橋式直接耦合柔性機(jī)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法

1、 124 機(jī) 器 人 2010 年 1 月 teristicsJ. Chinese Journal of Mechanical Engineering, 2003, 39(8: 32-36. 它設(shè)計(jì)參數(shù)，對(duì)其許用應(yīng)力進(jìn)行驗(yàn)證以確定合理的 設(shè)計(jì)方案以上設(shè)計(jì)流程如圖 11 所示 4 結(jié)論（Conclusion） (1 為滿足尺蠖驅(qū)動(dòng)器中間驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)輸出力大、 響應(yīng)快速的工作要求，設(shè)計(jì)了橋式直接耦合柔性機(jī) 構(gòu)，具有拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、應(yīng)力分布均勻以及固有頻 率高等特點(diǎn) (2 基于卡氏定理， 通過(guò)選擇精確的柔性鉸鏈旋 轉(zhuǎn)剛度公式得到了該機(jī)構(gòu)的剛度解析式，并將柔性 機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)化為單自由度彈簧質(zhì)點(diǎn)系統(tǒng)，得到其固有頻

2、率解析式 (3 對(duì)柔性機(jī)構(gòu)的剛度和固有頻率進(jìn)行了實(shí)驗(yàn) 測(cè)試，與實(shí)驗(yàn)結(jié)果相比，解析解的誤差分別為 5.5% 和 14.1%， 其有限元解的誤差分別為 7.7%和 10.1%， 驗(yàn)證了解析解和有限元解的正確性，可以用于該柔 性機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)分析 (4 基于有限元分析方法， 提出一種綜合考慮柔 性機(jī)構(gòu)的靜動(dòng)態(tài)特性的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，根據(jù)設(shè)計(jì)要 求可有效地確定該柔性機(jī)構(gòu)的尺寸參數(shù)，這是一種 合理有效的柔性機(jī)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，方便了初始設(shè) 計(jì)階段的參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì) 參考文獻(xiàn)（References） 1 宗光華，裴旭，于靖軍，等一種新型柔性直線導(dǎo)向機(jī)構(gòu)及 其運(yùn)動(dòng)精度分析 J光學(xué)精密工程， 2008， 16(4：630-

3、635. Zong Guanghua, Pei Xu, Yu Jingjun, et al. Novel compliant linear guiding mechanism and analysis of kinetic precisionJ. Optics and Precision Engineering, 2008, 16(4: 630-635. 于靖軍，周強(qiáng)，畢樹(shù)生，等基于動(dòng)力學(xué)性能的全柔性機(jī)構(gòu) 優(yōu)化設(shè)計(jì) J機(jī)械工程學(xué)報(bào)， 2003， 39(8：32-36. Yu Jingjun, Zhou Qiang, Bi Shusheng, et al. Optimal design of a

4、 fully compliant mechanism based on its dynamic charac- 3 孫立寧，馬立，榮偉彬，等一種納米級(jí)二維微定位工作臺(tái) 的設(shè)計(jì)與分析 J光學(xué)精密工程， 2006， 14(3：406-411. Sun Lining, Ma Li, Rong Weibin, et al. Design and analysis on a 2-DOF nanopositioning stageJ. Optics and Precision Engineering, 2006, 14(3: 406-411. 4 Ma H W, Yao S M, Wang L Q, et

5、 al. Analysis of the displacement amplication ratio of bridge-type exure hingeJ. Sensors and Actuators, A: Physical, 2006, 132(2: 730-736. Lobontiu N, Garcia E. Analytical model of displacement amplication and stiffness optimization for a class of exure-based compliant mechanismsJ. Computers and Str

6、uctures, 2003, 81(32: 2797-2810. Ryu J W. 6-axis ultraprecision positioning mechanism design and positioning controlD. Korea: KAIST, 1997. Kim J H, Kim S H, Kwak Y K. Development and optimization of 3-D bridge-type hinge mechanismsJ. Sensors and Actuators, A: Physical, 2004, 116(3: 530-538. Lobontiu

7、 N. Compliant mechanisms: Design of exure hinges M. USA: CRC Press, 2003. Schotborgh W O, Kokkeler F G M, Tragter H, et al. Dimensionless design graphs for exure elements and a comparison between three exure elementsJ. Precision Engineering, 2005, 29(1: 41-47. 5 6 7 8 9 10 Yong Y K, Lu T F, Handley D C. Review of circular exure hinge design equations and derivation of empirical formulationsJ. Precision Engineering, 2008, 32(2: 63-70. 作者簡(jiǎn)介： 張兆成 （1980 ） ， 男， 博