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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
基于响应面法的交叉簧片铰链微位移机构优化设计 预览
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作者 魏传新 陈洪达 尹达一 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2016年第10期169-177,共9页
为提升一种新型交叉簧片柔性微位移机构的动力学性能,采用响应曲面优化分析对微位移结构参数进行多目标优化设计。首先建立机构的FEA参数化模型,分析机构的工作原理,利用ANSYS对微位移机构进行动力学分析;确定微位移机构的性能指标... 为提升一种新型交叉簧片柔性微位移机构的动力学性能,采用响应曲面优化分析对微位移结构参数进行多目标优化设计。首先建立机构的FEA参数化模型,分析机构的工作原理,利用ANSYS对微位移机构进行动力学分析;确定微位移机构的性能指标参数;采用内切中心复合设计法建立响应曲面模型,确定优化设计参数;以交叉铰链簧片厚度作为优化设计变量,前三阶频率作为目标函数,微位移刚度作为约束函数,采用非线性二次规划算法建立多目标参数优化模型,在优化推荐的三个最优解中进行修正,得到最终的设计方案。比较优化前后微位移机构的性能指标,在机构刚度不变的情况下,一阶频率提升80%,二、三阶频率提升4%。研究得出以下结论,簧片厚度对微位移机构动力学性能影响呈正相关,且不同节点处簧片厚度影响不同,采用该优化设计方案有效提升了机构的动力学性能。 展开更多
关键词 交叉簧片柔性铰链 响应曲面 内切中心复合设计 非线性二次规划算法 优化设计
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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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基于完备椭圆积分解的交叉簧片式柔性铰链大挠度建模 预览 被引量:4
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作者 张爱梅 陈贵敏 贾建援 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第11期80-85,共6页
交叉簧片式柔性铰链由两根不在同一几何平面内的细长簧片交错布置而成,且两簧片关于铰链长度方向的中心线对称布置,具有转动范围大、精度高等优点.交叉铰链中两簧片均可以看作是末端受力和弯矩组合作用的细长梁,变形情况较为复杂,因此... 交叉簧片式柔性铰链由两根不在同一几何平面内的细长簧片交错布置而成,且两簧片关于铰链长度方向的中心线对称布置,具有转动范围大、精度高等优点.交叉铰链中两簧片均可以看作是末端受力和弯矩组合作用的细长梁,变形情况较为复杂,因此难以对其进行精确建模.通过对簧片分别应用所推导的大挠度梁完备椭圆积分解,给出交叉铰链的精确分析模型和应力校核计算方法.结合两种交叉铰链的设计实例,揭示这类铰链在转角大于30°的情况下刚度非线性显著增强的特性,分析簧片存在拐点的变形情况,并对大转角变形下的交叉铰链进行强度校核.利用有限元软件对交叉铰链进行非线性分析,其分析结果与完备椭圆积分解建模结果吻合较好. 展开更多
关键词 完备椭圆积分解 交叉簧片柔性铰链 非线性 拐点
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