柔性机构运动学和动力学解析建模

【作者】 凌明祥； 曹军义； 李思忠；

【机构】 西安交通大学机械工程学院； 中国工程物理研究院总体工程研究所；

【摘要】 压电柔性机构的位移放大比、刚度和固有频率等力学参数建模是结构性能分析和优化设计的基础。基于能量守恒原理和弹性梁弯曲理论推导出桥式位移放大机构的位移放大比等静力学解析模型;在此基础上,通过拉格朗日方程建立了桥式位移放大机构的固有频率解析模型。通过有限元计算并与国内外典型的位移放大比数学模型进行比较,结果表明本文建立的位移放大比解析模型精度更高,原因是本文建模过程中一方面考虑了位移放大机构的拉伸和弯曲变形,另一方面摒弃了国内外普遍采用几何关系进行数学推导的思路;此外,固有频率解析计算结果与有限元模态分析结果的相对误差约为5%。本文给出的建模方法以及位移放大比、固有频率等解析模型可以为柔性机构的优化设计和研制提供较为准确的依据和参考。更多还原