柔順機構(gòu)是通過其部分或全部具有柔性構(gòu)件的彈性變形來傳遞力和運動的機構(gòu)。它具有結(jié)構(gòu)簡單、容易制造、無摩擦磨損、容易裝配、高精度、高可靠性、輕質(zhì)量及實現(xiàn)微型化等優(yōu)點。它已經(jīng)在微機電系統(tǒng)器件設(shè)計、生物工程顯微操作、光纖對接和航空航天等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。采用拓撲優(yōu)化方法設(shè)計柔順機構(gòu),只需給定設(shè)計域和指定輸入輸出位置,無需從一個已知的剛性機構(gòu)出發(fā),且所得機構(gòu)具有優(yōu)化的力-位移輸入輸出關(guān)系,因而引起了人們的重視。本文基于基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)法,對柔順機構(gòu)動力學(xué)、可靠性及幾何非線性拓撲優(yōu)化設(shè)計進行了深入的研究,主要研究內(nèi)容如下: (1)基于基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)法進行了多輸入多輸出柔順機構(gòu)多目標拓撲優(yōu)化。建立了柔順機構(gòu)多目標拓撲優(yōu)化的數(shù)學(xué)模型,目標函數(shù)以應(yīng)變能最小和互應(yīng)變能最大來滿足機構(gòu)的剛度和柔度需求。在此基礎(chǔ)上,推導(dǎo)了描述多輸入多輸出柔順機構(gòu)柔性的互應(yīng)變能公式和描述機構(gòu)剛性的應(yīng)變能公式,給出了抑制輸出耦合效應(yīng)的計算公式,建立了考慮抑制輸出耦合效應(yīng)時多輸入多輸出柔順機構(gòu)的多目標拓撲優(yōu)化數(shù)學(xué)模型。通過數(shù)值算例驗證該模型的有效性。 (2)基于基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)法進行了柔順機構(gòu)動力學(xué)拓撲優(yōu)化。以動力放大系數(shù)最大化與應(yīng)變能最小化的加權(quán)函數(shù)為...

【文章頁數(shù)】：136 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

圖1-1剛性夾鉗和柔順夾鉗

而這些傳統(tǒng)機械結(jié)構(gòu)中的零部件隨著尺寸的小型、微型及微納的需要，所面臨的制造、裝配和維護中的困難就越來越突出。另外，這些傳統(tǒng)機械結(jié)構(gòu)形式的傳動副也常常無法滿足微型及小型機械對傳遞力和運動的需要。隨著機構(gòu)學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)以及計算機技術(shù)的發(fā)展，在它們相交叉的領(lǐng)域內(nèi)，為了達到微機械系統(tǒng)所要求....

圖2-9微夾持柔順機構(gòu)拓撲圖

outUoutUFF(a)微夾持機構(gòu)設(shè)計域和邊界條件(b)等價設(shè)計域圖2-8微夾持柔順機構(gòu)設(shè)計域Fig.2-8Designdomainofgrippermechanism表2-1設(shè)計域尺寸、材料及輸入輸出的參數(shù)Table2-1Inputparamet....

圖2-10拓撲優(yōu)化迭代過程

圖2-10拓撲優(yōu)化迭代過程Fig.2-10Convergencehistory9(b)分別為微夾持柔順機構(gòu)的拓撲優(yōu)化結(jié)果和曲線。結(jié)構(gòu)是對稱的，對于對稱的半邊結(jié)構(gòu)來說是多拓撲優(yōu)化模型在如圖2-11的設(shè)計域中設(shè)計出計域的尺寸，材料及輸入輸出的參數(shù)如表2-21F2F迭代次....

圖2-12卷邊柔順機構(gòu)拓撲圖

(a)最優(yōu)拓撲圖(b)機構(gòu)變形圖圖2-12卷邊柔順機構(gòu)拓撲圖Fig.2-12Optimalreusltofcurlingmechanism圖2-12(a)和圖2-12(b)分別為卷邊柔順機構(gòu)的拓撲優(yōu)化結(jié)果和變形圖，圖2-1數(shù)優(yōu)化迭代過程曲線。圖2-13....

本文編號：3992908