利润率 经济评价 用公式表示 贴现值 现金流动 净现金流量 将来值 自有资本 获利情况 资金占用费

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浅谈价值工程中评分法评价的两个问题 预览

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作者 赵宏哲 张向先 《工业技术经济》 1983年第5期12-16,共5页

功能评价是价值工程的核心.功能评价中最困难的工作就是确定功能评价值.一般,当实际中容易找到目标成本时,采用非评分类评价方法,直接求出功能评价值;当实际中难以找到目标成本时,采用评分评价方法,通过计算功能系数来求功能评价值.由... 功能评价是价值工程的核心.功能评价中最困难的工作就是确定功能评价值.一般,当实际中容易找到目标成本时,采用非评分类评价方法,直接求出功能评价值;当实际中难以找到目标成本时,采用评分评价方法,通过计算功能系数来求功能评价值.由于对机械产品的功能有严格要求,且产品的内部联系又是错综复杂的,所以直接找到功能评价值常常是困难的,必须依据评分法. 展开更多

关键词 功能评价值 价值工程 评分法 目标成本 分类评价 机械产品 计算功能 评价方法 检验数 产品成本

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浅谈英语课堂教学的启示与思考 预览

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作者 赵宏哲 《新农民：上半月》 2009年第2期 125,共1页

在英语教学活动的各个环节中，应想方设法培养学生的学习兴趣，营造乐学的良好氛围，保持学生最佳的注意力，不断体验成功感，才能求得最佳的教学效果。

关键词 启示 思考 英语课堂教学

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