以刚度为目标的微位移放大模块闭环设计方法.pdfVIP

学兔兔 第 48卷第 15期 机 械 工 程 学 报 Vo1．48 N0．15 2012年 8 月 JOURNAL0FMECHANICALENGINEERING Aug． 20 12 DoI：10．3901／JME．2012．15．058 以刚度为 目标的微位移放大模块闭环设计方法水 宫金 良 胡光学 张彦斐 (山东理工大学机械工程学院 淄博 255049) 摘要：目前全柔性机构的设计一般需要根据经验先估算机构的结构尺寸，再对机构的刚度进行研究。如果刚度不能满足要求， 需要再次根据经验调整机构的结构参数。这种设计方法缺乏系统的理论依据，因此以刚度为 目标的机构设计存在很大的盲 目 性且难以实际应用。以一种微位移放大模块为研究对象，提出一种基于刚度 目标的闭环设计方法。通过伪刚体模型法建立微 位移放大模块的简化刚度模型，根据柔性机构中各个柔性单元之间的几何关系和应变能分布关系确定各柔性单元的刚度性 能，并进一步确定微位移放大模块的各结构尺寸。同时开发微位移放大模块刚度的参数化有限元分析程序，基于软件分析结 果和机构参数与刚度的关系模型，可以根据精度要求对机构参数进行修正，实现了以刚度为 目标的机构参数的闭环设计。 关键词：柔性机构 微驱动 刚度 闭环设计 中图分类号：TP242 ClosedLoopDesignM ethodofM icro—drivingDisplacementAmplifier M oduleTargetingforStiffness GONGJinliang HU Guangxue ZHANGYanfei (SchoolofMechanicalEngineering，ShandongUniversityofTechnology,Zibo255049) Abstract： Forfullycompliantmechanism，thegeneraldesignmethodistoestimateallthestructureparametersexperientiallyin advanceandthenanalyzeitsaccuratestiffness．Itisunavoidabletomakeamendmentsoncertainparametersinconditionthatthe computedstinff essdoesn’tmeetthegivenrequirements．Andunfortunately,thisprocessdependsgreatlyonone’Sexperience．Being devoidofsystematictheory foun dation，thepraameterdesignmethod isblindfoldna ddifficulttobeputintopractice．Taking micro—driving displacementamplifiermodule asexample，aclosedloopmehtod ispresented fordesign ofstructurepraameters targeting ofrstinff ess．Simplified stiffnessmodelofthe micro·driving displacementamplifiermodule isestablished htrough pseudo-rigid—bodymodelmethod．Everycomplina tcell’Sstinff esscanbedecidedbytheirgeometryrelationship